Verkkomoninpelin suorituskyvyn optimointi

Abstract

Insinöörityön tavoitteena oli parantaa projektipelin suorituskykyä käyttämällä siihen tarkoitettuja työkaluja. Projektipeli on ensimmäisen persoonan ammuskelupeli, joka on kehitetty neurotieteelliseen tutkimuskäyttöön. Työssä tutkittiin työkaluja, kuten Profiler, jolla suorituskyvyn pullonkaulat pystyttiin tunnistamaan. Optimointitekniikoista tutkittiin muun muassa 3D-mallien optimointia, tekstuurien ja äänitiedostojen pakkausta ja ohjelmointitapojen merkitystä suorituskykyyn. Peligrafiikan historiaa tutkittiin, jotta saatiin kuva optimoinnin tarpeesta ja grafiikan tärkeydestä pelin menestymisen kannalta.

Optimoinnin merkitys peleissä on suuri, koska monimutkaiset 3D-maailmat vaativat paljon laskentatehoa. Jotta pelille saadaan mahdollisimman laaja potentiaalinen käyttäjäkunta, tulee pelien toimia myös vanhemmalla laitteistolla. Tämän mahdollistavat optimointitekniikat, joilla saadaan laskettua pelin teknisiä vaatimuksia. Mobiililaitteille pelejä kehitettäessä vaaditaan usein optimointia, jotta peli toimii edes uusimmilla laitteilla.

Projektipeliin tehtiin muun muassa valokartat ja laskettiin occlusion culling, jolla piilotettiin ylimääräiset peliobjektit. Lisäksi kameran, valojen, laatutasojen ja pelimoottorin yleiset asetukset käytiin läpi, jotta suorituskykyä saatiin parannettua entisestään. Koodin optimoinnissa karsittiin turhia komentoja ja parannettiin muistinhallintaa. Jotkin optimointitekniikat, kuten object pooling, jäivät projektipeliin toteuttamatta.

Insinöörityön lopputuloksena projektipelin suorituskykyä saatiin parannettua huomattavasti ja yhden kuvan renderöinnin vaatimaa laskenta-aikaa saatiin laskettua prosessorilla noin 35 prosenttia ja näytönohjaimella jopa 75 prosenttia. Näin kuvataajuus saatiin nostettua yli tavoitekuvataajuuden 30 kuvaa sekunnissa. Kuvataajuuden alhaisuudesta johtunut pelikokemuksen katkonaisuus saatiin näin poistettua, mikä paransi pelikokemusta.

Performance optimization is important in video games because complex 3D game worlds require large amounts of computing power. To reach the largest potential user base, games need to run also on lower end hardware. Optimization makes it possible to lower the hardware requirements of games, leading to a larger user base. In mobile game development, optimization is often required to make games run even on higher-end devices.

The goal of the final year project was to increase the performance of a multiplayer game by using suitable tools. The game is a first person shooter that is being developed for neurological research purposes. Tools such as Profiler were studied in order to identify the performance bottlenecks of the game. Optimization of 3D models and code, and compression of textures and audio files were also studied. The history of video game graphics was studied in order to understand the importance of optimization and graphics in video games.

To increase the performance of the project game, lightmaps were created and occlusion culling was calculated. Also settings for cameras, lights and the game engine were adjusted to increase performance. Code optimization concentrated on removing redundant code and making memory management better. Some techniques, like object pooling, could have been implemented to further improve the performance of the code of the game.

As a result of the final year project, the performance of the project game was improved remarkably, and the computing time required to render a frame was reduced by approximately 35% on the CPU and as much as 75% on the GPU. Thus the framerate of the game was increased above the goal framerate of 30 frames per second. This removed stuttering and improved overall gameplay.