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computer graphics & visualization Multiplayer & MMO Games Edwin Foris

Multiplayer & MMO Games

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Multiplayer & MMO Games. Edwin Foris. Übersicht. Einführung Anforderungen Netzwerkarchitektur Datenkommunikation Interest Management Publisher/Subscriber Aura-Nimbus Modell World Space Partitioning Quadrate/Hexagone Triangulation Dead Reckoning prediction technique - PowerPoint PPT Presentation

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Übersicht• Einführung• Anforderungen

– Netzwerkarchitektur– Datenkommunikation

• Interest Management– Publisher/Subscriber – Aura-Nimbus Modell

• World Space Partitioning– Quadrate/Hexagone– Triangulation

• Dead Reckoning– prediction technique– convergence technique

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Einführung• Was ist ein MMO?– Massively Multiplayer Online Game– mehrere tausend Spieler gleichzeitig möglich– persistente Welt

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Anforderungen• Netzwerkarchitektur– Client-Server • jeder Client hat Verbindung

zum Server• Server leitet relevante

Informationen an Client weiter• Server/Server-Cluster werden vom Spielehersteller

bereitgestellt

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Anforderungen• Vorteile:– zentrale Kontrolle durch Provider– einfache Implementierung für den Datenaustausch

und für die Gewährleistung der Sicherheit• Nachteile:– architektonischer Engpass– beschränkte Anzahl an Spielern

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Anforderungen– Peer-to-Peer• keine zentrale Kontrolle• Computer untereinander verbunden• direkter Datenaustausch

Vorteile:- Skalierbarkeit- Fehlertoleranz

Nachteil:- Sicherheit und Datenaustausch nur schwer realisierbar

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Anforderungen• Datenkommunikation– Unicast• Nachrichten werden an einen Empfänger

übermittelt– Multicast• Nachrichten werden an einen oder mehrere

Empfänger versendet, die einer Multicast-Gruppe beigetreten sind

– Broadcast• Nachrichten werden an alle Empfänger

übermittelt

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Überblick• Einführung• Anforderungen

– Netzwerkarchitektur– Datenkommunikation

• Interest Management– Publisher/Subscriber – Aura-Nimbus Modell

• World Space Partitioning– Quadrate/Hexagone– Triangulation

• Dead Reckoning– prediction technique– convergence technique

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Interest Management• Was ist das?– Vorgehensweise zur Bestimmung der für den

Spieler relevanten Informationen– Wichtige Informationen hängen meist mit der

Wahrnehmung des Spielcharakters (= Avatar) zusammen

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Interest Management• Publisher/Subscriber Modell– Publisher = Objekte, die Events erzeugen– Subscriber = Objekte, die Events verbrauchen

Ein Objekt kann auch beides sein, z.B. der Avatareines Spielers.

Interest Management bestimmt, wann ein Subscribereinen Publisher entdeckt und sich für Updatesregistriert bzw. wieder abmeldet.

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Interest Management• Aura-Nimbus Modell

– Aura: Bereich, in dem einObjekt wahrgenommen werden kann.

– Nimbus: Bereich, den einObjekt wahrnimmt.

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Interest Management

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Interest Management• Vorteil des Aura-Nimbus Modells:– Nur relevante Informationen werden den

Subscribern geschickt und von den Publishern erhalten.

• Nachteil:– Hoher Berechnungsaufwand bei Überschneidung

von Auren und Nimben mehrerer Objekte ohne Broad-/Multicast

Aufteilung der Welt in feste Gebiete

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Überblick• Einführung• Anforderungen

– Netzwerkarchitektur– Datenkommunikation

• Interest Management– Publisher/Subscriber – Aura-Nimbus Modell

• World Space Partitioning– Quadrate/Hexagone– Triangulation

• Dead Reckoning– prediction technique– convergence technique

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World Space Partitioning• 1. Möglichkeit:– Aufteilung der Welt in gleich große Quadrate– jedem Quadrat wird eine Multicast-Gruppe zugeordnet– Aura umfasst 9 Quadrate– Spieler registriert sich in

diesen Quadraten– Bei Veränderung in einem

Quadrat wird jeder Spieler,der in diesem Quadrat registriert ist, informiert.

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World Space Partitioning• 2. Möglichkeit:– Einteilung der Welt in gleiche Hexagone– Spieler registriert sich

in den Hexagonen, diesich mit seiner Auraüberschneiden

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World Space Partitioning• 3. Möglichkeit:– Aufteilung der Welt in Dreiecke (Triangulation)– 1. Schritt: Umwandlung der Spielwelt in ein Polygon

mit Leerstellen

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World Space Partitioning– 2. Schritt: Algorithmus zur Erstellung von Dreiecken

am Beispiel der Delaunay Triangulation• conforming Delaunay• constrained Delaunay• constrained conforming Delaunay

Conforming Delaunay• Umkreis jedes Dreiecks darf keine weiteren Punkte

enthalten• zusätzliche Steiner Punkte möglich

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World Space Partitioning

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World Space Partitioning• Nachteile:– zu lange und dünne Dreiecke– viele verschiedene Größen– schlechte Approximation an die Aura eines Spielers

Constrained Delaunay• jedes Segment der Karte ist gezwungen Teil der

Triangulation zu sein• keine Steiner Punkte• keine Umkreisbedingung

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World Space Partitioning

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World Space Partitioning• Nachteile:– viele verschiedene Größen– große Dreiecke in Gebieten ohne Hindernisse– schlechte Approximation an die Aura eines Spielers

Constrained Conforming Delaunay• Constrained Delaunay Triangulation mit Steiner

Punkten• Anzahl der Steiner Punkte variierbar

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World Space Partitioning

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World Space Partitioning• Path Distance Algorithmus– kürzester Pfad zwischen den Mittelpunkten

benachbarter Dreiecke– Subscriber an Dreiecken innerhalb einer

bestimmten Reichweite interessiert– Ergebnisse können zwischengespeichert oder sogar

vorausberechnet werden

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World Space Partitioning

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Überblick• Einführung• Anforderungen

– Netzwerkarchitektur– Datenkommunikation

• Interest Management– Publisher/Subscriber – Aura-Nimbus Modell

• World Space Partitioning– Quadrate/Hexagone– Triangulation

• Dead Reckoning– prediction technique– convergence technique

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Dead Reckoning• „Kurs Extrapolation“• Herkunft aus der Nautik• Vorhersage der Position anhand von vorherigen

Positions- und Geschwindigkeitsinformationen eines Knotens

• verringert die Anzahl der gesendeten Informationen

• bei falscher Vorhersage wird die Position korrigiert

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Dead Reckoning• prediction technique– Verwendung von Polynomen und deren Ableitungen– Zero-order Prediction technique: Position

– First-order Prediction technique: Position und Geschwindigkeit

– Second-order Prediction technique: Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung

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Dead Reckoning• Polynome höheren Grades erhöhen das Risiko

für ungenaue Vorhersagen• Vorhersage höhergradiger Polynome benötigt

mehr Rechenaufwand und BandbreiteEinsatz von Hybrid-Systemen, die

zwischen Polynomen ersten und zweiten Grades wechseln

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Dead Reckoning• Approximation von Termen höheren Grades im

empfangenden Knoten• Position History-Based Dead Reckoning protocol

(nur Positionsübermittlung)• Schätzen von Geschwindigkeit und Beschleunigung• Update bei Abweichung um einen

gegebenen Bereich• Dynamische Änderung des Grenzbereichs

im Verhältnis zur Entfernung

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Dead Reckoning• convergence technique– Positionsänderung eines Objekts bei Update– Zero-order convergence setzt das Objekt auf die neue

vorausberechnete Position ruckartige Bewegungen

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Dead Reckoning– Linear convergence

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Dead Reckoning• unnatürliche Bewegungen• Fließende Übergänge durch Kurvengleichung möglich

• Je höher der Grad der Kurvenformel, desto höher der Rechenaufwand

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Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!

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