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Browsergames und kostenlose Clientgames sind mehr als kleine Minigames und kurzweilige Zeittotschläger. Hinter der Fassade verbirgt sich meist ein komplexes Spiel, das sich vor Vollpreisspielen nicht verstecken muss. Dabei setzen die verschiedenen Hersteller verstärkt auf große Namen und aufwändige Produktionen. Hierzu werden ein robustes Grundgerüst, genannt Game Engine, und weitere Hilfsmittel benötigt, um ein Spiel in Hochglanz erscheinen zu lassen. Die Begriffe Unreal Engine, CryEngine, Havok Physiks, Unity, Bump-Mapping oder Tessalation sind bestimmt einigen von euch bekannt. Doch was verbirgt sich eigentlich dahinter? In diesem kleinen Ratgeber bringen wir euch die Technik hinter Free-2-Play-Spielen und Browsergames ein wenig näher. Spezielle Fachbegriffe erklären wir in einem kurzen Glossar. Eine Game Engine ist jedoch für viel mehr verantwortlich als das nur das optische Erscheinungsbild. Sie wird von den Entwicklern unter anderem ebenfalls dazu verwendet, die Spielfiguren zu animieren, den Charakteren eine künstliche Intelligenz zu verleihen, eine korrekte Spielphysik zu suggerieren oder vorgefertigte Abläufe, zum Beispiel Ingame-Zwischensequenzen, zu erstellen. Zusätzlich gibt es noch einige weitere Technologien, die die einzelnen Hersteller bei ihrer Spieleentwicklung einsetzen. So verwenden zum Beispiel Frogster oder Gameforge die Streamingtechnik von Kalydo, um detailreiche Grafiken direkt im Browser zu präsentieren.

Das derzeit bekannteste Gerüst, das hinter vielen Spielen steckt, ist die dritte Version der Unreal Engine. Epic Games‘ Technologie hat sich vor Jahren als eine der populärsten Engines unter zahlreichen Entwicklern etabliert. Firmen wie Ubisoft, Square-Enix oder Electronic Arts nutzen sie für verschiedene Projekte auf unterschiedlichen Plattformen. Unter anderem bauen Tribes: Ascend, DC Universe Online, Blacklight Retribution, Otherland, Mercenary Ops, Hawken und World of Mercenaries auf die Unreal Engine 3 auf. Die aktuellste Version der Technologie unterstützt viele verschiedene Features wie High Dynamic Range Rendering (HDRR), Per-Pixel Lighting sowie dynamische Schatten. Zudem beherrscht die Engine Techniken, um Texturen plastischer, Haare realistischer oder Kanten von Objekten weicher erscheinen zu lassen. Mit Hilfe dieser Effekte wird den Entwicklern ermöglicht, nahezu fotorealistische Grafiken zu erzeugen. Zusätzlich hat Epic Games ein Partikelsystem entwickelt, das eine realistische Darstellung von kleinsten Teilchen ermöglicht. So wirken Explosionen, Wasseranimationen, Feuer oder Staub noch authentischer. Allerdings ist es immer eine Gradwanderung zwischen Kosten und Nutzen, ob Entwickler bei der Entwicklung von Free-2-Play-Spielen auch alle Effekte einsetzen. Zudem kann die neueste Version der Unreal Engine 3 stereoskopische 3D-Grafiken erzeugen, wie wir sie aus dem Kino und dessen 3D-Filmen kennen. Features (Auswahl):

• Bump-Mapping

• Bloom

• HDRR

• Subsurface Scattering

• Tesselation

Von der Frankfurter Spieleschmiede Crytek stammt diese Game Engine. Mittlerweile ist auch die CryEngine in ihrer dritten Version auf dem Markt und erfreut sich unter Entwicklern und Publishern wachsender Beliebtheit. Unter anderem entstehen MechWarrior Online, Warface oder Tour Golf Online auf Basis der Technologie aus deutschen Landen. Aber nicht nur in der Spieleentwicklung wird die CryEngine eingesetzt. Die Frankfurter haben ihre Technologie an verschiedene Firmen lizenziert, die im medizinischen Bereich, der Architektur und der Städteplanung aktiv sind. Außerdem trainieren verschiedene militärische Einrichtungen mit der Engine, um ihre Soldaten auf spezielle Einsätze vorzubereiten. Die CryEngine verfügt über ähnliche Eigenschaften wie die Unreal Engine 3. So sind auch in Cryteks Technologie Dinge, wie dynamische Schatten, Tiefenschärfe, Bewegungsunschärfe oder plastische Texturen möglich. Darüber hinaus verfügt die CryEngine über einen WYSIWYG-Editor (What you see, is what you get = Was du siehst, das bekommst du auch), der es Entwicklern ermöglicht, sofortige Veränderungen am Spiel live zu überprüfen, ohne zuvor aufwändige Berechnungen durchzuführen. Darüber hinaus beherrscht die CryEngine die Darstellung einer realistischen Vegetation, verschiedene Lichteffekte und die umfangreichen Programmierroutinen für die künstliche Intelligenz von computergesteuerten Gegnern, wie sie beispielsweise in Warface vorkommen. Features (Auswahl):

• Displacement Mapping

• High Quality 3D Water

• Motion Blur

• Tesselation

• Volumetrischer Rauch/Lichteinfall

Bei zahlreichen Entwicklern von Browsergames erlebt die Unity-Engine geradezu einen Boom. Über eine Million Entwickler haben sich als offizielle Lizenznehmer registriert und werkeln fleißig an Produkten auf der Basis dieser Technologie. Das Besondere daran ist, dass Spiele, die mit der Unity-Engine laufen, keine Installation benötigen, wenn wir einmal von dem Unity-Plugin absehen. Zudem lässt sich die Engine auf unterschiedlichen Plattformen verwenden. So haben die Jungs von Unity Technologies eine Flash-Unterstützung implementiert. Außerdem lässt sich die Engine auch auf den aktuellen Konsolen sowie Android- und iOS-Systemen verwerden. Mittlerweile gibt es die Engine auch für Nintendos Wii U. Zu den Produkten auf Basis der Unity-Engine zählen im Browsergames-Bereich beispielsweise Battlestar Galactica Online, Onimusha Soul, Kultan oder Marvels Super Hero Squad Online. Man könnte an dieser Stelle denken, dass sich die Unity-Engine durch die vornehmliche Verwendung in Browsergames nicht als konkurrenzfähig zeigt, aber weit gefehlt. Entwickler dürfen auch bei dieser Engine auf Technologien wie Bump Mapping, Reflection Mapping, dynamische Schatten oder sogar die Unterstützung von NVidias PhysX Physik Engine zurückgreifen. Features (Auswahl):

• Bump Mapping

• dynamische Schatten

• HDR

• Partikelsystem

• Reflection Mapping

Die Pioniere der 3D-Grafik sind ohne Frage die Jungs um Programmierer John Carmack bei id Software. Im Jahre 1991 gelang ihnen mit dem in Deutschland indizierten Spiel Wolfenstein 3D der Durchbruch. Der Titel ist zwar nicht der erste First-Person-Shooter überhaupt, gilt aber heute noch als Blaupause für nahezu alle Shooter der modernen Zeit. Über die Jahre waren die Jungs von id Software für immer neue Game Engines für verschiedene Spiele verantwortlich. Im Gegensatz zu Epic Games haben sie aber ihre Technologien nie in diesem Umfang lizenziert. Die Engines blieben vornehmlich im eigenen Haus oder wurden nur an einige ausgewählte Partner lizenziert. Daher finden sich bis auf Wolfenstein, Enemy Territory und Quake Live aus dem Hause id Software keine Free-2-Play-Games. Beide Laufen auf der id Tech 3 Engine, die seit mehr als 10 Jahren erhältlich ist. Mittlerweile gibt es bereits id Tech 5, die von id Software im Endzeit-Shooter Rage Verwendung findet und auch in Doom 4 eingesetzt wird. Features id Tech 5 (Auswahl):

• Cloth Simulation

• Depth of Field

• Dynamic Water Surfaces

• Penumbra Shadows

• Procedural Animation

Zu den eher unbekannteren Engines zählt die BigWorld Client Engine der Firma BigWorld Technology. Diese sagt wahrscheinlich nur den Wenigsten von euch etwas. Dabei haben die Australier bereits einige Erfahrung im Bereich der Engine-Programmierung in der Vergangenheit gesammelt und für meist kostenpflichtige MMOGs die technische Grundlage inklusive der Netzwerkstruktur geliefert. Die aktuell prominentesten Nutzer der Technologie sind die Mannen von Wargaming, die die Engine für ihre World of-Trilogie (World of Tanks, World of Warplanes, World of Warships) verwenden. Obwohl die Engine unter Spielern weitgehend unbekannt ist und seit mehreren Jahren verwendet wird, können die Entwickler aktuelle Effekte und Techniken in ihren Spielen verwenden. So beherrscht die BigWorld Client Engine beispielsweise Normal- und Displacement-Mapping für eine detailliertere Oberflächenstruktur ohne dabei die Polygonanzahl zu erhöhen. Gleichzeitig können Spieleentwickler dank vielfältiger Shader unterschiedliche Lichteffekte, wie Hitzeflimmern, Lens-Flare-Effekte oder Bloom verwenden. Dynamische Tag-und-Nachtzyklen und eine realistische Wettersimulation erzeugen zusammen mit diesen Effekten eine wirklichkeitsnahe Umgebung. Zusätzlich ermöglichen variantenreiche Animationsmöglichkeiten die Darstellung von authentischen Emotionen der Spielcharaktere. Features (Auswahl):

• Animation Blending

• Bloom

• Displacement Mapping

• Heat Shimmer

• Per Pixel Shading

Die Gamebryo-Engine ist zwar weit weniger in der Öffentlichkeit bekannt als die Produkte von Epic Games oder Crytek, kommt aber dennoch bei einer Vielzahl von Spielen zum Einsatz. Der Unterschied zu anderen technischen Grundgerüsten liegt in der hohen Skalierbarkeit der Engine. Werden zum Beispiel mit der Unreal Engine hauptsächlich Shooter realisiert, lässt sich die Gamebryo Engine ebenso für andere Genres wie Sportspiele, Racing, Adventures, Rollenspiele, MMOs, Puzzlegames oder Strategietitel einsetzen. Jede Komponente lässt sich unabhängig von der anderen verändern, anpassen und weiterentwickeln. Insgesamt wurden bislang über 300 Spiele mit Gamebryo entwickelt und 75 befinden sich derzeit in der Entwicklung. Zu den bekanntesten Vertretern unter den Vollpreisspielen gehören Disney Micky Epic, Fallout New Vegas und The Elder Scrolls IV: Oblivion. Aber auch unter Free-2-Play-Spielen ist die Engine weit verbreitet. Unter anderem greifen Eden Eternal, Blackshot, Drift City, Audition und Wizard101 auf die Technologie zurück. Derzeit arbeiten die Entwickler an der vierten Version der Engine. Diese wird die Unterstützung der LightSpeed 2012 Technologie beinhalten, wodurch realistischere Lichteffekte, organischere Landschaftsgestaltung und verbesserte Wasseranimationen möglich sind. Außerdem können dann auch Komponenten aus der populären Animationssoftware Maya genutzt werden. Darüber hinaus bietet die Gamebryo-Engine alle notwendigen Features, die heutzutage genutzt werden, um ein optisch ansprechendes Spiel zu programmieren. Features (Auswahl):

• Dynamische Physik (Körper, Kleidung)

• 3D Umgebungs-Sound mit Objektpositionierung

• plattformunabhängig (Konsolen, PC)

• WYSIWYG-Terrain-Editor

• Mehrkern-Prozessor-Unterstützung

Die Frostbite Engine ist eine selbst entwickelte Game-Engine des EA Studios Digital Illusion CE. Vielen von euch dürfte das Team durch Spiele wie Mirror’s Edge oder der Battlefield-Reihe vertraut sein. Mit der Frostbite 2 Engine und dem Vorzeigetitel Battlefield 3 hat der Entwickler 2011 für offene Münder gesorgt. Selten sah ein Spiel so realistisch aus. Aber nicht nur bei Battlefield findet die Frostbite 2 Engine Verwendung. Ihr konntet sie unter anderem auch in Need for Speed The Run sowie Medal of Honor Warfighter erleben und demnächst auch im Free-to-Play-Spiel Command & Conquer in Aktion sehen. Die Frostbite Engine besitzt die komplette DirectX 11 Integration und unterstützt 64 Bit Prozessoren und verzichtet vollkommen auf DirectX 9. Diese fortschrittliche Vorgehensweise bedeutet aber auch, dass Spiele mit der Engine nicht mehr unter Windows XP gespielt werden können. Dafür erhält man aber auch beeindruckende visuelle Ergebnisse, denn in der Frostbite Engine wurden zusätzlich zahlreiche weitere Technologien von externen Studios implementiert. Unter anderem kann auf Havoks Destruction Technik zurückgegriffen werden, was für noch realistischere Zerstörung der Umgebung sorgt. Darüber hinaus beherrscht die Engine Radiosität. So wird zum Beispiel eine korrekte Umsetzung von Wärme- und Lichtstrahlung erzeugt, die wiederum eine sehr realistische Optik zur Folge hat. Digital Illusion CE hat die Frostbite Engine zudem für mobile Plattformen angepasst und das Projekt unter dem Namen Frostbite Go zusammengefasst. Es soll nahezu die gleichen Features bieten, wie der große Bruder und darüber hinaus mobile Datenverbindungen sowie einen Touchscreen unterstützen. Features (Auswahl):

• Anti-Aliasing

• Depth of Field

• HDR

• Subsurface Scattering

• Volumetrischer Rauch

Die ForgeLight Engine von Sony Online Entertainment ist eine proprietäre Game Engine und wird derzeit nur von Sony selbst verwendet. Bislang könnt ihr das technische Grundgerüst nur beim MMOFPS Planetside 2 entdecken. Laut Aussage von Entwickler SOE wurde sie von Grund auf neu und extra für den Einsatz von MMOs entwickelt. Daher liegen die Stärken besonders in der Verarbeitung von vielen Spielerdaten in einer Spielwelt und der Darstellung verschiedener Charaktere bei einer flüssigen Darstellung. Dazu wird mit der Engine eine detaillierte und realistische Umgebung realisiert. Sony hat zusätzlich NVidias PhysX Technologie integriert, was für korrekte physikalische Abläufe im Spielgeschehen sorgt. Die ForgeLight Engine ist skalierbar. Das bedeutet, dass die Entwickler die Engine an die jeweiligen Rechnergegebenheiten anpassen können, damit ein Spiel auch auf älteren PCs läuft. Ob die Engine auch an andere Entwickler lizenziert wird, ist nicht bekannt, aber zumindest sollen zukünftige Online-Spiele von Sony Online Entertainment mit der Technologie ausgestattet werden. Features (Auswahl):

• Atmospheric Scattering

• Ambient Occlusion

• Environmental Lighting

• Facial Animation

Valve (Alien Swarm, Team Fortress 2) werkelte über fünf Jahre an der Source Engine, bis diese endlich fertig war. Als Showcase diente damals das Spiel Half-Life 2 zu zeigen, was alles in dem technischen Grundgerüst steckt. Dank der modularen Technik, die einen Grundstein der Engine darstellt, konnten über die Zeit viele weitere Technologien implementiert werden. Davon machte nicht nur Valve regen Gebrauch sondern auch andere Hersteller. Unter anderem ist eine weit fortgeschrittene Version, der Physikengine Havok verfügbar. Im Gegensatz zu anderen Entwicklern verzichtet das amerikanische Studio darauf, die verschiedenen Versionen mit Nummern zu kennzeichnen. Es wird ständig am Code gearbeitet und optimiert. Das letzte große Update kam mit dem Free-to-Play Spiel Dota 2 und enthält beispielsweise das realistische Verhalten von Kleidung. Dank der Vertriebsplattform Steam werden diese Updates automatisch an die Spieler verteilt. Zudem lässt sich die Software nicht nur optisch stark anpassen, sondern auch für die unterschiedlichsten Bereiche einsetzen. Shooter sind nur ein Segment, das in der Vergangenheit mit der Source Engine realisiert wurde. So arbeiten Dark Messiah of Might and Magic, Dear Esther, Postal III, Tactical Intervention oder Vindictus mit dieser Technik. Der prominenteste Vertreter derzeit ist aber ohne Frage das Mech-Actiongame Titanfall von Respawn Entertainment. Features (Auswahl):

• Cloth Simulation

• Radiosity Lighting

• Motion Blur

• High Dynamic Range Lighting (HDR)

• Partikeleffekte

Funcoms eigene Engine Dreamworld hat zwar bei weiten nicht den Popularitätswert einer Unreal Engine oder einer Frostbite-Technik, aber dank dieses Gerüst waren die norwegischen Entwickler des Studios eine Art Pioniertruppe in der westlichen Onlinewelt. Während in Asien MMOGs schon an der Tagesordnung waren, etablierten sich in den USA und Europa erst langsam Vertreter dieses Genres. Mittels der Dreamworld Engine realisierte Funcom das Sci-Fi-MMORPG Anarchy Online und erschuf eine für damalige Zeiten beeindruckend große Onlinewelt. Im Gegensatz zu anderen Firmen hat Funcom aber keine großen Anstrengungen unternommen die Technik an andere Firmen zu lizenzieren. Stattdessen hat man sich innerhalb des Unternehmens auf die Weiterentwicklung konzentriert und die Software für das Online-Hack‘n’Slay Age of Conan Unchained komplett umgekrempelt. Unter anderem wurde der DreamWorld Engine die Unterstützung von NVidias PhysX spendiert und nahezu alle Rendering-Routinen erneuert. Herauskommen ist die Dreamworld 2.5 Engine, die heutzutage auch im MMORPG The Scecret World arbeitet.

Anti-Aliasing
Verhinderung des Treppchen-Effekts bei schrägen Kanten.

Animation Blending
Beschreibt den fließenden Übergang von einer Animation zur nächsten bei verschiedenen Untergründen. Beispielsweise vom Sprung eines Charakters zum nachfolgenden Sprint in unwegsamen Gelände.

Bloom
Simuliert den Effekt, den man erhält, wenn mit einer Kamera gegen das Licht fotografiert oder gefilmt wird. Das eigentliche Objekt wird vom dahinterliegenden Licht überstrahlt.

Bump-Mapping
Lässt Texturen von Objekten und Charakteren räumlicher erscheinen, da die Daten für den Schattenwurf und Co. direkt in der Textur hinterlegt sind.

Depth of Field
Beschreibt die Schärfentiefe von Bildern. Der Effekt wird häufig in der Kunstfotografie eingesetzt, um das fokussierte Objekt scharf und den Hintergrund unscharf erscheinen zu lassen.

Displacement Mapping
Ähnlich wie das Bump-Mapping wird bei dieser Technik die Oberfläche eines Objekts plastischer. Allerdings wird bei dieser Technik tatsächlich die Oberfläche verändert.

HDR(R)
Steht für High Dynamic Range (Rendering) und simuliert die in der Natur vorkommenden, unterschiedlichen Lichteinflüsse und -einfälle, so dass ohne große Detailverluste ein kontrastreiches und authentisch wirkendes Bild entsteht.

Motion-Blur
Zeigt die Bewegungsunschärfe, die entsteht, wenn sich der Charakter in einem Spiel schnell bewegt.

Partikelsystem
Mittels eines Partikelsystems können große Mengen an kleinsten Objekten animiert werden. Wird vornehmlich für Feuer-, Rauch- oder Explosionseffekte eingesetzt.

Penumbra Shadows
Mit dieser Technik werden Halbschatten in Computerspielen realisiert, die im Gegensatz zum Vollschatten einen weicheren Kontrast besitzen.

Per Pixel Lighting
Bei dieser Technik wird für jeden Pixel ein einzelner Beleuchtungswert errechnet. So werden auch bei großen Flächen realistische Effekte bei der Ausleuchtung der Levels erreicht.

Procedural Animation
Ablauf automatisch generierter Animationen, um beispielsweise Kopfbewegungen, Kleidungsanimationen oder Haare zu simulieren.

Reflection Mapping
Dient dazu, Spiegelungen auf Oberflächen darzustellen. Dabei werden die benötigen Informationen direkt mit in der Textur gespeichert.

Subsurface Scattering
Bezeichnet die Streuung des Lichts bei halbdurchlässigen (transparenten) Objekten.

Tesselation
Beschreibt allgemein die Technik, unter die Bump-Mapping, Displacement-Mapping und Normal-Mapping fallen. Die sonst glatte Oberfläche wird mit einer Struktur versehen.

Textur
Ist quasi die Tapete von jedem Objekt in der 3D-Welt. Ohne diese Tapeten wären nur Gittermodell zu sehen.

Volumetrischer Rauch/Lichteinfall
Statt einzelner Ebenen wird Rauch oder Licht dreidimensional realisiert.