Game Loop & Update Method Robert Nystrom – Game Programming Patterns Universität zu Köln Historisch-Kulturwissenschaftliche Informationsverarbeitung SS 2015 Softwaretechnologie II (Teil 2): Simulation und 3D Programmierung Referent: Lukas Kley

Gliederung Das Game Loop-Pattern ◦ Entstehung ◦ Umgang mit der Zeit ◦ Fragestellungen Das Update-Pattern ◦ Update-Methoden ◦ Hinzufügen/Entfernen von Objekten ◦ Beispielhafte Implementation des Patterns

Entstehung von Game Loops Früher: batch mode programs  Bedarf nach Feedback (Bug-Suche etc.)  erste interaktive Programme (z.B. textbasierte Games)  Einfache Event-Loops:

Echter Game-Loop (Basis): Durchlaufzeit für einen Durchgang bestimmt die Frame-Rate Durchlaufzeit abhängig vom Arbeitsaufwand und Hardware => sorgt für Probleme auf verschiedenen PCs Game-Loop muss für konstante Geschw. sorgen

Das Game Loop-Pattern Läuft konstant Verarbeitet User-Input, ohne ihn zu blocken oder darauf zu warten Aktualisiert den Spielstatus Rendert Kontrolliert die Game-Geschwindigkeit => Wichtiger Teil jedes Spieles

1. Version: Fixe Zeit pro Frame Hilft gegen zu schnelle Verarbeitung, aber nicht gegen zu langsame

2. Version: Variable Zeit pro Frame Aber: Rundungsfehler bei Kommazahlen sorgen bei unterschiedlicher Anzahl an Berechnungen für Ungenauigkeiten

3. Version: Flexibel rendern

render(lag / MS_PER_UPDATE); zur Eliminierung von ruckartigen Bewegungen

Fragestellungen Loop der Plattform/Game-Engine verwenden oder selbst schreiben? FPS-Limit zur Stromeinsparung? Welche Vorgehensweise zur Kontrolle der Gameplay-Geschwindigkeit?

Update Methods “Simulate a collection of independent objects by telling each to process one frame of behavior at a time.” => Simulationsschritte müssen in den Game Loop integriert werden

Nicht in den Loop integriert:

Eingebettet in den Game Loop:

Das Update-Pattern Jede Entität sollte mitsamt ihrem Verhalten eingekapselt sein Der Game Loop enthält nur die Kollektion an Objekten und ruft pro Frame einmal die update()-Methode jedes Objektes auf => Erleichtert das Addieren und Löschen von Objekten

Dieses Pattern ist gut geeignet wenn ◦ Das Spiel viele verschiedene Objekte enthält ◦ Die Objekte voneinander unabhängig sind ◦ Die Objekte im Verlauf der Spielzeit simuliert werden müssen (sich bewegen/verändern)

Code wird durch Auslagerung in den Game Loop etwas komplexer Durch die Frame-by-Frame Vorgehensweise müssen Objekt-Zustände zwischengespeichert werden (s. bool patrollingLeft ) Die update()-Reihenfolge ist entscheidend

Hinzufügen von Objekten während des Updatens ist problematisch

Problem beim Entfernen von Objekten: Objekt als tot markieren, in der Liste belassen und in einem zweiten Durchgang entfernen

Anwendung des Patterns Skelett-Klasse:

Spielwelt als Klasse:

Implementation des Patterns:

Umgang mit inaktiven Objekten Bei jedem Frame die update()-Methode von Objekten aufzurufen, bei denen sich nichts ändert, ist ineffektiv Möglicher Lösungsweg: Separate Kollektion, die nur die aktiven Objekte enthält, erstellen

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!