DOTS fait tourner la futuriste Megacity sur mobile

Nordeus : Étude de cas d’un développeur Unity

What inspires wow-factor demos like Megacity at Unity community events? Are they just eye-candy or are there real benefits for Unity developers? Belgrade-based Nordeus has been a featured studio at many Unite developer conferences, demoing work drawn from their hit games. But their cutting-edge clips aren’t about showing off – they’re about demonstrating new Unity capabilities that will dramatically change what you can achieve both creatively and programmatically.

Le projet

Démontrer régulièrement les dernières évolutions de notre initiative "performances par défaut" / DOTS

L'objectif

améliorer les performances du code multithreadé pour tous les développeurs Unity

Plateformes

Android, iOS, PC

Membres de l'équipe

3 pour Megacity, 20 pour Battle Demo

Lieu

Belgrade, Serbie

La programmation DOTS permet de lancer rapidement Megacity sur mobile

Les processeurs ayant tendance à avoir de plus en plus de cœurs, le multithread haute performance est une caractéristique essentielle de tout moteur de calcul moderne. La solution de Unity pour les cœur et threads multiples est la pile technologique orientée données, ou DOTS (pour Data-Oriented Technology Stack), un terme qui recouvre le Système de composants d'entité (ECS), le Système de tâches en C#, et le Compilateur Burst.

Impressionnant systématiquement le public Unity de Los Angeles à Berlin, Nordeus apporté la preuve des avantages de ces fonctionnalités, ainsi que d'autres comme le pipeline de rendu programmable léger (LWRP) et les préfabriqués imbriqués.

Résultats :

  • un code multithreadé efficace et facile à écrire
  • Un rendu optimisé pour les plateformes moins puissantes, comme les mobiles
  • Un processus de QA plus rapide, avec nettement moins de bugs d'intégration
Relier les DOTS lors d'un hackathon

Une équipe internationale et extrêmement créative

Founded in 2010 by ex-Microsoft engineers Branko Milutinovic, Milan Jovovic, and Ivan Stojisavljevic, Nordeus first published Top Eleven – Be a Soccer Manager (“Football” outside the US), a freemium team-management game. It was enormously successful on Facebook, becoming profitable in three weeks, and was ported to Android and iOS in 2011. Since then, the company has published Golden Boot on iOS and Android, has Heroic: Magic Duel in soft launch, and numerous other games in development stages.

Nordeus has drawn talent from 22 countries to its headquarters in Belgrade, a locale extraordinarily rich in culture and history. They’re routinely cited as a top workplace in Europe and are known as generous contributors to a number of philanthropic organizations.

Two of their top software engineers are Belgrade locals: Jozef Oros and Srdja Stetic-Kozic, who work in the Nordeus Central Tech team with eight others. They are responsible for fostering the tools and techniques used in all Nordeus games, and as Srdja notes, “All of our games are made in Unity.”

Relier les DOTS lors d'un hackathon

"Dès que nous avons entendu parler de DOTS, nous avons contacté Unity pour l'essayer et voir si nous pouvions collaborer," nous a dit Jozef. "Nous cherchons toujours à donner à nos joueurs la meilleure expérience utilisateur possible, et la fluidité du gameplay en fait partie. Naturellement, nous sommes particulièrement intéressés par tout ce qui peut permettre à nos jeux de tourner plus rapidement."

La collaboration a commencé par une réunion à Belgrade entre les directeurs techniques de Nordeus et Unity. Nordeus appréciait d'avoir de l'aide pour se familiariser avec les nouvelles technologies et Unity voulait une application dans le monde réel qui pousserait DOTS dans ses retranchements. Srdja a ajouté, "Nous voulions également créer quelque chose de cool et d'épique qui pourrait être présenté par Joachim Ante (co-fondateur de Unity). Donc pour Unite Austin (2017), nous nous sommes dit "et si on prenait une bataille dans Heroic: Magic Duel, qu'on l'étendait à 100 000 unités, et qu'on les faisait toutes exploser !" C'était super excitant pour nous."

Jozef et Srdja étaient les premiers utilisateurs de DOTS chez Nordeus. Ils estiment qu'ils ont passé 90 % de leur temps à créer des systèmes de jeu, en particulier pour le rendu, le mouvement des unités et la logique. Jozef nous a indiqué que "le système DOTS de Unity nous permet de créer des sorts super cool qui explosent à grande échelle, des effets dont nous savions qu'ils en mettraient plein la vue aux spectateurs."

L'équipe a terminé la Démo de bataille de Nordeus pour Unite Austin en deux mois, dont les quatre premières semaines ont été consacrées à la programmation et au prototypage. Ils ont passé une de ces semaines à Copenhague avec une équipe de Unity, travaillant dans une seule pièce comme lors d'un hackathon. "Travailler avec Joe et son équipe fut une expérience formidable. Nous avons appris, à la source, énormément de choses sur l'ECS, le système de tâches en C#, le compilateur Burst, et la programmation orientée donnée en général," a-t-il ajouté.

Dire au revoir à la programmation orientée objet

Passer à la programmation orientée données est un changement important et peut être intimidant à première vue. Cependant, d'après Srdja, "DOTS est en réalité une façon différente de penser, mais au bout d'une semaine ou deux le déclic s'est fait et notre code s'est nettement amélioré. Et lorsqu'il a fallu intégrer du code plus ancien, ECS nous a permis de le faire assez facilement."

Le système de tâches en C# fait partie intégrante de DOTS. Celui-ci permet d'écrire du code compatible avec les systèmes multi threads, gère les conditions de concurrence (threads tournant dans un ordre inattendu, entraînant des résultats inattendus), et optimise les changements de contexte pour tirer presque 100 % de performances des multiples cœurs. Le compilateur Burst est un compilateur en LLVM mathématique, qui part des tâches C# pour produire du code machine hautement optimisé pour les capacités de la plateforme cible.

Selon Joachim Ante, "notre compilateur Burst a une profonde compréhension des maths et de la géométrie et peut opérer des optimisations mathématiques dont les autres compilateurs ne sont simplement pas capables. Il vectorise automatiquement le code en C# et génère ces instructions vectorisées pour une plateforme-cible donnée. Le code peut par conséquent tourner beaucoup, beaucoup plus vite." Le compilateur Burst élimine également une quantité significative de bugs d'intégration qui devraient normalement être trouvés à l'étape de la QA.

Gagner la bataille pour Megacity

The Battle Demo shown at Unite Austin used components from Heroic: Magic Duel. The Nordeus team applied its DOTS expertise primarily on dynamic gameplay elements, with huge numbers of animated units on a limited-size terrain.

This paved the way for its next challenge, as Nordeus took on Megacity, which is a big, open world with 4.5 million objects that need to be rendered, culled, and loaded, 5,000 flying cars needing to be simulated, and 100,000 audio sources that had to be played simultaneously. And all of this needs to work on mobile as well as PC. Jozef said, “For Megacity, Unity’s DOTS was used for everything, like new rendering and animation techniques, UI systems, and even audio. We can use all of this in our existing games, as well as those in development.”

Le LWRP permet de mettre une métropole sur mobile

La keynote de Joachim Ante lors de Unite LA 2018, a inclus une présentation live extrêmement complexe de Megacity. La démo contient 4,5 millions de moteurs de rendu de maillage, 5 000 véhicules dynamiques et 200 000 objets de construction uniques. Les véhicules volent sur des voies de circulation en spline, n'entrent jamais en collision, et il y a 100 000 sources de son uniques, dont des panneaux au néon, des climatisations, et des voitures qui produisent des sons uniques pour créer un paysage sonore riche et réaliste. Et tout ça fonctionne sans accroc sur smartphone.

"Pour la démo de Megacity, nous voulions montrer nos graphismes complexes sur une version mobile avec un taux de rafraichissement très élevé. Nous avons utilisé le LWRP plus quelques shaders personnalisés pour que celui-ci ressemble le plus possible à la version PC" nous a dit Jozef. Srdja a ajouté : "Quand on travaille sur un jeu qui doit repousser les limites des PC et qu'on décide de le porter ensuite sur mobile, on doit généralement en retravailler de larges sections, en raison des limitations de performances des plateformes mobiles. Ça n'a pas été le cas avec Megacity. La DOTS nous a permis d'utiliser le même code utilisé pour la logique de gameplay et le rendu sur PC en l'adaptant simplement à l'échelle des mobiles."

Le pipeline de rendu programmable léger optimise les performances en temps réel sur les appareils mobiles en faisant un compromis sur l'éclairage et le shading. Il effectue un rendu avant avec une détermination des ombres et de l'éclairage par objet (avec tous les éclairages shadés) en un seul passage, ce qui minimise les requêtes.

Prefabs imbriqués et plongée dans DOTS

"La démo Megacity a également été notre premier contact avec le nouveau système de prefab imbriqués de Unity, et nos artistes ont vraiment adoré," d'après Jozef. Par exemple, avec les prefab imbriqués, vous pouvez désormais intégrer plusieurs petites pièces dans un grand bâtiment prefab, chacune composée de différents meubles prefab, etc. Les développeurs peuvent diviser les prefabs en de multiples entités pour plus d'efficacité, réutiliser le contenu quelle que soit sa taille, et travailler simultanément sur différentes parties du contenu.

La feuille de route produit de Nordeus est ambitieuse, et s'engage à 100 % avec Unity et l'approche DOTS en ce qui concerne le code. Comme l'a dit Srdja, "si vous songez à adopter Unity DOTS, foncez. Et n'ayez pas peur de désapprendre une grande partie de ce que vous avez appris sur la programmation orientée objet !"

Srdja Stetic-Kozic, Senior Software Engineer

DOTS est en réalité une façon différente de penser, mais au bout d'une semaine ou deux le déclic s'est fait et notre code s'est nettement amélioré. Et lorsqu'il a fallu intégrer du code plus ancien, ECS nous a permis de le faire assez facilement."

Srdja Stetic-Kozic, Senior Software Engineer
Jozef Oros, Software Engineer

"Dès que nous avons entendu parler de DOTS, nous avons contacté Unity pour l'essayer et voir si nous pouvions collaborer. Nous cherchons toujours à donner à nos joueurs la meilleure expérience utilisateur possible, et la fluidité du gameplay en fait partie. Naturellement, nous sommes particulièrement intéressés par tout ce qui peut permettre à nos jeux de tourner plus rapidement."

Jozef Oros, Software Engineer

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