Unreal Engine 5 auf PlayStation 5: Das ist die Next-Gen!

Wir haben die Eckdaten gesehen, die Pitches gehört, aber was wir bisher nicht gesehen haben, war die echte Demonstration einer wirklichen Next-Gen-Vision. Das ändert sich heute mit Epic Games' Enthüllung der Unreal Engine 5, die von einer beeindruckenden Technik-Demo begleitet wurde, die - wie das Unternehmen bestätigte - in Echtzeit auf PlayStation-5-Hardware lief. Das Potenzial ist gewaltig, den die Qualität und Dichte der Optik spottet fast jeder Beschreibung. Stellt euch eine Spielwelt voller unbegrenzter geometrischer Details vor, ohne jeglichen Pop-in und mit beinahe endlosen Sichtweiten. Nun stellt euch diese bislang ungekannten Grad an Brillanz mit vollständig dynamischer Global Illumination vor. Das klingt zu gut, um wahr zu sein, aber schaut euch das Video auf dieser Seite an und ihr seht, dass genau das hier der Fall ist. Das hier ist die Next-Gen und das ist einfach unfassbar aufregend.

Mit der Unreal Engine 5 will Epic die Entwickler von den Einschränkungen befreien, die Polygonzahlen und Draw-Calls bisher darstellten und den Artists erlauben, ihre unverfälschten und vollständigen ZBrush-Modelle und Fotogrammetriedaten einfach in das Spiel zu transferieren. Damit ist es nicht länger nötig, Modelle zu vereinfachen, um Performance-Ziele zu erreichen oder LOD zu generieren. Das neue System von UE5 - genannt Nanite - macht das für die Entwickler. Andernorts stellt die vollständig dynamische Global Illumination von Epics neuer Lumen-Technologie die präzise Beleuchtung einer Szene sicher - und das mit einem geradezu phänomenalen Realismus.

Von welchem Detailgrad sprechen wir hier also? Die Demo mit dem Titel 'Lumen in the Land of Nanite' enthält eine Nahaufnahme von einer Statue, die aus 33 Millionen Dreiecken mit 8K Texturen besteht. In der entsprechenden Szene wird sie in maximaler Detailtreue dargestellt, ohne, dass ein Entwickler an dem Asset hätte Anpassungen vornehmen müssen. Einen Raum verblüfft die Demo dann mit beinahe 500 von diesen Statuen auf einmal (485 um genau zu sein), alle in demselben maximalen Detailgrad. Das sind insgesamt 16 Milliarden Dreiecke, in einer flüssig laufenden Szene. Das klingt unmöglich, aber was die Next-Gen liefert, sind die Tools, eine extrem alte Render-Vision zu realisieren, die bisher unerreichbar schien. Bis heute. Zusammen mit einigen anderen Pressevertretern weihte uns Epic vorab ein, bevor wir CEO Tim Sweeney, CTO Kim Libreri und VP of Engineering, Nick Penwarden, unsere Fragen stellen durften.

"Wisst ihr, die Philosophie dahinter reicht bis in die 1980er Jahre zurück und zu der Idee von REYES: Render Everything Your Eye Sees", so Tim Sweeney. "Es ist eine lustige Abkürzung, die bedeutet, dass die Engine von all den im Grunde unendlichen Details bestimmen muss, welche Pixel genau gezeichnet werden müssen. Das bedeutet nicht, dass man in jedem Frame alle zehn Milliarden Polygone zeichnen muss, denn einige davon sind sehr, sehr viel kleiner als ein Pixel. Das bedeutet, dass man eine Annäherung daran rendert, die keines der Details auslässt, die man wahrnehmen kann. Und sobald man an dem Punkt angelangt ist, ist man mit der Geometrie im Grunde fertig. Danach kann man nichts mehr machen. Würde man mehr Polygone rendern, würde man die ohnehin nicht bemerken, denn sie sind nur ein winzig kleiner Anteil eines jeden Pixels auf dem Bildschirm. "

Einfach gesagt, rendert die Szene auf UE5 auf einer Dreieck-pro-Pixel-Basis und der User sieht nur, was er oder sie sehen muss. Das klingt irrwitzig simpel, aber es ist das Resultat von mehr als drei Jahren der Forschung und Entwicklung, angeführt durch Epic Games' Technical Director of Graphics, Brian Karis. UE5 - zumindest auf Next-Gen - ist die Realisierung dieser Micro-Polygon Engine und obwohl sie hier explizit auf PlayStation 5 vorgeführt wird, ist die Unreal Engine 5, genau wie die vorherigen Versionen, eine Cross-Plattform-Angelegenheit.

"Die Schlüssel-Features, die bei uns debütieren, funktionieren auf allen Next-Generation-Plattformen", fügt Sweeney hinzu. "Wir haben keine Performance-Vergleiche, können keine Performance-Vergleiche teilen. Aber auf dieses Feature-Set kann man in dieser Generation vertrauen. Besonders die Micro-Polygon-Geometrie mit der Nanite-Technologie und der globalen Echtzeitbeleuchtung durch Lumen."

UE5 erscheint Anfang 2021 und Epic setzt später in dem Jahr seinen Platzhirsch Fortnite auf die neue Engine um. Anders als die UE4 bricht die neue Version der Engine auch nicht mit der Vergangenheit. Es zielt auf die selben Systeme ab wie UE4, was bedeutet, dass sie auf allem laufen wird. Vom High-End-PC zu alten Android und iOS-Geräten. Auch auf aktuellen Konsolen und der Switch funktioniert sie. Natürlich dürft ihr dann aber nicht den Gleichen Qualitäts-Level und dieselbe Next-Gen-Erfahrung erwarten, die heute enthüllt wurde.

"Um die Kompatibilität mit den älteren Plattformen zu gewährleisten, haben wir diese Next-Gen Content-Pipeline, in der man seine Assets auf der höchsten Qualitätsstufe baut oder importiert, der filmreifen Qualität, in der sie direkt auf den Next-Gen-Konsolen laufen werden", fährt Sweeney fort. "Die Engine erlaubt es dann Skalierbarkeit - und wird noch mehr Skalierbarkeitspunkte liefern, um die Inhalte runterzurechnen, damit sie auf allem laufen, auch auf iOS- und Android-Geräten von vor mehreren Jahren. Man baut den Content also einmal und kann ihn dann überall ausliefern. Man macht das gleiche Spiel für all diese unterschiedlichen Systeme und bekommt dann einfach eine unterschiedliche Grafikqualität."

Epic legt Wert darauf, die Interoperabilität seiner neuen Technologie über diverse Systeme hinweg zu betonen, auch wenn man sie auf der PlayStation 5 demonstrierte, bei der Sony starke Argumente für extreme Speicherbandbreiten lieferte. Microsoft hat unterdessen DirectX 12 Ultimate entwickelt, das ebenfalls radikal überdenkt, wie Speicher auf dem PC gehandhabt wird. Aber offensichtlich stützt sich Epic auf keine der besonderen Stärken der beiden Systeme. Im Anschluss an unser Interview bestätigte Epic allerdings, dass AMDs Primitive-Shader-Systeme in der Next Gen zwar von UE5 genutzt werden - aber nur, wenn diese Hardware-Beschleunigung schnellere Ergebnisse liefert als seine eigenen "hyper-optimierten Compute Shader".

"Um diesen Detailgrad zu rendern sind diverse verschiedene Komponenten nötig, richtig?" fragt Sweeney. "Eine ist die GPU-Performance und eine GPU-Architektur, die in der Lage ist, die unglaubliche Menge an Geometrie zu zeichnen, von der wir hier reden - eine große Zahl an Teraflops wird dafür benötigt. Der andere Faktor ist die Fähigkeit, all das effektiv zu laden und zu streamen. Eine der großen Anstrengungen, die wir unternommen haben und mit der Unreal Engine 5 weiter unternehmen, ist es, sie für den Next-Gen-Speicher zu optimieren und Ladevorgänge um ein Vielfaches zu beschleunigen. Nicht nur ein bisschen schneller, sondern sehr viel, um die gesamte Geometrie ins Spiel zu laden und darzustellen, auch wenn nicht alles in den Speicher passt. Ihr wisst schon, den Next-Gen-SSD-Speicher nutzen und solche Dinge ... Sony leistet hier Pionierarbeit mit der Architektur der PlayStation 5. Das ist ein geradezu göttliches Speichersystem, das den PCs um einiges voraus ist. Aber auf einem High-End-PC mit einer SSD und insbesondere NVMe bekommt man auch eine fantastische Performance hin."

Es ist aber Sweeney's Beschwörung von REYES, die mich besonders packt. Die UE5 Tech Demo zeigt nicht nur auf kurze Distanzen eine unglaubliche Detailfülle, sie liefert auch weite Zeichentiefe und nicht das geringste Anzeichen eines LOD-Pop-Ins. Alles ist nahtlos, konsistent. Was das Geheimnis ist? "Ich denke, das Geheimnis ist, dass Nanite effektiv versucht, ein Dreieck pro Pixel zu rendern, sodass auf diesem Detail-Level die laufenden Wandlungen im LOD praktisch nicht wahrnehmbar sind", so Nick Penwarden. "Die Idee ist es, alles zu rendern, was das Auge sehen kann." So Tim Sweeney. "Es wird so viel gerendert, dass wenn wir mehr rendern würden, es unmöglich wäre, den Unterschied zu sehen und damit sollte auch nicht wahrnehmbar sein, wenn wir den Grad an gerenderten Details ändern."

Das wäre dann auch die Definition einer Mikro-Polygon-Engine. Die Kosten in Bezug auf die GPU-Leistung dürften ziemlich hoch sein, aber die Next-Gen sollte die Leistung haben, es zu stemmen und die Vorteile sind offensichtlich. Ein Dreieck pro Pixel zu rendern, bedeutet, dass die Leistung im sehr direkten Zusammenhang mit der Auflösung skaliert. "Interessanterweise funktioniert es auch sehr gut zusammen mit unserer dynamischen Auflösung." fügt Penwarden hinzu. "Wenn die GPU-Last zu hoch wird, regeln wir die Auflösung ein wenig nach unten und können es so anpassen. In der Demo nutzen wir sogar die dynamische Auflösung, auch wenn sie die meiste Zeit in 1440p rendert."

Penwarden bestätigt auch, dass das System für Zeitliche Akkumulation (Temporal Accumulation System) aus der Unreal Engine 4 in der UE5 und der Demo genutzt wird. Dieses fügt im Grunde Details aus vorigen Frames hinzu, um die Auflösung des aktuellen zu erhöhen. Die Transparenz seitens Epics ist hier beeindruckend. Wir haben eine ganze Weile mit einigen unkomprimierten 3840x2160 PNG-Screenshots zugebracht, die uns zur Verfügung gestellt wurden. Diese entziehen sich dem Pixel-Zählen, die Auflösung ist als Metrik relativ belanglos, so wie es zum Beispiel bei einem Blu-ray-Film der Fall wäre. Aber die Zeitliche Akkumulation leistet für die UE5 noch viel mehr als nur Anti-Aliasing oder Bild-Wiederherstellung, sie unterstützt auch das Lumen-GI-System.

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"Zeitliche Akkumulation ist mehr als nur normales zeitliches Anti-Aliasing, ist zum großen Teil dafür verantwortlich, dass die Sachen so gut aussehen, wie sie es tun", so Kim Libreri. "Diese globale Ausleuchtung, ohne die zeitliche Intelligenz, das wäre auf dieser Hardware noch nicht machbar. Wir verdoppeln auch unsere Bemühungen, um zu verstehen, wie die zeitliche Komponente uns helfen kann, und durch die gibt es diese Fortschritte in der Qualität. Damit kommen wir nahe an die Qualität des Film-Renderings. Ohne diese Samples - und es sind nicht nur reine Screen-Space Samples, es gibt so viel mehr, was wir mit der Zeitlichen Akkumulation tun können - würde die GI nicht annähernd so gut laufen, wie sie es tut."

Libreri selbst kommt aus der Film-Branche, in der auch schon Preise gewann und es ist ein Bereich, in dem die Unreal Engine 4 zunehmend an Wichtigkeit gewinnt. Er ist vor allem von der Idee eines universellen Workflows begeistert, der es erlaubt, Assets der gleichen Qualität für alle Bereiche zu nutzen. "Vieles hat seinen Ursprung aus dem Fakt, dass wir diese beiden Extreme haben. Wir haben Leute, die Mobile-Games mit der UE4 machen, und andere machen den Mandalorian mit UE4. Wir versuchen einen vereinheitlichten Weg zu finden, an dem es keine Druckstellen mit Verlusten gibt. Die Leute sollen ihre Zeit nutzen, um fantastische Spiele mit solchem Gameplay zu machen und sich nicht in die Details der Asset-Produktion vertiefen müssen. Diese Mühen kommen dann aus der alten Technik von vor mehr als einem Jahrzehnt, wo dieser Aufwand nötig war, um überhaupt Umgebungen zu erzeugen."

Und um das auch gleich zu beweisen, nimmt die UE5 Demo auf der PS5 größtenteils vollwertige Assets aus der Quixel Megascans Bibliothek. Nicht die vereinfachten Versionen mit 8K-Texturen, die für Videospiele gedacht sind. Libreri fügt hinzu: "Der Beweis ist, dass diese Umgebungen in der Demo sind. Die eine Hälfte des Umgebungs-Teams waren Epic-vertraute Umgebungs-Spezialisten und die andere Hälfte kam neu in die Firma. Sie kamen aus der Filmbranche und sie fühlten sie in der Engine sofort zu Hause, weil sie sich nicht um Barrieren kümmern mussten, oder wie man Normal Maps erstellt, wie man niedrig aufgelöste Meshes nutzt und dann hohe Auflösungen emuliert... Es machte einen riesigen Unterschied bei unserem Durchsatz."

Und hier endet dann erst einmal Epics Unreal Engine 5 Next-Gen-Pitch. Eine Generation mit nie dagewesenem Detailgrad und Ausleuchtung, kombiniert mit der Technik für unglaublich detaillierte Assets mit fast vollständiger Qualität am Limit der Render-Auflösung. Dazu neue Physik, Animationen und Audio-Techniken. Während das passiert, mit Sorgen, was ein echter Generationssprung bei der Darstellung an Kosten verursachen wird, ist es Epics Strategie, möglichst einfach zu nutzende Tools für alle Entwickler bereitzustellen, während sie die Technik und nötigen Assets zusammenführen, die man für das kleinste Indie-Projekt oder den größten Film benötigt. Zur selben Zeit verspricht Sweeney auch noch einen fließenden Übergang von UE4 zu UE5.

"Wir sind jetzt bei der Unreal Engine 4.25, die 25te in der Reihe", so Sweeney "Wenn man dann auf UE5 upgradet, dann wird es für die Entwickler in Sachen Kosten und Komplexität so sein, als wären es nur ein paar dieser kleineren Versions-Upgrades gewesen. Wir wollen die ganze Community mit dabei haben und das auch schnell, damit es möglichst keine Nachzügler gibt, die noch Jahre mit der alten Generation zubringen.

Die heutigen Ankündigungen gehen über die Unreal Engine 5 hinaus. Epic öffnet die Online-Infrastruktur, die Fortnite antreibt, für jeden Entwickler, der sie nutzen möchte. Selbst, wenn das Spiel selbst nicht auf der Unreal Engine läuft und selbst, wenn es nur auf Steam läuft. Das beinhaltet den Zugang zu Epics Server-Infrastruktur und der Cross-Play-Funktionalität, die von allen großen Plattform-Betreibern abgesegnet ist. Aber natürlich ist es die "Lumen in the Land of Nanite"-Tech-Demo auf der PS5, die die Schlagzeilen holen wird und das ist nicht überraschend.

Nach dem enttäuschenden Gameplay-Reveal der Xbox Series X letzte Woche - bei der es wenig Series X und auch nicht viel Gameplay zu sehen gab - gab es einige Bedenken, wie es mit dem Next-Gen-Gaming aussieht. Werden die neuen Konsolen einen dramatischen Sprung im Vergleich zu den heutigen Spielen hinlegen können? Die Unreal Engine 5 Demo liefert eine sehr deutliche Antwort - ein neuer Level an Detail und Lebendigkeit, den es so noch nicht gab - und scheinbar kommt noch viel mehr. Zum Beispiel ist Hardware-unterstütztes Ray-Tracing in der Unreal Engine 5, aber es war noch nicht Teil der PS5 Demo. Wir werden sicher bald noch mehr von diesem bemerkenswerten Stück Technik hören, aber heute solltet ihr einfach erst einmal diesen ersten Eindruck davon genießen, was die Next-Gen wirklich kann.