Letzte Woche ein Starfield-Spieler stopften 20.000 Kartoffeln in das Cockpit ihres SchiffesDann versuchte er, die Tür zu schließen. Der Clip ging viral und löste bei Spielern und Spieleentwicklern gleichermaßen ehrfürchtige Reaktionen aus.
Aber wir waren nicht nur beeindruckt von der Dreistigkeit von jemandem, der sich die Mühe machte, so viele Kartoffeln zu sammeln. John Linneman von Digital Foundry nannte den Clip „umwerfend“, weil alle Kartoffeln „Physik haben“. Aber was bedeutet es, dass etwas „Physik hat“? Warum machen sich in einem Spiel, in dem es darum geht, ein cooler Weltraumforscher zu sein, alle so viel Aufhebens um einen Haufen 20.000 taumelnder Kartoffeln?
Wir haben mit einer Reihe von Spieleentwicklern gesprochen, um zu erfahren, was wirklich im Kartoffelclip vor sich geht, warum mehr Spiele den Spielern so etwas nicht erlauben und ob 20.000 taumelnde Kartoffeln wirklich so beeindruckend sind, wie es scheint .
20.000 Kartoffeln unter dem Motor
Nikita Luzhanskyi, ein Unreal Engine-Entwickler bei Pingle Studio, gab mir einen detaillierten Überblick darüber, was passiert, wenn zwei Objekte in einem Spiel miteinander kollidieren. Hier ist die Super-Duper-Basisversion davon: Im wirklichen Leben, wo die Physik einfach ständig passiert. Aber in virtuellen Räumen brauchen Computer Zeit, um die gesamte Physik zu berechnen, die zu jeder Sekunde auf alle Objekte zutrifft. Je mehr Kartoffeln (oder was auch immer) Sie also in die Mischung werfen, desto mehr Berechnungen müssen durchgeführt werden und desto komplexer werden die Dinge.
„Wenn man sagt, dass ein Spiel 60 fps hat, bedeutet das, dass die Spiel-Engine in einer Sekunde Eingabedaten des Spielers verarbeiten, sie auf die Spielwelt anwenden, die Interaktion von Objekten und Systemen im Spiel berechnen und das Bild rendern muss.“ den Bildschirm“, erklärt Luzhanskyi. „Und das alles muss sechzig Mal in einer Sekunde geschehen. Wenn wir über die physische Interaktion von Objekten in der Spielwelt sprechen, müssen wir immer bedenken, dass die Engine umso mehr Prüfungen durchführen muss, um das Ergebnis der Interaktion zu erhalten, je mehr Objekte vorhanden sind. Aber das ist ein zweischneidiges Schwert. Einerseits wollen wir ein möglichst realistisches Ergebnis erzielen, was viele Berechnungen erfordert, andererseits sind wir durch die Bildrate begrenzt, denn wenn wir die Obergrenze überschreiten, wird das Spiel langsamer unten und den Spielern gefällt das nicht.“
Luzhanskyi erklärt weiter, dass es notwendig sei, mehrere Algorithmen zu verwenden, um die Bewegung eines Objekts zwischen diesen Ticks zu berechnen, da Computer mit Zeitintervallen oder Prozessor-Ticks arbeiten, wobei sich jedes Objekt in jedem Intervall abhängig von Faktoren wie Beschleunigung, Geschwindigkeit und mögliche Kollisionen.
„Für Tausende von Objekten in einem Tick muss man die Position aller Objekte berechnen, für jedes Objektpaar prüfen, ob sie sich schneiden, und wenn ja, eines aus dem anderen verschieben.“ Wenn jedoch ein Objekt aus einem anderen herausgeschoben wurde, gibt es keine Garantie dafür, dass es beim Herausschieben nicht in einem anderen Objekt landete. Daher müssen Sie den Schnittpunkt zwischen Objekten mehrmals überprüfen. Aus diesem Grund stellt sich heraus, dass es für eine realistische Kollision von Hunderten und Tausenden von Objekten notwendig ist, Code zu schreiben, der schnell genug arbeitet und in einem Frame ein realistisches Bild erzeugt.“
Luzhanskyis Erklärung für mich war sogar noch komplexer, und ich habe versucht, sie für dieses Stück zu vereinfachen, aber wenn Sie eine noch einfachere Erklärung benötigen, finden Sie sie hier: Mehr Kartoffeln = mehr Mathematik pro Sekunde = mehr Motor- und Computerleistung erforderlich. Und es braucht beides. Luzhanskyi weist darauf hin, dass zwar viel von der Rechenleistung des PCs oder der Konsole einer Person abhängt, moderne Spiele-Engines jedoch selbst viel Arbeit leisten, um realistische Physiksimulationen zu ermöglichen. Und er fügt hinzu, dass die Feinabstimmung dieser Engines eine Menge Entwicklerarbeit erfordert, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen, insbesondere in einer Situation wie dieser, in der wahrscheinlich nur sehr wenige Spieler mit der genauen Situation konfrontiert werden.
Was könnte möglicherweise falsch laufen?
Wir haben also 20.000 einzelne Kartoffeln auf einem großen Haufen, die alle gegeneinander, den Boden und eine sich bewegende Tür prallen. Das heißt, wenn eine der von Luzhanskyi beschriebenen Berechnungen zu langsam ist oder auf irgendeine Weise daneben liegt, dann machen die 20.000 Kartoffeln plötzlich seltsame, lustige physikalische Pannen. Aber darin liegt die Brillanz des Starfield-Clips. Die Kartoffeln könnten explodieren, in den Weltraum fliegen, schnell vibrieren oder ein anderes, nicht kartoffelähnliches Verhalten zeigen. Aber stattdessen purzeln sie sanft herum wie, nun ja, Kartoffeln.
„Es ist beeindruckend, denn obwohl viele dieser Kartoffeln stationär aussehen, simulieren sie tatsächlich alle jederzeit die Physik“, sagt Liam Tart, leitender Künstler bei Unknown Worlds. „Traditionellerweise sollten viele physikalische Objekte, die so sehr nahe beieinander liegen, zu starkem „Hüpfen“ führen, wenn jede Kartoffel mit der Kartoffel daneben kollidiert. Ich gehe also davon aus, dass alle Kartoffeln herumspringen und leicht wackeln. Sie scheinen jedoch sehr still zu sein und bewegen sich nur, wenn die Tür geöffnet wird. Es ist auch ziemlich beeindruckend, dass mehr als 20.000 Kartoffeln gleichzeitig simuliert werden und die Framerate nicht wesentlich sinkt.“
Megan Fox, Gründerin von Glass Bottom Games, war vor allem von dem riesigen Kartoffelhaufen überwältigt und hat mir dabei geholfen, die verschiedenen Dinge zu verstehen, die hier schief gelaufen sein könnten. Im Gespräch mit IGN führt mich Fox zunächst durch den Unterschied zwischen CPU-Physik und GPU. Kurz gesagt, die CPU-Physik läuft auf Ihrem Computer und eignet sich im Allgemeinen besser für interaktivere Simulationen, an denen der Spieler beteiligt ist. GPU-Physik hingegen läuft auf der Grafikkarte und eignet sich tendenziell besser für eigenständige Dinge, die einfach nur cool aussehen müssen, wie zum Beispiel ausgefallene Teilchenphysik oder Regentropfen. Es ist einfacher, sehr viele GPU-Physiken gleichzeitig laufen zu lassen, da sie (meistens) nicht mit anderen Dingen interagieren müssen. Aber die CPU-Physik ist im großen Maßstab schwieriger umzusetzen.
Aus diesem Grund könnten 20.000 aufgestapelte Kartoffeln in einem Bethesda-Spiel leicht schief gehen: Alle 20.000 Kartoffeln müssen die CPU-Physik nutzen, weil Bethesda „sich wirklich um Kartoffeln kümmert“, sagt Fox.
„Kartoffeln können mit der Bewegung des Spielers scheißen“, erklärt sie. „Kartoffeln können Ihre Bewegung blockieren. Es ist wichtig, dass Sie immer genau wissen, wo sich jede Kartoffel befindet, damit Sie die Kamera darauf richten und die kleine Kontext-Benutzeroberfläche mit der Aufschrift „Kartoffel“ aufrufen können
Havok Physics – das Starfield für seine Physik-Engine verwendet – war in der Vergangenheit besonders gut bei CPU-Physiksimulationen und laut Fox besonders gut bei etwas, das „Depenetration“ genannt wird. Dezentrierung, erklärt sie, geschieht, wenn man eine Kartoffel nimmt und dann an genau derselben Stelle eine weitere Kartoffel hervorbringt. Wenn die Durchdringung gut ist, spawnt die zweite Kartoffel sauber und bleibt an der richtigen Stelle. Eine schlechte Durchdringung kann jedoch dazu führen, dass Kollisionen explodieren oder dass die Kartoffeln „plötzlich eine unendliche Geschwindigkeit erlangen und sich wie Poprocks umherschleudern“.
Für ein gutes „Stapelverhalten“, fährt Fox fort, ist es erforderlich, dass viele verschiedene Elemente innerhalb einer leistungsstarken Physiksimulation zusammenarbeiten, um sicherzustellen, dass die Simulation genau weiß, was sie mit 20.000 Kartoffeln tun soll.
„Das Problem ist, dass in einem Stapel ständig alles leicht ineinander versinkt. Die Kiste oben auf jedem Rahmen sinkt aufgrund der Schwerkraft (ganz leicht) in das Objekt, auf dem sie steht. Bei jedem Frame korrigieren Sie dann die Kollision wieder, sodass sie oben auf der Box bleibt und niemand etwas davon mitbekommt“, sagt Fox. „Aber wenn Ihre Physik-Engine keine Durchdringung hat, werden Sie dort wahrscheinlich nicht immer ein vollkommen reibungsloses Ergebnis erzielen. Es wird etwas mehr Kraft hinzufügen. Stellen Sie sich nun vor, Sie haben 10.000 zusammengepferchte Kartoffeln und können sich vorstellen, wie das Ganze wie ein Haufen knallender Popcornkerne aussehen könnte, oder?“
Grundsätzlich, sagt Fox, scheint Havok wirklich sehr, sehr gut darin zu sein, viele Objekte auf diese Weise interagieren zu lassen. Sie fügt hinzu, dass die meisten CPU-Simulationen, mit denen sie bisher gearbeitet hat, „zusammenschmelzen“ würden, wenn so viele Kartoffeln an einer Stelle wären, was bedeutet, dass es sich entweder um eine neuere oder bessere Version von Havok handelt, als sie es gewohnt ist, oder … vielleicht gibt es tatsächlich keine 20.000 Kartoffeln sind da überhaupt!
Warte was?
Ein Teil von Fox und meine Diskussion zu diesem Thema fanden auf der Social-Media-Seite Bluesky statt. Während es lief, sagte Dan Johnson, leitender Spieledesigner beim unabhängigen Entwicklungsstudio Big Blue Sky Games, meldete sich mit einer interessanten Beobachtung zu Wort: Was sind das für große Klumpen?
„Verfestigt der Motor Kartoffeln unter der Oberfläche?“ er fragt. „Hat der Spieler den Stapel mit Säcken oder so etwas aufgefüllt, sodass er nicht so viele Kartoffeln brauchte? Wir brauchen eine Untersuchung.“
Fox glaubt nicht, dass es sich um Säcke handelt, weil die Konsistenz mit denen der Kartoffeln identisch ist, hat aber auch keine gute Antwort darauf, was die riesigen Klumpen bewirken. „[It] Ich frage mich, ob die Engine tatsächlich eine seltsame Ansammlung benachbarter Objekte bewirkt. Aber warum sollte Ihr Motor das tun? Dies wäre nur in Fällen relevant, in denen Spieler 3.000 einer bestimmten Sache fallen ließen. Was ist selten? Es wäre jedoch sehr, sehr lustig, wenn Bethesda eine spezifische Optimierung für „den idiotischen Babymann, der beschließt, 30.000 Käselaibe an einem Ort fallen zu lassen“ einbauen würde. Ich würde es LIEBEN, wenn das hier passieren würde.“
Zwei-Minuten-Kugeln
Während Fox, Johnson, Tart und Luzhanskyi von Starfields Kartoffelphysik zumindest gebührend beeindruckt waren, waren Alex Ward, Alex Veal und Phil Maguire etwas weniger beeindruckt. Alle drei arbeiten bei Three Fields Entertainment Limited, dem Studio hinter Dangerous Golf und der kommenden Open-World-Fahrsimulation Wreckreation. Ihre berufliche Laufbahn erklärt vielleicht, warum ein Stapel von 20.000 interagierenden Physikkartoffeln für das Trio so etwas wie ein alltägliches Phänomen ist.
„Was mein Interesse daran ein wenig geweckt hat – und es ist nicht wirklich beeindruckend – ist, dass all diese erstaunlichen Wassersimulationen, die man online sieht, genau so funktionieren, aber auf einem viel mikroskopischeren Maßstab – jedes einzelne Wasserteilchen wird also simuliert.“ das – deshalb sieht es so aus, als würde etwas so Flüssiges aus der Tür strömen. Was die Beeindruckung angeht – die Wassersimulationen, die Sie sehen, nutzen viele die gleiche Art von Technologie und sind viel beeindruckender, weil sie MILLIONEN von Dingen enthalten, während das ein paar Hundert sind.
„Und wenn wir für einen Moment unsere eigene Trompete blasen wollen, haben wir in der PC-Version von Dangerous Golf etwas von diesem hydrodynamischen Material mit geglätteten Partikeln verwendet, um die Farbspritzer zu erzeugen, die auf den Boden, die Wände und den Bildschirm schwappten!“
Während sie sich unterhalten, öffnet Maguire die Unreal Engine und versucht, etwas Ähnliches zu entwickeln. In zwei Minuten schafft er es, einen Stapel aus 378 Kugeln zu bilden, die realistisch mit 40 bis 60 fps taumeln und fallen. Nicht schlecht für eine zweiminütige Editor-Demo.
Aber Maguire gibt auch zu, dass er von der „schieren Menge an Dingen“ im Bethesda-Clip erstaunt ist – 400 Kugeln in einem Editor sind eine Sache, aber 20.000 Kartoffeln im Spiel mit allem anderen im Schiff? Eine etwas größere Aufgabe, die es wert ist, gelobt zu werden.
Wir haben Ich habe bereits über die verschiedenen Elemente von Videospielen geschrieben – Arbeitstüren, bewegliche Plattformen, Zähne usw. – die von außen einfach erscheinen, in Wirklichkeit aber recht komplex sind. Auch wenn Stapel von 20.000 Kartoffeln vielleicht nicht dem Motto „scheint einfach“ zu entsprechen, eröffnet die bloße Tatsache, dass jemand in Starfield eine Kartoffel von einem Ort aufheben und an einem anderen Ort ablegen kann, das Spiel automatisch für diese viel komplexere Möglichkeit, die Entwickler haben zur Rechenschaft ziehen.
Sicher, Bethesda hätte Kartoffeln verschwinden lassen können, nachdem eine bestimmte Anzahl davon fallen gelassen wurde, aber angesichts der Geschichte seiner Gemeinde mit Käselaiben, das Ergebnis von 20.000 Kartoffeln war wahrscheinlich unvermeidlich. Hut ab vor den Starfield-Entwicklern, die buchstäblich dafür gesorgt haben, dass jede einzelne Kartoffel zählt.
Rebekah Valentine ist leitende Reporterin für IGN. Hast du einen Story-Tipp? Senden Sie es an [email protected].