SCS - Texturen und Oberflächen

„Unter der Haube“ Texturen und Oberflächen

Freitag, 24. Juli 2026

https://blog.scssoft.com/2026/07/under-hood-improved-material-system.html

Mit dem 1.60er Update haben wir für ausgewählte Lkw aus dem Euro Truck Simulator 2 und dem American Truck Simulator ein verbessertes „Materialsystem“ eingeführt. Heute gewähren wir nun einen Blick hinter die Kulissen und zeigen, wie dieses „Feature“ (Neuerungen) entstehen!

Die beiden Hauptverantwortlichen für diese Feature sind unsere Kollegen Daniel und Martin; sie haben das System für Lkw in beiden Spielen implementiert – und tun dies auch weiterhin – und arbeiten zudem nun auch an der Umsetzung für die Pkw im kommenden „Road-Trip“-Projekt für den American Truck Simulator.

Daniel – Technischer Leiter Fahrzeugentwicklung

„Ich arbeite seit über dreizehn Jahren bei SCS Software. Ich habe als 3D-Generalist angefangen und war anschließend als 3D-Vehicle-Artist (3D Künstler) sowie als Teamleiter für den Fahrzeugbereich tätig. Heute bekleide ich die Position des sogenannten Vehicle Technical Leader.

Meine Arbeit schlägt die Brücke zwischen den grafischen und den technischen Aspekten der Entwicklung. Ich arbeite eng mit Programmierern zusammen, um Fahrzeugfunktionen in die Engine zu integrieren, und unterstütze gleichzeitig die Artists dabei, effiziente Arbeitsabläufe zu etablieren. Zudem konzipiere ich neue Tools und technische Verbesserungen.

Bei der Überarbeitung des Materialsystems bestand meine Aufgabe darin, das Problem zu identifizieren, eine Lösung vorzuschlagen und gemeinsam mit den Programmierern deren Umsetzung in der Engine zu realisieren. Anschließend mussten wir einen praktikablen Arbeitsablauf für das Fahrzeugteam schaffen, damit das System einheitlich für verschiedene Fahrzeuge genutzt werden konnte. Die Programmierer schufen die erforderlichen Voraussetzungen in der Engine und bei den Shadern. Die Grafikdesigner konvertierten und optimierten daraufhin die Materialien für die jeweiligen Lkw.“

Martin – Senior 3D Graphic Designer

„Ich arbeite als Senior 3D Graphic Designer mit Schwerpunkt auf Fahrzeugen. Zudem war ich als Head of Content für das ‚Road-Trip‘-Projekt tätig. Ich war an der Auswahl der Fahrzeuge und ihrer spezifischen Varianten beteiligt, übernahm Recherche und Vorproduktion, leistete fachliche Beratung und arbeitete anschließend an der eigentlichen Erstellung der Fahrzeuge. Außerdem unterstützte ich Dan bei der Feinabstimmung des Materialsystems.

Autos sind schon lange meine Leidenschaft, insbesondere Sportwagen und Oldtimer – vor allem amerikanische Modelle. Dadurch konnte ich meine eigene Erfahrung und mein Wissen über die amerikanische Autokultur, die Geschichte und die technische Entwicklung einzelner Modelle in das Projekt einbringen.

Meine Hauptaufgabe war der 1967er Ford Mustang und alles, was mit dessen visueller und inhaltlicher Aufbereitung zu tun hatte. Ich war in die Auswahl des konkreten Fahrzeugs und der Variante eingebunden, führte Recherchen durch, trug Referenzmaterial zusammen, beriet bei der Datenerfassung und kümmerte mich um die eigentliche Erstellung des Modells und der Materialien.

Während der Entwicklung des neuen Materialsystems bereitete ich die einzelnen Oberflächen des Mustang vor und stimmte sie fein ab. Gemeinsam mit Dan nutzten wir dieses Fahrzeug, um zu überprüfen, wie sich die neue technische Lösung in der Praxis verhielt und welche Werte die genauesten Ergebnisse lieferten.“

Wie hat dieses Projekt begonnen?

„Die Entwicklung begann, während wir am ‚Road-Trip‘-Projekt arbeiteten. Die Innenräume von Pkw sind kleiner und dunkler als die von Lkw, weshalb die Schwachstellen des ursprünglichen Systems dort deutlicher zutage traten.“

Abgesehen von direktem Licht bot das ursprüngliche System keine Möglichkeit, Licht im Innenraum darzustellen. In der Realität macht sogenanntes indirektes oder reflektiertes Licht (Global Illumination/GI) einen großen Teil der visuellen Wahrnehmung aus. Das Spiel berücksichtigte dieses Konzept jedoch überhaupt nicht und war auch nicht dafür ausgelegt. Uns war klar, dass wir daran etwas ändern mussten.

Ein weiteres Problem bestand darin, dass die Innenräume der Lastwagen eine Vielzahl unterschiedlicher Materialien aufwiesen – etwa Stoff, Leder, Kunststoff, lackierte Oberflächen, Metall und Glas. Mit dem ursprünglichen System konnte man diese Materialien nicht naturgetreu darstellen, insbesondere bei indirektem Licht; wirkte alles sehr flach.

„‘Road Trip’ bot uns eine geeignete, abgeschirmte Umgebung für Entwicklung und Tests. Von Anfang an haben wir das System jedoch so konzipiert, dass es auch für Lkw eingesetzt werden kann“, sagt Daniel.

Was mussten Sie tun, bevor Sie mit der eigentlichen Umsetzung des verbesserten Systems begannen?

„Wir mussten die konkreten Fahrzeuge sowie die im Innenraum verwendeten Materialien durch umfassende Recherchen detailliert erfassen. Ich habe Fachzeitschriften, Fotos, verfügbare Unterlagen und die verschiedenen Ausstattungsvarianten analysiert. Bei der Datenerhebung hatten wir zudem die Gelegenheit, das jeweilige Fahrzeug persönlich zu begutachten, mit dem Besitzer zu sprechen und dessen Aufbau sowie Erscheinungsbild genau zu dokumentieren.“

Es reichte nicht aus, lediglich festzustellen, dass ein bestimmtes Teil des Innenraums beispielsweise aus Kunststoff, Leder oder Metall bestand. Wir mussten auch die Oberflächenbeschaffenheit, den Glanzgrad, das Lichtreflexionsverhalten, die Abnutzungserscheinungen, den Farbton sowie die Unterschiede zwischen den einzelnen Bauteilen untersuchen.

„Diese Untersuchungen bildeten die Grundlage, auf der wir später beurteilen konnten, ob die Materialien im Spiel dem tatsächlichen Fahrzeug entsprachen“, erklärte uns Martin.

„Wir mussten uns auch für eine bestimmte Richtung entscheiden. Da die Wahrung der Leistungsfähigkeit eine der wichtigsten Anforderungen war, suchten wir nach Ansätzen, die keine komplexen Rechenoperationen erforderten, und nach Techniken, die gute Ergebnisse bei minimaler Erhöhung der Rechenlast lieferten. Ich glaube, das Ergebnis unserer Bemühungen ist eine spürbare Verbesserung der Grafik bei minimalen Auswirkungen auf die Performance“, erklärte Daniel.

Wie sah der Prozess der Implementierung des neuen Systems in das Spiel aus?

„Wir mussten Änderungen an der Engine vornehmen, die betrafen, wie das Spiel reflektierende Texturen lädt und verarbeitet. Eine reflektierende Textur ist im Grunde ein Würfel, dessen Seiten jeweils eine Reflexion in einer anderen Richtung relativ zum Spieler zeigen. Ihre Verwendung ist wesentlich effizienter als die Berechnung echter Lichtreflexionen mittels Raytracing. Wir haben diverse Änderungen am Code vorgenommen, um direkten Zugriff auf einzelne Mipmaps zu erhalten. Eine Mipmap ist eine verkleinerte Kopie des Originalbilds; sie wird typischerweise verwendet, wenn sich ein texturiertes Objekt weiter vom Spieler entfernt befindet, um unschöne Aliasing-Effekte bei der Textur zu vermeiden. In unserem speziellen Fall führt eine geringere Auflösung jedoch automatisch zu einer weicheren Reflexion. Dies lässt sich für Materialien nutzen, die keine zu 100 % glänzende Oberfläche aufweisen, sondern eher eine physikalisch rauere Struktur besitzen, wodurch die Reflexion auf dem Material diffuser wirkt.“

Auf diese Weise haben wir verschiedene Abstufungen der Reflexionsglätte geschaffen: von hochglänzenden Oberflächen wie Chrom über glattere Reflexionen, wie sie bei Sitzbezügen aus Leder vorkommen, bis hin zu rauen, kaum reflektierenden Materialien wie Stoffen, bei denen eine Seite des Reflexionswürfels lediglich 2 x 2 Pixel groß ist. In unserem Fall ersetzt diese Methode die Irradiance Map; sie dient also primär dazu, das umgebende Lichtspektrum auf das jeweilige Material zu projizieren (Farbstich). Da das Spiel die Mipmaps ohnehin bereits berechnete, verursacht diese Änderung praktisch keinen zusätzlichen Rechenaufwand – und genau das war der Hauptgrund, warum wir uns für diesen Ansatz entschieden haben.

Neben den Änderungen an den Materialien mussten wir auch Kontrast und Beleuchtung im gesamten Spiel neu ausbalancieren, um extrem dunkle Bereiche zu beseitigen und eine realistischere Lichtwirkung zu erzielen.

Im Gegensatz zur ursprünglichen Lösung, bei der Reflexionstexturen nur für stark reflektierende Materialien – insbesondere Metalle – verwendet wurden, kommt das überarbeitete System bei jedem einzelnen Material im Fahrzeuginnenraum zum Einsatz. Die Materialien unterscheiden sich jedoch darin, wie stark die Reflexion im fertigen Bild sichtbar ist und wie weich sie dargestellt wird. Dadurch vermitteln selbst weniger stark reflektierende Materialien – vor allem Kunststoffe – den Eindruck von reflektiertem Licht, Farbnuancen und verbessertem Kontrast, besonders in den schattigen Bereichen des Innenraums. Spieler werden nun bemerken, dass der gesamte Innenraum tatsächlich auf die Umgebung des Lkw reagiert; fährt man beispielsweise an Bäumen vorbei, nimmt der Bereich des Innenraums nahe den Fenstern einen dezenten Grünstich an. Dies lässt das Spiel deutlich realistischer wirken als zuvor – und das ganz ohne die rechenintensive Berechnung der globalen Beleuchtung (Global Illumination, GI).

Nachdem die Technologie einsatzbereit war, mussten wir festlegen, wie die einzelnen Materialien unter den neuen Bedingungen angepasst werden sollten. Da nun jedes Material eine Reflexionskomponente aufweist, mussten wir die Einstellungen für alle Materialien komplett neu abstimmen. Um sicherzustellen, dass die vorhandenen Texturen mit den neuen Einstellungen korrekt funktionieren, mussten wir zudem deren Farb- und Glanzlichtkomponenten (Specular-Werte) an die Standardwerte anpassen, die wir in umfangreichen Tests ermittelt hatten.

„Der letzte Schritt für die systemweite Einführung war die Erstellung einer Materialbibliothek, damit wir nicht jeden Materialtyp für jedes Fahrzeug einzeln konfigurieren mussten“, erklärt Daniel.

Was waren die größten Herausforderungen bei der Implementierung des Systems?

„Die größte Herausforderung war die Vielfalt der Fahrzeuge. Die einzelnen Lkw wurden zu unterschiedlichen Zeitpunkten erstellt und nutzten jeweils andere Quelldaten, Texturen und Rendering-Verfahren. Es gibt kein einheitliches Konvertierungsverfahren, das für alle Lkw funktioniert. Jeder fertiggestellte Innenraum hat eine eigene Struktur und erfordert eine individuelle Vorgehensweise“, sagt Daniel.

Zudem beeinflussen sich die einzelnen Materialeigenschaften gegenseitig. Eine Änderung des Reflexionsgrads oder der Rauheit mag zwar das Erscheinungsbild einer Oberfläche verbessern, kann aber gleichzeitig dazu führen, dass sich das Material bei anderen Lichtverhältnissen ungünstig verhält. So wirkt ein Material, das bei direktem Tageslicht stimmig erscheint, in einem dunklen Innenraum womöglich zu glänzend oder verhält sich bei Nachtfahrten unnatürlich. Es galt daher, stets ein Gleichgewicht zwischen Realismus, Sichtbarkeit und konsistentem Verhalten zu finden. Ziel war es nicht, alle Oberflächen stärker hervorzuheben oder glänzender zu gestalten, sondern die Unterschiede zwischen ihnen präzise abzubilden.

Viele dieser Schritte wurden im Laufe der Entwicklung mehrfach überarbeitet. Das Ergebnis waren jedoch nicht nur Materialien für ein bestimmtes Fahrzeug, sondern auch Erfahrungen und Richtlinien, die die Arbeit an künftigen Fahrzeugen erheblich erleichtern werden.

„Der Prozess war nicht ganz einfach. Es reichte nicht aus, einfach ein paar Parameter anhand einer vorgefertigten Tabelle festzulegen. Wir mussten viele der Werte selbst ermitteln und haben sie gemeinsam mit Dan immer wieder direkt im Spiel getestet“, fügte Martin hinzu.

Wie haben Sie die Änderungen umgesetzt, ohne die Leistung zu beeinträchtigen?

„Unsere Spieler nutzen eine große Bandbreite an Hardware. Wir wollten keine optischen Verbesserungen einführen, die die Spielleistung erheblich verschlechtern oder das Spiel für manche Spieler sogar unspielbar machen würden. Daher basiert das System nicht auf einer neuen, rechenintensiven Beleuchtungssimulation. Es erweitert die bestehende Rendering-Pipeline und nutzt bereits vorhandene Daten effizienter.

Während der Entwicklung wurde die Leistung kontinuierlich überwacht. Das Ziel war eine sichtbare Verbesserung bei minimaler Belastung von Grafikkarte und Arbeitsspeicher. Zudem ist das System so konfiguriert, dass es auch bei mittleren oder niedrigen Einstellungen funktioniert – wenn auch mit gewissen Abstrichen: In diesen Fällen werden zwar keine Reflexionen in Echtzeit berechnet, und einige Vorteile – wie etwa realistische Farbreflexionen aus der Fahrzeugumgebung – gehen verloren, doch die Materialien selbst wirken weiterhin realistisch und lassen sich gut voneinander unterscheiden“, erklärt Daniel.

Bislang haben wir das verbesserte Materialsystem bei vier Lkw in ETS2 und ATS implementiert. Anstatt die Community warten zu lassen, bis alle Lkw aktualisiert sind, werden wir das verbesserte System schrittweise auch für weitere Fahrzeuge einführen. So können Sie die Verbesserungen bei einigen Modellen bereits genießen, während wir die übrigen fertigstellen. Wie Daniel hier erklärt:

„Jeder Lkw erfordert individuelle Anpassungen, eine visuelle Überprüfung sowie Tests aller Varianten – bei Tageslicht, bei Nacht, bei Regen und bei bewölktem Himmel. Daher war es nicht möglich, die gesamte Flotte auf einmal zu aktualisieren. Diese erste, kleinere Gruppe ermöglicht es uns, den gesamten Produktionsprozess zu überprüfen, die Qualität zu wahren und Feedback von den Spielern einzuholen.“

Wir hoffen, Ihnen allen hat dieser detaillierte Einblick in die Arbeit an unserem verbesserten Materialsystem gefallen. Setzen Sie unbedingt auch das „Ford Car Pack“ sowie das „RAM & Dodge Car Pack“ auf Ihre Steam-Wunschliste, damit Sie diese Neuerung bei den Fahrzeugen direkt nach der Veröffentlichung genießen können.

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Beitrag von Petr, SCS – Software. Übersetzung von Angelwingking