格斗类帧同步游戏的优化
发表于2017-12-18
文/韩大（微信公众号handa1740168）
由于现在4g手机网络越来越普及，绝大多数用户的时延都可以在150ms以内，所以一些快节奏的帧同步网络游戏开始大行其道，现在最火的帧同步游戏无疑是某农药了。帧同步技术除了可以用来做MOBA类游戏，同样可以用来做需要大量快速操作的格斗类游戏，本文就是尝试提出一些解决帧同步方案下格斗游戏的优化措施。
（本文中涉及一些使用Unity引擎的术语，但大多数其他游戏引擎也有类似的概念，所以并不仅仅是针对使用Unity的游戏）
概念
我们一般认为，LockStep游戏由于网络延迟，画面的反应会比直接本地渲染要慢很多，所以我们希望画面能对玩家的输入有即刻的反应。但也希望对其他用户的交互是一致的。
所以有一些游戏采用所谓“预渲染”策略：
一、逻辑与渲染分别驱动：所谓渲染模块，就是用来给本地客户端表现的画面，使用本地渲染驱动，也就是Unity的Update()事件；所谓逻辑模块，就用来运行所有的攻击判定（角色位置、攻击与受击区域）的变化，使用服务器发来的网络包进行驱动，也就是通过同步服务器得到包后再运行。
二、纠正渲染误差：由于本地客户端驱动导致的表现，可能和网络包驱动的情况不一致，所以需要某些机制予以纠正，使两者的差异不要太大。一般采用的策略有两个：一是定时同步。预渲染的角色，每隔200ms（可以设置成其他值），就停止运行，等待逻辑角色的状态和自己同步。——这种策略适合那种走走停停的角色行为；二是对于某些输入，比如释放攻击技能，或者受到攻击，逻辑角色启动对预渲染角色的纠正。纠正内容包括位置的拉扯（可以是瞬时或者平滑过程）和播放对应的动画（如播放受击动画）
动画分线
·以Sprite组合的Animation为“渲染角色”
·以Collider组合的Animation为“逻辑角色”
·“渲染角色”动画由Update()事件驱动，同时负责向同步服务器发出操作
·“逻辑角色”动画由同步服务器收包得到的数据驱动
·Update()事件每秒60个调用，而从同步服务器收包操作，一般每秒15-30个调用，所以，每次“逻辑角色”动画或位置更新，都要以x4 – x2的倍速来运行
如上图所示，“逻辑角色”和“显示角色”在很多时候，并不重合，可能存在位置不一致、播放的动画状态不一致的情况。上图就是在玩家按下“向右移动”按钮后的15ms时出现的情况。这就需要在一些时机，以“逻辑角色”为准，来修正“显示角色”的状态。
渲染纠正
·移动行为纠正：
§每隔固定的时间（推荐200ms），停止渲染角色的移动以及发送移动指令到网络。等待逻辑角色的位置和渲染角色的位置重叠。
§如果等待时间超过固定间隔（推荐1000ms）还没有能让两角色位置一致，则直接将渲染角色拉扯到逻辑角色位置上，使之一致。
·战斗行为纠正：
§每次释放技能（本地渲染），如果渲染角色和逻辑角色直接的位置差异大于固定值（推荐100像素），则立刻拉扯渲染角色到逻辑角色位置。
§每次释放技能（本地渲染）结束后，等待固定间隔（推荐100ms）后，才接受新的输入指令。
§每次技能命中（逻辑渲染）后，立刻对受击方进行位置拉扯，使渲染角色和逻辑位置一致。
总结
使用预渲染技术的最重要策略，还是坚持帧同步的原则：相同的输入，得到相同的输出。而预渲染的方案，是把那些严格同步的游戏逻辑、与其表现区分开来，这样可以专门的去让画面看起来更流畅，同时不影响帧同步游戏的“一致性”。由于存在一个“看不见”但正确的逻辑模型，所以只要想办法尽量“好看”的把表现纠正到正确的位置或状态即可。这种纠正可以利用游戏中的各种“不可操作”时机，或者其他游戏特色中可以利用的条件，来让纠正尽量不影响游戏体验。
由于现在4g手机网络越来越普及，绝大多数用户的时延都可以在150ms以内，所以一些快节奏的帧同步网络游戏开始大行其道，现在最火的帧同步游戏无疑是某农药了。帧同步技术除了可以用来做MOBA类游戏，同样可以用来做需要大量快速操作的格斗类游戏，本文就是尝试提出一些解决帧同步方案下格斗游戏的优化措施。
（本文中涉及一些使用Unity引擎的术语，但大多数其他游戏引擎也有类似的概念，所以并不仅仅是针对使用Unity的游戏）
概念
我们一般认为，LockStep游戏由于网络延迟，画面的反应会比直接本地渲染要慢很多，所以我们希望画面能对玩家的输入有即刻的反应。但也希望对其他用户的交互是一致的。
所以有一些游戏采用所谓“预渲染”策略：
一、逻辑与渲染分别驱动：所谓渲染模块，就是用来给本地客户端表现的画面，使用本地渲染驱动，也就是Unity的Update()事件；所谓逻辑模块，就用来运行所有的攻击判定（角色位置、攻击与受击区域）的变化，使用服务器发来的网络包进行驱动，也就是通过同步服务器得到包后再运行。
二、纠正渲染误差：由于本地客户端驱动导致的表现，可能和网络包驱动的情况不一致，所以需要某些机制予以纠正，使两者的差异不要太大。一般采用的策略有两个：一是定时同步。预渲染的角色，每隔200ms（可以设置成其他值），就停止运行，等待逻辑角色的状态和自己同步。——这种策略适合那种走走停停的角色行为；二是对于某些输入，比如释放攻击技能，或者受到攻击，逻辑角色启动对预渲染角色的纠正。纠正内容包括位置的拉扯（可以是瞬时或者平滑过程）和播放对应的动画（如播放受击动画）
动画分线
·以Sprite组合的Animation为“渲染角色”
·以Collider组合的Animation为“逻辑角色”
·“渲染角色”动画由Update()事件驱动，同时负责向同步服务器发出操作
·“逻辑角色”动画由同步服务器收包得到的数据驱动
·Update()事件每秒60个调用，而从同步服务器收包操作，一般每秒15-30个调用，所以，每次“逻辑角色”动画或位置更新，都要以x4 – x2的倍速来运行
如上图所示，“逻辑角色”和“显示角色”在很多时候，并不重合，可能存在位置不一致、播放的动画状态不一致的情况。上图就是在玩家按下“向右移动”按钮后的15ms时出现的情况。这就需要在一些时机，以“逻辑角色”为准，来修正“显示角色”的状态。
渲染纠正
·移动行为纠正：
§每隔固定的时间（推荐200ms），停止渲染角色的移动以及发送移动指令到网络。等待逻辑角色的位置和渲染角色的位置重叠。
§如果等待时间超过固定间隔（推荐1000ms）还没有能让两角色位置一致，则直接将渲染角色拉扯到逻辑角色位置上，使之一致。
·战斗行为纠正：
§每次释放技能（本地渲染），如果渲染角色和逻辑角色直接的位置差异大于固定值（推荐100像素），则立刻拉扯渲染角色到逻辑角色位置。
§每次释放技能（本地渲染）结束后，等待固定间隔（推荐100ms）后，才接受新的输入指令。
§每次技能命中（逻辑渲染）后，立刻对受击方进行位置拉扯，使渲染角色和逻辑位置一致。
总结
使用预渲染技术的最重要策略，还是坚持帧同步的原则：相同的输入，得到相同的输出。而预渲染的方案，是把那些严格同步的游戏逻辑、与其表现区分开来，这样可以专门的去让画面看起来更流畅，同时不影响帧同步游戏的“一致性”。由于存在一个“看不见”但正确的逻辑模型，所以只要想办法尽量“好看”的把表现纠正到正确的位置或状态即可。这种纠正可以利用游戏中的各种“不可操作”时机，或者其他游戏特色中可以利用的条件，来让纠正尽量不影响游戏体验。