オンラインで同期した100体の巨大生物から地球を衛る方法 UNREAL FEST EXTREME 2021 SUMMER

オンラインで同期した100体の巨大生物から
地球を衛る方法
ま～るい地球が四角くなった!? デジボク地球防衛軍の場合
©2003-2021 D3 PUBLISHER ©2003-2017 SANDLOT ©2019-2021 YUKE'S

お品書き
• はじめに
• 巨大生物の同期方法（共通編）
• 巨大生物の同期方法（固有編）
• 巨大生物以外の同期について
• まとめ

はじめに
デジボク地球防衛軍とは
2020年12月24日にディースリー・パブリッシャー様から
発売された、地球防衛軍スピンオフタイトルです。

はじめに
デジボク地球防衛軍とは
バラバラになった四角い地球を元に戻すために、
EDF隊員やオリジナルのキャラクターが奮闘します。

はじめに
基本的な事柄
・エンジンバージョン
4.24.3をベースとしたカスタムエンジンを使用しています。
エンジン改造は最低限とし、ほぼベースのまま使用しています。
・オンライン対応
本タイトルではリッスン・サーバーを使用し、最大４人までの
オンラインマルチプレイに対応しています。

はじめに
本タイトルで目指したマルチプレイ
・巨大生物１００体の同時出現と、オンライン同期
・プレイヤー４人で最大１６体のキャラクターの同期
・協力プレイを前提とした、共闘感を出すこと
これらを実現するために攻撃や死亡といった状態変化は優先的に
同期するようにして、ヒットポイント等の内部的なパラメータは
同期しないか同期頻度、優先度をかなり下げていました。

はじめに
本タイトルで目指したマルチプレイ
またリッスン・サーバーを採用しているということもあり、
サーバーとなった端末の負担や待ち時間を軽減するため、
移動処理や攻撃の当たり判定、ダメージ計算などの処理は
クライアントの端末でそれぞれ行う様にしました。

はじめに
用語解説
・エネミー
巨大生物や怪獣などの敵キャラクターです。

はじめに
用語解説
・ブラザー
プレイヤーの操作する人物キャラクターです。

はじめに
用語解説
・ミッション
本タイトルにおけるゲームプレイパート
及びその単位を指します。
プレイヤーがブラザーを操作して
エネミーを倒す遊びの中核部分を、
ミッションと記載しています。

はじめに
用語解説
・RPC
本スライド内で単にRPCと記載されている場合は、
信頼性なしのRPCを指します。
・座標
座標は基本的にはLocation情報になります。
用途によってRotation情報を含む場合があります。

巨大生物の同期方法（共通編）
1. 座標の同期
2. ダメージの同期
3. 攻撃の同期
4. AI の同期
5. 撤退の同期
6. 特殊な演出の同期

１．座標の同期
最初は UE4 標準機能である Actor の Replicate Movement
オプションで座標の同期を行っていました。
作業用のレベルでは問題ありませんでしたが…
実際のゲーム用レベルでは座標のワープが多発しました。
エネミーが１００体いる影響で同期する頻度が下がった為です。
その為、独自の同期処理を実装しました。

まず、エネミーの Root Component の座標とは別に
同期用の座標を作成し、レプリケートで同期するようにしました。
そして、各端末で同期用の座標に向かってRoot Componentを
移動する処理を実装しました。

この仕組によってエネミーが１００体動いていても、
見た目上の大きな問題は発生しない様になりました。

１．サーバーから座標が送られてきます。

２．そこに向かって移動します。

３．再びサーバーから座標が送られてきます。

4．そこに向かって移動します。

同期した座標に移動させているのですが、移動速度は
一定ではなく、通信頻度から計算しました。
通信が安定しない環境では、受け取った座標が１０ｍ先の
場合もあれば、１００ｍ先の場合もあった為、一定速度では
座標が大きくずれる問題が起きました。

エネミーの数が減ると、通信頻度が上がります。
１００体では０．３秒に１回程度でしたが、
エネミーが減っていくと０．１秒に１回程度になりました。
この変化を考慮して移動速度を計算しました。

同期する座標を受け取るまでに経過した時間をもとに、
移動速度を計算しました。
通信が大きく遅延すると、同期座標の更新が止まり、エネミーも
実際とは違う座標で停止してしまいました。
これを回避するため、移動速度も遅めに調整して、通信との
バランスを取る対応を行いました。

移動速度を求める式
(同期した座標－ Root Componentの座標) ／経過時間(秒)
移動速度を遅くするには、経過時間に＋αします。
本タイトルでは様々な環境で検証した上で、α＝０．３秒としました。
調整前は５割のエネミーが停止していましたが、調整後は２～３割程度に
改善しました。この頻度であればマルチプレイにおける共闘感を阻害しな
いと判断し、問題なしとしました。

エネミーの移動制御は自作の移動コンポーネントですので、
座標の同期による移動中は移動処理がスキップされるように
調整しました。

２．ダメージの同期
ダメージはサーバーで集計して、ヒットポイントの計算に
反映しています。
ダメージの送信は、RPC（信頼性あり）を使用しました。

ダメージは各クライアントで０．３秒に１回、まとめて
送るようにしました。

ヒットポイントは同期していません。
ダメージの計算はサーバーでやるため後述の死亡同期があれば
ヒットポイントを同期する必要は特にありません。
サーバークライアント
与えたダメージ
HP は渡さない

ヒットポイントが０になったときに死亡状態を同期します。
死亡は大切な状態遷移のため、RPC（信頼性あり）を使用します。
サーバークライアント
与えたダメージ
HP は渡さない
死亡は同期する

ダメージが発生した際に、エネミーのヒットリアクションは
同期していません。
※攻撃が当たった時のダメージ演出アニメーションや、
吹き飛ぶような演出をヒットリアクションと呼んでいます。

ブラザーの攻撃は厳密な同期をしていません。
そのため、エネミーのヒットリアクションだけを同期すると、
攻撃が当たっていないのにリアクションだけ再生している様に
見えてしまうため、不自然な見た目になってしまいます。
ただし例外的に同期しているヒットリアクションがあります。

よろめきアニメーションは同期しています。
このアニメーションには移動量があり、同期していないと
座標がずれてしまい不自然なスライド移動が発生します。
この問題は悪目立ちするため対応優先度が高く、通信には
RPC (信頼性あり) を使用しています。

３．攻撃の同期
エネミーの攻撃の同期は、エネミーが攻撃するタイミングで
行いました。
同期には RPC を使用しており、引数に攻撃の種類を渡して
います。

しかしそれでも、クライアントで攻撃しない問題が
度々発生しました。
これは、エネミーの攻撃制御プログラムに
問題があった為でした。

「ヒットリアクション中は攻撃しない」という攻撃制御が、
オンラインでは攻撃の RPC を受け取っても
攻撃できないという問題になってしまいました。

クライアントで攻撃の RPC を受け取ったら、
ヒットリアクションをキャンセルすることで回避しました。
それでも、通信環境によっては RPC のロストにより
攻撃しない事がありました。

怪獣などの超巨大なエネミーや、攻撃アニメーションの長い
エネミーは攻撃を RPC（信頼性あり）で送ることで、攻撃が各
端末で実行される様にしました。
その他のエネミーは攻撃が必ずしも同期していなくても見た目上
の大きな問題はなく、共闘感を削ぐものではなかったため不問と
しました。

４．AIの同期
エネミーの AI は、サーバーでしか動いていません。
サーバーの AI が決めた行動から、前述の座標や攻撃などの
制御ステートを同期することで、結果として行動も同期して
いる様に見せています。

５．撤退の同期
ミッション中に倒すことが出来ないエネミーが、ミッションの
進行にあわせて撤退する場合があります。
エネミーの撤退は、以下の流れで行われます。
1. 所定の位置まで移動する
2. 撤退アニメーション再生する
3. 再生後に死亡ステートに遷移する

５．撤退の同期
撤退の同期は特に凝ったことはしておらず、単純に
撤退アニメーション再生開始処理を RPC で同期しています。
もし撤退のRPCが届かなかったとしても、撤退後の
死亡状態の同期によって、エネミーは破棄されます。

６．特殊な演出の同期
ギサンダー(アリ)や、ツキサスピアン(ハチ)などがブラザーを
発見すると、目の色が変わります。
これはエネミーが攻撃状態かどうかを判断する基準となるため、
レプリケートで状態の同期を行いました。

巨大生物の同期方法（固有編）
1. ヘクトルの頭の開閉
2. ツキサスピアンの離着陸
3. シディロスの変形
4. ドラゴン・センチピードの生成
5. 四足歩行要塞のレーザー砲

１．ヘクトルの頭の開閉
ヘクトルというエネミーはブラザーを発見したら
頭が開閉するようになっています。

１．ヘクトルの頭の開閉
ヘクトルの頭は弱点となっており、開いている時に攻撃を
当てると大ダメージを与えることが出来ます。
その為、開閉状態のフラグをレプリケートで同期していました。

２．ツキサスピアンの離着陸
ツキサスピアン(ハチ)が地上にいるのか、空中にいるのかは
固有の方法で同期しています。

ツキサスピアン(ハチ)の離着陸のステート
・地上
・離陸直前
・離陸中
・飛行中
・着陸直前
・着陸中

離陸フロー
着陸フロー
地上離陸直前離陸中飛行中
飛行中着陸直前着陸中地上

同期用のステート変数を使った同期処理
１．同期用のステート変数を用意する。
２．サーバーはステート変数に値を入れ続ける。
３．クライアントは同期用のステート変数と
実際のステートを比較する。
ステートが違うなら、離着陸の処理を実行する。

レプリケートではステートがスキップしてしまう事があります。
地上離陸直前離陸中飛行中

ツキサスピアン(ハチ)の離着陸のステート
・地上地上系
・離陸直前飛行系
・離陸中飛行系
・飛行中飛行系
・着陸直前地上系
・着陸中地上系

３．シディロスの変形
シディロスは落下形態から戦闘形態に変形します。

シディロスの変形フロー
１．落下形態
２．変形アニメーション
３．落下形態を Destroy、戦闘形態のシディロスを Spawn

シディロスの変形フロー
１．落下形態
２．変形アニメーション
３．落下形態を Destroy、戦闘形態のシディロスを Spawn
２の、変形アニメーションを開始するタイミングだけを
同期していました。

４．ドラゴン・センチピードの生成
ドラゴン・センチピード（ムカデ）は節ごとに別々のエネミーに
なっており、全ての節をリストで連結しています。

サーバーでは頭から尻尾までを順番に生成しています。
生成後にエネミーの基本情報をレプリケートで同期しているので
クライアントではエネミーとしての生成は順不同になってしまい
ました。
そのため、頭から尻尾までが揃うまで待つ必要がありました。

順不同の生成を待つ方法
１．頭から尻尾までのエネミーを格納できる配列を用意し、
レプリケートを使って同期する。
２．クライアントでは配列を監視し、
全てのエネミーが生成できるまで待つ。

生成が遅延しているため、
ミッション開始直後に AI が動き出すと
クライアントは同期する事ができません。
ミッション開始直後は AI を動かさない事で対応しました。

５．四足歩行要塞のレーザー砲
四足のレーザー砲は独立したエネミーになっています。

レーザー砲はスポーンした後で本体にアタッチしていますが、
前述の通り、本体の生成が遅れてしまう事があります。
そのため、本体のポインタをレプリケートで同期して、
生成の完了を待っています。

本体のポインタをレプリケートで同期しているため、
遅延が発生しアタッチ処理が遅れる事があります。
ミッション開始直後は四足に近づけないため、
この方法のままにしました。

巨大生物以外の同期について
1. ブラザー・シスター
2. ビークル
3. ミッション進行
4. 防衛拠点
5. ドロップアイテム

１．ブラザー・シスター
プレイヤーはブラザーを４体まで使うことが出来るので、
オンラインプレイでは最大１６体のブラザーを同期しています。
プレイヤーが操作するキャラクターとなるため、操作上の
違和感などが発生しないよう、同期するステータスは
多くなりました。

１．ブラザー・シスター
プレイヤーが操作しているので確実な同期が必要な要素が
多く、ステータスの同期にRPC（信頼性あり）を使用する
頻度はエネミーより多くなりました。
攻撃も入力の同期だけでは攻撃方向などがずれました。
事前計算した着弾の予測座標や、ロックオン対象なども
RPC（信頼性あり）を使用して同期していました。

２．ビークル
ビークルもプレイヤーが操作するため、
RPC（信頼性あり）を使った同期が多くなりました。
ビークルは武器のリロードがなく、プレイヤー同士で乗り回す
ため、降車時に残弾数はRPC（信頼性あり）を使って同期して
いました。

３．ミッション進行
ミッション進行は、セオリー通りの対応を行いました。
進行の判断や進行はサーバー側で行い、クライアント側に
スクリプトの実行をマルチキャストで送りました。
ミッションの進行は必ず同期しないといけないものですので、
ほぼRPC（信頼性あり）で通信しています。

４．防衛拠点
防衛拠点とは、防衛対象となる建物のことです。
この建物のヒットポイントが０になるとミッション失敗です。

４．防衛拠点
防衛対象のヒットポイントは各プレイヤーの端末で
表示する重要な情報です。
が、多少ずれても大きな問題にはならず、ミッションの
進行はサーバーが判断していることもあって、
ヒットポイントはレプリケートによる同期にしました。

５．ドロップアイテム
ドロップアイテムとは、エネミーを倒した際にドロップする
回復アイテムや配置済みアイテムを指します。

５．ドロップアイテム
ドロップアイテムは生成時と取得時のみ同期しており、
座標など細かい同期は行っておりません。
生成するアイテムはランダム抽選となっており、
乱数のシード値のみを同期しています。

まとめ
通信負荷が高い環境では同期用の変数を使用し、
状況に合わせてクライアントで制御することが効果的でした。
厳密な同期ができているかではなく、
目指すマルチプレイができているかが大切だと思いました。

ご清聴ありがとうございました

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