ゲームエンジンの中の話
- 2. 誰？ 釜井政義(@i_love_falcom) コンシューマでアクション系開発ばかり10数年 描画やシステム低層側実装が主な仕事 昔は（社内）インフラなんかもやってました バイク命
- 3. 注意！ ゲームエンジンが提供する機能は、 • Game Editor(+Tool群） • Run-time Framework 大きく分けてこの二つに別れますが、 今日はRun-time Frameworkの話をします
- 4. 本日のお題 ゲームエンジンを理解する ゲームループ内で実行する処理 ゲームループ外の処理 まとめ
- 5. ゲームエンジンを理解する
- 9. うん、無理！
- 10. 関連技術を確認しながらならどう？
- 12. やっぱ、無理！
- 13. じゃあどこから理解する？
- 16. なぜゲームループ？ どんなRun-time Frameworkにも必ずある（はず） 最外の処理なので全体の流れを見るのに都合がいい 対象となるプラットフォームによって、目的のコードが何処 にあるのかある程度見当がつく 例えばAndroidの場合、SurfaceViewを継承しているクラ スを探す等
- 18. CPU-GPU並列ループ N＋１ Frame 更新 N Frame 描画 N Frame 描画 CPU GPU 同 期 N＋１ Frame 描画 N＋１ Frame 描画
- 19. ２スレッドループ N Frame 更新 N Frame 描画初期化 N-1 Frame 描画 CPU２ GPU 同 期 CPU１ N Frame 描画 同 期 N+1 Frame 更新 N Frame 描画 N-1 Frame 描画
- 20. 2スレッド＋ジョブ並列化ループ N Frame 更新 N Frame 描画初期化 N-1 Frame 描画 CPU２ GPU 同 期 CPU１ N Frame 描画 同 期 N+1 Frame 更新 N Frame 描画 N-1 Frame 描画 CPU３～ CPU1/2発行ジョブ
- 21. ２スレッド＋ジョブ ＋非同期コンピュート並列ループ N Frame 更新 N Frame 描画初期化 N-1 Frame 描画 CPU２ GPU 同 期 CPU１ N Frame 描画同 期 N＋１ Frame 更新 N Frame 描画 N-1 Frame 描画 CPU３～ CPU1/2発行ジョブ GPGPU
- 22. 並列・非同期化の方向へ進化する事によって、 CPU/GPU使用率が向上！ 複雑なエンティティを大量に処理できるようになる 反面、入力～描画間レイテンシが増大 対戦格闘やシューティングなど、低レイテンシであることが 必須のゲームに向かない 描画で使用していない間、汎用計算リソースとしてGPUを使用 する事で、これまで出来なかった事が可能になった
- 23. ゲームループ内で実行する処理
- 24. ゲームループ内で実行する処理 エンティティシステム（タスクシステム） エンティティの生成と破棄、およびリソース管理 エンティティ更新、休止管理 描画システム 描画リソースの生成、破棄、解決処理 描画コマンドの発行、Kick ゲームステート ゲームの状態・遷移管理 ゲームシーン（ステージ）管理
- 25. エンティティ ゲーム内オブジェクト全ての基底 エンティティシステムによって生成・破棄の管理を行う 通常一意のIDを持ち、これによって他のエンティティから検 索、参照する機能を提供する エンティティ間を疎結合にするため、メッセージ通信機能を 提供する場合も多い
- 26. class ClassicalEntity { public: void Register(); void Unregister(); const char * GetID(); ClassicalEntity & Find(const char * id); protected: virtual void Update(const float delta) = 0; virtual void Draw() {} ClassicalEntity(const char * id) {} virtual ~ClassicalEntity() {} private: std::string myId; }; 古典的なエンティティの例 新しいエンティティを実装するには、 このクラスを継承して以下のように使う 1 一意のIDを設定 2 更新処理をUpdateに実装 3 必要なら描画処理をDrawに実装 4 Register/Unregisterを使って自身の登録処理、 登録解除処理を行う 5 Findを使って他エンティティを検索
- 28. 多重継承、菱形継承の例 Game Object Movable Object Collidable Object Animation Object Skeletal Object CatDogHuman Game Object 乗りもの 武器 戦車
- 29. is-a関係からhas-a関係へ Game Object Component Mesh Renderer Transform Rigid Body Animation Controller 1 *
- 30. エンティティの更新処理 更新処理は複数のステージに分ける事が一般的 更新タイミングによっての分類 アニメーション処理前の更新 剛体物理処理後の更新 処理方法による分類 ジョブを使った並列更新 他エンティティはRead参照のみ可 単一スレッドによる逐次更新 他エンティティをRead/Write参照可
- 31. 描画システム 全エンティティから描画情報（メッシュなど）を収集 更新・描画の並列化を行う場合ダブルバッファ化が必要 収集した描画情報が描画対象となるかを判定 各描画パス毎に描画コマンドを生成、GPUへKick ジョブが使用可能なら並列に描画コマンドを生成 使用しなくなった描画リソースの生存管理 リソースを保持するエンティティが破棄されても、GPU側 で使用中の可能性があるのでリソースは描画システムが管 理する
- 32. タイトル オプション ステージ１ ステージ２ ステージ３ エンディング ゲームステート スタート ゲーム全体を管理するステート ステージ管理ステートなどを持つ場合、 ゲームステート下に階層的に持つ 各種イベントをここからトリガ ステートの内容をスクリプトで記述でき るようにしたエンジンも多い
- 33. ゲームループ外の処理
- 34. ゲームループ外の処理とは、 描画と同期しなくない処理 ファイルのロード処理 各種リソースの初期化処理 GPUリソースなどは、例外的にゲームループと同期する必 要がある サウンド処理 ネットワーク処理
- 35. ファイルのロード処理 ファイルをロードしている間ゲームループを止めるわけには いかない為、通常非同期ロードが必要とされる デバッグ時を除き、通常ファイルは圧縮されているので解凍 処理も実行される 解凍処理はジョブや非同期コンピュート（GPU）で実行 解凍されたリソースはリソースマネージャへ登録、解決処理 などが実行される 解決処理とは、名前などを用いて外部のリソースとの関 連付けを行う処理 解決処理の例 メッシュと頂点データとの解決 マテリアルとシェーダとの解決
- 37. まとめ ゲームエンジンの処理は複雑でよく分からないが、ゲームル ープを追う事で全体的な流れを理解しやすくなる ゲームループはCPU、GPUの利用効率を上げることで大量の エンティティを扱うことができるようになった反面、レイテ ンシが犠牲になってしまった ゲームループの内で処理を行うか、または外で行うかの基準 は、主に描画と同期する必要があるかどうかで決まる
- 39. 絶賛発売中
- 40. 質問？