Technologie
Fenris Creations veröffentlicht quelloffene CORTAO-Renderingtechnik
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Fenris Creations veröffentlichte am 12. November 2026 CORTAO, eine quelloffene Screen-Space-Ambient-Occlusion-Technik (SSAO) für Echtzeitspiele. Sie wurde von Daniel Isheden, Senior Rendering Engineer, entwickelt und ist über das Carbon-Engine-Framework verfügbar. Die Implementierung wurde für das in Entwicklung befindliche Weltraum-Survival-MMO EVE Frontier optimiert und getestet.
CORTAO steht für raytracingbasierte Umgebungsverdeckung mit kreisförmigen Okkludern. Ambient Occlusion sorgt für eine dezente Abdunklung an Stellen, an denen nahe gelegene Geometrie das Umgebungslicht blockiert. Dadurch wirken Objekte besser verankert, und Form sowie Details komplexer Szenen lassen sich leichter erfassen. Fenris zufolge verbessert die Technik die Genauigkeit und Stabilität dieses Effekts bei geringen Rendering-Kosten und reduziert dunkle Halos sowie wechselnde Schattierungen, wenn sich die Kamera bewegt.
Die Technik benötigt keine vorab berechneten Szenendaten und kann daher auf Umgebungen reagieren, die Spieler kontinuierlich aufbauen und umgestalten. Die Carbon-Implementierung wurde anhand des offenen Weltraums, der Online-Schlachten, Megastrukturen und geschlossenen Innenräume von EVE Frontier weiterentwickelt. Das Projekt begann als unabhängiges Forschungsprojekt von Isheden, bevor Fenris die Produktionsumgebung bereitstellte, in der die Technik getestet und in großem Maßstab weiterentwickelt werden konnte.
Isheden beschrieb das visuelle Problem, das seiner Forschung zugrunde lag. „Schon kleine Schattierungsfehler können eine ansonsten überzeugende Szene unstimmig wirken lassen, besonders wenn sie sichtbar werden, während sich die Kamera bewegt“, sagte er. Sein Ziel war es, die Genauigkeit innerhalb der für Spiele verfügbaren Rendering-Budgets zu verbessern.
So erzeugt CORTAO Umgebungsverdeckung
Die technische Erläuterung zu EVE Frontier erklärt den Unterschied zu horizonbasiertem SSAO. CORTAO tastet Tiefeninformationen in der Umgebung ab, verwirft Abtastwerte außerhalb des möglichen Okklusionsvolumens und wandelt die übrigen in kreisförmige Ersatzokkluder um, die die lokale 3D-Umgebung um ein Pixel annähernd darstellen. Eine vorberechnete Nachschlagetabelle wertet Strahlüberschneidungen mit diesen Ersatzobjekten aus. Der Anteil der Strahlen, die nicht verdeckt werden, bestimmt die Stärke des Umgebungslichts.
Die Technik unterstützt bis zu 32 Strahlrichtungen und kann bereits mit vier Tiefenabtastungen pro Pixel brauchbare Ergebnisse liefern. Diese Werte erfüllen unterschiedliche Aufgaben: Die Tiefenabtastungen bestimmen, wie viele Okkluder erstellt werden, während die Strahlen die Sichtbarkeit anhand dieser Okkluder messen. Entwickler können die Leistung vor allem durch Ändern der Anzahl der Tiefenabtastungen skalieren.
Die GPU-Implementierung umfasst drei Compute-Shader-Durchläufe. Ein Vorlauf packt lineare Tiefen- und Normalendaten in einen Mipmap-Puffer, im Hauptdurchlauf werden die abgetasteten Okkluder nachverfolgt, und ein optionaler Filter bereitet das Ergebnis für temporales Anti-Aliasing oder KI-Upscaler auf. CORTAO kann außerdem gebogene Normalen ausgeben, die für globale Beleuchtungssysteme die durchschnittliche nicht verdeckte Richtung um ein Pixel beschreiben. Eine eigene Lösung für temporale Filterung ist nicht enthalten.
Benchmark-Ergebnisse von Fenris
In seinen Benchmarks verglich Fenris CORTAO mit GTAO, einer horizonbasierten SSAO-Technik. In einer nachgebildeten Café-Szene aus San Miguel berichtete das Unternehmen, dass CORTAO mit vier Abtastungen im Vergleich zu einer Raytracing-Referenz einen geringeren mittleren quadratischen Fehler erzielte als jede getestete GTAO-Konfiguration. Im Test mit einer einfacheren Szene, die horizonbasiertes Rendering begünstigt, war der Fehler bei gleicher Ausführungszeit um 82 % geringer. Wurden die Techniken in dieser Szene auf denselben Fehlerwert eingestellt, war CORTAO um 249 % schneller.
In den Tests von Fenris fielen die größten Leistungszuwächse in Szenen mit hoher Tiefenkomplexität an, insbesondere bei größerem Suchradius. CORTAO hielt das Okklusionsniveau über die getesteten Abtastzahlen hinweg konstanter und erzeugte an Tiefenunstetigkeiten eine zurückhaltendere Okklusion, mit weniger ausgeprägten Halos und weniger blickwinkelabhängigen Artefakten. Das Gesamtergebnis zeigte sich bei allen getesteten Auflösungen und GPU-Herstellern.
Integrationskosten und quelloffener Code
CORTAO ist darauf ausgelegt, die vorhandene SSAO-Stufe einer Engine zu ersetzen. Dabei nutzt es dieselbe Klasse von Screen-Space-Eingabedaten und benötigt nur minimale CPU-Beteiligung. Der wichtigste dokumentierte Kompromiss beim Speicherbedarf ist der erforderliche lineare 32-Bit-Tiefenpuffer, in dem neben den Tiefenwerten Platz für Normaleninformationen bleibt. Fenris schätzt, dass der Wechsel von einer 16-Bit-Konfiguration bei 1080p etwa 5,3 MB, bei 1440p 9,3 MB und bei 2160p 21,1 MB zusätzlichen VRAM erfordert, der durch Speicher-Aliasing genutzt werden kann.
Zwei Implementierungen unter MIT-Lizenz sind verfügbar. Das Carbon-CORTAO-Repository stellt HLSL-Shader-Header bereit und führt Unterstützung für DirectX 11 und DirectX 12 auf. Dabei wird ein maximaler Screen-Space-Radius verwendet, um die extremen Tiefenbereiche des EVE-Universums abzudecken. Ishedens allgemeines Referenz-Repository unterstützt nativ HLSL und GLSL und führt Tests mit DirectX 11, DirectX 12, OpenGL 4.3 oder höher sowie Vulkan 1.0 oder höher auf.
Die Veröffentlichung baut auf Fenris’ Ankündigung vom 1. Juli 2026 auf, dass Carbon vollständig quelloffen geworden war und mehr als zwei Dutzend Module umfasste. Zu dieser Veröffentlichung gehörten das Grafikmodul Trinity sowie die Physiksimulations- und Pfadfindungstechnologie Destiny. Beide sind Teil des Frameworks, auf dem EVE Online und EVE Frontier basieren.
Die quelloffenen Repositorys ermöglichen es externen Grafikteams zu prüfen, ob sich die Ergebnisse von Fenris auch auf ihre eigenen Szenen übertragen lassen. Der zusätzliche VRAM-Bedarf und die Notwendigkeit einer externen temporalen Filterung sind die deutlichsten dokumentierten Integrationskosten. Damit wird das Testen in vollständigen Rendering-Pipelines zum nächsten Maßstab für den Nutzen von CORTAO außerhalb von EVE Frontier.
