V Rising: Hinter den Kulissen des Vampirreichs auf 1600 ECS-Systemen

Erfahren Sie, wie die Stunlock Studios ihr monströses Open-World-Vampir-Survival-Abenteuer für PC erschaffen und mit der Veröffentlichung auf PlayStation®5 noch mehr Spieler erreicht haben.

Wie entwickelt man ein Multiplayer Survival-Spiel in großem Maßstab? V Rising bietet eine finstere Version dieses beliebten Genres, in dem Spieler in einer riesigen offenen Welt zu Vampiren werden. Stunlock hatte große Ambitionen und entsprechend umfangreiche Ziele: Er implementierte den Datenorientierten Technologie-Stack (DOTS) von Unity und die High Definition Render Pipeline (HDRP) bereits in einer frühen Entwicklungsstufe, um eine stabile, skalierbare Grundlage für ihr bisher komplexestes Spiel zu schaffen.

Mit DOTS verfügte Stunlock über die flexible Code-Architektur, die sie brauchten, um die Entwicklung ihres immer größeren Projekts effektiv zu steuern, während HDRP visuelle Effekte mit hoher Wiedergabetreue wie Volumetric Fog freisetzte, die für die Schaffung einer Gothic-Atmosphäre unerlässlich waren. Mit intelligenter Planung und den richtigen Tools im Arsenal brachte Stunlock V Rising auf PC heraus, um beim Early Access und erneut bei der Veröffentlichung von Kritiken zu schwärmen, bevor es die Lebensdauer des Spiels mit einer von der Kritik gefeierten PlayStation 5-Portierung weiter verlängerte. Das Spiel hat sich bis heute mehr als 5 Millionen Mal verkauft.

Die Ergebnisse

• Erschaffung einer ausgedehnten, serverbasierten Spielwelt, die sich über fünf Quadratkilometer erstreckt, mit acht einzigartigen Biomen
• Mehr als 160.000 interagierbare Objekte in Echtzeit gestreamt und gerendert
• Verwaltung von 21.000 gebackenen Prefabs, 450 gebackenen Subszenen, 1.600 ECS-Systemen und 2.700 Partikelsystemen
• Sparte Hunderte von Stunden mit dem Unity Profiler, um schnell suboptimalen Code und unnötige Garbage-Erstellung zu identifizieren
• Eliminierte mehrere ms Frame Lag mit dem SRP Batcher
• Metriken mit hohem Engagement verzeichnet: Spieler verbringen durchschnittlich 35 Stunden im Spiel und schalten bisher mehr als 3,4 Millionen PlayStationTMNetwork-Trophäen und Steam-Errungenschaften frei
• Implementierte PlayStation 5-spezifische Funktionen, einschließlich automatisiertem Sprach-Chat, Unterstützung für Haptic Feedback des DualSenseTM Wireless-Controllers, Adaptive Trigger und Controller-Soundeffekte sowie ein PlayStation Trophy-System

Die Spielwelt erkunden

Für V Rising, den Kontinent Vardoran, sah Stunlock eine interaktive, beständige Welt mit acht verschiedenen Biomen vor. Jedes davon würde in Nebel gehüllt sein und einen Tag-Nacht-Zyklus mit Echtzeit-Licht und Schatten aufweisen, der während der Laufzeit leistungsfähig bleiben müsste, um ein konsistentes Online-Gameplay zu liefern. „Wir haben uns entschieden, alles ohne Einschränkungen in Unity zu implementieren, was uns viel Freiheit gelassen hat, das Vampirreich unserer Träume zu erschaffen“, sagt Studio-Mitbegründer und Systemprogrammierer Fredrik Haraldsson.

Skalierung von Vorgängen mit DOTS

Stunlock hatte das kürzlich angekündigte DOTS von Unity aufmerksam verfolgt, das Lösungen für viele der erwarteten Leistungsherausforderungen bot. Obwohl die Technologie noch experimentell war, befand sich V Rising noch in einer frühen Entwicklungsstufe und die Programmierer von Stunlock hatten bereits Erfahrung mit datenorientiertem Design. Eine frühzeitige Einführung der Technologie würde ihnen auch die Möglichkeit geben, enger mit Unity zusammenzuarbeiten und im Austausch für kampferprobte DOTS in der Produktion Projektunterstützung zu erhalten.

Begeistert von dem Potenzial, das dies für V Rising eröffnen könnte, begannen die Entwickler von Stunlock in Unity 2019.3 mit der Erstellung des technischen Frameworks für das Projekt, während der Rest des Teams die hauseigene Engine nutzte, die sie zuvor für die Entwicklung von Battlerite verwendet hatten, um die Entwicklung aufrechtzuerhalten.

Slaying-Leistungs-Drainer

Der Aufbau der Projektarchitektur von V Rising mit DOTS und ECS brauchte Zeit, aber die Vorteile wurden bald deutlich. „Mit DOTS haben wir eine Grundlage geschaffen, die viel mehr Inhalte verarbeiten kann und wir konnten Streaming-Entitäten und Assets effektiv nutzen“, sagt Rasmus Höök, Mitbegründer und technischer Leiter bei Stunlock Studios. Unterszenen und Asset-Streaming werden verwendet, um Elemente dynamisch zur Laufzeit zu laden und zu entladen, basierend darauf, was der Spieler im Spiel sehen kann. Diese Technik macht die Erkundung der riesigen Welt von V Rising für Spieler zu einem viel leistungsfähigeren Erlebnis.

V Rising mit ECS zu entwickeln, bedeutete auch, Subscene Baking zur Verwaltung von Spielinhalten zu nutzen. Da Entitäten mit dem Kernszenensystem von Unity nicht kompatibel sind, können sie nicht direkt in Unity Szenen einbezogen werden. Stattdessen ermöglicht das Baking das Laden von Entitäten aus Szenen, wobei ihre GameObject- und MonoBehaviour-Komponenten in Entitäten und ECS-Komponenten umgewandelt werden, die zur Laufzeit geladen werden können.

Rasmus argumentiert, dass diese klare Trennung von Laufzeitdaten und Editordaten einer der größten Vorteile der Arbeit mit DOTS und Entities ist. „Bei der Arbeit im Editor erstellen wir Authoring-Prefabs, die mit MonoBehaviors im Wesentlichen Standard-GameObjects sind. Diese Prefabs dienen jedoch ausschließlich zu Bearbeitungszwecken und werden nicht direkt im Spiel selbst verwendet“, erklärt er. „Stattdessen durchlaufen sie einen Prozess namens Baking, bei dem sie in Laufzeitkomponenten umgewandelt werden. Da die Authoring-Prefabs nur im Editor verwendet werden, können wir ihnen Funktionen und Daten hinzufügen, um den Workflow zu verbessern, ohne uns um Übersichtliches im eigentlichen Spiel kümmern zu müssen.“

Die Verwendung von Authoring-Prefabs auf diese Weise erleichtert die Aktualisierung von V Rising. Anstatt ein Element eines Systems zu optimieren und Grafiker und Designer aufzufordern, Tausende von zugehörigen Prefabs zu aktualisieren, können die Programmierer von Stunlock einfach den Baking-Code ändern, um die vom aktualisierten System benötigten Daten abzurufen. „Das hilft bei der Wartung, aber natürlich auch bei der Leistung“, sagt Rasmus. „Denn im Prefab können Daten nur für Editoren vorhanden sein, die nicht in eine Laufzeit-Komponente umgewandelt werden – so überspringt man den gesamten Overhead.“

Hindernisse überwinden

Wie Stunlock bereits sagte, weist die Arbeit mit experimenteller Technologie einige Hürden auf. „Viele der Probleme, die wir am Anfang hatten, waren selbstverschuldet. Viele der Entitäten, die wir erstellt haben, waren zu groß, sie haben viele Komponenten, was bedeutet, dass wir nicht so viele Entitäten zusammenfügen können, wie wir es uns wünschen“, sagt Rasmus. „Um dieses Problem zu lösen, haben wir sie verkleinert und die Teilegrößen vergrößert, was sie viel besser machte. Es gibt nur so viel, was man tun kann, wenn man das Spiel bereits entwickelt hat, außer aus der Erfahrung zu lernen.“

Da die Arbeit mit DOTS eine bedeutende Abkehr von den bisherigen Unity Entwicklungsparadigmen und komplexer ist, wurde das Team schrittweise von Stunlock eingegliedert. Programmierern wurden kleine Aufgaben übertragen, die einfache Komponenten und Authoring-Code schreiben, um sich an den neuen Authoring-Prozess zu gewöhnen. Schon bald nutzten sie DOTS-Komponenten wie das C#-Jobsystem und erstellten Tools, um die Entwicklung zu beschleunigen und die Qualitätssicherung im gesamten Team zu verbessern.

„Mit dem C#-Jobsystem haben wir Tools entwickelt, die Meshes im Projekt auf duplizierte Geometrie scannen oder die Polygondichte eines Meshes berechnen können, um Assets zu identifizieren, die möglicherweise die Anzahl der Subpixeldreiecke reduzieren müssen“, erklärt Technical Artist Filippa Arvidsson.

„Der datenorientierte Ansatz von DOTS ist meine neue bevorzugte Art, mit Code in Unity zu arbeiten, da ich ihn sehr intuitiv finde, wenn man die anfängliche Schwierigkeit überwunden hat, seine Denkweise von GameObjects auf Systeme zu verlagern. Und die Leistungsvorteile sind natürlich auch ein großes Plus.“

Für weniger technische Teammitglieder implementierte Stunlock Workflows, die auf der DOTS-Codebasis aufbauten, um den Beitrag zum Projekt zu vereinfachen. Ein Workflow ermöglicht die Erstellung von Prefab-Komponenten, die vordefinierte Ereignisse generieren und abhören, z. B. Effekte, die auftreten, wenn ein Spieler spawnt, oder Buffs, die angewendet werden, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind. Mit diesem System können Designer modulare, überschaubare Gameplay-Elemente ohne umfassende technische Kenntnisse von DOTS erstellen.

Der zweite Workflow, der hauptsächlich für die Implementierung von Funktionen entwickelt wurde, besteht aus Designern, die in einer Skripting-Schicht mit einer eingeschränkten API arbeiten. Dadurch können sie ihre eigenen Skripte erstellen, die mit Komponenten interagieren und sich für verschiedene Ereignisse registrieren können, was die Produktion beschleunigt.

Entfesselung von Grafik und Gameplay mit HDRP

V Rising basiert auf HDRP, was Grafikfunktionen mit höherer Wiedergabetreue ermöglichte, die das Spielerlebnis auf interessante Weise prägten.

„Volumennebel ist absolut der visuelle Effekt, der das Spiel am meisten beeinflusst hat“, sagt Rasmus. „Als unsere Grafiker wussten, dass wir HDRP verwenden würden, passten sie den Stil darum an, sodass HDRP das Gesamtbild des Spiels beeinflusste.“ Volumetrischer Nebel schafft nicht nur Atmosphäre und verleiht Zaubersprüchen und Fähigkeiten visuelle Würze, sondern dient auch als Sichtfeldmechanik und maskiert Bereiche, die der Spieler nicht sehen kann.

Stunlock verwendet den physikalisch basierten Sky von HDRP zur Verwaltung des Tag-Nacht-Zyklus von V Rising, der mit Spielmechaniken ausgestattet ist, die für die richtige Steuerung unerlässlich waren. Tagsüber erleidet der Spieler Schaden, wenn er im Sonnenlicht verweilt, und muss sich in den Schatten schleichen, um sich durch die Welt zu bewegen. Sichere und schädliche Zonen mussten klar definiert werden, damit diese Mechanik nicht frustrierend wird.

„Echtzeit-Rendering ist sehr wichtig, sowohl um schöne Übergänge zwischen verschiedenen Tageszeiten zu schaffen, als auch um den Spieler visuell darüber zu informieren, wo die Sonne sie brennen wird“, sagt Filippa. „Die HDRP hat dafür sehr gut funktioniert, sodass unsere Grafiker für verschiedene Bereiche unterschiedliche Volumenprofile für unterschiedliche Tageszeiten einrichten konnten, zwischen denen wir uns nahtlos einfügen konnten.“

Stunlock nutzte die Skriptfähigkeit der HDRP voll aus, um Hunderte von benutzerdefinierten visuellen Effekten, Shadern und Nachbearbeitungsdurchläufen zu erstellen. Filippa erinnert sich an einen Effekt, der als benutzerdefinierter Nachbearbeitungsdurchlauf entwickelt wurde und Objekte in der Nähe der Kamera verdunkelt, der während des gesamten Spiels erscheint und von Anfang an zur Einstellung der Stimmung in V Rising verwendet wird.

„In der Startkrypta ragen zum Beispiel diese hohen Säulen über den Vampir. Der Nachbearbeitungsdurchlauf lässt sie dunkler erscheinen, je näher sie an der Kamera sind“, sagt sie. „Es stellt sich sofort eine sehr beunruhigende Atmosphäre ein, die viel hinzufügt.“

Stunlock passte auch den Quellcode der HDRP an ihre Bedürfnisse an, wodurch redundante Funktionen und Berechnungen entfernt wurden, um die Leistung zu verbessern. Sie erweiterten Volumenprofile, um Komponenten über typische HDRP Effekte hinaus anzutreiben. Dadurch konnten weniger technische Spieleentwickler wie Grafiker und Designer Elemente wie Wetter, Musik und Soundeffekte in verschiedenen Szenen einfach und unabhängig im Editor konfigurieren.

„Es war wirklich mächtig, das den Künstlern zeigen zu können“, sagt Filippa. „Auf diese Weise konnten sie jedes Biom zu jeder Tageszeit genau so aussehen lassen, wie sie es wollten, mit minimaler technischer Unterstützung. Es hat definitiv viel Zeit gespart.“

Auf der Suche nach neuem Blut auf PlayStation 5

V Rising ist das erste Konsolenspiel von Stunlock, und als Sony sie ansprach, nutzte das Unternehmen die Gelegenheit, eine neue Herausforderung anzunehmen und potenziell Millionen weitere Spieler auf Playstation 5 zu erreichen.

Programmierer begannen mit einem Upgrade der Versionen von Unity, um die zusätzlichen Leistungsverbesserungen von ECS 1.0 zu nutzen. Der Haupt-Thread des PC Builds war ein limitierender Faktor gewesen, also nutzte man das C#-Jobsystem, um die Arbeit auf andere Threads zu verteilen. Dank sicherer Terminplanung konnten sie einfach Jobs im Haupt-Thread erstellen, die andere Aufgaben nicht beeinträchtigten. „Wir haben den Großteil unserer Entwicklungsarbeit vor Entities 1.0 durchgeführt und jetzt, nach dem Upgrade, nutzen wir viel Journaling, um zu sehen, was passiert, was auch sehr nützlich war“, sagt Rasmus.

Was die Grafik angeht, so stellte Filippa fest, dass das Batching einen großen Einfluss auf die PlayStation 5-Rendering-Leistung hatte, und entwickelte daher Tools in HDRP für einen modifizierten UDIM-Workflow, der es ihnen ermöglicht, Submeshes mit verschiedenen Materialien zu kombinieren, um Draw Calls zu reduzieren. „Das hat uns auf der CPU-Seite wahrscheinlich mehrere ms gespart, da Rendering-Daten auf viel effizientere Weise an die GPU gesendet werden konnten“, sagt sie.

Über die Nacht

Zwischen der Veröffentlichung 1.0 für PC, der Veröffentlichung von PlayStation 5 und der kürzlich erfolgten Partnerschaft mit dem legendären Franchise-Unternehmen Castlevania von Konami Digital Entertainment (KONAMI) hat sich V Rising immer weiter entwickelt. Es ist eine außergewöhnliche technische Leistung von einem kleinen Team, das bereit ist, mutig mit neuen Technologien zu experimentieren, um fesselnde und einzigartige Erfahrungen für Spieler zu schaffen.

Mit DOTS konnte Stunlock V Rising mit minimalen Leistungsproblemen „weitaus mehr von allem“ hinzufügen, während HDRP ihnen half, gespenstische visuelle Effekte für ein immersiveres und fesselnderes Spielerlebnis zu erzeugen. Heute ist V Rising eines der größten DOTS-basierten Spiele auf dem Markt, das auf Codezeilen basiert, und Unity nutzt die Erkenntnisse aus der Produktion, um den Editor für Entwickler, die ambitionierte Spiele entwickeln, noch leistungsfähiger und stabiler zu machen.

„Es war nicht von Anfang an unsere Absicht, so viele dynamische und zerstörbare Elemente zu haben – es war einfach etwas, das passierte, weil wir es konnten“, sagt Rasmus. „Es ist ein Beweis dafür, wie gut ECS ist und welche erheblichen Leistungsvorteile es erzielen kann. Ohne DOTS wäre das V Rising, das wir heute haben, ganz anders verlaufen.“

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