【muzzik 分享】Cocos 物理帧同步

news2025/1/22 18:02:36

# 前言

之前没研究帧同步，这是我前端时间没上班时边玩边搞做的 Demo 研究成果，总共时间一周（实际2-3天），发布的目的也很简单，打破技术垄断，才能诞生更高端的技术成果。而且就算我没发这篇帖子，迟早也会有相同想法的人发布

这里我不会说太多，网上也有很多教程，我并没有看太多，只是说说自己的看法

帧同步简单的说就是同步玩家的操作而不是状态，比如向服务器发送我按下了什么按键就是传递操作，而发送位置数据就是传递状态。

帧同步为什么叫帧同步？因为客户端的游戏进程是根据服务器下发的帧数据推进的，每下发一帧则更新一次游戏，确保了所有客户端展示一致

问题：服务器需要发送什么数据给客户端？
答案：当前帧下标，所有玩家的操作数据
问题：客户端怎么发送操作数据到服务器？
答案：统计当前帧产生的操作，在下一帧统一发送给服务器，在这里客户端需要筛除无用数据，例如只能执行一次的两个相同操作数据。

帧同步需要服务器缓存从游戏开始到当前为止玩家的操作数据，然后在玩家重连时将所有数据发给客户端，客户端则根据帧数据同步游戏直到和当前帧一致，才算重连成功，所以这也是为什么帧同步游戏重连时间长的原因

相信到这里你已经简单了解了帧同步的原理。那么我们继续进行了解怎么做物理帧同步。

预测：就是按照你的游戏逻辑预测玩家的操作，例如 lol 网络卡时候的惯性移动就是预测

回滚：在预测之前记录当前数据，接收到服务器帧数据后，如果结果和预测结果一致则不回滚，不一致则用记录数据回滚到之前的状态

https://stackoverflow.com/questions/42181795/is-ieee-754-2008-deterministic

https://262.ecma-international.org/6.0/#sec-function-properties-of-the-math-object

https://forum.cocos.org/t/topic/155837

https://forum.cocos.org/t/topic/155837/4

https://stackoverflow.com/questions/20963419/cross-platform-floating-point-consistency

手动物理引擎步进：非手动控制步进会导致物理世界运算（step）次数不一致，导致最终的结果差异
设置自动步进：cc.PhysicsSystem2D.instance.autoSimulation = false;
cc.PhysicsSystem2D.instance.enable = false 需要在脚本加载时被执行，防止物理世界自动执行 step
预测：使用渲染预测，物理世界依旧暂停，只控制渲染移动。回滚时只需要控制渲染位置即可
确保物理世界数据的一致性：在 Cocos 的物理引擎实现中，通常只是做一个接口同步物理和渲染，所以物理引擎内还存在刚体的坐标与旋转数据。为了确保多端的物理世界数据一致，需要确保节点的 世界坐标 和 世界旋转 在多端一致，具体可以自行查看物理引擎的 syncSceneToPhysics 实现。
重置物理引擎实例：个人推测也是因为设备间物理世界运算次数不一致导致的。解决方式为要么根据服务器指令结束物理循环（运算相同次数），要么重置物理引擎实例
https://forum.cocos.org/t/topic/136991?u=1226085293

修改三角函数：在我个人测试中，safari 和 chrome 的表现结果一致，但由于三角函数的不确定性，建议还是修改三角函数为确定性实现。并不一定需要使用查表法（提前存储结果），由于 JS 四则运算的一致性，我们可以使用 JS 自身实现，这里推荐使用 stdlib 库。
检查物理引擎源码：在部分物理引擎中，为了更快的速度，有些会使用 let xxx = Math.cos 这种方式调用数学库实现。所以需要检测物理引擎源码，例如 box2d 就是这样