O documento discute as melhorias e implementação de multiplayer local no jogo Horizon Chase Turbo. Ele descreve os desafios técnicos de adicionar essa funcionalidade em um jogo originalmente single-player, as soluções adotadas como ter múltiplas instâncias do cenário e sincronização entre elas, e otimizações realizadas para manter um bom desempenho mesmo com vários jogadores. Também aborda novas funcionalidades como modos de jogo adicionais e integração com leaderboards online entre plataformas.

1. DESIGN PARA MULTIPLAYER LOCAL

2. FELIPE DAL MOLIN
LEAD GAME DESIGNER
BRUNO “TINNUS” FERREIRA
LEAD PROGRAMMER

4. HORIZON CHASE TURBINADO
MELHORIAS GERAIS: revisão de pistas, carros e economia
MULTIPLAYER: qual a melhor estrutura para esse jogo?
COMUNICAÇÃO: redesenho da UX de progressão

5. MELHORIAS O QUE FAZ BONS TRAÇADOS?

6. MELHORIAS O QUE FAZ BONS TRAÇADOS?

7. MELHORIAS O QUE FAZ BONS TRAÇADOS?

8. MELHORIAS VOLTA AO MUNDO EM 109 PISTAS

9. MELHORIAS VOLTA AO MUNDO EM 109 PISTAS

10. MELHORIAS VOLTA AO MUNDO EM 109 PISTAS

11. MELHORIAS EQUILIBRANDO PRATOS

12. MELHORIAS EQUILIBRANDO PRATOS

13. MULTIPLAYER DIRETRIZES

14. MULTIPLAYER DIRETRIZES
Tudo que você pode jogar sozinho, você pode jogar com alguém.
Competição e cooperação devem andar juntos.
Todas as partes do jogo têm progresso.
Arcos de jogo para diferentes jogadores e sessões.

15. MULTIPLAYER VOLTA AO MUNDO

16. MULTIPLAYER VOLTA AO MUNDO

17. MULTIPLAYER VOLTA AO MUNDO

18. MULTIPLAYER TORNEIOS

19. MULTIPLAYER RESISTÊNCIA

20. MULTIPLAYER CAÇA-FANTASMAS

21. MULTIPLAYER CAÇA-FANTASMAS

22. MULTIPLAYER CAÇA-FANTASMAS

23. COMUNICAÇÃO PROGRESSO

24. COMUNICAÇÃO PROGRESSO

25. COMUNICAÇÃO PROGRESSO

26. COMUNICAÇÃO PROGRESSO

27. COMUNICAÇÃO REQUISITOS

28. COMUNICAÇÃO REQUISITOS

29. COMUNICAÇÃO REQUISITOS

30. COMUNICAÇÃO REQUISITOS

31. COMUNICAÇÃO REQUISITOS

32. COMUNICAÇÃO REQUISITOS

33. COMUNICAÇÃO REQUISITOS

34. COMUNICAÇÃO REQUISITOS

35. COMUNICAÇÃO FUNCIONALIDADES

36. Multiplayer Local e mais
QUESTÕES TÉCNICAS

37. O desafio (do lado técnico)
Trazer um jogo single-player de mobile para PC/consoles com multiplayer local
Melhorar a performance, com alvo em 60FPS constantes
Refazer toda a UI do jogo (layout, arte e código)
Implementar novos modos de jogo
Leaderboards e Ghosts online (global e amigos) para cada pista
Resolver problemas e polir a experiência geral de gameplay
Manter paridade entre 6(!) plataformas diferentes: Windows, Mac, Linux, PS4, Xbox One,
Nintendo Switch

38. O lado bom: o jogo já estava pronto
É mais fácil fazer um jogo que “já está pronto”
● Versão mobile no mercado por 2 anos
● Core gameplay provado e implementado
● Arquitetura de código definida
Desenvolvimento do Turbo focado em polimento, otimização e novas funcionalidades
● Multiplayer local
● Nova UI
● Novas plataformas
● Novos modos de jogo
● Funcionalidade online (Ghost Mode)

39. O lado ruim: o jogo já estava pronto
É mais difícil mexer em um jogo que “já está pronto”
● Arquitetura de código engessada
● Jogo feito com pouca previsão para multiplayer
● Funcionamento do cenário torna a transição para multiplayer ainda mais difícil
● No final, o custo de desenvolvimento do Turbo foi maior que do mobile.
Metodologia: Abstrair o que for simples, refazer o que for complexo
● Motivação para refazer todo o código de UI
● Grande parte do código de gameplay original desconhece o multiplayer...

40. THE TRACK IS A LIE

41. Como fazer multiplayer local?
Estratégia usual: um cenário, múltiplas câmeras
● Na maioria dos jogos, a representação visual do cenário é fiel e corresponde diretamente
com a representação lógica.
○ Exemplo: em um mapa de FPS, a geometria lógica do mapa (onde os personagens
se movimentam) é a mesma geometria 3D que a câmera vê.
● Então, para fazer multiplayer local, basta adicionar mais câmeras no mesmo cenário
mostrando outras áreas.
● No Horizon Chase (e no Turbo), a representação visual da pista é uma abstração em cima
da forma real dela.
○ Assim como no Top Gear!

42. THE TRACK IS A LIE

43. THE TRACK IS A LIE

44. THE TRACK IS A LIE

45. Como fazer multiplayer local?
Nossa solução: múltiplos cenários, múltiplas câmeras
● Para cada jogador, existe uma instância separada da pista na cena
○ ...mas apenas uma representação “interna” da pista, posição dos carros etc.
● Cada uma dessas pistas fica em uma posição diferente da cena
● Cada jogador tem a visão na sua pista equivalente à de “single player”
● O estado dos objetos em cada pista é sincronizado entre elas.
● Ou seja, são 4x pistas, 4x cada carro, 4x cada prop...

46. THE TRACK IS A LIE

47. Problemas de performance
Sendo um jogo feito e pensado para mobile, o uso de GPU do jogo sempre foi baixo.
● Modelos low-poly para os props
● LODs para os carros
● Todos os carros e objetos não têm textura
● O que tem textura (pista, background e UI) não é afetado por luz.
Porém, o movimento dos carros e props é feito na CPU.
● Tudo se move o tempo todo para manter a ilusão da pista.
● 4 players -> 4 pistas
● 4 pistas -> 4x objetos
● 4x objetos -> 4x custo de CPU

48. Problemas de performance
Unity Profiler to the rescue!
Gargalo de performance: CPU, sendo o maior custo em scripting (ou seja, nosso código)
● Movimentação de objetos era feita no Update( )
● Muitos Updates -> Overhead de chamadas
Passo 1: UpdateableManager
● Custom update loop
● UpdateableManager.Register(IUpdateable target) / Unregister
● Uma única instância chama OnUpdate() em todas as outras
● Melhor… mas insuficiente

49. Problemas de performance
Uso de CPU alto, mas apenas em um Core do processador (especialmente no PS4)
Passo 2: Updates com multithreading
● Uma thread por jogador
● Cálculo de posição dos objetos feito em threads secundárias (sem acesso à API)
● Atualização de posição do transform feita no LateUpdate (thread principal)
● Outros sistemas eventualmente movidos para multithreading
○ Colisão, minimapa, gravação de ghost
Resultado no lançamento:
● PS4 Base: 60FPS constantes com 1-2 jogadores, 50-60 com 3, 40-50 com 4
● PS4 Pro: 60FPS constantes com 1-3 jogadores, 45-55 com 4
● PC: Bugs de sincronização nos forçaram a lançar sem multithreading :(

50. Problemas de performance
...but wait, there’s more!
● Custo alto no LateUpdate para setar as posições no Transform
● Gerenciamento manual de dependências gerou muitas barreiras no código (e overhead)
● Versão de PC ainda sem multithreading
● Performance no PS4 Pro e Switch abaixo do ideal
Passo 3: Unity C# Job System (in development)
● Gerenciamento automático de dependências
● Acesso direto a Transform a partir dos jobs (IJobParallelForTransform)
● Custo do LateUpdate drasticamente reduzido
● Ganho significativo de performance em todas as plataformas

51. Problemas de performance
C# Job System: Resultados preliminares
● PS4 Base: 60FPS constantes com 1-3 jogadores, 55-60 com 4
● PS4 Pro: 60FPS constantes com 1-4 jogadores
○ Sem VSync… 85FPS com 4 jogadores
● PC: Job System explora todos os CPU Cores! Yay!
● Nintendo Switch: 60FPS constantes com 1-2 jogadores
○ 55-60 FPS com 3
○ 45-50 FPS com 4
○ Inclusive em tabletop mode!
Obs: Roubamos um pouco...

52. Ferramentas para desenvolvimento de UI
Aquiris UI Framework
● Desenvolvido internamente para controle de fluxo de telas
● Baseado em camadas e FSMs
● https://pt.slideshare.net/JulianoSilveira10/um-workflow-robusto-de-ui
Data Binding
● Framework MVVM desenvolvido internamente
● Desacoplar código dos elementos visuais
● Baseado em Reflection
○ Problemas de performance ainda não resolvidos 100%

53. Implementação de novos Modos de Jogo
Código original assumia a existência de um único modo (Campanha)
Solução: abstrair código pré e pós corrida para uma classe GameModeData
● Código original: CampaignGameModeData
● Novos modos: TournamentGameModeData, EnduranceGameModeData
Separação de responsabilidades
● Código de gameplay restante diz respeito apenas a “uma corrida”
● GameModeData diz respeito ao fluxo entre corridas
Bônus: Balance Overrides na cena da corrida para mudar a dificuldade

54. Funcionalidade Online
Leaderboards
● Friends e Global
● Por Pista (Total de 109 pistas)
● Ghost Mode: Corra contra uma gravação de qualquer jogador no leaderboard
● Suportado em todas as plataformas (sem cross-play)
Solução: Utilizar infra-estrutura das plataformas (PSN, Steam etc)
● Zero custo de operação
● Abstração da plataforma no código do jogo
○ Telas, gameplay etc desconhecem em qual plataforma estão rodando
○ Apenas a integração com os serviços online é feita por plataforma
● Bônus: multiplayer assíncrono não requer PS Plus :)

55. Ghost Mode
Problema: espaço em servidor disponibilizado pelas plataformas é limitado
● 109 pistas… 109 ghosts por jogador
● Uma corrida = uma gravação de 1-5 minutos a 60FPS
● Dados gravados: posição na pista, posição lateral, eventos (colisões, nitro etc)
● Tamanho bruto: 60 x 60 x 5 x 2 x 4 = mais de 100KB por pista
Solução: compressão lossy customizada
● Sequência de posições gravada como uma AnimationCurve
● Keyframes removidos seletivamente baseado em uma métrica de erro máximo
● Valores finais salvos com precisão reduzida (10-20 bits em vez de 32)
Resultado: 0.5 ~ 5KB por pista

56. Polimentos e melhorias gerais
Código de colisão refeito do zero
● Colisão original baseada em Triggers com resposta “manual”
● Refeita sem utilizar a física da Unity
● Espaço “virtual” unificado entre todos os players
● Eventualmente movido para thread / jobs
● Takeaway: Trigonometria e Álgebra Vetorial :)
Dezenas de pequenos bugs corrigidos
Movimento da pista e dos props mais suave
Modelos de carros e LODs melhorados

57. Como manter 6 plataformas funcionando?
95% do código é independente de plataforma
Plataformas implementam algumas interfaces comuns (Input e Leaderboards)
Fluxo de usuários é consistente entre plataformas (baseado no modelo do PS4)
Só existe um ramo de desenvolvimento! (inclusive para builds especiais)
Controle de versão: Git-Flow com algumas liberdades
Integração contínua: Jenkins

58. INTEGRAÇÃO CONTÍNUA

59. INTEGRAÇÃO CONTÍNUA

60. Integração contínua
Builds automatizados para todas as plataformas
Nightly builds (toda madrugada são feitos builds automaticamente)
Desbloqueia a equipe de desenvolvimento
Documenta o processo de build
Alta quantidade de parâmetros para builds manuais
● Branch específica
● Plataformas específicas (no caso do Steam)
● Modos especiais: cheats, demo, eventos etc
● Versão da Unity

61. OBRIGADO!
FELIPE DAL MOLIN
LEAD GAME DESIGNER
felipe.dalmolin@aquiris.com.br
BRUNO “TINNUS” FERREIRA
LEAD PROGRAMMER
bruno.ferreira@aquiris.com.br