Vor wenigen Tagen hatte Entwickler Ben Supnik bereits Hintergrundinfos zu X-Plane 12 veröffentlicht. Heute sind weitere Details gefolgt, in der es vor allem um die Licht-Engine der neuesten X-Plane-Version geht. Die Nachricht: Während bisher Photoshop über Licht und Schatten entscheidet, soll im neuen X-Plane etwas anderes den Sim ausleuchten: Photometric Lighting.

Im neuesten Development-Blog-Eintrag erklärt Supnik im Detail, wie die neue Rendering-Technik funktioniert. “Einfach ausgedrückt ist ein photometrischer Renderer einer, der versucht, Realismus zu erzeugen, indem er in seinen internen Berechnungen die tatsächlichen Lichtpegel der realen Welt (angegeben in realen physikalischen Einheiten) verwendet”, schreibt Supnik. “Mit anderen Worten, wir geben die Welt wieder, wie sie ist.”  

LDR

Früher hätte man Licht und Schatten mit Photoshop erzeugt. Der Nachteil wäre dabei ein niedriger Dynamikbereich gewesen. “Der Himmel war so blau, wie es der Art Director beschlossen und dann mit Photoshop erstellt hatte”, beschreibt Supnik die Vergangenheit. “Das hat zu seiner Zeit super funktioniert, aber mit den heutigen modernen Grafikkarten können wir es besser machen.”

Die X-Plane-Entwickler setzen daher in Zukunft auf eine photometrische Lichtquelle: “Ein herkömmlicher LDR-Renderer (Low Dynamic Range) hat Farben in einem Bereich von 0 bis 255, aber wenn wir die reale Welt modellieren möchten, benötigen wir einige viel größere Zahlen”, schreibt Supnik. “Wir messen die Leuchtdichte in Candela pro Quadratmeter (cd/m^2) oder „Nits“ (nt).” Dabei nennt er Beispiele: Ein Flutlicht an Gebäuden hätte nachts 2 nts, ein klarer Himmel 7000 nts und die Sonne 1.600.000.000 nts. 

Virtuelle Kamera

Diese Werte bestimmen, wie auch das Auge Licht wahrnimmt. 1.600.000.000 Nits machen in Zahlen klar, warum man mit ungeschütztem Auge in der Realität nicht direkt in die Sonne schauen sollte. Und hier stehen die X-Planer-Entwickler vor einer Herausforderung. Denn wie schafft man es, dass ein Computer-Bildschirm, der einem das Licht “vorgaukelt”, diese Werte auch realistisch wiedergibt und aussehen lässt? Supnik hat die Antwort: “Um dies zu lösen, mussten wir eine echte Kamera modellieren, die als „Augen“ im Simulator dienen”, schreibt Supnik. “Diese Kamera in X-Plane stellt einen Belichtungswert ein, der unsere HDR-Szene auf dem Monitor abbildet.”

Da der dynamische Bereich eines Bildschirms nicht besonders hoch ist, arbeite man dafür auch mit einem Tone-Mapper. “Der Tone Mapper ist ein Werkzeug, das einige der hellen Bereiche des Bildes „zerquetscht“, sodass wir gleichzeitig eine größere Auswahl an hellen Farben auf den Bildschirm bringen können. Er kann der simulierten Szene ein Aussehen verleihen, das eher einem Bild einer Filmkamera als einer billigen, schäbigen Digitalkamera ähnelt.” Hier würde das X-Plane-Team an der realistischen Darstellung dieses Tone-Mappings arbeiten: “Die Belichtungsstufen in X-Plane 12 werden von unserem Art-Team je nach Zeit und Wetterbedingungen festgelegt. Sie werden auch durch die automatische Belichtung moduliert, sodass die Kamera in dunklen Bereichen empfindlicher wird (um das Lesen von Panels zu erleichtern) und in hellen Bereichen weniger empfindlich wird (um eine Blendung zu vermeiden), wenn Sie sich in der Szene umsehen.”

Sauerstoffmoleküle

Und wie blau ist jetzt der Himmel? “Dazu berechneten wir die Lichtverhältnisse des Himmels unter Berücksichtigung der Zusammensetzung der Atmosphäre, des Blickwinkels und der Helligkeit der Sonne”, schreibt Supnik.  “Der Himmel ist aus einem bestimmten Grund blau (Sauerstoffmoleküle) und wir erhalten einen blauen Himmel, indem wir diesen Streueffekt simulieren. Diese Berechnung für den Himmel funktioniert, wenn wir von jedem Ort aus in jede Richtung schauen, also erhalten wir nicht nur einen blauen Himmel, sondern auch die richtige „blaue“ Tönung, wenn wir den Boden aus der Luft betrachten.”

Interessant wird es für virtuelle Pilot:innen natürlich am virtuellen Arbeitsplatz, im Cockpit. Flugzeug-Developer müssten hier mit der neuen Licht-Engine dann einfach definieren, wie gewissen Flugzeugteile ausgeleuchtet werden sollen. X-Plane 12 mache dann den Rest, so Supnik. 

Lest hier den gesamten Eintrag im Original-Wortlaut.