Unter der Haube: Parallax
Interiors
Samstag,
15. Februar 2025
https://blog.scssoft.com/2025/02/under-hood-parallax-interiors.html
Wenn man durch eine virtuelle Stadt fährt, bewirken vor allem die Details den Unterschied, damit sich alles lebendig und eindringlich anfühlt. Eine unserer neuesten Ergänzungen zu unseren Truck-Simulationen ist die Einführung von *„Parallax Interiors“, einer innovativen Methode, um mithilfe einer cleveren Illusion detaillierte Innenräume durch Fenster darzustellen. Dies verbessert die visuelle Tiefe von Gebäuden im Euro Truck Simulator 2 & American Truck Simulator, was Sie vielleicht bereits in neueren Veröffentlichungen wie dem Greece DLC oder unserem Return to Winterland World of Trucks-Event entdeckt haben.
Heute werfen wir also mal einen Blick „unter die Haube“ des Prozesses hinter Parallax Interiors und erkunden die Forschung, Entwicklung und Implementierung, die diese Funktion möglich gemacht haben. Wir haben mit einigen Mitgliedern des Teams hinter diesem Projekt gesprochen welche sich hier selbst vorstellen dürfen!
„Hallo, mein Name ist Sasha und ich arbeite in der Asset-Abteilung für den ETS2. Mein Hauptaugenmerk liegt auf der Entwicklung von Methoden zur Lösung verschiedener visueller Herausforderungen. Ich arbeite bei kunstbezogenen Aufgaben mit anderen Abteilungen zusammen und übernehme gelegentlich verschiedene Rollen für verschiedene Projekte. Während der Entwicklung von Parallax übernahm ich eine Rolle irgendwo zwischen Art Lead (Leiter) und Projektmanager und half dabei, den Prozess zu gestalten und das Team zu leiten.“
„Hallo zusammen, mein Name ist Jan V. und meine Arbeit bei SCS in den letzten fünf Jahren umfasste hauptsächlich Grafikprogrammierung auf hohem Niveau mit gelegentlichen Ausflügen in die Entwicklung interner Tools. Genauer gesagt umfassen die meisten meiner Aufgaben entweder die Erforschung und Implementierung neuer Grafikfunktionen oder die Verbesserung vorhandener Funktionen, seien es Modellmaterialien oder Nachbearbeitungseffekte.“
„Hallo, mein Name ist Yurii H. und ich bin vor fast 3 Jahren dem SCS Software-Team beigetreten. Ich arbeite als 3D-Designer im ETS Assets-Team. Im letzten Jahr habe ich mich auf bestimmte Aufgaben konzentriert, wie das Erstellen neuer Menüszenen, die Arbeit am Parallax-Projekt und die Verbesserung der Innenausstattung von Assets.“
„Hallo, ich bin Martin Č und arbeite seit über 5 Jahren als Tool-Programmierer bei SCS. Während dieser Zeit habe ich mich hauptsächlich darauf konzentriert, unsere Künstler zu unterstützen, indem ich spezielle Tools in Maya erstellt und unsere Asset-Pipeline mit meinem Kollegen und guten Freund Petr B. verwaltet habe. Eines dieser speziellen Tools war unser sogenanntes „Interior Window Tool“, mit dem Künstler unseren neuen Parallax Interior Shader auf Assets anwenden können.“
Die Vision hinter Parallax Interiors
Was war die Motivation hinter der Entwicklung dieser neuen Parallax Interiors? „Die Idee kam von einem unserer Kollegen, Wave, der davon inspiriert wurde, wie andere Spiele, wie z. B. Forza, eine ähnliche Technologie implementierten.“ Sasha erzählt uns: „Er hat den ersten Prototyp gebaut und damit bewiesen, dass dieser Ansatz in unseren Spielen funktionieren könnte. Von da an haben wir den Prozess verfeinert und ihn zu einem vollwertigen Feature ausgebaut, also ein großes Lob an ihn dafür!“
„Es heißt allgemein, dass Echtzeit-Computergrafiken nur Blendwerk sind. Wenn wir eine Möglichkeit sehen, unsere Grafik in großem Maßstab zu verbessern, ohne dabei zwangsläufig Kompromisse bei der Leistung eingehen zu müssen, halten wir es für besonders lohnenswert, diese Möglichkeit in Betracht zu ziehen“, erklärt Jan V. „Da wir bei weitem nicht die einzigen Entwickler sind, die eine virtuelle Welt erschaffen, die der Realität sehr nahe kommt, hat uns die Beobachtung, dass ähnliche Technologien in anderen Spielen weit verbreitet sind und beeindruckende Ergebnisse erzielen, die nötige Inspiration gegeben, um uns zu entscheiden, sie selbst anzupassen und dadurch vielleicht sogar neue Verbesserungen der Technik zu entwickeln.“
„Eine unkomplizierte, universelle Möglichkeit, realistisch aussehende Gebäudeinnenräume zu erstellen und darzustellen, würde uns hoffentlich Zeit sparen, sowohl bei der Erstellung der Assets (da wir nicht jeden einzelnen Raum hinter jedem einzelnen Fenster manuell erstellen müssen) als auch beim Rendering – mit Parallax Mapping können viele Inneninstanzen im Wesentlichen auf einmal gezeichnet werden, indem unter anderem ein einziges Stück speziell parametrisierter Geometrie verwendet wird. In Anbetracht der Tatsache, dass wir zu diesem Zeitpunkt auch schon seit vielen Jahren eine extrem vereinfachte Version des Effekts in unseren Spielen verwendet hatten, schien ein Upgrade auf ein moderneres Erscheinungsbild einfach die logische Entscheidung zu sein.“
Wo hat alles angefangen?
„In den frühen Phasen, lange bevor die Forschungs- und Modellkünstler-Crew involviert wurde, begannen wir mit einer experimentellen Phase“, erzählt uns Jan V. „Das Team bestand aus Wave und mir, die sich um die Erstellung der anfänglichen Texturen und 3D-Modellierungsarbeiten kümmerten. Wir schauten uns an, was realistisch umsetzbar ist, erstellten eine grundlegende Liste von Anforderungen und iterierten prozedural an einem sogenannten vertikalen Slice, einem anfänglichen Prototyp in der Engine, der darstellt, was später in der Produktionspipeline realistisch formal implementiert werden könnte. In diesem speziellen Fall bestand dieser Prozess darin, ein vorhandenes 3D-Asset zu nehmen und es für die Verwendung dieser neuen Rendering-Technik anzupassen.“
„Bevor wir mit der Erstellung von Parallax-Innenräumen begannen, entwickelten unsere Programmierer einen Shader, den wir zunächst mit einfachen Blockout-Szenen testeten“, erklärt Yurii H. „Nachdem der Shader die Tests erfolgreich bestanden hatte, führten unsere Forscher eine umfassende Studie durch, um die Arten von Innenräumen zu bestimmen, die wir brauchten, ihre Größen und wie viele erforderlich wären. Erst danach gingen wir zur vollständigen Entwicklung des Atlas über.“
„Unser Ziel war es, so viele Anwendungsfälle wie möglich mit möglichst wenigen Texturen und Werkzeugen abzudecken“, erklärt Sasha. „Mit anderen Worten: Wir mussten Innenräume entwerfen, die in allen Ländern, Städten und Gebäudetypen sowohl in ETS2 als auch in ATS natürlich und einheitlich aussehen, während die Implementierung so rationalisiert wie möglich gehalten werden musste. Dies erforderte umfangreiche Forschung.
„Wir haben eine detaillierte Studie der Innenraumtypen, ihrer proportionalen Verteilung und ihrer Relevanz für unsere beiden Spiele durchgeführt. Über die Innenräume selbst hinaus erstreckte sich unsere Forschung auf verschiedene Arten von Vorhängen, Jalousien, Fensterläden, Aufklebern, Werbung und anderen verwandten Elementen. Der nächste Schritt bestand darin, diese Innenräume zu erstellen. Nachdem wir unsere Anforderungen genau verstanden hatten, begannen wir mit der Zusammenstellung von Texturatlanten, um die Innenräume nach Typ zu kategorisieren. Dadurch konnten wir Variationen erstellen, die für verschiedene Gebäudetypen geeignet sind, z. B. Verwaltungsbüros, Wohnungen, Restaurants und Geschäfte, und gleichzeitig einen effizienten und überschaubaren Arbeitsablauf aufrechterhalten.“
Technologie, Tools und Code.
Die Implementierung von Parallax Interiors wäre ohne die Arbeit unserer talentierten Programmierer und Künstler nicht möglich. Um die Arbeit mit Parallax Interiors einfach zu gestalten, entwickelte Martin Č, einer unserer Tool-Programmierer, das Interior Window Tool für **Prismtool, das wir hier bei SCS als unser internes Tool bezeichnen. „Ein Großteil davon dreht sich um Autodesk Maya, das intern zum Erstellen von Assets für unsere Spiele verwendet wird, darunter Lastwagen und andere Fahrzeuge, Gebäude, Requisiten, Straßen, Vegetation, Charaktere und mehr.“
Martin erklärt weiter die Entwicklung dieses Spezialwerkzeugs: „In erster Linie wollte ich, dass es einfach zu verwenden und zu verstehen ist. Im Grunde ist es ein Werkzeug, das Künstlern beim UV-Mapping hilft, bei dem Künstler bestimmen, wie Texturen einem Asset zugeordnet werden. Das resultierende Werkzeug ist daher sehr ziel- und klickorientiert. Künstler sehen eine Übersicht aller Räume, die einer Gruppe von Flächen (Polygonen – d. h. Geometrie in der 3D-Szene) zugewiesen werden können.“
„Auf den ersten Blick mag es einfach aussehen, aber hinter den Kulissen muss das Werkzeug bestimmen, welche Flächen basierend auf ihrer Ausrichtung und Nähe ein sogenanntes „Portal“ zu einem einzelnen Raum bilden können. Es gibt auch eine zusätzliche Logik, die versucht zu bestimmen, ob sich die Flächen auf derselben Etage befinden können oder auf mehrere Etagen aufgeteilt werden müssen. Um einige Grenzen zu überschreiten, war ich außerdem entschlossen, eine Schaltfläche „Räume zufällig anordnen“ hinzuzufügen, die Räume automatisch Fenstern für eine große Auswahl von Flächen zuweist. Dies ist mein Meisterwerk, wenn es um dieses Werkzeug geht!“
„Eine weitere interessante Herausforderung war die Anpassung des Tools während seiner Lebensdauer an verschiedene Änderungen, die Jan V. am Innen-Shader vorgenommen hat, der ständig Verbesserungen und Optimierungen vorschlug. Jan hat beispielsweise eine Option hinzugefügt, mit der man das Glas an verschiedenen Fenstern deaktivieren kann. Später fügte er eine Option hinzu, mit der die Fenster in jedem beliebigen Winkel geneigt werden können. So kann man ein Dachfenster oder ein Loch im Boden haben, mit der Einschränkung, dass der Raum zusammen mit dem Fenster geneigt wird. Das Tool wurde zunächst nicht mit diesen Möglichkeiten im Hinterkopf geschrieben und es waren einige Umschreibungen und interessante Mathematik erforderlich, um dies zu unterstützen.
Wie erwähnt war Jan für den Shader selbst verantwortlich. Wir sprachen mit ihm über den technischen Aspekt dieses Projekts und wie er an seiner Entwicklung mitgewirkt hat. „Die Geheimzutat hier ist das Arbeiten innerhalb der Grenzen eines eng definierten Problemraums“, erklärt Jan. „Die meisten Gebäudeinnenräume, die wir sehen, können geometrisch als offene Kästen angenähert werden – das heißt, wenn wir einfach entscheiden, dass wir zum Rendern eines Raums nur seine Position, Abmessungen und Textur kennen müssen, wird alles plötzlich viel einfacher!“
„Das Arbeiten mit einem so vereinfachten Modell hat es mir ermöglicht, eine funktionierende Lösung als Echtzeiteffekt zu implementieren, der sowohl vollständig Shader-basiert ist als auch wenig Texturspeicher benötigt. Mit anderen Worten: Der Kern der Arbeit wird von kompakten Programmen erledigt, die auf der GPU laufen und nur sehr wenig externen Overhead erfordern. Neben der grundlegenden Texturprojektion übernimmt dasselbe Rendering-Verfahren auch die Simulation der richtigen Innenbeleuchtung (angepasst an die Tageszeit) sowie aller Objekte, die den Innenraum bedecken, wie Glas oder durchscheinende Fenstervorhänge.“
„Bevor wir diesen Effekt zu einem festen Bestandteil unseres Toolsets machten, mussten wir die richtigen technischen Einschränkungen und künstlergesteuerten Parameter definieren und dabei Leistung, visuelle Wiedergabetreue und kreative Freiheit in Einklang bringen. Es war eine Herausforderung, es produktionsreif zu machen, da mehrere Überarbeitungen von Tools und Shadern erforderlich waren, um Hindernisse in der Vorproduktion zu beseitigen, während die Künstler vorhandene Modelle anpassten. Trotz der Herausforderungen war das Endergebnis die Mühe wert. Was mir an der Entwicklung von Grafikfunktionen am besten gefällt, ist die Freiheit zum Experimentieren, bei der künstlerische Vision mit der Lösung komplexer technischer Probleme verbunden wird.“
Innendesign
Bei so vielen Gebäudetypen, die im Euro Truck Simulator 2 und American Truck Simulator zu finden sind, war es eine wichtige Aufgabe, eine Vielzahl von Innendesigns zu erstellen, um einige der gängigsten Geschäfte, Unternehmen, Wohnräume und mehr darzustellen. Wir sprachen mit Yurii H, um mehr über seine Rolle bei der Erstellung dieser Designs zu erfahren. „Obwohl wir detaillierte Recherchen als Leitfaden hatten, dienten sie mir hauptsächlich als Inspiration“, erklärt Yurii. „Meine Hauptaufgabe bestand darin, jedes Interieur von Grund auf neu zu entwerfen und darüber nachzudenken, wie die Beleuchtung abwechslungsreicher gestaltet werden könnte, da jede Szene drei Beleuchtungsvarianten für unterschiedliche Tages-/Nachtzeiten benötigte.“
„Unsere Auswahlkriterien waren ungefähr wie folgt: Zunächst mussten wir die Atlastypen anhand der Innenraumkategorien (Verwaltungsgebäude, Restaurants, Geschäfte, Wohnungen) definieren“, erklärt uns Sasha. „Dann mussten wir jede Kategorie nach „Preisspanne“ segmentieren, zum Beispiel entscheiden, wie viele Restaurants gehoben oder erschwinglicher erscheinen sollten und welche davon häufiger vorkommen sollten. Schließlich mussten wir die Größe jedes einzelnen Innenraums berücksichtigen und wie groß jeder Raum sein sollte und wie sich dies auf das Gesamtlayout des Atlas auswirken würde.“
„Während dieses Prozesses mussten wir einen entscheidenden Aspekt im Auge behalten: Die Atlanten mussten so allgemein wie möglich sein und dennoch in einer Vielzahl von Szenarien, in denen diese Innenräume verwendet würden, angemessen und glaubwürdig aussehen. Nachdem die Atlaslayouts entworfen, besprochen und genehmigt worden waren, gingen wir dazu über, jeden Innenraum einzeln zu entwickeln.“
„Nachdem alles fertig war, habe ich vier Renderings erstellt, drei für die Beleuchtungseinstellungen und eines für die normale Karte.“ Yurii erzählt uns: „Die für die Fertigstellung eines Innenraums benötigte Zeit hing von seiner Größe ab, die zwischen 1 und 4 Abschnitten liegen konnte, was insgesamt zwischen 1 und 3 Tagen dauerte.“
"Wir sind auf viele interessante Herausforderungen gestoßen", erklärt Sasha. "Zunächst hatten wir nur eine sehr grobe Vorstellung davon, wie wir diese Innenräume überhaupt erstellen sollten, was bedeutete, dass wir den ***Workflow spontan entwickeln mussten. Parallax Mapping ist zwar visuell beeindruckend, bringt aber strenge Einschränkungen mit sich. Was Sie im Spiel sehen, ist keine tatsächliche Geometrie, sondern im Wesentlichen ein Rendering, das auf die Innenwände eines Würfels projiziert wird. Aus diesem Grund kann die Illusion in bestimmten Winkeln und unter bestimmten Bedingungen zerstört werden und merkliche Verzerrungen bei Möbeln, Beleuchtung und anderen visuellen Artefakten sichtbar werden."
„Glücklicherweise haben wir viel Zeit in die Vorproduktion investiert und untersucht, wie ähnliche Technologien in anderen Spielen eingesetzt wurden. Für mich persönlich war es eine der wichtigsten Prioritäten, diese Verzerrungen so weit wie möglich zu minimieren. Wir wollten ein Toolset entwickeln, das den Test der Zeit bestehen würde und sowohl hinsichtlich der visuellen Qualität für die Spieler als auch der Benutzerfreundlichkeit für unsere Künstler über Jahre hinweg relevant bleiben würde. Abgesehen von den technischen Herausforderungen war es für mich die Möglichkeit, mit Kollegen aus verschiedenen Abteilungen zusammenzuarbeiten, die dieses Projekt wirklich besonders machte. Es war inspirierend zu sehen, wie viel Mühe und Enthusiasmus alle in das Parallax-Projekt gesteckt haben – selbst wenn man wusste, dass es am Ende nur eine geringfügige Hintergrundverbesserung sein würde …“
Die Zukunft von Parallax
Werden wir in Zukunft weiterhin Parallax-Innenräume und möglicherweise mehr Abwechslung und Ergänzungen sehen? „Ja, auf jeden Fall!“ Sasha erzählt uns: „Mit den kommenden Inhalten werden weiterhin neue Innenräume eingeführt, und wir haben auch Pläne, einige der älteren Assets zu überarbeiten und Parallax-Innenräume darin zu integrieren. Mit der Zeit werden diese Innenräume zu einem Standardfeature im gesamten Spiel. Und was neue Atlanten betrifft, können Sie definitiv mehr erwarten!“. Yurii teilt auch einen kleinen Teaser mit uns: „Hier ein kleiner Insider-Tipp: Diese neuen Parallax-Innenräume werden über eine Technologie verfügen, die es ermöglicht, sie nicht nur hinter „Fenstern“, sondern auch in offenen Räumen wie Garagen zu verwenden, was die Optik in unserem Spiel weiter verbessern wird.“
„Neben allgemeinen Atlanten haben wir auch die Flexibilität, spezielle Innenräume zu erstellen, zum Beispiel für saisonale Ereignisse.“ erklärt Sasha. „Vielleicht sind Ihnen einige Änderungen in der diesjährigen Weihnachtskarte aufgefallen, in der wir einen Innenatlas mit Feiertagsthema zusammengestellt haben. Sie können in Zukunft mit weiteren saisonalen und ereignisbezogenen Updates wie diesem rechnen. Darüber hinaus haben wir darüber diskutiert, die Funktionalität des Parallax-Shaders selbst zu erweitern. Ich würde gerne mehr über diese Pläne verraten, aber … lassen Sie uns das vorerst geheim halten. ;)“
Wir möchten Ihnen allen dafür danken, dass Sie sich die Zeit genommen haben, alles über Parallax Interiors zu lesen, und wir hoffen, dass Sie einiges über den Prozess gelernt haben, der mit der Umsetzung in die virtuelle Welt verbunden ist! Wir haben das Team gebeten, Ihnen allen, die dies lesen, eine letzte Nachricht zu übermitteln.
„Vielen Dank für Ihre Unterstützung, Ihren Enthusiasmus und Ihre Treue zu unserem Spiel. Zu sehen, dass Ihnen das gefällt, was wir erstellen, ist die beste Motivation für unser gesamtes Team. Wir sind stets bemüht, jeden neuen Inhalt besser und spannender zu gestalten, und es ist wirklich befriedigend zu wissen, dass unsere Arbeit bei Ihnen Anklang findet. Lieben Sie, was Sie tun, bleiben Sie offen für neue Möglichkeiten und genießen Sie jeden Moment. Erkunden Sie, experimentieren Sie und hören Sie nie auf, nach Inspiration zu suchen. Vielen Dank, dass Sie bei uns sind – es kommt noch so viel mehr!“
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Beitrag von Alex, SCS-Software. Übersetzung von Angelwingking
* „Parallax, englisch für Paralaxe, die scheinbare Änderung der Position eines Objektes, wenn der Beobachter seine eigene Position durch eigene Bewegungen verändert Bewegungsparallaxe, ein Effekt in der Wahrnehmungspsychologie.
**Prismtool, Eigenprogrammierungen von SCS tragen oft das Vorzeichen Prism, da ihre Hauseigene Spiele Engine den Namen Prism3D hat.
***Workflow, ist eine Folge von Arbeitsschritten zur Produktion von Ergebnissen und beschreibt, wer, wann und wie einen Geschäftsprozess ausführt. Man könnte es also auch durchaus „Arbeitsverlauf“
nennen.
