Making of: PlayStation 3D

Letzte Woche kündigte Sony an, seine neue Reihe 3DTVs zusammen mit einer kleinen Auswahl an stereoskopisch aufgewerteten PlayStation-3-Spielen zu starten. PAIN, Super Stardust HD und WipEout HD werden dieser Behandlung unterzogen, während MotorStorm: Pacific Rift zumindest als Demo bereitstehen wird. Alle werden im PlayStation Store als Download zu haben sein.

Digital-Foundry-Stammleser kennen uns als große Fürsprecher dieser Technologie. Wir glauben, dass sie – wahrscheinlich in späteren Konsolengenerationen, wenn auch die Displays ausgereift sind – ein integraler Bestandteil des Gaming-Erlebnisses werden wird. In gewisser Weise sind das, wovon wir derzeit Zeuge werden, die ersten „Baby-Schritte“ – ein langsamer, wackeliger Start einer Bildschirmtechnologie, die möglicherweise den bedeutendsten Fortschritt seit Progressive Scan darstellt.

Auf der GDC 2010 trafen wir das stereoskopische Team von SCEE, um der Präsentation ihrer 3D-Lösung für Videospiele der aktuellen Generation beizuwohnen. Der Auftrag von Chef-Programmierer Ian Bickerstaff und Senior Development Manager Simon Benson war einfach: Sie sollten die Technologie den Spieleentwicklern vorstellen, ihre Grundlagen erklären und die Vorzüge für das Gameplay aufzeigen. Sie mussten aber auch die technischen Herausforderungen ansprechen, die es mit sich bringt, wenn man seinen Pixel-Durchsatz praktisch verdoppelt, wenn man für jedes Auge eigene Bilder liefern muss.

“Wir nutzen einen einfachen Drei-Schritte-Implementierungsvorgang, um Spielen den 3D-Effekt zu verleihen. Die PS3 hat zwei 1280x720-Buffer in Oben/Unten-Anordnung. Zwischen ihnen gibt es einen Abstand von 30 Pixeln für Timing-Zwecke. Das Bild fürs linke Auge ist oben. Das fürs Rechte unten."

„Die Bilder werden automatisch in 59,94Hz zum HDMI-3D-Output konvertiert, man kann aber auch jede andere Bildrate nutzen, solange man zum Vertical Refresh synchronisiert. Das ist wirklich wichtig, weil Bild-Tearing in 3D wirklich schlimm aussieht. Das Tearing wird in einem Bild sein, aber nicht in dem anderen, es ist also sehr viel schlimmer als normales Frame-Tearing.“

Die Konsolen der aktuellen Generationen arbeiten meist ohnehin schon bei 30FPS, oft stellt sich auch das V-Sync ab, wenn die Bildrate darunter sinkt, um die knackigste Reaktion und die fließendste visuelle Erfahrung beizubehalten. Das Sony-Team ist ein Verfechter permanenten V-Syncs – eine schwere Aufgabe, wenn man bedenkt, dass zwei Bilder geschaffen werden müssen.

„Probleme sind unausweichlich, wenn man diese Performance erreichen will. Hardware-Upscaling ist verfügbar und die gute Nachricht ist, dass hochskalierte 3D-Bilder besser aussehen als hochskalierte 2D-Bilder“, erklärt Bickerstaff.

„Es ist die Art und Weise, auf die das Gehirn die Welt wahrnimmt. Aber wenn man das erreichen will, braucht man wirklich gutes Anti-Aliasing. Im Zweifelsfall ist es besser, Bilder mit niedriger Auflösung mit großartigem Anti-Aliasing zu versehen, als sich für eine höhere Auflösung mit einer Menge funkelnder Pixel zu entscheiden.“ Steht das Setup, um zwei getrennte Bilder zu generieren. ist es an der Zeit, den stereoskopischen 3D-Effekt zu erzeugen. Und das beginnt, indem man der Szene Tiefe verleiht.

„Schritt zwei ist es, Konvergenz zu erreichen, um die maximale Tiefe des Bilds zu definieren, die maximale positive Parallaxe”, sagt Bickerstaff. „Es ist eine 2D-Verschiebung auf der X-Achse im Screen-Space. Wir bewegen das linke Bild nach links und das rechte nach rechts. Für unsere Spiele haben wir ein Dreißigstel der Bildschirmbreite als Default-Parallaxe genommen. Man muss darauf achten, dass all das auf jedes Element der Rendering-Pipeline angewandt wird. Wenn Reflektionen im Wasser sind – solche Dinge – dann muss man sicherstellen, dass diese Verschiebung auch bei diesen Elementen passiert. Reflektionen müssen für beide Augen berechnet werden.“

Der letzte Schritt ist recht unkompliziert.

„Nun haben wir ein Bild, das flach ist, aber Tiefe in den Bildschirm hinein bietet. Jetzt sind wir bereit für Schritt drei: Die Interaxiale. Wir bewegen die Kameras auseinander,um das finale 3D-Bild zu erschaffen.“

Das stellt einen erheblichen rechnerischen Mehraufwand dar. Der negative Einfluss auf die Performance kann etwas gelindert werden, wenn die zugrunde liegende Engine auf 3D ausgelegt ist. Alle Launchtitel der neuen Fernseher basieren allerdings noch auf bereits existierendem Programmcode. Die Frage ist, wie sie das gemacht haben. Es ist sicher kein Zufall, dass zwei der Titel für den 3D-Launch ursprünglich 1080p-Unterstützug boten, was auf gewisse Rechenreserven für das Generieren zweier 720p-Bilder hinweist.

Die 3D-Version von WiEout HD ist auf 720p festgelegt. Wegen Problemen mit der Geometrie ist die Bildrate auf 30FPS halbiert worden. Alle Screenshots stammen aus der 2D-Version des Spiels.

“WipEout HD lief ursprünglich in 1080p bei 60Hz: Das ist natürlich eine gute Ausgangsposition. Für den 3D-Build mussten wir zwei 720p-Bilder nehmen“, sagt Simon Benson.

„Der Vorteil daran ist, dass dies natürlich weniger als 1080p ist. Wir sind, was den Pixel-Count angeht, also auf Kurs: Wir haben sogar noch etwas übrig, weil wir bei der Pixelberechnung sogar weniger von der Konsole verlangen. An die Geometrie sind wir in WipEout allerdings gebunden. Weil es bei 60Hz läuft, konnten wir es einfach auf 30 herunterschrauben - und das war es im Grunde. Es funktionierte. Es ging sehr schnell, das Spiel in die dritte Dimension zu holen. Es gab nur wenige Probleme mit WipEout.“