Lecture15 Gameplay Complexity and Building Blocks

Overview

  • Gameplay的挑战
    • 多个系统之间的合作
    • 同一个游戏中Gameplay的多样性
    • 快速迭代

Event Mechanism

  • Hard Code写在函数中：无数的if/else、非常难以修改
  • Event/Message Mechanism：GO之间的“通讯协议” Publish-subscribe Pattern 发行-订阅设计模式
    • Event Definition 信息的定义
      • 方法1：Event作为类设计 -> 不适合交给设计师修改
      • 方法2：允许定义任意的Event
        • 再通过代码渲染系统编译，但每次修改都需要重新编译过于麻烦
        • 在引擎核心代码之外定义
          • dll注入
          • 用脚本层语言实现
    • Callback Registration 响应注册
      • 注册和调用不在同一处 –> 对象的生命周期和回调函数安全性问题
        • Strong Reference 强引用：引用关系绑定
        • Weak Reference 弱引用：引用关系弱，可手动进行逻辑判断，使用较多
    • Event Dispatching 信息分发
      • 遍历每个GO，逐个分发调用函数 —— 效率过低
      • Immediate：发送消息立即调用函数
        • 会打断前一任务，等待Callback执行后再继续 L15_EventDispatchImmediate
        • 单次打断引发连锁Callback，易导致Callstack非常深，难以Debug
        • 难以并行
      • Event Queue
        • 把Event存储至队列，依次执行
        • Event Queue的序列化和反序列化 L15_EventSerializingAndDeserializing 实现：利用反射，获取每个对象的描述结构
        • 存储结构：Ring Buffer 不用重复申请新内存 L15_RingBuffer
        • Batching，将多个独立系统分开处理 L15_EventQueueBatching
        • 问题：
          • 无法保证多个系统间的执行顺序 => 保留一定的Immediate处理能力 同时具备Pre、Post、Immediate处理方式
          • 有系统延迟，削弱动作游戏打击感 => 经常Hardcode绕过Delay

Script System

  • Game Logic
    • 直接在游戏引擎代码内，使用编译语言编写 （C/C++）
      • 每次修改Gameplay，需要重新编译游戏引擎
      • 极难支持热更新
      • 对设计师极不友好
    • 脚本语言 Script System
      • 支持快速迭代
      • 易于学习、编写
      • 支持热更新
      • 沙盒运行，稳定、更少Crash
  • 如何运行
    • 基于虚拟机
    • Script Text -> [Compiler] -> Bytecode [Virtual Machine]
    • 速度略慢
  • 如何管理GO L15_GOManagement
    • 强调效率：引擎内核管理，脚本触发引擎执行
      • 编写难度大
      • 执行过程非常复杂
    • 直接交给脚本系统管理
      • 脚本如何处理GO的生命周期：GC, Garbage Collection
        • 优势：不需要手动管理对象生命周期，自动处理
        • 问题：每次需要扫描内存，处理效率低
    • 对于玩法相对简单的单机游戏，大多交给引擎管理； MMORPG等玩法非常复杂的游戏，大多脚本系统管理
  • 架构
    • 引擎调用脚本 eg. UE / Unity
    • 脚本包引擎，引擎相当于一系列SDK库，目前应用相对少
  • 热更新
    • 直接修改对应位置的脚本 L15_ScriptHotUpdate
    • 可能会导致Crash
    • 需要保障鲁棒性
  • 脚本语言的问题
    • 弱类型语言难以编译优化
    • 需要虚拟机运行
    • JIT，一边解释执行一边编译，可以优化
  • 根据情况选择脚本语言
    • Lua 轻量，效率高，缺少拓展
    • Python 支持反射，面向对象，丰富的拓展库，虚拟机较重
    • C# Mono等库/.NET官方支持，将原生编译语言变成脚本语言

Visual Script

  • eg. UE Blueprint, Unity Visual Script
  • 对设计师和艺术家更友好
  • 作为编程语言的要素：
    • Variable 变量
    • Statement and Expression 声明和表达式
    • Control Flow 控制语句
    • Function 函数
    • Class 类（对于面向对象的语言）
  • 可视化Debug
  • 问题：
    • 多人编辑的Merge问题
    • 复杂度高后难以阅读
  • Visual Script和脚本本质同类 Script Graph -> Graph Compiler -> Bytecode -> Virtual Machine

Character, Control and Camera

Character
  • Movement
    • Idle, Start, Walk, Accelerate, Run, Brake, …
    • 与环境交互 Hanging, Skating, Diving, …
    • 与其它系统互动
    • 基于物理的运动
    • Movement State Machine 状态机
  • Skills
  • …
Control
  • 不同的输入设备，输入设备 -> 游戏逻辑 L15_Control
  • Zoom in and out
  • Aim Assist 吸附操作等（尤其主机游戏）
  • Feedback 力反馈、声音反馈、光效反馈、…
  • Context Awareness 不同的游戏片段，输入响应不同
  • Chord & Key Sequences 按键触发、多个按键序列触发
Camera
  • 基础：POV和FOV Point of View, Field of View
  • 相机绑定
    • Spring Arm
  • Camera Track
  • Camera Effect
  • Camera Manager 多相机管理，视角切换等 eg.枪械瞄准、赛车
  • Subjective Feelings 强调主观感受

引擎针对3C系统要公开足够多的接口到 Script / Visual Script 提供给设计师、艺术家