2022N.GAME網易游戲開發者峰會于「4月18日-4月21日」舉辦，本屆峰會圍繞全新主題“未來已來 The Future is Now”，共設置創意趨勢場、技術驅動場、藝術打磨場以及價值探索場四個場次，邀請了20位海內外重磅嘉賓共享行業研發經驗、前沿研究成果和未來發展趨勢。

今天的干貨來自技術驅動場的嘉賓許飛，他是網易互娛引擎部技術專家。

以下是嘉賓分享實錄：（部分刪減與調整）

大家好，我是來自網易互娛技術中心的許飛。

今天我的分享內容主要有四個部分：服務器性能優化的意義和現狀；我們將會探討一下看看業界常見優化的方法；我們會著重來講一下我們在復雜的動畫狀態機優化方面的一些做法；展望一下服務器動畫一些發展和未來。

一、服務器動畫的意義與現狀

首先進入第一部分。很多有經驗的開發者可能會有疑問，服務器需要跑動畫嗎？這是一個好問題，因為現在大多數游戲其實服務器是沒有跑動畫的。

在傳統觀點中，動畫和渲染特效一樣。它是屬于表現層次，只要客戶端看就可以了。

有限的幾種需要動畫參與的邏輯，比如打擊部位的判定，服務器不跑但客戶端還是有動畫。我們讓客戶端來進行判斷，然后把結果發送給服務端，也能實現一樣的效果。這也是我們以前常見游戲的做法。

需要提出的是，這一方法需要建立在網絡必須是可信任的前提下，但實際的網絡環境并非如此。

根據Peter Steiner在1993年發布于紐約客上的一副圖畫，它被認為揭示了互聯網環境的復雜性。互聯網環境是繽紛多彩的，這給網絡游戲的發展提供了肥沃的土壤。與此同時，互聯網的復雜性也給游戲開發者造成了很大的挑戰。

例如在游戲外掛方面。在競技類游戲中，如果玩家一旦使用外掛，就會對游戲的公平性造成毀滅性打擊。那么有沒有一種辦法能夠有效地防止或者說反外掛呢？答案是有的。一個有效的方法叫做服務器權威。

簡單介紹下其中思路。外掛是通過劫持游戲客戶端來實現一些非法操作，相對于玩家客戶端來講，我們的服務器是在經過嚴密保護的機房里，一般的外掛開發者很難劫持我們的服務器。

如果我們把關鍵的邏輯都放在服務器上面，客戶端僅僅作為一個指令的輸入者，我們就可以防止大部分外掛的操作。

那為什么現在大多數游戲沒有選擇這種做法？這就需要考慮到很多現實問題，例如在游戲各種不同系統開銷層面，包括數據量的大小、更新頻率的高低等。

我們可以看到，很早期的服務器其實只會保存等級之類的信息。發展了一段時間之后，服務器就可以保存裝備、技能等信息。而在動畫方面，它需要的數據量和更新頻率都很龐大，這對算力的要求十分高。

簡單來說，如果我們簡單的把動畫從客戶端挪到服務器，在沒有優化的情況下會導致服務器直接跑不起來。基于這樣尷尬的現實，很多游戲都沒有在服務器開啟動畫。

那隨著技術的發展，是否存在讓服務器搭載動畫變成可能呢？我們稍微梳理下過往的產品歷史。

我們收集了一段時間來服務器每條線程的成本，其中2007年、2016年和2020年的比較典型，同時這三年也誕生出三款典型的射擊游戲。

從2007年到2016年，我們服務器單線程的成本大概降到了原來的1/3，2016年到2020年的成本更是降到了原來的1/2。2007年《穿越火線》發布，它的服務器幾乎沒有跑任何動畫相關的東西，2016年的《守望先鋒》跑了一部分。

而2020年發布的《瓦羅蘭特》，它的服務器是完全跑動畫的。什么意思呢？它會完全計算角色在服務器上的狀態。此前，該款游戲的的主程在分享中也明確說到，他們這樣做就是為了反外掛。

因為服務器只有有了非常全面的動畫信息，我們在判定受擊的時候，才不至于被客戶端的外掛所欺騙。

我們也相信，隨著技術發展，服務器動畫的邏輯執行程度會越來越高。

二、服務器動畫常見優化方向與方案

既然要在服務器跑動畫，就需要優化它的動畫開銷。

而動畫系統開銷組成部分包括：條件更新、狀態更新和姿態更新。

對于一個動畫系統來講，它其實可以理解成這個系統接收外界的輸入，然后更新內部狀態，最后計算出模型的姿態。

首先是輸入部分，一般為角色速度或者角色狀態，當前是釋放技能還是做其它也好。動畫狀態，比如說角色的速度變化，可能從一個靜止狀態變成一個跑動狀態，或者說從跑到跳的狀態變化，最后再由這些狀態計算出角色姿態。姿態就是美術K幀計算出角色最終的樣子。

根據數據量和更新頻率兩方面來計算，這三部分中開銷最大的是姿態部分。因為每個人骨骼都有朝向、旋轉和位置等眾多屬性，并且它幾乎是每幀都要變化。

目前，業界常見的優化方式也正是針對這一塊進行的。其中最簡單最直接了當的即LOD，它主要是減少了動畫的數據量。例如對服務器判斷受擊沒有任何作用的這些骨骼，我們把它去掉，一般可以減少20%-30%的開銷。

除了減少數據量之外，我們還可以減少數據的更新頻率。基于事件的姿態更新就是在減少姿態計算頻率，例如《瓦羅蘭特》就采用了這一技術。

簡單來說，只有當角色被擊中的瞬間，才會計算模型姿態，這種優化就極大的減少了姿態更新的頻率。它可以把姿態更新的開銷從84%直接降到9%。

做到這一步，你就可以在服務器上來跑動畫了。可能會有一定的開銷，但是不至于說完全跑不起來。這就是業界我們常見的一些優化方式

三、如何優化復雜的動畫狀態機

當姿態更新的開銷降下來后，亟需解決的則是動畫狀態的更新。

如果一個角色有很多復雜的動畫邏輯，那么導致狀態機情況也會非常的復雜。這樣的開銷甚至會超過11%。接下來，我們將著重來講述如何來優化復雜的狀態機。

我們先看一下狀態機是什么樣子。以UE為例，首先它里面有走跑跳等一些狀態。

例如從跳起來到落地的狀態過程，它大概可分成三部分：第一部分Find_Transitions，角色從當前狀態來找一個可能的跳轉條件；第二部分，如果這個條件為真，有一個跳轉可能發生，那么就執行這個跳轉；第三部分，兩種狀態之間可能會有的一些過渡。

我們再看看如何優化。首先是狀態過渡的優化。以上述Locomotion為例，至少有兩種過渡模式。

一種是角色上一個狀態權重逐漸降低，下一個狀態權重逐漸升高，那這樣權重會出現一個交叉。我們稱之為Cross Fade。在此過渡過程中，它的兩個狀態權重都不為0，所以必須更新這兩種狀態。另外，如果兩個狀態中間又嵌套了別的狀態機，也一定都要更新。

第二種方式，有的引擎稱它為Immediate模式，或者叫做Inertialization模式。

簡單解釋下，假如角色還在空中跳，下一刻要落地，該怎么辦。我把空中跳的這個狀態拍個快照，直接不再更新它，接下來下一個狀態的權重逐漸從0升到1。通過這種方式，我們只需要更新下一個狀態。

基于這些優化之后，狀態更新的開銷大概能降低10%左右。那在尋找一個可能跳轉的條件情況下，我們又該怎樣優化？

還是以從空中到落地這段時間為例，如何決定接下來下一步需要著陸。這個條件有兩種寫法：

一種是直接接受了一個Bool值；第二種通過大于小于表達式判斷角色速度是否發生變化，再來來決定是不是跳轉。

根據UE官方的提示，這兩種方法的效率大概會相差10倍。原因在于，前者直接使用Bool值來判斷，會編譯成本地代碼。后者編譯的是虛擬機代碼，經過藍圖虛擬機來執行才能判斷其中的結果。

需要提出的是，相比之下，Python、lua這樣的非本地代碼，性能本來就低。而過多地使用非本地化語言寫條件，也會給狀態機的更新造成很大的性能開銷。當然，我們也可以通過人工的方式，將這部分判斷轉換成本地化代碼，從而獲得一定的性能提升

而在UE中，開發者可以使用Nativization等工具，自動化地將藍圖代碼轉換成本地化代碼。對于動畫狀態機而言，這其實會帶來10%左右的性能提升。

那還有沒有更有效的優化方法呢？這就要在狀態跳轉環節下功夫了。

通過進一步分析，我們發現跳轉條件其實也分為兩類。一類是它依賴玩家的輸入；另一種條件則是依賴動畫播放進度。我們可以優化前者的更新頻率，因為玩家輸入頻率不高，可以直接省掉更新。具體地，可以通過在UE藍圖中進行人工標注標明可優化的跳轉信息。

在藍圖編譯的時候，利用這些標注能夠更容易把優化代碼給插進去，這樣最后生成的代碼就是優化后的代碼。經過測試，大概會有70%的優化。

四、服務器動畫展望

總言之，雖然現在真正應用服務器動畫的游戲并不多，但按照當前的發展趨勢，這會是一個比較有前景的領域。它可以提供更公平的聯機環境、實現更細致的交互。現在行業所提出的云游戲、元宇宙等，很難想象會沒有動畫。這也是服務器性能優化當下及未來的陣地。

本次的分享到此結束，謝謝大家。

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