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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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Multiplayer & MMO Games
Edwin Foris
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Multiplayer & MMO GamesEdwin Foris
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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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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