V Rising: Por trás do reino vampírico desenvolvido em 1.600 sistemas ECS

Saiba como a Stunlock Studios fez sua monstruosa aventura de sobrevivência vampírica de mundo aberto para PC e alcançou ainda mais jogadores ao lançar no PlayStation®5.

Como criar um jogo de sobrevivência Multiplayer em uma escala enorme? V Rising oferece uma visão sinistra deste gênero popular, em que os jogadores se tornam vampiros em um enorme mundo aberto. A Stunlock tinha grandes ambições e escopo adequado, implementando o Data-Oriented Technology Stack (DOTS) e o Pipeline de Renderização de Alta Definição (HDRP) da Unity no início do desenvolvimento para criar uma base estável e escalável para seus jogos mais complexos até o momento.

Com o DOTS, Stunlock tinha a arquitetura de código flexível necessária para gerenciar eficazmente o desenvolvimento em seu projeto cada vez maior, enquanto o HDRP desbloqueava efeitos visuais de alta fidelidade, como Volumetric Fog, que eram essenciais para estabelecer uma atmosfera gótica. Com um planejamento inteligente e as ferramentas certas em seu arsenal, Stunlock lançou o V Rising no PC para obter críticas favoráveis no acesso antecipado e novamente no lançamento, antes de estender ainda mais a vida útil do jogo com uma porta PlayStation 5 aclamada pela crítica. O jogo já vendeu mais de 5 milhões de cópias até o momento.

Os resultados

• Criou um extenso mundo de jogos baseado em servidor que abrange mais de cinco quilómetros quadrados, com oito biomas exclusivos
• Transmitiu e renderizou mais de 160 mil objetos interativos em tempo real
• Gerenciou 21.000 prefabs com baking, 450 subcenas com baking, 1.600 sistemas ECS e 2.700 sistemas de partículas
• Economia de centenas de horas usando o Unity Profiler para identificar rapidamente código subótimo e a criação desnecessária de lixo
• Eliminou vários ms de atraso de quadro com o SRP Batcher
• Registrou altas métricas de engajamento, com jogadores passando uma média de 35 horas no jogo e desbloqueando mais de 3,4 milhões de troféus da PlayStationTMNetwork e conquistas da Steam até o momento
• Recursos específicos para PlayStation 5 implementados, incluindo bate-papo por voz automatizado, suporte para Feedback haptic do controlador sem fio DualSenseTM, Adaptive Triggers e efeitos sonoros do controlador, além de um sistema PlayStation Trophy

Descobrir o mundo dos jogos

Para o cenário de V Rising, o continente de Vardoran, Stunlock vislumbrou um mundo interativo e persistente com oito biomas diferentes. Cada uma seria cobertura de neblina, com um ciclo dia/noite com luzes e sombras em tempo real, que teria que manter o desempenho no tempo de execução para fornecer jogabilidade online consistente. "Decidimos implementar tudo no Unity sem restrições, o que nos deu muita liberdade para criar o reino vampírico dos nossos sonhos", diz Fredrik Haraldsson, cofundador e programador de sistemas do estúdio.

Escalando operações com DOTS

A Stunlock acompanhou de perto o DOTS anunciado recentemente pela Unity, que apresentou soluções para muitos dos desafios de desempenho que esperavam. Embora a tecnologia ainda fosse experimental, a V Rising estava no início do desenvolvimento e os programadores da Stunlock já tinham experiência em design orientado a dados. A adoção antecipada da tecnologia também daria a Unity a oportunidade de estabelecer uma parceria mais estreita com a Unity e obter suporte ao projeto em troca de testes de batalha do DOTS em produção.

Empolgados com o potencial que isso poderia revelar para o V Rising, os desenvolvedores da Stunlock começaram a criar a estrutura técnica para o projeto no Unity 2019.3, enquanto o resto da equipe continuou a prototipagem usando a engine interna usada anteriormente para criar o Battlerite para manter o desenvolvimento em andamento.

Bate drenadores de desempenho

Criar a arquitetura de projetos da V Rising usando DOTS e ECS demorou, mas os benefícios logo ficaram aparentes. "Com DOTS, construímos uma base capaz de lidar com muito mais conteúdo, e pudemos utilizar entidades e assets de streaming de maneira eficiente", diz Rasmus Höök, cofundador e diretor técnico da Stunlock Studios. As subescenas e o streaming de assets são usados para carregar e descarregar elementos dinamicamente no tempo de execução com base no que o jogador pode ver no jogo. Essa técnica torna a exploração do enorme mundo de V Rising uma experiência muito mais eficaz para os jogadores.

Criar o crescimento com o ECS também significou utilizar o baking de subcenas para gerenciar o conteúdo do jogo. Como as entidades são incompatíveis com o sistema principal de cenas do Unity, elas não podem ser incluídas diretamente nas cenas do Unity. Em vez disso, o baking permite que as entidades sejam carregadas de cenas, convertendo seus componentes GameObject e MonoBehaviour em entidades e componentes do ECS que podem ser carregados no tempo de execução.

Rasmus argumenta que essa separação clara entre dados de tempo de execução e dados do Editor é um dos maiores benefícios do trabalho com DOTS e entidades. “Trabalhando no Editor, criamos prefabs de criação, que são essencialmente GameObjects padrão com MonoBehaviors. No entanto, esses prefabs são destinados exclusivamente para fins de edição e não são usados diretamente no jogo", explica. “Em vez disso, passam por um processo chamado baking, onde são convertidos em componentes de tempo de execução. Como os prefabs de criação são usados apenas no Editor, eles nos permitem adicionar funcionalidade e dados para melhorar o fluxo de trabalho sem se preocupar em confundir o jogo.”

Usar prefabs de criação dessa maneira facilita a atualização do V Rising. Em vez de ajustar um elemento de um sistema e solicitar que artistas e designers atualizem milhares de prefabs relacionados, os programadores da Stunlock podem simplesmente alterar o código de baking para obter os dados necessários pelo sistema atualizado. "Isso ajuda na manutenção, mas também ajuda no desempenho", diz Rasmus. "Porque no prefab pode haver dados somente do Editor, que não são convertidos para um componente de tempo de execução, então você ignora toda essa sobrecarga."

Superação de obstáculos

Conforme Stunlock antecipou, trabalhar com tecnologia experimental vem com alguns obstáculos. “Muitos dos problemas que tivemos no início foram causados por nós próprios. Muitas das entidades que criamos eram muito grandes, tinham muitos componentes, o que significa que não poderíamos juntar tantas entidades como gostaríamos", explica Rasmus. "Para resolver esse problema, fizemos com que fossem menores e aumentamos o tamanho do bloco, o que fez com que fosse muito melhor. Só há muito que você pode fazer quando você já criou o jogo, além de aprender com a experiência.”

Como trabalhar com DOTS é um desvio significativo dos paradigmas de desenvolvimento anteriores do Unity e mais complexo, Stunlock integrou a equipe gradualmente. Os programadores receberam tarefas pequenas de escrita de componentes simples e criação de código para se acostumar com o novo processo de criação. Logo o suficiente, eles usavam componentes DOTS, como o Sistema de Trabalhos em C# e ferramentas de criação, para acelerar o desenvolvimento e melhorar a garantia de qualidade em toda a equipe.

“Usando o Sistema de Trabalhos em C#, nós desenvolvemos ferramentas que podem digitalizar malhas no projeto para geometria duplicada ou calcular a densidade de polígonos de uma malha para identificar assets que possam precisar de reduzir a quantidade de sub-triângulos de pixel”, explica a artista técnica Filippa Arvidsson.

“A abordagem orientada a dados do DOTS é minha nova maneira preferida de trabalhar com código no Unity, pois acho que é muito intuitiva uma vez que você consegue superar o momento inicial de mudar sua mentalidade de GameObjects para sistemas. E os benefícios de desempenho também são um grande plus, claro.”

Para membros menos técnicos da equipe, a Stunlock implementou fluxos de trabalho na base de código DOTS para facilitar a contribuição para o projeto. Um fluxo de trabalho permite a criação de componentes prefab que geram e escutam eventos predefinidos, como efeitos que acontecem quando um jogador é gerado ou buffs que são aplicados quando certas condições são atendidas. Usando esse sistema, os designers podem criar elementos de jogabilidade modulares e gerenciáveis sem profundo conhecimento técnico sobre DOTS.

O segundo fluxo de trabalho, desenvolvido principalmente para implementação de recursos, contém designers trabalhando em uma camada de scripts com uma API restrita. Isso permite que eles criem seus próprios scripts que podem interagir com componentes e se registrar em diferentes eventos, acelerando a produção.

Libertação de gráficos e jogabilidade com HDRP

O V Rising é integrado ao HDRP, que revelou recursos gráficos de maior fidelidade que moldaram a experiência do jogador de maneiras interessantes.

"Volumetric Fog é absolutamente o efeito visual que mais influenciou o jogo", diz Rasmus. "Quando nossos artistas souberam que estávamos usando o HDRP, eles adaptaram o estilo, então o HDRP influenciou o visual geral do jogo." Além de criar atmosfera e adicionar sabor visual a feitiços e habilidades, Volumetric Fog é usado como uma mecânica de linha de visão, mascarando áreas que o jogador não consegue ver.

Stunlock usa o céu baseado em física do HDRP para gerenciar o ciclo dia/noite de V Rising, que acompanha a mecânica do jogo que foi crucial para ficar certo. Durante o dia, os jogadores sofrem danos se permanecerem na luz do sol e precisam ficar nas sombras para se mover pelo mundo. Zonas seguras e prejudiciais precisavam ser claramente definidas para que essa mecânica não se tornasse frustrante.

“A renderização em tempo real é muito importante, tanto para criar transições lindas entre diferentes momentos do dia, como para informar visualmente ao jogador onde o sol irá queimá-los”, diz Filippa. “O HDRP funcionou muito bem para isso, permitindo que nossos artistas configurassem diferentes perfis de volume para diferentes momentos do dia para diferentes áreas, que pudéssemos misturar perfeitamente.”

Stunlock aproveitou ao máximo a capacidade de criação de scripts do HDRP para criar centenas de efeitos visuais personalizados, shaders e passos de pós-processamento. Filippa lembra de um efeito, desenvolvido como uma passe de pós-processamento personalizado, que sombreia objetos próximos à câmera, que aparece ao longo do jogo e é usado para definir o humor em V Rising desde o início.

"Por exemplo, na cripta inicial, há estes altos pilares sobre o vampiro. O passo de pós-processamento faz com que pareçam mais escuros quanto mais perto da câmera estiverem", explica. "Ele estabelece imediatamente essa atmosfera muito inquietante, o que acrescenta muito."

A Stunlock também personalizou o código-fonte do HDRP de acordo com suas necessidades, removendo recursos redundantes e cálculos para melhorar o desempenho. Eles estenderam os perfis de volume para impulsionar componentes além dos efeitos típicos do HDRP. Isso permitiu que desenvolvedores de jogos menos técnicos, como artistas e designers, configurassem facilmente elementos como clima, música e efeitos sonoros em cenas diferentes, independentemente do Editor.

"Foi muito poderoso poder expor isso aos artistas", diz Filippa. "Deste modo, cada bioma poderia ser exatamente como queria em cada momento do dia, com suporte técnico mínimo. Isso definitivamente economizou muito tempo."

Procurando sangue novo no PlayStation 5

V Rising é o primeiro jogo de console da Stunlock, e quando eles foram abordados pela Sony, eles aproveitaram a oportunidade de assumir um novo desafio e alcançar potencialmente milhões mais jogadores no PlayStation 5.

Os programadores começaram atualizando as versões do Unity para aproveitar as melhorias de desempenho adicionais do ECS 1.0. A thread principal da build do PC tinha sido um fator limitante, então eles usaram o sistema de trabalhos em C# para distribuir o trabalho para outras threads. O agendamento seguro ajudou a criar trabalhos na thread principal com facilidade que não interferiram nas outras tarefas. “Fizemos a maior parte do nosso desenvolvimento pré-Entities 1.0 e, agora, depois de atualizar, estamos usando muito jornalismo para ver o que está acontecendo, o que também tem sido muito útil”, diz Rasmus.

Do lado gráfico, Filippa observou que o batching teve um grande impacto no desempenho de renderização do PlayStation 5, por isso criaram ferramentas no HDRP para um fluxo de trabalho de UDIM modificado que permite combinar submalhas com diferentes materiais para reduzir as chamadas de desenho. "Isso provavelmente nos poupou vários ms do lado da CPU, já que os dados de renderização podiam ser enviados para a GPU de maneira muito mais eficiente", explica.

Tomando a noite

Entre o lançamento 1.0 para PC, o lançamento do PlayStation 5 e uma parceria recente com a lendária franquia Castlevania da Konami Digital Entertainment (KONAMI), o V Rising passou de força em força. É uma conquista técnica excepcional de uma pequena equipe disposta a experimentar audazmente com novas tecnologias para criar experiências cativantes e únicas para os jogadores.

Com DOTS, Stunlock pode adicionar "muito mais de tudo" ao V Rising com problemas de desempenho mínimos, enquanto o HDRP ajudou a criar efeitos visuais assombrosos para uma experiência de jogador mais imersiva e envolvente. Hoje, o V Rising é um dos maiores jogos baseados em DOTS do mercado baseados em linhas de código, e a Unity está utilizando insights da produção para tornar o Editor ainda mais eficiente e estável para criadores de jogos ambiciosos.

"Não era nossa intenção desde o início ter aqueles muitos elementos dinâmicos e destruíveis, era apenas algo que aconteceu porque pudemos", diz Rasmus. “É um testemunho da qualidade do ECS e dos benefícios significativos de desempenho que ele pode alcançar. Sem DOTS, o V Rising que temos hoje teria sido muito diferente.”

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