[心得] 容易被遺忘的遊戲設計模組(1)

[NDark (溺於黑暗)]

作者：NDark
時間：201001

"容易被遺忘的遊戲設計模組"之一： FPS counter
http://0rz.tw/61wWb

FPS是frame per second的意思。最早從電視電影的製作與撥放來的。
意思是每秒撥了幾個畫格。有在轉錄影片的朋友應該比較熟悉，
台灣電視訊號的標準就是NTSC他的FPS就是29.97。每秒換了幾乎30張影像。

格數（長度）相同的影片，如果撥快一點，
影片（時間）長度就會比較快撥完。人物就像快轉一樣。
（因為播放速度與原始影像拍攝的速度不同）

在我講下去之前，請務必思考上面這段說明與下面的問題。避免跟不上。

所謂"撥快一點"到底是什麼變快了？






直接跳到遊戲。要怎麼實現我的遊戲的撥放速度符合電視的標準？
很簡單，1/30秒畫一張就好了。畫完就送給電視。

所以最Naive（這裡必須說明Naive是直接簡單的意思，不一定等同於笨）的做法就是
用一個鬧鈴（timer，比較正確的講法是計時器）
每跳1/30就叫我的遊戲工人
把目前的牆壁刷成新的畫面，
然後請電視訊號線的長官來拍照驗收，送件。


上面的這個方法問題在哪裡？很明顯。

假如我有時候工人畫的快，有時候工人畫的慢，畫完的時候才驗收（傳送）
這樣電視顯示的結果也會忽快忽慢。
萬一電視收件的時間跟郵局一樣有限制，貨到的時候郵局已經下班，那這個畫格就掉了。
（這是白作工，明明就有畫，可是被之後的新貨物蓋掉了）








延伸思考

假如我某一個畫格突然運算量大增，此畫格畫了1秒才畫完。
意思是當工人在努力工作的時候，鬧鈴響了29次。這時候電視這頭會發生什麼情況？












另一種方法大家其實都很清楚了，
我叫我的工人不停的工作，然後派一個工人拿著鬧鐘，
吩咐他：只要一聽到鬧鐘響馬上放下手邊工作去叫長官來。
管他這個畫格畫完沒。反正確保我有送件就好。
還沒畫完我還可以先拿上一個畫格的牆壁來墊一下檔。
甚至我在1/30秒內我工人畫了好幾次都不管，反正長官來有拍到最後的樣子。
（好像有點虐待勞工XD）

這問題事實上早已被解決，我為什麼要花了落落長來說明。
請一定要思考我一開始提到的問題：所謂"撥快一點"到底是什麼變快了？



延伸思考

為什麼某些遊戲要強調FPS是60？
明明電視的顯示頻率是30。（當然現在電視越來越好了，連240Hz的電視都有了）

某些神眼的玩家可以分辨出FPS 30的品質有間斷的感覺。
為什麼電影（30FPS）撥出的時候卻沒有這種感覺？



我要談FPS的原因是它比各位想像中都來得重要多了。
不只是在刷新畫格上。

繼續前段的某狀況，有時候工人工作的快，有時候工人工作的慢。
意思是開發時的測試機器與最終使用者執行的機器效能不同，
   甚至同一台機器效能也是變動的。
而且這問題也許不能只透過上面提到的控制播放的FPS方法來解決。
拿拍電影來舉例說明：

某電影場景拍攝內容是："有台車自左邊跑到右邊，差點撞到過馬路的人"（遊戲內容），
在台灣拍的時候用的是普通裕隆轎車（硬體）。這場戲拍了１０秒（跑到）。

現在好萊屋想要重拍這場電影，

內容當然是相同的：一台車自左邊跑到右邊，差點撞到過馬路的人
但是因為好萊屋比較有錢，找來的是一台保時捷。
保時捷一開３秒就跑到了，人都還沒過馬路，司機還跟你搖搖手說他已經很客氣。

解決方法是把３秒的畫格播慢一點讓他１０秒才播完？
可是這樣做的時候卻發現過馬路的人也變慢動作，風吹的垃圾也變慢了。

所以，如果只是想要把車變慢，正確的做法應該是告訴司機，
第一畫格的時候你要開到哪個位置，讓攝影機拍一下。
第二畫格的時候則是第二位置，讓攝影機拍一下。
第三畫格的時候則是第三位置，讓攝影機拍一下。
直到10*30=第三百個畫格的時候要停在終點，讓攝影機拍一下。





遊戲設計是在每個畫格中進行。因此這邊說明的重點是：
"在每個畫格必須知道這一格的結束時要進行多少的工作量，不可以做超過或短少"











進一步說明，

    當我們拍攝電影時用30Hz拍。播放時就用30Hz來播。
    3D Artist 拉了一個1秒的踢腿動作，當踢到0.5秒時，就一定要踢到一半。
    企劃說飛越全地圖100單位要飛10秒。那麼飛到１秒的時候，飛機應該正在10的位置。
        因此飛機速度應該是10 / 1 sec => (10/30) / 1 frame = 0.3 / 1 frame

    10 / 1 sec : 這是企劃知道的速度
    0.3 / 1 frame : 這才是本畫格真正的速度（移動量）
    而因為這個數值FPS:30是變動的。
    每個畫格的真正移動／變動量，要到該畫格才能知道。



至此，FPS扮演的角色，大家都應該很清楚了。







實務面是，

   在遊戲層的各個元件（不管是繪圖，移動，動畫）都要能取得目前FPS的資訊，
   或是當此元件的機制需要這個資訊的時候，必須要從最外層一路傳進去。

延伸思考：

當FPS因為某些狀況變低的時候（譬如說每秒10個畫格），
除了跳／飛快一點之外還能做甚麼？
當FPS因為某些狀況變得極端低的時候（譬如說每秒不到1個畫格），
會不會有甚麼例外狀況要特別注意？




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