引擎架构分层

现代引擎的五层架构

引擎分层的目的是为了解耦，降低复杂度，让下层独立存在，与上层分开.
越底层的编码越稳定(变化的可能比较小)，质量要求越高。越上层的代码越开放，越灵活。

• 以现代城市的分层来类比

Info

在实现某个功能的时候需要考虑它应该在那一层，会带来什么影响

工具层

• 让开发者有效开发游戏，比如地形编辑器，UI编辑器，Shader编辑器

• 允许通过地图编辑器为中心形成一系列的编辑器
• 确保在编辑器看到的东西和游戏中是一样的
• 就是提供各种生产工具
• 核心点是允许别人去创造游戏的内容

• DCC(Digital Content Creation), 指别人开发的资产生产工具，比如3DMax
• 需要把DDC生成的数字资产通过一条管线(Assets Condition Pipeline)变成引擎统一的Asset
  • 各种导出器和导入器

功能层

• 让世界能被看得见，动得起来，和参与其中。

• 通过如图所示的时钟周期去控制世界的刷新，也就是通过Tick去管理刷新
• Tick类似于CPU时间片的一个固定时间段
  • 如果把现实世界看成一个虚拟世界，那么这个世界的Tick时间我们可以认为是一个普朗克时间
  • Tick用于更新虚拟世界上的行为，比如Camera, Render

• TickLogic
  • 需要先计算整个世界物理变化，不管看没看见
• TickRender
  • 通过摄像机裁剪，把物理世界投影到观察屏上

• 人是通过视觉残留去感知世界

• 功能层和具体的游戏关联到一起

• 利用多核→ 多线程去提高运算速度
• 这个涉及到多线程的平衡负载, 难的地方是job之间的dependence

Info

功能层关注的核心就是Tick
功能层包含的内容很多，所以有效地利用多线程去完成高并发任务是功能层的发展方向

资源层

资源层的功能介绍

• 怎么把资源导入到引擎中？
  • 数据格式是多样的。
  • 我们需要把资源Resource转换为引擎支持的Asset资产.
    这种资源会更高效.
• 游戏引擎中的核心功能就是数据之间的关联
  • 定义资源的全局唯一编号 GUID
  • 通过GUID去访问压缩包中的资源

• 资产管理器在Runtime中通过handle去管理一个个的资源。

• GC处理不好会影响游戏的性能表现
• 延迟加载

Info

定义数据格式，数据在引擎中怎么呈现，在编辑器中怎么呈现，在文件中怎么呈现。
资源层在游戏中核心功能就是管理资产的生命周期→ 资源的加载和释放。

在做游戏应前先关注资源怎么分配。

核心层

• 像一个工具箱
• 有自己的内存管理，自定义的数据结构和容器，减少产生内存碎片，减少cache miss, 进行内存对齐.

• 数学库是核心层的一个重要组成部分

• 游戏引擎是为效率服务，运算是实时(real time)产生的
  • 因为为效率服务，所以很多时候是通过高效算法去获取一个近似解
• 数学库要保持高效率. 通常考虑SIMD指令(多数组单指令)
  • 利用CPU的功能一次完成多个运算来提速

• 为上层逻辑提供基础库
• 提供引擎自己的数据结构，确保很少的内存碎片，从而增加内存使用效率

• 游戏引擎会用一个内存池去管理所有核心资源
• 内存管理的要点
  • 把数据放到一起
  • 访问数据的时候尽可能按顺序访问
  • 读写的时候尽可能一起读写

• 代码要求很高，确保它的安全性和效率

平台层

• 不同平台的底层API几乎是不同的

• 文件路径存在不同
• 平台层的本质就是通过代码封装把不同平台的差异度掩盖掉

• RHI→ Render Hardware interface, 重新定义一层Graphic API, 把硬件SDK的区别分装起来
• 上图就展示了通过虚函数扩展的API接口

• PS3的CPU架构， 这里展示了PS3的独特性，它可以把一些运算放到协处理器SPU上加速
  • SPU的速度很快，可以直接写到显存上
• 对于引擎架构来讲，要把这种独特性封装到之前的平台层实现就非常麻烦

Pilot 引擎简要介绍

三方库层

• 提供三方库
• 生成引擎支持的资源格式