游戏帧同步的流程与实现

大纲

现代多人游戏中，多个客户端之间的通讯大多以同步多方状态为主要目标，为了实现这一目标，主要有两个技术方向：

状态同步

状态同步简单来说就是同步游戏中的各种状态，当客户端发送游戏动作到服务器，服务器接收到之后，通过计算游戏行为的结果，然后广播下发给客户端游戏中的各种状态数据。客户端接收到状态数据后显示内容。这种做法类似于各个客户端都在远程操作服务器上的软件。例如最高的mud，以及日后大量的国产网游，特别是回合制游戏，大多采用这种方式。

状态同步的流程：

为了给游戏玩家更好的体验，减少同步的数据量，客户端也会做很多的本地运算，减少服务器同步的频率以及数据量。

状态同步其实是一种不严谨的同步，它的思想中不同玩家屏幕上的一致性的表现并不是重要指标，只要每次操作的结果相同即可。所以状态同步对网络延迟的要求并不高。例如：RPG游戏中200~300ms的延迟对用户来说是可以接受的，但在RTS（即时战略）游戏中50ms的延迟却会很受伤。

帧同步

帧同步是RTS游戏经常采用的一种同步技术，状态同步中数据量会随着需要同步的单位数量增长，而对于RTS来讲动不动就是几百个单位可以被操作，如果这些都需要同步的话，数据量是不能被接受的，所以帧同步不同步状态，之同步操作。例如游戏中同步玩家的操作指令，操作指令包含当前的帧索引。

简单来说，客户端发送游戏动作到服务器，服务器接收并汇总，然后直接转发给所有客户端，或者客户端直接通过P2P技术发送。客户端根据收到的游戏动作来做运算和显示。这种做法等于客户端之间相互远程控制其他客户端上的游戏软件。早期的ipx网络游戏，例如红色警戒、帝国时代、星际争霸，以及大量支持网络连线双打游戏机模拟机，都是采用这种方式。

那些游戏需要使用帧同步呢？

帧同步的流程

帧同步主要依赖客户端的能力，服务器仅仅是做一个转发，甚至客户端可以无需服务器，通过P2P方式来转发数据。由于只是转发游戏的行为，所以广播的数据量比状态同步要小很多。非常适合游戏行为非常频繁的动作游戏，诸如飞行射击、FPS、RTS（即时战略）。

状态同步由于要把整个游戏的状态都广播下去，如果游戏中的对象特别多，比如满屏的子弹、怪物，那么要广播的数据量就会很大，这个时候帧同步的优势就比较明显，因为不管有多少”机器控制的角色“，仅仅需要广播玩家角色有关的操作即可。反过来，如果游戏中有大量玩家同时聚集，那么帧同步和状态同步的差异就不太明显。反而状态同步能得到更多安全性，因为游戏运算在服务器上，比较容易防止外挂。

简单来说，帧同步技术最要的概念是”相同的输入 + 相同的时机 = 相同的显示“。也就是说，游戏接收来自网络的多个客户端的操作，如果这些操作在各个客户端上都是一样的，那么多个客户端的显示也就是一样的，进而带来了”同步“的效果。在这种情况下，各个客户端的运算要绝对一致，不能依赖诸如本地时间、本地随机等”输入“，而要一切以网络来的数据为主。

因为帧同步的特性，因此很容易做出战斗回放，即服务器记录所有操作，客户端请求到操作文件再执行一次。帧同步的特性导致客户端的逻辑实现和表现实现必须完全分离。

帧同步的目的在于消除网络波动性带给玩家的卡顿以及忽快忽慢的不良体验。

状态同步和帧同步的比较和选择

对于单位比较多的即时策略游戏，帧同步是很好的选择。相反的，如果玩家比较多，状态同步则更加合适，因为安全性更高。一般大型MMOARPG都采用状态同步，由于状态同步采用C/S架构，所有状态由服务器来控制，安全性比较高，但流量比较大。帧同步采用的是囚徒模式，所有C端强制采用一个逻辑帧率，从而保证输出一致，其特点是流量小，安全性较差。

囚徒模式又叫锁步模式，就是把所有参与对战的客户端看成排成一列的囚犯，这些囚犯们的左脚都被锁链给连起来，如果要往前走，就只能同时迈步，如果其中某个人走快了或走慢了，都回让整队人停下来。

帧同步是一种对同步源进行像素级同步显示的处理技术，对于网络上的多个接入者，一个信号将会通过主机同步发送给其他人，并同步显示在各个终端上。同步信号可以是每帧的像素数据，也可以是影响数据变化的关键事件信息。

帧同步在网络游戏应用中的设计有别于传统的MMORPG游戏，因为可以承载大量的后台计算，实现类单机的效果，所以可以在射击类、飞行类游戏中实现弹幕计算或格斗类的高精度打击效果。

什么叫做帧同步呢？服务器收集客户端手机发送过来的操作，然后在特定的时间（收集完成之后），再广播发送给每个客户端。客户端根据接收到的输入，进行同样的逻辑处理，最终得到同样的结果的过程。在实现上，一般都是以服务器按固定的帧率，来搜集每个客户端的输入，然后把这些输入广播给所有客户端。由于每个操作指令到达所有客户端的时间（帧）都是一样的，所以每个客户端运算的结果也是一样的，也就是同样的输入就会得到同样的结果。

这就好像是玩家通过网络将操作手柄连接到你的手机，这种同步方案是传统单机局域网游戏中最常见的。

帧同步模型最大的优点在于强一致性，每个客户端的表现是完全一样的，非常适合高度要求操作技巧的游戏。由于广播的仅仅是玩家的操作，所以数据量很少。不管游戏中的角色数量、状态数量有多大多复杂，都不会影响广播的数据量。

帧同步模型最大的缺点是对所有玩家的延迟都有要求，一般来说要求在50毫秒以内，如果有一个客户端网络卡住了，所有客户端都要停下来等待。

另外在帧同步模式中，数据同步的频率较高，网络延迟越小越好。由于TCP的滑动窗口机制和重传机制，导致延时机制，导致延时无法控制。因此帧同步一般采用UDP进行网络传输，但UDP又会衍生出可靠性问题，对于客户端，如果某些UDP包没有收到，就会出现丢帧的情况。

客户端A的操作A1与客户端B的操作B1，共同封装成OperateCmd数据发送给PVP服务器，PVP服务器每66毫秒产生一个逻辑祯，在该桢所在时间段内，收到A1和B1后，生成一个Frame数据块，在该帧时间结束时，将Frame发送给客户端A和B。Frame数据块内有该帧的帧号，客户端A和B接收到Frame数据后，便知道该帧内，客户端A和客户端B都做了什么操作。然后根据接收到的消息A1和B1进行游戏表现，最终呈现给玩家A和B的结果是一致性的，从而实现客户端A和B的数据同步。

帧同步既然是在特定时间发送，也就是说每隔一段时间收集用户操作指令，那么要间隔多久内。例如每隔一段时间搜索用户的操作。此时，如果时间太快则网络速率达不到要求，如果时间太长则用户操作不流程。哪里多少才比较合适呢？根据统计玩家至少要在50ms 100ms可以完成一次，一般维持到15 20次左右会比较安全。

网络游戏服务器的主要作用是模拟整个游戏世界，客户端用过网络连接把一些信息数据发给服务器，在操作合法的情况下，更新服务器上该客户端对应的player实体、所在场景等，并把这些操作及其影响广播出去。让别的客户端能显示这些操作。

    在这个模拟过程中，需要解决的一个重要问题是：多长时间处理（更新）一次该服务器上的待处理事件，体现在实际开发中，这就是一个服务器端的心跳设计问题

可以

流媒体

Win2003/win2000流媒体服务器搭建(一)

随着Internet和Intranet应用日益丰富，视频点播也逐渐应用于宽带网和局域网。人们已不再满足于浏览文字和图片，越来越多的人更喜欢在网上看电影、听音乐。而视频点播和音频点播功能的实现，则必须依*流媒体服务技术。就目前来看，最流行的流媒体点播服务器只有两种，即Windows Media服务和Real Server。下面我们在这里主要讨论在Windows 2003 Server环境下如何搭建视频点播服务器。我们大家知道，Windows Media服务采用流媒体的方式来传输数据。通常格式的文件必须完全下载到本地硬盘后，才能够正常打开和运行。而由于多媒体文件通常都比较大，所以完全下载到本地往往需要较长时间的等待。而流媒体格式文件只需先下载一部分在本地，然后可以一边下载一边播放。Windows Media服务支持ASF和WMV格式的视频文件，以及WMA和MP3格式的音频文件。

一、Windows Media服务的安装

Windows Media服务虽然是Windows Server 2003系统的组件之一，但是在默认情况下并不会自动安装，而是需要用户来手动添加。而在Windows Server 2003操作系统中，除了可以使用“Windows组件向导”安装Windows Media服务之外，还可以通过“配置您的服务器向导”来实现。

(1)在刚刚安装好Windows Server 2003操作系统并进入Windows时，系统会自动运行“管理您的服务器”窗口。单击其中的“添加或删除角色”超级链接，将显示“配置您的服务器向导”对话框。

(2)单击该对话框中的“下一步”按钮，计算机将开始自动检测所有的设备、操作系统，并检测所有的网络设置。在检测完成后将显示“配置选项”对话框，选择“自定义配置”选项，以自定义安装自己所需要的网络服务。

(3)单击“下一步”按钮，将显示“服务器角色”对话框，在“服务器角色”列表框中列出了所有可以安装的服务器。系统中大部分服务的安装和卸载都可以在该对话框中进行选择。

(4)选择列表框中的“流式媒体服务器”选项，然后单击“下一步”按钮，将显示“选择总结”对话框，用来查看并确认所选择的选项。

(5)单击“下一步”按钮，将显示“正在配置组件”对话框，并根据提示将Windows Server 2003安装光盘放入光驱。

(6)放入安装光盘后单击“确定”按钮，系统便开始从光盘中复制文件并安装Windows Media服务，并用进度条代表当前的安装进度。

(7)安装完成以后将显示对话框，这表示已经成功地将此服务器设置为流式媒体服务器。

(8)单击“完成”按钮关闭该向导，返回到“管理您的服务器”窗口，将显示流式媒体服务器已成功安装。

另外，Windows Media服务也可以在“控制面板”中，采用传统的“添加/删除程序”方式来添加安装。在“Windows组件向导”对话框中，选中Windows Media Services复选框，并根据系统提示插入Windows安装光盘即可成功安装。

Windows Media服务安装完成后，将返回到“管理您的服务器”窗口。单击其中的“流式媒体服务器”右侧的“管理此流式媒体服务器”超级链接，或依次单击“开始”->“控制面板”->“管理工具”->Windows Media Services选项，将显示Windows Media Services窗口。有关Windows Media服务的所有管理工作均可在该窗口中完成。

该窗口中介绍了关于流媒体的一些基础知识，以作为入门者对它的了解。在“入门”选项卡中，单击左侧基础知识中的某个选项，即可在右侧显示出关于该项的解释说明。

二、制作流式文件

Web服务可用来发布HTML文件，而视频点播服务自然可用来发布流媒体文件。使用Windows Media编码器，可以将文件扩展名为.wma、.wmv、.asf、.avi、.wav、.mpg、.mp3、.bmp和.jpg等文件转换成为Windows Media服务使用的流文件。.asf、.wma和.wmv文件扩展名代表标准的Windows Media文件格式。其中的.asf文件扩展名通常用于使用Windows Media Tools 4.0创建的基于Microsoft Media的内容。而.wma和.wmv文件扩展名是作为Windows Media编码器的标准命名约定引入的，目的是使用户能够容易区别纯音频(.wma)文件和视频(.wmv)文件，这三种扩展名可以交换使用。

1、安装Windows Media编码器

Windows Server 2003中并没有自带Windows Media编码器，需要到Microsoft官方网站上下载Windows Media编码器的简体中文版，然后再执行安装过程。需要注意的是，编码器既可以安装在Windows Media服务器上，同时也可以安装在其他计算机上。也就是说，编码器只需安装在执行编码(即转换文件格式)工作的计算机上。

(1)双击运行下载的Windows Media编码器安装文件，将显示安装向导对话框，在本安装向导中显示了可以安装的组件。

(2)单击“下一步”按钮，将显示“许可协议”对话框，要求用户阅读最终用户许可协议，可访问用户是否接受许可协议中的条款，然后单击“我接受许可协议中的条款”单选项。

(3)选择完之后单击“下一步”按钮，将显示“安装文件夹”对话框，在“安装文件夹”文本框中显示了Windows Media编码器将要安装的位置。当然，也可以键入其他的安装路径。单击“浏览”按钮以选择其他的安装路径。

(4)单击“下一步”按钮，即可显示“准备安装”对话框，此时表示现在可以开始安装Windows Media服务了。

(5)单击“安装”按钮，安装文件就会向硬盘中开始复制文件，并进行Windows Media 服务安装。在安装完成后就会显示安装完成对话框，提示已经成功地完成Windows Media编码器9系列安装向导。

(6)单击“完成”按钮以完成安装，并根据系统提示重新启动计算机。

依次单击“开始”->“程序”->Windows Media->“Windows Media编码器”选项，将会运行Windows Media编码器，并显示“Windows Media编码器”窗口。

2、转换文件格式

转换文件格式的标准描述应当是“对存储信息源编码”，其实也就是将保存在硬盘或光盘上的多媒体文件转换为Windows Media服务可使用的流媒体文件格式，这个文件格式转换过程叫做编码。Windows Media编码器可以将MPG和AVI格式的多媒体文件编码为WMV格式。

(1)依次单击“开始”->“所有程序”->“Windows Media”->“Windows Media编码器”选项，将显示“新建会话”对话框。选择其中的“转换文件”图标，以准备转换视频文件。

(2)单击“确定”按钮，将显示“新建会话向导”窗口。直接在“源文件”文本框中键入要转换文件所在的文件夹和文件名，或者直接单击“浏览”按钮，以查找要转换的文件。默认状态下，输出文件与源文件均保存在同一文件夹。当然，也可以重新指定保存的文件夹。

(3)单击“下一步”按钮，将显示“内容分发”对话框，以指定分发内容的方式。由于是为Windows Media服务制作节目，所以在这里应该要选择“Windows Media服务器(流式处理)”选项。

(4)单击“下一步”按钮，将显示“编码选项”对话框，在这里可以指定音频和视频编码方式。如果该视频文件只被用于局域网或宽带传输，可选择高质量的视频和音频，并指定较高帧速率，从而获得清晰的图像和逼真的声音。当然，此时所占用的网络带宽也偏高，文件存储空间也就大。在这里每选中一个比特率就会生成一个相应的WMV文件，因此通常情况下只需选中一个比特率即可。

(5)单击“下一步”按钮，将显示“显示信息”对话框，分别可以在相应的文本框中键入该视频文件的相关信息。

(6)单击“下一步”按钮，将显示“设置检查”对话框，在这里可以显示并检查该视频文件的相关信息。如果有任何错误，可以单击“上一步”按钮以返回至相关页面重新进行相关的设置。

(7)单击“完成”按钮，系统将开始文件格式的转换。这可能要花一段时间，需耐心等待。

(8)文件的格式转换完成后，将显示“编码结果”对话框，单击“关闭”按钮，以结束格式转换过程。若要继续转换下一个视频文件，可单击其中的“新建会话”按钮。若要检查刚转换的视频文件，可单击“播放输出文件”按钮

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