Spiele-Engines: Eine Übersicht
veröffentlicht von Martin Lorber am 09. September 2017

Spiele-Engines: Eine Übersicht

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Die Entstehung eines Videospiels ist äußerst komplex. Von der Idee, über die Entwicklung und letztlich hin zur Veröffentlichung eines Spiels ist es ein langer Weg. Letztlich greifen ganz unterschiedliche technische Bereiche ineinander, um ein funktionierendes und fertiges Spiel zu schaffen. Dazu gehören Grafik, Animationen, Sound bzw. Musik, Steuerung und einiges mehr. Spiel-Engines sind dabei in gewisser Weise das tragende Gerüst eines Games. “Engine“ heißt auf Deutsch übersetzt „Motor“. Und tatsächlich kann man Spiele-Engines als Motoren betrachten, die das jeweilige Spiel antreiben. Mittlerweile gibt es einige Engines sogar kostenfrei oder relativ günstig zu erwerben. Diese freien Spiele-Engines können in einem weiteren Sinne als “Motor” angesehen werden: Sie tragen zur Demokratisierung der Produktionsmittel bei und sorgen für mehr Spiele-Vielfalt, gerade im Indie-Bereich.

Die Funktion von Spiele-Engines

Eine Game-Engine ist das „Framework“ für Spiele. Der Begriff Framework steht für eine Art technisches Gerüst, das den Spielverlauf steuert und für die visuelle Darstellung des Spielablaufs zuständig ist. In der Regel werden Spiele-Engines auch als Entwicklungsumgebung genutzt und liefern die dafür nötigen Werkzeuge gleich mit. Insofern sind Spiele-Engines Baukästen um ein Spiel Stück für Stück zu programmieren und die einzelnen Bestandteile zusammen zu setzen. Dabei stehen Entwickler vor der Entscheidung, die Spiele-Engines von Grund auf zu dem jeweiligen Spiel neu zu entwickeln (komplex und teuer) oder auf bereits bestehende Frameworks zugreifen und diese miteinander verzahnen.

Grafik-Engine als zentraler Bestandteil von digitalen Spielen

Je nach Spiel besteht eine Spiel-Engine aus unterschiedlichen Bestandteilen. Zentral für moderne Spiele ist die Grafik-Engine. Im Wortgebrauch bezieht sich der Begriff “Engine” im engeren Sinne meist auf sie. Eine Grafik-Engine ist für die Bildschirmdarstellung zuständig und beinhaltet Shader, Effekte (wie Feuer, Explosionen, Wasser, Schnee, Nebel, usw.), Texturen, Text und 3D-Modelle. Moderne Game-Engines definieren sich heute vor allem über eine besonders eindrucksvolle und realistische Darstellung.

Physik-Engines in Spielen

Weitere wichtige Frameworks sind das Physiksystem, Soundsystem, Zustandsspeicherung, Steuerung, Netzwerk-Code, Datenverwaltung und Skripting. Besonders hervorheben möchte ich die Physik-Engine, die für ein möglichst realistisches physikalisches Verhalten von Objekten in der Spielwelt sorgt. Das Physiksystem kann allerdings auch Auswirkungen auf das Spielgeschehen haben, zum Beispiel wenn ein fallendes Objekt (bspw. eine geworfene Handgranate oder ein Ball) einen Hügel herunter rollt, anstatt einfach darauf liegen zu bleiben. 2005 bekamen Physik-Engines unter dem Namen “Physikbeschleuniger” zusätzlich eine Hardwareunterstützung spendiert. Diese lagern die Berechnung der physikalischen Effekte auf eine externe Physikkarte oder die Grafikkarte aus.

Soundsysteme in digitalen Spielen

Um Spiele zu “Erleben” sind neben den Grafik-Engines die Soundsysteme von großer Bedeutung. Sie füttern 5.1- / 7.1 Surround-Sound-Anlagen genauso wie TV-Lautsprecher oder Kopfhörer. Durch sie wird der räumliche Eindruck der Spielwelt verstärkt, da ein differenzierter Raumklang entsteht. Dieser ermöglicht den Spielern zum Beispiel die Position von Gegnern in der Spielwelt zu orten. Zudem können verschiedene Räumlichkeiten klanglich unterschieden werden: Ein Badezimmer hat eben nunmal einen anderen “Sound” als Hallen, Gänge, Höhlen oder eine Unterwasserwelt. Wenn dies in einem Spiel realistisch abgebildet wird, erhöht das die Immersion ungemein.

Spiele-Engines: Die bekanntesten Vertreter

Zum Teil sind Game-Engines so bekannt und so weit verbreitet, dass sie fast jeder Spieler kennt  oder darauf basierende Spiele gespielt hat. Zu den bekanntesten Vertretern gehören die Frostbite Engine von Electronic Arts, auf die ich später genauer eingehen werde, die Unreal Engine (von Epic Games, u.a. in Bioshock, Borderlands und Dishonored im Einsatz), die CryEngine (von Crytek, u.a. in Far Cry, Crysis und Prey im Einsatz), die Anvil-Engine (von Ubisoft, u.a. bei Assassin’s Creed, For Honor oder Steep verwendet) sowie die Source-Engine (von Valve ursprünglich für Half-Life 2 entwickelt, u.a. auch bei DOTA 2, CS: GO oder Titanfall 2 im Einsatz).

Sonderfälle wie die Unity-Engine: Game-Engines als Dienstleistung

Ein Sonderfall ist die Unity-Engine: Sie wird von Vielen als eine der wichtigsten Innovationen der letzten Jahre angesehen, da sie keine spezielle Hardware voraussetzt und sich problemlos im Web-Browser oder auch auf Smartphones starten lässt. Als Open-Source Software greifen insbesondere Indie-Entwickler oft auf sie zu. Früher war der Zugriff auf die Game-Engines nur internen Teams großer Studios vorbehalten. Externe Entwickler mussten sich den Zugriff darauf teuer erkaufen. Die Neuentwicklung einer Game-Engine keine Option, da dies enorm viel Zeit und finanziellen Einsatz erforderte. Bekannte Spiele, die mit Unity entwickelt wurden, sind beispielsweise Hearthstone, Gone Home oder Kerbal Space Program.

Dank Unity als kostenloser Engine oder anteiligen Modellen wie bei der Unreal Engine 4, beschäftigen sich mehr Leute mit der Entwicklung von digitalen Spielen. Auch Entwickler, die das Medium digitales Spiel unter einem individuellen künstlerischen Ansatz weiterentwickeln wollen. Mit der kostenlosen Game-Engine Lumberyard sprang kürzlich Amazon auf diesen Zug auf. Solche Entwicklungen sorgen für eine voranschreitende Demokratisierung der Produktionsmittel und eine größere Vielfalt im Bereich der digitalen Spielkultur. Leistungsstarke und leicht zu bedienende Spiele-Engines, die “fertig” vorliegen, sind ein Segen für Spieleentwickler.

Die Frostbite Engine: Synergieeffekte nutzen

Electronic Arts nutzt für alle intern entwickelten Spiele nur noch die hauseigene Frostbite Engine. Innerhalb von DICE konzentriert sich ein gesondertes Team ausschließlich auf die Weiterentwicklung der Engine. Die Vorteile sind offensichtlich: Zur Höchstzeit gab es innerhalb der EA Studios 26 verschiedene Spiel-Engines. Dies ist vor allem eines: kostspielig und mit einem hohen Aufwand verbunden. Jede Engine muss gewartet und auf einem möglichst aktuellen Stand gehalten werden. Die Nutzung von Frostbite als Game-Engine für alle von EA Studios entwickelten Spiele bietet jedoch nicht nur eine Kostenersparnis, sondern weitere Synergieeffekte. So können sich die Studios gegenseitig aushelfen und von der Arbeit der anderen profitieren. Geschehen ist das schon beim Story-Modus für FIFA 17, bei dem Bioware EA Canada tatkräftig unterstützte. Von den in einem Fußballspiel besonders wichtigen Bewegungsanimationen können dagegen wiederum alle anderen EA Studios profitieren. Außerdem kann jedes Studio Ideen für die Weiterentwicklung von Frostbite äußern und eigene Entwickler-Tools erstellen, die dann für alle EA-Abteilungen zur Verfügung stehen. Die Frostbite-Engine in der Version 3 wird unter anderem von Battlefield 4, Battlefield Hardline, Star Wars: Battlefront, FIFA 17 und Battlefield 1 genutzt.

Die hauseigene Spiel-Engine: Besser für Spieler und Entwickler

Auch hier haben Spiele und Spieler etwas von dieser Entwicklung: Wenn viele verschiedene Studios auf Basis der Frostbite Engine arbeiten, profitiert die Engine selbst und entwickelt sich schneller weitere als Engines der Konkurrenz. Die Spiele untereinander können zudem auf wichtige Features der anderen Titel zurückgreifen: Beispielsweise könnte die Wetter-Simulation aus FIFA in der Need for Speed – Serie ebenso Eingang finden wie die zerstörbare Umwelt aus Battlefield. Die Frostbite-Engine verfügt bereits über die wichtigsten VR-Kapazitäten. Wenn der Verbreitungsgrad von VR-Brillen also weiter ansteigen sollte, könnte man auch hier auf ein für die Entwickler bei EA leicht zugängliches Tool zurückgreifen, das zudem die EA-internen Synergieeffekte ausnutzt.

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