FS25: Bodenverformung erklärt

FS25: Bodenverformung erklärt

Es ist kein Geheimnis mehr, dass sich der Boden im Landwirtschafts-Simulator 25 verformen wird. Aber Sie wollen ein paar Details, nicht wahr? Dann holen Sie sich welche!

Neben neuen Screenshots, die die Bodenverformung visualisieren, wird der leitende Softwareentwickler Eddie Edwards von GIANTS Software genauer darauf eingehen, wie es tatsächlich funktioniert.

Eddie, erzählen Sie uns zunächst etwas über sich und Ihre Position – was ist Ihre Rolle?

Ich bin einer der Senior Engine Programmer für Farming Simulator. Ich bin seit den frühen Tagen von FS13 bei GIANTS. Ich habe den ursprünglichen PlayStation 3-Port erstellt und war für andere Ports der GIANTS Engine für PS4, PS5, Switch und iOS verantwortlich. Ich bin im Unternehmen so ziemlich der „PlayStation-Typ“, aber ich arbeite auch an plattformübergreifender Engine-Technologie wie Density Maps, Rendering, Shader-Compiler, etwas Physik, Audio usw.

Es gibt nicht viel in der GIANTS Engine, an dem ich in den letzten 12 Jahren nicht in gewissem Umfang gearbeitet habe! Und insbesondere habe ich natürlich die neuen Technologien entwickelt, die uns Bodenverformungen für FS25 bringen – das verbesserte Density Map-System, das neue Geländegeometriesystem und das virtuelle Geländetexturierungssystem.

Wie sich der Boden verformt

Je nach Untergrundart ist die Verformung und Verdichtung des Bodens von mehreren Faktoren abhängig. Schauen Sie selbst!

Welche Faktoren bestimmen die Verformung des Bodens?

Eddie: Das wird von einer Reihe von Faktoren beeinflusst. Erstens hat jeder Bodentyp ein anderes Maß an „Festigkeit“ und „Viskosität“. Asphalt lässt sich beispielsweise überhaupt nicht verformen, während Schlamm sich stark verformen lässt (aufgrund unterschiedlicher „Festigkeit“) und Schnee sofort zerdrückt wird, während Schlamm beim Fahren über einen längeren Zeitraum komprimiert wird (aufgrund unterschiedlicher „Viskosität“). Auch wenn der Boden nass ist, wirkt sich dies auf die Verformung aus.

Welches Fahrzeug Sie fahren, wirkt sich ebenfalls auf die Verformung aus – das Gewicht des Traktors und die Breite seiner Reifen beeinflussen beide die Reaktion des Geländes. Und ein langsamer fahrendes Fahrzeug sinkt schneller ein als ein schnelles Fahrzeug.

Wie wirkt sich die Bodenverformung auf das Gameplay aus? Was werden die Spieler „fühlen“?

Zum ersten Mal bietet FS25 eine echte physische Reaktion auf das Gelände: Sie spüren, wie der Traktor über den Boden holpert, und Sie sehen, wie er Furchen und Spuren hinterlässt. Wenn Sie zurückfahren und über diese Furchen und Spuren fahren, spüren Sie deren Auswirkungen ebenfalls.

Wenn Sie sich in den Boden eingegraben haben, ist das Lenken auch schwieriger, genau wie im echten Leben. Das Fahren im Regen wird schwieriger sein als das Fahren bei Sonnenschein. Auch Ihre Reifenkonfiguration hat jetzt einen größeren Einfluss, und Sie müssen möglicherweise überlegen, welche Reifen sich am besten für verschiedene Jahreszeiten und verschiedene Arten von Feldarbeiten eignen.

Pflügen auf einem anderen Niveau

Während die Verformung des Bodens individuell von den Maschinen, ihrem Gewicht und anderen Bedingungen abhängt, wird sich eine bestimmte Feldaktivität im Landwirtschafts-Simulator 25 wahrscheinlich ganz anders anfühlen.

Mit welchen Maschinen/Geräten lassen sich Bodenverformungen am besten darstellen?

Pflügen ist jetzt ein neues Erlebnis – der Pflug erzeugt echte, physische Furchen, die nicht nur auf dem Bildschirm deutlicher zu sehen sind, sondern auch Auswirkungen auf den Traktor haben, wenn er darüber fährt. Auch Maschinen mit Raupenketten kommen jetzt voll zur Geltung, da sie mit unebenem Boden so gut zurechtkommen.

Leistung, Visuals und Herausforderungen!

Welche technischen Herausforderungen gab es bei der Umsetzung der Bodenverformung?

Die Bodenverformung erfolgt auf einer Rastergröße von 12,5 cm, was bei einer 2 km großen Karte 16 K x 16 K entspricht (das sind 256 Megapixel – die Karte selbst ist nur 4 Megapixel groß). Es gab verschiedene technische Herausforderungen bei der effizienten Speicherung dieser Daten und auch bei der effizienten Verarbeitung der Daten, beispielsweise wenn Werkzeuge wie Grubber oder Pflüge auf den Feldern arbeiten und wenn Fahrzeuge über die Felder fahren und auf diese feinen Unebenheiten und Grate reagieren.

Es gibt außerdem eine „prozedurale“ Ebene der Bodenverformung, die mithilfe der Geometrie auf ähnliche Weise abgebildet wird wie die Texturabbildung des Geländes mithilfe von Bildern. Allerdings läuft sie auf der CPU und nicht auf der schnelleren GPU, sodass wir diesen Code stark optimieren mussten.

Wie werden Daten zur Bodenverformung gespeichert und verwaltet?

Da die Bodenverformung mit einer höheren Auflösung arbeitet als bisher, wollten wir Speicher in Bereichen sparen, die nicht verformt sind (z. B. auf felsigen Bergen oder an Orten, an denen der Spieler noch nicht war). Daher haben wir eine „vereinzelte“ Version der Density Maps erstellt. Diese speichert Datenkacheln nur in Bereichen, in denen tatsächlich eine Verformung vorliegt. Um den Speicherbedarf noch weiter zu reduzieren, werden alle Kacheln komprimiert, wobei eine erweiterte Version der bestehenden Density Map-Komprimierung zum Einsatz kommt, die wir bereits in der Vergangenheit verwendet haben.

Um außerdem schnelle Operationen mit diesen hochauflösenden Daten zu unterstützen, haben wir eine Density Map Processing Unit (DPU) entwickelt, die wie ein kleiner GPU-Emulator ist, der auf der CPU läuft und Operationen mit Density Maps mit viel höherer Geschwindigkeit als bisher durchführen kann. Sie kann tatsächlich mit unserer hauseigenen Shadersprache programmiert werden, obwohl diese Funktion in FS25 noch nicht verwendet wird.

Aus Geschwindigkeitsgründen ist das gesamte System (Datenkomprimierung, DPU-Operationen und prozedurale Generierung) mit nativen SIMD-Anweisungen geschrieben (SSE4.1 oder AVX2 auf PC und Konsolen und NEON auf ARM-basierten Macs). Diese Version des Landwirtschafts-Simulators enthält weitaus mehr SIMD-optimierten Code als je zuvor.

Erzählen Sie uns, wie Sie die Deformationsphysik für die Leistung optimiert haben.

In früheren Versionen des Landwirtschafts-Simulators bewältigte die benutzerdefinierte Fahrzeugphysik das Gelände mit einer Auflösung von 0,5 m. Mit Geländeverformung und -verschiebung beträgt die Auflösung jetzt 0,125 m – 4x größer in jede Richtung oder 16x so viele Dreiecke. Dadurch wurde unsere Kollisionserkennung zwischen Rad und Gelände 16x langsamer, daher haben wir eine benutzerdefinierte Implementierung davon für FS25 geschrieben, die ungefähr dreißigmal schneller ist als der alte Code. Insgesamt ist unsere Fahrzeugphysik jetzt also ungefähr doppelt so schnell wie zuvor, selbst mit allen neuen Funktionen.

Der neue Physikcode erforderte ziemlich umfangreiche Mathematik und numerische Analysen – zum Glück habe ich einen Master-Abschluss in Mathematik, der mir bei dieser Aufgabe sehr geholfen hat!

Wie handhabt das Spiel visuelle Übergänge bei Bodenverformungen?

Eine weitere neue Funktion für FS25 ist das Terrain-Quadtree-Mesh, das eine hochauflösende Dreiecksdarstellung in der Nähe des Spielers ermöglicht, weiter weg jedoch eine niedrigere Auflösung verwendet – es besteht keine Notwendigkeit, die deformierte Geometrie zu rendern, wenn sie Hunderte von Metern entfernt ist.

Die Geometrie verwandelt sich in einiger Entfernung vom Spieler sanft von deformiert zu nicht deformiert. Dieser Übergang ist jedoch aufgrund einer weiteren neuen Technologie in FS25, dem virtuellen Terrain-Textursystem, ziemlich gut verborgen.

Obwohl die Verformung in der Ferne nicht mithilfe von Dreiecken dargestellt wird, wird sie dennoch schattiert und in die Geländetextur gerendert (mithilfe einer Grafiktechnik namens Normal Mapping). Die Verformung ist also auch in entfernten Bereichen, in denen nur sehr wenige Dreiecke gerendert werden, noch deutlich sichtbar, und Sie können die Spuren der KI-Fahrzeuge sogar dann noch sehen, wenn Sie sie aus einem halben Kilometer Entfernung beobachten!

Was gefällt Ihnen persönlich am besten an der Bodenverformung im Spiel?

Die Implementierung all dieser neuen Technologien war eine sehr lohnende Erfahrung und ich liebe die Tatsache, dass das Ergebnis nicht nur ein besseres visuelles Erlebnis für den Spieler ist, sondern auch, dass es auf so interessante Weise mit Physik und Gameplay interagiert, was FS25 zu einem viel interessanteren und realistischeren „Simulator“ macht als je zuvor!