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一款已上市MMO手游地圖同步方案總結

平臺類型: iOS Android 
程序設計: 設計思想/框架 算法邏輯/智能AI 客戶端 服務器 網絡通訊 
編程語言: C/C++ Lua 
引擎/SDK: 其它 
GameRes發布,文/freeeerf

1. 客戶端地圖格子的相關知識

  在2.5D的MMO游戲里,角色是通過3D的方式渲染,2D的地圖是通過2D的方式顯示,所以在客戶端一般會有三個坐標系:


a) 3D坐標系:所有需要3D渲染的角色和光效,都以3D坐標系中定位。

b) 2D坐標系:用來定位和繪制固定的2D地圖元素,比如草皮、馬路等。

c) 3D坐標里的格子坐標系:用來實現打掩碼、自動尋路和進行一些坐標配置(比如NPC和怪物初始的位置)。使用格子坐標,一是為了方便打掩碼和進行自動尋路的計算(經典的A*尋路),二是為了更方便查找坐標的具體位置。


  端游使用的格子大小一般為(64, 32),手游的精確度要求低一些,可以用(100, 50),即3D坐標系里長為100寬為50的矩形,即是格子坐標系里的一個坐標。示例圖如下:


一款已上市MMO手游地圖同步方案總結



2. 服務器同步大格子:9宮格

  MMO游戲里,玩家要能看到地圖上所有角色的行為,這就需要將其它玩家的動作都通過網絡數據同步過來。同步一般使用9宮格來確定,哪些玩家的數據要同步過來,然后自己的行為要同步給哪些玩家。


  服務器大格子的大小,以3*3的格子要總比客戶端顯示范圍要大一點為原則。比客戶端大一點,是為了預留資源加載的時間。


  如下圖所示,綠色表示手機客戶端的顯示區域,當角色A在格子6中時,他可以看到1,2,3,5,6,7,9,10,11這9個格子里的內容,那么當他的狀態發生變化時,就需要同步給在這9個格子里的所有玩家;同樣,當這9個格子里的有玩家或者怪物的狀態改變時,也需要都同步給角色A。


一款已上市MMO手游地圖同步方案總結



  當角色A移動到角色B所在的格子(7),則他將不再看到1,5,9這三個格子里的內容(玩家和怪物),同時他將新看到4,8,12這三個格子里的地圖內容。所以這個過程中,服務器要下發消息,刪除角色A所在的客戶端里的1,5,9這三個格子里的地圖內容,同時下發消息新增4,8,12這三個格子里的地圖內容(類型一)。


  推薦大格子具體的大小,按客戶端iPhone4S的960*640分辨來制定,取屏幕長寬的1/2大一些,可以定為640*360。


3. 角色的移動同步

  地圖上角色的同步可以分為位移的同步和行為(比如放技能)的同步。這里主要討論位移的同步方式。


  位移同步的目的是為了將自己的位置變化發給服務器,然后由服務器通過9宮格的方式轉發給周圍的其他玩家。


  有的端游是以客戶端格子的基本單位進行同步,當玩家從一個格子移動到了另一個格子時,就發消息通知給服務器。這種方式的缺點就是:


一、同步的延遲。玩家從一個格子開始移動,移動到另一個格子后,才發消息給服務器,服務器再轉發給其它客戶端,那其它客戶端的玩家位置,總會有一點延后。

二、當網絡不穩定的時候,很容易看到其它玩家不是均速的移動,比如玩家位置沒動,然后一下子瞬移到了下一個格子。


  我們采用的方式,是同步狀態的變化,然后由客戶端來觸發服務器對大格子跨越的判斷:


d) 當玩家點擊地圖上某個地方,或者改變了搖桿方向,玩家的運行狀態就變化了,即向某個坐標點移動。狀態變化的時候,客戶端就立即給服務器發消息,然后服務器進行轉發。這樣如果忽略了網絡的延遲,那這個角色在所有客戶端上,幾乎是同時開始移動。


  如果移動過程中沒有其它變化,則整個移動過程中只有一次消息同步。這里需要處理一個問題,就是服務器需要知道這個角色什么時候跨越了服務器的同步大格子,當角色跨越了同步大格子時,服務器就需要進行第二節里(類型一)的操作。


e) 如何判斷角色的移動過程中跨越了同步大格子,有的游戲里采用服務器判斷的方式,即根據角色的移動速度和方向,計算出跨越的時刻,然后使用一個Timer來觸發。同時如果服務器要取這個角色的當前位置,則需要通過運動公式來進行計算。這個方案相對精確一些,但比較復雜,服務器也需要為每一個移動的角色設定一個Timer,對服務器的性能有所影響。


  我們采用的方式,是由客戶端判斷角色每移動一小段距離,然后發消息通知服務器,服務器不對這個消息進行轉發,而只是判斷是否跨越了大格子,同時記錄下這個坐標,作為角色的當前位置。這一小段距離可以取100左右,值取得越大時,消息發送頻率越小,但服務器的同步大格子跨越判斷和角色當前位置就越不精確。


  因為是直接同步的運行狀態,所以客戶端發給服務器的坐標單位是3D坐標系里單位,而不是3D坐標系格子的坐標單位。這樣就更加精確,一點點距離的移動,都能準確同步。


f) 同步運動狀態的一個問題是,如果玩家操作很頻繁,比如快死了逃跑時,瘋狂地點地圖,這時運動狀態變化的非常快,如果每個狀態的變化都同步給服務器,再加上廣播,那消息量是很大的。


  所以需要設置一個狀態同步的最短時間,當運動狀態變化很快時,則將狀態變化的消息緩存在客戶端,同時加一個Timer跟蹤。當馬上有新的狀態變化消息出來時,則進行替換,同時更新Timer。當沒有狀態變化的消息出來時,Timer到時間了就會觸發,將緩存的狀態變化的消息,發給服務器。


  這樣通過消息緩存加上Timer的處理,既實現了運行狀態同步的最短時間限制,也保證了最后有效的運行狀態會稍晚一點點發送給服務器。


4. 怪物的同步

  怪物的同步在傳統的端游里,是完全由服務器的怪物AI系統觸發,客戶端只是純粹的接受服務器下發的怪物狀態數據。對于手機游戲里,由于手機上很難出現像PC里那樣的外掛,所以怪物的AI可以考慮放在客戶端觸發,同時減少怪物的狀態同步。詳細說明如下:


a) 怪物的隨機移動不同步


  在地圖上,怪物都會有一個固定的位置。怪物沒有進入戰斗狀態時,就會在這個固定位置的周圍走來走去,隨機的移動。這個隨機的移動由每個客戶端自己控制,這樣怪物的隨機移動,就不用消息廣播進行同步了。


  由于客戶端自己控制怪物的隨機走動,所以會出現不同客戶端里,怪物位置不一樣的問題。但由于怪物隨機移動的范圍較小,所以這個問題不是很明顯,在手機上是可以接受的。角色打怪時,是扇形的傷害范圍,所以即使怪物坐標在不同的客戶端有點不一致,打怪的效果也是可以接受的。


b) 怪物的行為同步


  當有角色攻擊被動怪物,或者進入主動怪物的視野范圍內時,怪物的AI就被這個角色所在的客戶端鎖定了,同時怪物進入攻擊狀態。攻擊的判斷完全由鎖定怪物AI的客戶端進行處理,同時這個客戶端會將這個怪物的行為上發到服務器,由服務器廣播給周圍的其他玩家。


  怪物的AI鎖定,使用搶占式,即誰最先發消息給服務器申請怪物的AI鎖定,誰就獲得了怪物的控制權,直到怪物死亡或脫離戰斗狀態。


  怪物可以每進行一次攻擊,客戶端就發一個消息給服務器。這樣做,消息還是有點多,特別是一群怪圍著幾個角色進行攻擊時,消息廣播還是有點多。所以可以將狀態的概念向上擴大,只同步怪物在攻擊哪個玩家,而不同步每一次的攻擊,然后由每個客戶端根據怪物固定的攻擊速度各自去表現。這樣一個怪去攻擊一個玩家,就會只有一次消息廣播了。


c) 精英怪和BOSS怪的AI


  精英怪和BOSS怪由于數量較少,而且比較重要,所以不能由客戶端來申請AI控制權,而是服務器根據某種策略來控制。所使用的策略可以考慮角色的傷害值、防御值、角色與BOSS的距離遠近等,根據這些因素,服務器計算出BOSS怪當前最適合攻擊的對象(比如血量最少的玩家,最脆弱的法師等),然后將AI控制權發給那個客戶端,由那個客戶端控制攻擊行為,同時通過消息讓服務器同步給其他玩家。


  總結:怪物的同步方式的選擇,就是要盡量減少消息的廣播,同時讓游戲效果在可接受的范圍內。怪物AI的這個處理方式,實際上是同時省去了游戲服務器的怪物AI模塊(端游一般是專門用的一個進程或者另外一臺物理服務器來進行怪物AI的計算),從而簡化了MMO游戲的開發難度,同時保證了較好的游戲體驗。


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