《银河破裂者》漫谈《银河破裂者》的优化之路：付出什么，代价几何

我们经常在公告或其他与大家进行的互动中提及优化。这是编程的支柱之一。让计算机为你做某事通常不成问题。更大的挑战在于让计算机快速完成你想要的操作，同时不占用100%的CPU/GPU/内存。

《银河破裂者》就是数千个这样功能的集合。确保它们彼此良好协作所花费的时间，往往比开发功能本身还要多。在今天的文章中，我们想向大家展示，优化有多种形式，它从来不是事后才想到的，而是开发过程中不可或缺的一部分。


就像你努力优化你的基地一样，我们也在不断争取每一分能获得的性能。

如果要给优化下个定义，我们会说：它是一个在功能性和资源利用率之间寻找折衷的过程。你希望在保持预期功能的同时降低某项功能的性能成本。最简单的例子之一是我们3D模型的制作方式。首先，我们的艺术家用非常复杂的几何图形雕刻出模型。原始模型的多边形数量可以轻松达到数百万。如果我们想在游戏中使用这样的模型，GPU在同时显示几个之后就会崩溃，更不用说显示一大群这样的生物了。


一个典型的后期游戏攻击波次规模大致如此，或许略小一点。显示这么多敌人可不是件容易的事。

然而，由于《银河破裂者》只提供固定的俯视视角，摄像机安装在一个固定的高度，我们可以通过降低多边形数量来蒙混过关。初始模型被接受后，艺术家会创建一个具有简化几何形状的低多边形模型。球体变得不那么球形。棱角变得更锐利。腿开始看起来像棍子。在25米（这是我们摄像机的高度）的距离上，你不太可能注意到这些细节，但它们能让GPU更轻松地处理模型。这个过程可以将多边形数量从数百万减少到数千（比如9001）。优化使我们能够向你的基地派遣史诗级的兽群——其方式不止一种！




这两张图片展示了原始模型与游戏就绪模型的不同之处。艺术家雕刻的所有细节并没有在这个过程中丢失——它们通过 进行了复现。

我们用于生物优化的另一种方法永远不会出现在你的屏幕上，但它对游戏的运行至关重要。《银河破裂者》中的地图非常大，四处散布着许多自然生成的障碍物。如果我们希望敌人到达你的基地，游戏必须计算一条不违反我们设定规则的路径。例如，大多数生物不能飞越防御墙和峡谷。此外，导航系统必须每秒多次刷新这条路径，以应对游戏世界中的变化。道具可以被摧毁，从而显著改变最佳路径。这听起来已经很复杂了——现在，将这个过程乘以每一个生物，然后享受慢动作吧，因为电脑已经跟不上了。


这是一段2018年的视频，展示了最基本的生物导航形式。生物必须仅使用可用网格并避开障碍物才能到达目标（基地）。有时生物可能会相互阻挡，迫使它们寻找另一条路径。需要计算的东西太多了，时间却太少了。

为了解决这个问题，我们决定将游戏世界划分为64x64米的区域。一个区域可以处于两种状态：活跃或不活跃。如果该区域未被“战争迷雾”覆盖或处于雷达覆盖范围内，我们就认为它是“活跃的”。位于这些区域中的敌人会运行完整的导航模拟，并随时准备用头撞击你的防御墙。不活跃区域中的单位被“打包”——游戏知道它们应该在那里，但它们不参与游戏世界的模拟。当你接近一个不活跃区域时，我们会解包这些单位，以便它们能够积极参与游戏。这有点像国际象棋。棋盘被分成方格。棋子可以占据其中任何一个方格，但你不需要始终计算所有的可能性。你只需要搞清楚当前哪些棋子是相关的，并计算这些棋子的可能走法（然后无论如何都会把你的后送掉——只需使用 ，它很强）。多亏了这一点，你释放了大量的脑力资源——就像打包生物节省了大量的CPU算力，我们可以将这些算力用在别处。


很难展示这个“打包”过程是什么样子，但在多人测试版的早期我们可以瞥见一些痕迹——有时你可以看到一些只有卡住动画的生物空壳。它们没有碰撞箱，没有生命值，几乎什么都没有，真的。它们只是存在着。里格斯先生也可能像那样卡住！

今天我们要分享的最后一点优化是关于你遍布全球的前哨站的经济系统。如果你曾经建造过包含大量管道、工厂、发电厂和防御设施的基地，你可能注意到时间会稍微变慢一些。当与你经济相关的所有系统的计算变得非常复杂，以至于超过了分配给更新游戏状态的33毫秒时，就会发生这种情况。这是一个刻意的选择——通过降低游戏节奏，我们让游戏计算能够赶上渲染（渲染通常要快好几倍）（另一种选择是掉帧，所以我们选择了二者中较轻的那个）。现在，想象一下如果你有几个这样的基地，分散在星球各处，并且想要实时更新它们的状态。我们永远无法在33毫秒内完成。


随着多人模式的加入，建造巨型基地变得更容易了。如果我们要为你所有的大型前哨站实时运行经济系统，我们可能需要打电话给欧洲核子研究中心、美国宇航局和其他四个字母的机构来帮我们做计算。

我们考虑了许多优化方案，但没有一个奏效。它们要么影响了功能本身的可用性，要么性能提升潜力有限。没有额外几个月的开发时间，我们无法动态跟踪你前哨站的条件。我们不得不做出妥协，选择趣味性而非真实性。每当你离开前哨站前往新的星球地点时，游戏会为你的基地经济拍一张“快照”。基于这张快照，我们模拟一个简化版的前哨站。你的工厂继续工作，并消耗它们运作所需的资源矿床。一旦矿床耗尽，生产就会停止。此外，电力不被考虑在内。多亏了这些简化，我们不必在每一帧都更新完整的经济系统。这已经是一个激进的解决方案，但这还不是全部。


伽拉忒亚的生物真是太好了，它们会等你回家后再到你家门口来。

我们还决定在你离开前哨站期间阻止敌人的攻击。早期，我们计划让这些远程前哨站不时成为敌群的目标。你必须回来击退攻击，或者置之不理并接受你的一些建筑会被摧毁。这也将迫使我们更频繁地更新前哨站模拟，导致更多问题。在我们内部讨论了这个功能并与你商讨之后，我们决定放弃这个功能。这使我们能够将模拟限制在经济方面，同时消除一个潜在的痛点，一举两得。事后看来，这是我们能做出的最佳折衷。在不强迫玩家同时照看多个前哨站的情况下，《银河破裂者》已经足够复杂了！


为了简单起见，我们决定取消你不在时远程前哨站遭受攻击的设定。从我们听到的反馈来看——这是一个正确的决定。

类似这样的例子有数百个。我们的每个程序员都可以花上几个小时来谈论他们引入的优化。仅我们的2.0更新就要求他们重新审视几乎每一段代码，并使其适应在线游戏，这通常意味着大量的优化工作。我们希望通过这篇文章，大家能明白，优化从来不是事后才想到的。它是软件开发中不可或缺的一部分。如果你想了解更多关于这方面或游戏开发任何其他方面的信息，欢迎在这里以及我们的Discord服务器 上向我们提问。另外，。

EXOR Studios