Lecture13 Tool Chains

游戏引擎工具链的地位：

  • 用户和引擎Runtime层的桥梁
  • 引擎和DCC软件的桥梁：Asset Conditioning Pipeline
  • 调和不同思维方式的平台：策划 / 美术 / 程序

GUI

Immediate Mode
  • 逐帧直接绘制，由引擎逻辑绘制，简单轻量直接
  • 扩展性有限，性能有限，将业务压力交给了引擎逻辑
  • eg. Unity UGUI / Omniverse GUI / Piccolo GUI
Retained Mode
  • 将需要绘制的图形内容存储成Buffer，再交由GUI绘制
  • 将引擎逻辑和GUI工具隔离，扩展性强，性能表现好
  • 对开发者来说相对复杂
  • eg. Unreal UMG / WPF GUI / QT GUI
  • Design Pattern
    • MVC L13_MVC
    • MVP：在MVC基础上的变化，View进一步与Model分离 L13_MVP
    • MVVM：把Presenter换成ViewModel——用Binding将ViewModel和View绑定，用HTML/XAML等简单逻辑表示View L13_MVVM1 L13_MVVM2
      • 平台兼容性问题，eg. 在Windows下WPF表现较好

数据处理

Serialization and Deserialization

序列化与反序列化：文件、数据库、内存、网络之间的数据转换

存储数据 - Serialization
  • 文件格式
    • 最简单的数据格式：文本文件
      • 易读易处理，但缺乏安全性
      • 纯文本信息 eg. txt/obj/… -> 结构化 eg. XML/… -> 更简单的结构 eg. json/…
      • eg. Unity YAML / Piccolo json / Cryengine XML json
    • 二进制文件
      • 体积小，读取时无需语义处理，加载速度快
  • Asset Reference
    • 大量重用的资产 -> 多个Instance引用同一个Asset
    • Object Instance Variance：为Asset提供各种可变性，例如更换贴图
      • 低效方法：copy一份直接修改
      • Data Inheritance，数据继承，override修改部分
加载数据 - Deserialization
  • Parse Asset File L13_ParseAssetFile
    • 语义解析，生成 <field-value> tree
      • 文本格式需要较为复杂的parse得到树
      • 二进制文件则一般直接按树的顺序，field name + field data 存成表格
      • 二进制文件需要考虑 Endianness，大端小端序
        • 引擎本身保持同一字节序
        • 根据不同平台判断提前处理
  • Asset Version Compatibility
    • eg. 增删field
      • 强制判断version number，将缺失field设为默认值
      • Protocol buffer：要求在增删field时标记UID，UID按新增顺序增加

如何增强工具链鲁棒性

  • Undo & Redo
    • Command Pattern
      • 原子化操作，存储用户command，Undo/Redo时重新加载command
      • Command类设计
        • UID（及get/set）
        • Data（及get/set）
        • Invoke()
        • Revoke()
        • Serialize()
        • Deserialize()
      • 三类Command
        • 增加对象
          • 数据：通常使用runtime instance的拷贝
          • Invoke：根据数据创建runtime instance
          • Revoke：删除runtime instance
        • 删除对象
          • 数据：通常使用runtime instance的拷贝
          • Invoke：删除runtime instance
          • Revoke：根据数据创建runtime instance
        • 更新对象
          • 数据：通常使用对runtime instance的修改属性的属性名和新值旧值
          • Invoke：设置runtime instance的属性为新值
          • Revoke：设置runtime instance的属性为旧值

如何形成工具链

  • Building Blocks —— 从不同数据中找出共性，原子化
  • Schema —— 一种描述结构，描述Building Blocks的组合
    • 用Schema构建各种高级数据
    • Schema需要支持继承 L13_SchemaInheritance
    • 两种Schema的定义方式
      • 用独立的Schema定义文件
        • 解耦性好，易于理解
        • 需要用parser创建代码，难以debug
      • 在代码中直接定义
  • 引擎数据的三种视角
    • Runtime内存：强调性能
    • 硬盘：强调节约空间
    • 用户视角/工具视角：强调易于理解

What you sees is what you get “所见即所得”

  • 创作视图和运行时一致
  • Stand-alone Tools 工具层和runtime层分开，难以实现所见即所得
  • In Game Tools 工具层直接架在runtime层之上，直接使用runtime层运行创作窗口
  • Play in Editor, PIE
    • 直接在Editor World内运行
      • 简单
      • 会污染runtime层模式
      • 编译成游戏Release版本时可能会出bug
    • 拷贝所有数据运行单独的PIE World
      • 复杂度高，内存开销大
      • 可以较好地保证编译结果一致
      • eg. Unreal Engine

Plugin

  • 提供大量的API
  • 尽可能把各种功能API化，自己实现引擎工具链时也使用API实现