Grafik-Sensation: Raytracing läuft auf dem Sega Saturn von 1994

Raytracing gilt als Feature moderner Grafikkarten - doch nun läuft es auf dem Sega Saturn von 1994. Ein Entwickler hat der kom­ple­xen 32-Bit-Hardware Effekte entlockt, die damals als unmöglich galten. Dynamische Schatten laufen mit stabilen 30 FPS.

Lichteffekte auf komplexer 32-Bit-Architektur

Eine technische Demonstration beweist, dass der Sega Saturn von 1994 zu funktionalem Echtzeit-Raytracing fähig ist. In einer eigens erstellten 3D-Umgebung werden dynamische Schattenwürfe und Lichtberechnungen dar­ge­stellt, die auf der Hardware der fünften Konsolengeneration bislang als nicht realisierbar galten.

Primäre Lichtquelle ist das Mündungsfeuer einer Waffe, dessen Position die Schatten im Raum unverzüglich verändert. Die Architektur der Konsole, die oft als schwer programmierbar galt, wird hierbei gezielt ausgereizt.

Um die Rechenlast auf der Hardware zu bewältigen, greift die Software auf "Binary Space Partitioning" (BSP) zurück. Anstatt eine vollständige Strahlenverfolgung für jedes einzelne Pixel durchzuführen, testet die Engine die Eckpunkte (Vertices) der 3D-Objekte gegenüber der BSP-Struktur. Der Saturn arbeitete im Gegensatz zur PlayStation 1 primär mit Vierecken (Quadrangles) statt Dreiecken, was die Berechnung von 3D-Räumen oft erschwerte.

Auf YouTube ansehen

Hybrider Ansatz und Performance

Verantwortlich für diesen Durchbruch ist der in der Szene bekannte Homebrew-Entwickler XL2. In einer zweiten, erweiterten Demonstration zeigt er einen hybriden Ansatz, der statische Lichtquellen mit dynamischen Schatten kombiniert. Die Methode ermöglicht Szenen, die stilistisch an Shooter der 90er Jahre erinnern, jedoch über eine flexiblere Ausleuchtung verfügen. Auf originaler Hardware läuft die Simulation in einfachen Räumen mit stabilen 30 Bildern pro Sekunde. Kommen rechenintensive Elemente wie Spiegelungen hinzu, sinkt die Bildrate auf etwa 15 Bilder pro Sekunde.

Ein technischer Vorteil der Vorgehensweise liegt in der potenziellen Speicherersparnis. Da die Beleuchtung in Echtzeit berechnet wird, entfällt die Notwendigkeit für speicherintensive Lightmaps oder vorgebackene Texturen, die von der CD-ROM geladen werden müssten. In der Theorie hätte es bei Spielen der 90er Jahre die Ladezeiten verkürzt und den Arbeitsspeicher entlastet.


Der Sega Saturn verfügt über lediglich zwei Megabyte Arbeitsspeicher und 1,5 Megabyte Videospeicher, was Entwickler damals zu kreativen Sparmaßnahmen zwang. Die nun angewandte Methode nutzt die parallele Architektur, bestehend aus zwei Hitachi SH-2 Prozessoren sowie den Grafikchips VDP1 und VDP2, effizienter als viele kommerzielle Titel der damaligen Zeit.

Grenzen der 30 Jahre alten Hardware

Die Darstellung unterliegt den physischen Grenzen der Hardware. Wie Digital Foundry analysiert, fehlen moderne Features wie Oberflächennormalen oder eine korrekte Distanzabnahme des Lichts (Fall-off). Das Resultat sind visuell harte, blockartige Schattenkanten, bedingt durch die niedrige Sampling-Rate.

Es handelt sich um eine rudimentäre Form des Raytracings, die technisch valide ist, aber visuell nicht mit modernen Standards vergleichbar ist. Die VDP1-Einheit des Saturn, zuständig für Sprites und verformte Polygone, wird hier für Aufgaben genutzt, für die sie ursprünglich nicht konzipiert war.

Der Entwickler realisierte zuvor bereits eine Portierung von Leveln der ersten Unreal Engine auf die Sega-Konsole. Weitere Optimierungen sind geplant, um komplexere Szenarien performanter darzustellen. Obwohl eine Anwendung in vollständigen Spielen für die Retro-Plattform unwahrscheinlich bleibt, verdeutlicht das Projekt die Reserven der Multiprozessor-Architektur.

Der Saturn galt aufgrund seiner Dual-CPU-Struktur als extrem leistungsstark, verlor jedoch den Konkurrenzkampf gegen Sonys zugänglichere PlayStation.

Was haltet ihr von dieser technischen Machbarkeitsstudie auf dem Sega Saturn? Schreibt uns eure Meinung gerne in die Kommentare.

Gaming-Deals bei Media Markt Spiele, Hardware und Konsolen Zum Angebot

Siehe auch: