快节奏多人在线游戏网络入门系列教程：爆头！滞后补偿

Posted 2020-09-18 lsldd

简介

距离我上次发表上一篇文章已经过去了很长很长时间（2年。。。），出乎我的意料，我收到了很多邮件来询问我“下一篇文章”。好吧，这就是我的下一篇文章——延时的时间一致性，或者简单的说，爆头：）

回顾

前面3篇文章解释了客户端-服务器架构的内容可概述为：

• 服务器收到客户端的输入，包含时间戳；
• 服务器处理输入并且更新游戏状态；
• 服务器发送游戏状态给所有客户端；
• 客户端发送输入并在本地进行模拟运算；
• 客户端收到服务器发回的世界状态并且：
  
  • 把本地的世界状态同步为权威世界状态；
  • 利用已知的状态对实体进行插值；

玩家视角中的2个重要因素：

• 玩家看到的自己处于现在时；
• 玩家看到的其他实体处于过去时；

这种情况通常是没问题的，但是在时空敏感的时间上变得极其糟糕——比如爆头其他玩家的情况！

延迟补偿

现在你用你的狙击枪完美瞄准了你的敌人的头部，你开枪了，这理应是一枪完美的爆头！然而你miss了。
为什么？
因为在本文所描述的网络架构中，你瞄准的是100ms之前的敌人的头部。在你扣下扳机的瞬间，敌人已经跑远了。
辛运的是，我们有一个相对简单的解决方案来解决绝大部分此类问题（输了一个例外，后文会讨论）
解决方法如下：

• 当你射击的时候，客户端发送射击事件给服务器，同时包含了射击事件准确的时间戳，以及武器准确的瞄准位置。
• 这是最重要的一步。由于服务器具有所有输入的时间戳，因此可以精确重建游戏世界中任何时间点的状态。特别的，可以重建在任何客户端视角下的任何时间点的状态。
• 这意味着服务器精确的知道你的武器开火瞬间的世界状态。在服务器的视角，是敌人在“过去”时候的头部的位置，但是同时也是你“现在”瞄准的位置。
• 服务器在你开火的时间点上处理射击事件，并通知客户端。

于是皆大欢喜了！
服务器开心是因为他是服务器，服务器总是开心的。
你也开心了，因为你瞄准了敌人的头部并射击了，然后成功爆头了！
或许被爆头的敌人是唯一不开心的了。如果他站在原地不动，则被爆头；如果他移动了…那你真是一个优秀的狙击手。
但是，如果你开枪的瞬间之后（几分之一秒），他躲到了墙后面，还觉得他安全了呢？
恩，这是有可能发生的，这就是这种解决方案所付出的代价。因为你射击的是他几分之一秒前的位置，因此他仍然会被爆头。
看上去不太公平。然而对所有人而言，这是最可被接受的解决方案了。这总比你瞄准了开火确被服务器告知miss好得多吧！

结论

这是本系列文章的结尾。这类问题总是很难得到完美结果的。但是只要理解了背后的原理，总能得到合理的解决方案。
虽然本文的读者是游戏开发者，但是另外一类读者——玩家也能获得收益！站在玩家的角度上理解各种游戏现象背后的问题也是非常有趣的。

扩展阅读

下面给出一些文章和参考资料，甚至一些源代码和实验结果。
与本文最接近的文章有：
《 What Every Programmer Needs to Know About Game Networking》
《 Latency Compensating Methods in Client/Server In-game Protocol Design and Optimization》
下面给出一个Java写的DEMO，有兴趣的读者可以去调试各种参数看看结果：
http://www.gabrielgambetta.com/fpm_live.html

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原文链接：
http://www.gabrielgambetta.com/fpm4.html