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Unity PhotonEngine

Posted Feb 18, 2023
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  • Realtime： Photon Realtime 是 Photon 提供的最基本的多人游戏服务。它允许开发人员快速轻松地创建实时多人游戏，提供了可靠的基础设施来处理玩家之间的连接、房间管理、同步游戏状态等功能。

  • Chat： Photon Chat 是一个实时聊天解决方案，允许开发人员为他们的游戏添加聊天功能。它提供了一种可扩展的方式来处理聊天消息的传递、管理用户的频道、历史消息等。

  • Voice： Photon Voice 是用于实时语音聊天的解决方案。它允许玩家在游戏中进行语音通信，提供了可靠的语音传输、音频编解码和回声消除功能。

  • PUN (Photon Unity Networking)： Photon PUN 是专为 Unity 开发者设计的高级网络解决方案。它是建立在 Photon Realtime 之上的，提供了易于使用的 Unity API，使开发人员能够在 Unity 中快速构建多人游戏。

  • Bolt 是 Photon 的另一个产品，它是一种高级的网络引擎，专为实时、多人游戏开发而设计。与Photon PUN不同，Bolt提供了更多的自定义性和灵活性，允许开发人员更深入地控制游戏的网络部分。

  • Quantum 是一个高性能确定性 ECS（实体组件系统）框架，适用于使用 Unity 制作的在线多人游戏。它基于预测/回滚方法，非常适合延迟敏感的在线游戏，例如动作角色扮演游戏、体育游戏、格斗游戏、第一人称射击游戏等。
  • Fusion 是 Unity 的全新高性能状态同步网络库。Fusion 在构建时考虑到了简单性，可以自然地集成到常见的 Unity 工作流程中，同时还提供开箱即用的数据压缩、客户端预测和滞后补偿等高级功能。

Quantum

ECS

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Quantum是采用ECS框架，ECS独立于UnityEngine被放在quantum_code项目中,通过dsl生成component，这些组件通过unity中EntityPrototype挂在在角色身上，系统(继承SystemMainThread)通过SystemSetup注册到Core.cs, Quantum引擎回回调这些System函数。 #### 通过DSL生成数据类代码
1. 注册账号 生成appid
2. 下载测试按钮 (https://dashboard.photonengine.com/zh-cn/download/quantum/quantum-100-2.1.4.zip)
3. 解压文件quantum-100-2.1.4.zip，将quantum-100-2.1.4\tools\codeintegration_unity内容全部复制到quantum-100-2.1.4\quantum_code\quantum.code
4. 在quantum_unity/Packages/manifest.json中添加本地配置包配置 "com.exitgames.photonquantumcode": "file:../../quantum_code/quantum.code"
5. 删除 quantum_unity/Assets/Photon/Quantum/Assemblies/quantum.code.dll
6. quantum-100-2.1.4\quantum_code\quantum.code\quantum.code.csproj 添加下面代码
	<ItemGroup>
		<None Include="Foo\bar.qtn" />
		<None Include="Oof\rab.qtn" />
	</ItemGroup>
7. 创建qtn文件 ```c#
component Action
	{
		FP Cooldown;
		FP Power;
	} ```
7. cmd运行 D:\quantum-100-2.1.4/tools/codegen/quantum.codegen.host.exe D:\quantum-100-2.1.4\quantum_code\quantum.code 
8. 打开quantum_code.sln 生成dll文件，开发阶段可以不用生成 ![alt text](/assets/image-8.png)
9. 使用Unity打开quantum_unity 生qtn代码 ![alt text](/assets/image-6.png)

组件 (Components)

  • 自定义组件 通过dsl生成 component Action { FP Cooldown; FP Power; } 生成组件名：EntityComponentAction
  • 系统组件 无状态物理引擎 PhysicsCollider、PhysicsBody、PhysicsCallbacks、PhysicsJoints （2D/3D）
  • 系统组件 基于导航网格的路径查找和移动 PathFinderAgent、SteeringAgent、AvoidanceAgent、AvoidanceObstacle：。

游戏逻辑 Systems

  • SystemMainThread
  • SystemMainThreadFilter ,可以关注需要的内容
  • System需要通过SystemSetup:CreateSystems需要将数据放入Core.cs
  • Systems通过Update从Frame中获得需要的数据：f.Unsafe.TryGetPointer
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public unsafe class MySystem : SystemMainThread
  {
    public override void Update(Frame f)
    {
    }
  }

public unsafe class MovementSystem : SystemMainThreadFilter<MovementSystem.Filter>
{
    public struct Filter
    {
      public EntityRef Entity;
      public Transform2D* Transform;
      public PlayerCharacter* PlayerCharacter;
      public KCC* Kcc;
    }
	
	public override void Update(Frame frame, ref Filter filter)
	{

	}
}

Frame

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frame是系统(继承SystemMainThread)通过Quantum内部回调Update得到。
继承关系：Frame:FrameBase:DeterministicFrame
使用Frame.User 扩展Frame数据
System从Frame中获得需要的数据：f.Unsafe.TryGetPointer

事件和回调 （Events & Callbacks）

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	//dsl生成myevnt类
	event MyEvent {
		int Foo;
	}
	//事件触发 必须是系统（MySystem）
	public override void Update(Frame f) {
	f.Events.MyEvent(2022);
	}
	//事件注册
	QuantumEvent.Subscribe<EventMyEvent>(listener: this, handler: OnEventPlayerHit);

	private void OnEventPlayerHit(EventMyEvent e){
	Debug.Log($"MyEvent {e.Foo}");
	}

定点数 Events & Callbacks

  • 采用的是Q48.16（48位整数，16位小数）
  • 使用FPAnimationCurve 创建动画曲线，或者AnimationCurve 烘培到FPAnimationCurve

QuantumLoadBalancingClient 使用(点击开始按钮创建QuantumLoadBalancingClient)

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1. var Client = new QuantumLoadBalancingClient(PhotonServerSettings.Instance.AppSettings.Protocol);
2. Client.ConnectUsingSettings(appSettings, Username)
3. Client.OpJoinRandomOrCreateRoom(joinRandomParams, _enterRoomParams)
4. QuantumRunner.StartGame(clientId, param);

EntityViewUpdater （渲染部分）

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1. 注册消息 QuantumCallback.Subscribe
2. 同步数据 SyncViews （是否创建player BindMapEntityIfNeeded->CreateView->CreateEntityViewInstance->GameObject.Instantiate）

EntityPrototype

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这是一个实体原型，虽然继承了MonoBehaviour，但是没有使用任何API，直接用于挂在组件而用的，实际数据序列化到EntityPrototypeAsset。	
需要加载EntityPrototypeAsset数据，实例化组件
	IResourceLoader.LoadResource(AssetResource resource)
	FinishLoading
	EntityPrototypeAsset:PrepareAsset()->behaviourBuffer

EntityView 渲染部分

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Non Verified：可在预测帧中创建视图游戏对象，如子弹
Verified ：只能在已验证帧中创建，如玩家角色

QuantumCallbacks 相当于MonoBehaviour，回调数据来说photon网络调用

  • Quantum.Core //Quantum 内部调用的一些接口
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     public enum CallbackId {
  PollInput,
  GameStarted,//游戏开始时调用
  GameResynced,//游戏快照重新同步时调用的回调
  GameDestroyed,//游戏销毁时调用
  UpdateView,//回调保证在每个渲染帧被调用。
  SimulateFinished,//逻辑帧完成回调
  EventCanceled, //当由于回滚,错过预测而在已验证帧中取消预测帧中引发的事件时调用的回调
  EventConfirmed,//当经过验证的帧确认事件时调用回调
  ChecksumError,//校验预测错误时调用回调
  ChecksumErrorFrameDump,//由于校验预测错误而转储帧时调用的回调
  InputConfirmed,//本地输入确认后回调
  ChecksumComputed,
  PluginDisconnect,
  UserCallbackIdStart,
}
  • QuantumCallbacks 函数 OnGameStart: OnGameResync: OnGameDestroyed: OnUpdateView: OnSimulateFinished: OnUnitySceneLoadBegin: OnUnitySceneLoadDone: OnUnitySceneUnloadBegin: OnUnitySceneUnloadDone: OnChecksumError:
  • 注册数据Frame (quantum_code里面) _ISignalOnPlayerDataSet = BuildSignalsArray(); _ISignalOnCollision2DSystems = BuildSignalsArray(); _ISignalOnCollisionExit2DSystems = BuildSignalsArray();

  • 发送数据 发生数据：game.SendPlayerData(lp, new Quantum.RuntimePlayer { PlayerName = PlayerName, SelectedCharacter = CharacterPrototype});

  • 接受数据 Core:OnSimulate() Core:UpdatePlayerData()-> ISignalOnPlayerDataSet:OnPlayerDataSet() (quantum_code里面) 派发到 PlayerConnectedSystem 里面
  • QuantumCallbackHandler_LegacyQuantumCallback QuantumCallback:QuantumCallback:() //内部调用 IsDefaultHandlerEnabled() QuantumCallbackHandler_LegacyQuantumCallback.Initialize() QuantumCallback.SubscribeManual //手动订阅消息（CallbackChecksumError，CallbackGameDestroyed，CallbackGameStarted，CallbackGameResynced …）

Fusion

Host Mode Basics

Shared Mode

Server Mod

实例 Animancer

PlayerLocomotionState.cs

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//移动状态
public class PlayerLocomotionState : PlayerStateBehaviour
	{
		[SerializeField]
		private LinearMixerTransition _moveMixer;

		protected override void OnEnterStateRender()
		{
			Animancer.Play(_moveMixer);

			// Update the animation time based on the state time
			_moveMixer.State.Time = Machine.StateTime;
		}

		protected override void OnRender()
		{
			_moveMixer.State.Parameter = Controller.InterpolatedSpeed;
		}
	}

Player_AnimancerFSM.cs

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public class Player_AnimancerFSM : NetworkBehaviour, IStateMachineOwner
	{
		// PRIVATE MEMBERS

		private CharacterController _controller;
		private PlayerBehaviourMachine _fullBodyMachine;

		// NetworkBehaviour接口调用
		public override void FixedUpdateNetwork()
		{
			if (IsProxy == true)
				return;

			if (_controller.HasJumped == true)
			{
                //状态机切换状态
				_fullBodyMachine.TryActivateState<PlayerJumpState>();
			}
		}

		// IStateMachineOwner接口调用
		void IStateMachineOwner.CollectStateMachines(List<IStateMachine> stateMachines)
		{
            //获得所有的的状态
			var states = GetComponentsInChildren<PlayerStateBehaviour>(true);
			var animancer = GetComponentInChildren<AnimancerComponent>(true);
            //创建状态机
			_fullBodyMachine = new PlayerBehaviourMachine("Full Body", _controller, animancer, states);
			stateMachines.Add(_fullBodyMachine);
		}
 
		protected void Awake()
		{
			_controller = GetComponentInChildren<CharacterController>();
		}
	}

本地服务器Photon Server

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下载 & 运行deploy\bin_Win64\PhotonSocketServer.exe

Unity, Act
FrameSync
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