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小谈Online-game服务器端设计(3)

下面我想来谈谈关于服务器上NPC的设计以及NPC智能等一些方面涉及到的问题。首先,我们需要知道什么是NPC,NPC需要做什么。NPC的全称是(Non-Player Character),很显然,他是一个character,但不是玩家,那么从这点上可以知道,NPC的某些行为是和玩家类似的,他可以行走,可以战斗,可以呼吸(这点将在后面的NPC智能里面提到),另外一点和玩家物件不同的是,NPC可以复生(即NPC被打死以后在一定时间内可以重新出来)。其实还有最重要的一点,就是玩家物件的所有决策都是玩家做出来的,而NPC的决策则是由计算机做出来的,所以在对NPC做何种决策的时候,需要所谓的NPC智能来进行决策。

下面我将分两个部分来谈谈NPC,首先是NPC智能,其次是服务器如何对NPC进行组织。之所以要先谈NPC智能是因为只有当我们了解清楚我们需要NPC做什么之后,才好开始设计服务器来对NPC进行组织。

NPC智能

NPC智能分为两种,一种是被动触发的事件,一种是主动触发的事件。对于被动触发的事件,处理起来相对来说简单一些,可以由事件本身来呼叫NPC身上的函数,比如说NPC的死亡,实际上是在NPC的HP小于一定值的时候,来主动呼叫NPC身上的OnDie() 函数,这种由事件来触发NPC行为的NPC智能,我称为被动触发。这种类型的触发往往分为两种:

一种是由别的物件导致的NPC的属性变化,然后属性变化的同时会导致NPC产生一些行为。由此一来,NPC物件里面至少包含以下几种函数:


  这是一个基本的NPC的结构,这种被动的触发NPC的事件,我称它为NPC的反射。但是,这样的结构只能让NPC被动的接收一些信息来做出决策,这样的NPC是愚蠢的。那么,怎么样让一个NPC能够主动的做出一些决策呢?这里有一种方法:呼吸。那么怎么样让NPC有呼吸呢?

一种很简单的方法,用一个计时器,定时的触发所有NPC的呼吸,这样就可以让一个NPC有呼吸起来。这样的话会有一个问题,当NPC太多的时候,上一次NPC的呼吸还没有呼吸完,下一次呼吸又来了,那么怎么解决这个问题呢。这里有一种方法,让NPC异步的进行呼吸,即每个NPC的呼吸周期是根据NPC出生的时间来定的,这个时候计时器需要做的就是隔一段时间检查一下,哪些NPC到时间该呼吸了,就来触发这些NPC的呼吸。

上面提到的是系统如何来触发NPC的呼吸,那么NPC本身的呼吸频率该如何设定呢?这个就好象现实中的人一样,睡觉的时候和进行激烈运动的时候,呼吸频率是不一样的。同样,NPC在战斗的时候,和平常的时候,呼吸频率也不一样。那么就需要一个Breath_Ticker来设置NPC当前的呼吸频率。

那么在NPC的呼吸事件里面,我们怎么样来设置NPC的智能呢?大体可以概括为检查环境和做出决策两个部分。首先,需要对当前环境进行数字上的统计,比如说是否在战斗中,战斗有几个敌人,自己的HP还剩多少,以及附近有没有敌人等等之类的统计。统计出来的数据传入本身的决策模块,决策模块则根据NPC自身的性格取向来做出一些决策,比如说野蛮型的NPC会在HP比较少的时候仍然猛扑猛打,又比如说智慧型的NPC则会在HP比较少的时候选择逃跑。等等之类的。

至此,一个可以呼吸,反射的NPC的结构已经基本构成了,那么接下来我们就来谈谈系统如何组织让一个NPC出现在世界里面。

NPC的组织

这里有两种方案可供选择,其一:NPC的位置信息保存在场景里面,载入场景的时候载入NPC。其二,NPC的位置信息保存在NPC身上,有专门的事件让所有的NPC登陆场景。这两种方法有什么区别呢?又各有什么好坏呢?

前一种方法好处在于场景载入的时候同时载入了NPC,场景就可以对NPC进行管理,不需要多余的处理,而弊端则在于在刷新的时候是同步刷新的,也就是说一个场景里面的NPC可能会在同一时间内长出来。而对于第二种方法呢,设计起来会稍微麻烦一些,需要一个统一的机制让NPC登陆到场景,还需要一些比较麻烦的设计,但是这种方案可以实现NPC异步的刷新,是目前网络游戏普遍采用的方法,下面我们就来着重谈谈这种方法的实现:

首先我们要引入一个“灵魂”的概念,即一个NPC在死后,消失的只是他的肉体,他的灵魂仍然在世界中存在着,没有呼吸,在死亡的附近漂浮,等着到时间投胎,投胎的时候把之前的所有属性清零,重新在场景上构建其肉体。那么,我们怎么来设计这样一个结构呢?首先把一个场景里面要出现的NPC制作成图量表,给每个NPC一个独一无二的标识符,在载入场景之后,根据图量表来载入属于该场景的NPC。在NPC的OnDie() 事件里面不直接把该物件destroy 掉,而是关闭NPC的呼吸,然后打开一个重生的计时器,最后把该物件设置为invisable。这样的设计,可以实现NPC的异步刷新,在节省服务器资源的同时也让玩家觉得更加的真实。

(这一章节已经牵扯到一些服务器脚本相关的东西,所以下一章节将谈谈服务器脚本相关的一些设计)

补充的谈谈启发式搜索(heuristic searching)在NPC智能中的应用。

其主要思路是在广度优先搜索的同时,将下一层的所有节点经过一个启发函数进行过滤,一定范围内缩小搜索范围。众所周知的寻路A*算法就是典型的启发式搜索的应用,其原理是一开始设计一个Judge(point_t* point)函数,来获得point这个一点的代价,然后每次搜索的时候把下一步可能到达的所有点都经过Judge()函数评价一下,获取两到三个代价比较小的点,继续搜索,那些没被选上的点就不会在继续搜索下去了,这样带来的后果的是可能求出来的不是最优路径,这也是为什么A*算法在寻路的时候会走到障碍物前面再绕过去,而不是预先就走斜线来绕过该障碍物。如果要寻出最优化的路径的话,是不能用A*算法的,而是要用动态规划的方法,其消耗是远大于A*的。

那么,除了在寻路之外,还有哪些地方可以应用到启发式搜索呢?其实说得大一点,NPC的任何决策都可以用启发式搜索来做,比如说逃跑吧,如果是一个2D的网络游戏,有八个方向,NPC选择哪个方向逃跑呢?就可以设置一个Judge(int direction)来给定每个点的代价,在Judge里面算上该点的敌人的强弱,或者该敌人的敏捷如何等等,最后选择代价最小的地方逃跑。下面,我们就来谈谈对于几种NPC常见的智能的启发式搜索法的设计:

Target select (选择目标):

首先获得地图上离该NPC附近的敌人列表。设计Judge() 函数,根据敌人的强弱,敌人的远近,算出代价。然后选择代价最小的敌人进行主动攻击。

Escape(逃跑):

在呼吸事件里面检查自己的HP,如果HP低于某个值的时候,或者如果你是远程兵种,而敌人近身的话,则触发逃跑函数,在逃跑函数里面也是对周围的所有的敌人组织成列表,然后设计Judge() 函数,先选择出对你构成威胁最大的敌人,该Judge() 函数需要判断敌人的速度,战斗力强弱,最后得出一个主要敌人,然后针对该主要敌人进行路径的Judge() 的函数的设计,搜索的范围只可能是和主要敌人相反的方向,然后再根据该几个方向的敌人的强弱来计算代价,做出最后的选择。

Random walk(随机走路):

这个我并不推荐用A*算法,因为NPC一旦多起来,那么这个对CPU的消耗是很恐怖的,而且NPC大多不需要长距离的寻路,只需要在附近走走即可,那么,就在附近随机的给几个点,然后让NPC走过去,如果碰到障碍物就停下来,这样几乎无任何负担。

Follow Target(追随目标):

这里有两种方法,一种方法NPC看上去比较愚蠢,一种方法看上去NPC比较聪明,第一种方法就是让NPC跟着目标的路点走即可,几乎没有资源消耗。而后一种则是让NPC在跟随的时候,在呼吸事件里面判断对方的当前位置,然后走直线,碰上障碍物了用A*绕过去,该种设计会消耗一定量的系统资源,所以不推荐NPC大量的追随目标,如果需要大量的NPC追随目标的话,还有一个比较简单的方法:让NPC和目标同步移动,即让他们的速度统一,移动的时候走同样的路点,当然,这种设计只适合NPC所跟随的目标不是追杀的关系,只是跟随着玩家走而已了。

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