Photon Unity Networking: создание многопользовательских игр на Unity

Для кого эта статья:

• Инди-разработчики и команды, заинтересованные в создании многопользовательских игр
• Специалисты по геймдеву, включая программистов и дизайнеров, желающие освоить технологии сетевой разработки

• Студенты и начинающие специалисты, стремящиеся развить навыки в области разработки игр с использованием Unity и Photon Unity Networking

  Разработка многопользовательских игр долго оставалась прерогативой крупных студий с внушительными бюджетами и штатом опытных сетевых программистов. Однако появление Photon Unity Networking (PUN) радикально изменило правила игры. Этот мощный фреймворк позволяет даже инди-разработчикам создавать надежные мультиплеерные проекты без необходимости глубокого погружения в тонкости сетевого программирования. Сегодня я расскажу, как PUN2 решает ключевые проблемы сетевой разработки и почему его выбирают тысячи геймдев-команд по всему миру для своих проектов — от мобильных казуальных игр до амбициозных MMO. 🎮

Планируете строить карьеру в игровой индустрии? Начните с фундаментальных знаний веб-разработки! Обучение веб-разработке от Skypro даст вам крепкую базу программирования, которая станет идеальным трамплином для освоения игровых движков, включая Unity с PUN2. Вы освоите работу с API, асинхронное программирование и многие другие концепции, необходимые для создания многопользовательских игр. Инвестируйте в своё будущее сегодня!

Photon Unity Networking (PUN): основы сетевой архитектуры

Photon Unity Networking представляет собой надстройку над базовым Photon SDK, специально адаптированную для интеграции с Unity. PUN2 — это современная версия фреймворка, предоставляющая разработчикам возможность быстро внедрять мультиплеер в свои проекты. В основе архитектуры лежит клиент-серверная модель с использованием облачной инфраструктуры Photon Cloud.

Ключевое преимущество PUN2 состоит в том, что разработчикам не нужно разворачивать и поддерживать собственные серверы — Photon Cloud берет эту задачу на себя. При этом фреймворк остаётся достаточно гибким, чтобы при необходимости развернуть собственный Photon Server для проектов с особыми требованиями.

Максим Корнеев, технический директор игровой студии

Когда мы начинали разработку нашей первой многопользовательской игры, выбор технологии для реализации сетевого компонента вызвал серьезные дебаты в команде. Часть разработчиков настаивала на использовании UNet (устаревшее сетевое API Unity), другие предлагали написать собственное решение. После нескольких недель экспериментов мы остановились на PUN2.

Решающим фактором стала скорость разработки — буквально за два дня мы интегрировали базовый мультиплеер в наш прототип. Через неделю у нас уже работала полноценная синхронизация состояния игры между клиентами, включая сложную физику взаимодействия транспортных средств. PUN2 позволил нашей небольшой команде из пяти человек сосредоточиться на геймплее и контенте, а не тратить месяцы на разработку и отладку сетевого кода.

Базовый поток взаимодействия в PUN2 выглядит следующим образом:

1. Клиентское приложение подключается к Photon Cloud через интернет
2. Игроки создают или присоединяются к комнатам (Room) — игровым сессиям
3. Внутри комнаты клиенты обмениваются данными через сервер Photon
4. Photon обеспечивает синхронизацию состояния игровых объектов и вызов удаленных процедур (RPC)

Архитектура PUN2 строится вокруг следующих ключевых компонентов:

Важно понимать, что PUN2 использует модель сетевого взаимодействия на основе "комнат" (Rooms). Каждая комната представляет собой отдельную игровую сессию с ограниченным количеством игроков. Это отличает PUN от некоторых других решений, ориентированных на создание единого непрерывного игрового мира.

С точки зрения передачи данных, photon unity networking предлагает два основных механизма:

• Автоматическая синхронизация — передача изменений трансформаций и других свойств объектов
• Ручная синхронизация — передача произвольных данных через вызовы RPC и сериализация пользовательских данных

Эти механизмы дополняют друг друга, позволяя разработчикам выбирать оптимальный способ синхронизации для различных аспектов игрового процесса. 🛠️

Настройка проекта Unity для работы с PUN2

Подготовка проекта Unity для работы с PUN2 представляет собой последовательный процесс, требующий внимания к деталям. Начнем с установки и настройки необходимых компонентов.

Для начала требуется установить PUN2 в проект Unity. Это можно сделать двумя способами:

1. Через Unity Asset Store:
   • Откройте Window > Asset Store в Unity
   • Найдите "PUN 2 – FREE" или "Photon Unity Networking 2"
   • Загрузите и импортируйте пакет в ваш проект
2. Через Package Manager (Unity 2018.3+):
   • Откройте Window > Package Manager
   • Нажмите "+" и выберите "Add package from git URL..."
   • Введите URL репозитория PUN2 (доступен на официальном сайте Photon)

После установки вам потребуется создать учетную запись Photon и получить уникальный AppId для вашего проекта:

1. Зарегистрируйтесь на Photon Dashboard
2. Создайте новое приложение типа "Photon PUN"
3. Скопируйте сгенерированный AppId — он потребуется для подключения вашей игры к серверам Photon

Теперь необходимо настроить Photon в вашем проекте Unity:

1. После импорта пакета PUN2 автоматически откроется мастер настройки (Photon Server Setup Wizard)
2. Введите ваш AppId в соответствующее поле
3. Нажмите "Setup Project"

Если мастер настройки не открылся автоматически, вы можете запустить его вручную через Window > Photon Unity Networking > PUN Wizard.

Для базовой интеграции photon server unity в ваш проект, необходимо создать скрипт инициализации сетевого соединения. Вот пример такого скрипта:

using UnityEngine;
using Photon.Pun;
using Photon.Realtime;

public class NetworkManager : MonoBehaviourPunCallbacks
{
void Start()
{
Debug.Log("Connecting to Photon...");
PhotonNetwork.ConnectUsingSettings();
}

public override void OnConnectedToMaster()
{
Debug.Log("Connected to Photon Master Server!");
PhotonNetwork.JoinLobby();
}

public override void OnJoinedLobby()
{
Debug.Log("Joined Photon Lobby!");
// Здесь можно показать UI для создания или поиска комнаты
}
}

После настройки соединения, стоит определить структуру сетевых префабов — особых игровых объектов, которые могут быть инстанцированы через сеть. Для этого:

1. Создайте префаб игрового объекта (например, персонажа игрока)
2. Добавьте к нему компонент PhotonView через Inspector (Add Component > Photon > Photon View)
3. Поместите префаб в папку Resources проекта (создайте ее, если отсутствует)

Важно помнить о нескольких ключевых настройках фреймворка, которые могут существенно влиять на поведение сети:

Эти настройки можно изменить через скрипт следующим образом:

void Awake()
{
PhotonNetwork.SendRate = 20;
PhotonNetwork.SerializationRate = 10;
PhotonNetwork.AutomaticallySyncScene = true;
}

После завершения базовой настройки стоит протестировать подключение. Для быстрого тестирования можно запустить игру в редакторе и во встроенном плеере Unity одновременно, убедившись, что они успешно подключаются и видят друг друга в сети. 📡

Создание многопользовательской игры с Photon Server

После настройки базовых компонентов пришло время перейти к созданию полноценной многопользовательской игры с использованием photon server unity. В этом разделе я расскажу о ключевых аспектах разработки сетевой логики игры и поделюсь практическими рекомендациями.

Первый шаг — создание системы подключения к комнатам (игровым сессиям). Реализация этой функциональности требует следующих компонентов:

1. Пользовательский интерфейс для лобби — меню с опциями создания и присоединения к комнатам
2. Логика создания комнаты — код для инициализации новой игровой сессии
3. Механизм подключения к существующей комнате — функционал для поиска и входа в активные игры

Вот пример реализации системы лобби с использованием pun2:

public class LobbyManager : MonoBehaviourPunCallbacks
{
public InputField roomNameInput;
public Text errorText;
public Transform roomListContent;
public GameObject roomListItemPrefab;

// Создание новой комнаты
public void CreateRoom()
{
if (string.IsNullOrEmpty(roomNameInput.text))
return;

RoomOptions roomOptions = new RoomOptions();
roomOptions.MaxPlayers = 4; // Максимальное количество игроков
roomOptions.IsVisible = true; // Видима ли комната

PhotonNetwork.CreateRoom(roomNameInput.text, roomOptions);
}

// Присоединение к существующей комнате
public void JoinRoom(string roomName)
{
PhotonNetwork.JoinRoom(roomName);
}

// Обновление списка доступных комнат
public override void OnRoomListUpdate(List<RoomInfo> roomList)
{
// Очищаем текущий список
foreach (Transform child in roomListContent)
Destroy(child.gameObject);

// Заполняем список доступными комнатами
foreach (RoomInfo info in roomList)
{
if (info.RemovedFromList)
continue;

GameObject roomItem = Instantiate(roomListItemPrefab, roomListContent);
roomItem.GetComponent<RoomListItem>().SetupRoom(info);
}
}

// Колбэки для обработки результатов операций
public override void OnCreateRoomFailed(short returnCode, string message)
{
errorText.text = "Ошибка создания комнаты: " + message;
}

public override void OnJoinedRoom()
{
// Загрузка сцены игры
PhotonNetwork.LoadLevel("GameScene");
}
}

После того как игроки подключились к комнате, необходимо создать их игровых персонажей. Для этого используется механизм сетевой инстанциации объектов:

public class GameManager : MonoBehaviourPunCallbacks
{
public GameObject playerPrefab;
public Transform[] spawnPoints;

void Start()
{
if (PhotonNetwork.IsConnected)
{
SpawnPlayer();
}
}

void SpawnPlayer()
{
// Выбор случайной точки появления
int randomSpawnIndex = Random.Range(0, spawnPoints.Length);
Vector3 spawnPosition = spawnPoints[randomSpawnIndex].position;

// Сетевое создание игрока
GameObject playerObject = PhotonNetwork.Instantiate(
playerPrefab.name, // Имя префаба (должен быть в папке Resources)
spawnPosition,
Quaternion.identity,
0 // Группа фотонвью (0 по умолчанию)
);
}
}

Андрей Светлов, ведущий разработчик

Наша студия несколько лет назад взялась за разработку кооперативной RPG, рассчитанной на 4 игроков. Мы решили использовать photon unity networking из-за его относительной простоты и масштабируемости.

Первая сложность, с которой мы столкнулись, касалась синхронизации сложных игровых механик. В нашей игре была продвинутая система боя с комбо-ударами и блокированием. При тестировании мы заметили, что клиенты часто видят разные состояния боя, что приводило к путанице и ошибкам игрового процесса.

Решением стало переосмысление архитектуры: мы разделили всю игровую логику на "авторитетную" (выполняющуюся на мастер-клиенте) и "визуальную" (работающую на всех клиентах). Удары, нанесение урона, расчет здоровья — все это обрабатывалось только на мастер-клиенте, а затем результаты передавались остальным игрокам. Это значительно уменьшило расхождения в игровых состояниях.

Внедрение этого подхода потребовало переписать около 40% кода, но результат того стоил — игра стала намного стабильнее, а игроки больше не жаловались на "телепортации" врагов или несправедливо полученный урон.

Одна из ключевых концепций PUN2 — разделение игроков на обычных клиентов и "Мастера комнаты" (Master Client). Мастер получает дополнительные права и обязанности, например, управление игровым процессом или NPC. Проверить, является ли текущий игрок мастером, можно так:

if (PhotonNetwork.IsMasterClient)
{
// Код, выполняемый только на мастер-клиенте
SpawnEnemies();
}

Для создания более сложной игровой логики часто требуется реализация удаленного вызова процедур (RPC). Это позволяет выполнять код на всех клиентах или на конкретных игроках:

// Определение метода RPC
[PunRPC]
void TakeDamage(int damage, PhotonMessageInfo info)
{
health -= damage;
Debug.Log("Получен урон: " + damage + " от игрока: " + info.Sender.NickName);

if (health <= 0)
Die();
}

// Вызов RPC на всех клиентах
void Attack(PhotonView targetView)
{
targetView.RPC("TakeDamage", RpcTarget.All, 10);
}

Важно помнить, что качественный мультиплеер — результат итеративной разработки и тщательного тестирования. 🎲

Синхронизация игровых объектов через PUN2

Синхронизация состояния игровых объектов между клиентами — одна из важнейших задач при разработке многопользовательских игр. PUN2 предоставляет несколько механизмов для решения этой задачи, каждый из которых имеет свои преимущества и ограничения.

Основой синхронизации в photon unity networking является компонент PhotonView. Этот компонент выступает в роли идентификатора сетевого объекта и обеспечивает его синхронизацию между клиентами. Каждый PhotonView имеет уникальный ViewID, который автоматически назначается при инстанциации объекта через сеть.

Существует два основных способа синхронизации данных объектов через PUN2:

1. Автоматическая синхронизация — использование встроенных механизмов Photon для синхронизации трансформаций и других свойств
2. Ручная синхронизация — передача данных через RPC-вызовы или пользовательскую сериализацию

Автоматическая синхронизация трансформаций

Для автоматической синхронизации положения, поворота и масштаба объекта используется режим синхронизации Photon Transform View. Настройка этого компонента осуществляется следующим образом:

1. Добавьте компонент PhotonView к игровому объекту
2. Добавьте компонент Photon Transform View к тому же объекту
3. В настройках PhotonView укажите Photon Transform View в списке Observed Components

Photon Transform View предлагает гибкие настройки синхронизации для каждой оси и типа трансформации:

• Synchronize Position — включает синхронизацию позиции объекта
• Synchronize Rotation — включает синхронизацию поворота
• Synchronize Scale — включает синхронизацию масштаба

Для каждого из этих параметров можно настроить режим синхронизации:

• Disable — синхронизация отключена
• Continuous — непрерывная передача значений
• Discrete — передача только при изменении значения
• Lerp — плавная интерполяция между значениями (только для позиции)

Пример настройки программным путем:

void SetupTransformSync()
{
PhotonTransformView transformView = GetComponent<PhotonTransformView>();

// Настройка синхронизации позиции с интерполяцией
transformView.m_SynchronizePosition = true;
transformView.m_PositionModel.SynchronizeEnabled = true;
transformView.m_PositionModel.InterpolateOption = PhotonTransformViewPositionModel.InterpolateOptions.Lerp;
transformView.m_PositionModel.InterpolateLerpSpeed = 5;

// Настройка синхронизации поворота
transformView.m_SynchronizeRotation = true;
transformView.m_RotationModel.SynchronizeEnabled = true;
transformView.m_RotationModel.InterpolateOption = PhotonTransformViewRotationModel.InterpolateOptions.Lerp;

// Отключение синхронизации масштаба
transformView.m_SynchronizeScale = false;
}

Пользовательская синхронизация данных

Для синхронизации других свойств объектов (здоровье, инвентарь, состояния и т.д.) PUN2 предлагает несколько механизмов:

1. OnPhotonSerializeView — метод для сериализации произвольных данных
2. RPC (Remote Procedure Call) — вызов методов на удаленных клиентах
3. Photon Events — система событий для передачи данных

Метод OnPhotonSerializeView позволяет реализовать пользовательскую сериализацию данных. Для этого нужно:

1. Создать класс, реализующий интерфейс IPunObservable
2. Реализовать метод OnPhotonSerializeView
3. Добавить этот компонент к объекту и указать его в списке Observed Components в PhotonView

Пример реализации пользовательской синхронизации состояния персонажа:

public class PlayerStatus : MonoBehaviour, IPunObservable
{
public float health = 100;
public int ammo = 30;
public bool isReloading = false;
public PlayerState currentState = PlayerState.Idle;

// Этот метод вызывается для сериализации/десериализации данных
public void OnPhotonSerializeView(PhotonStream stream, PhotonMessageInfo info)
{
if (stream.IsWriting)
{
// Мы управляем этим объектом – отправляем данные другим
stream.SendNext(health);
stream.SendNext(ammo);
stream.SendNext(isReloading);
stream.SendNext((int)currentState);
}
else
{
// Мы не управляем объектом – получаем данные
health = (float)stream.ReceiveNext();
ammo = (int)stream.ReceiveNext();
isReloading = (bool)stream.ReceiveNext();
currentState = (PlayerState)stream.ReceiveNext();
}
}
}

public enum PlayerState
{
Idle,
Running,
Jumping,
Shooting,
Dead
}

В более сложных случаях, когда требуется передать событие или выполнить конкретное действие (например, воспроизвести звук выстрела), удобнее использовать RPC:

// На клиенте, инициирующем действие
public void Shoot()
{
// Локальная логика выстрела
ammo--;
ShowMuzzleFlash();

// Передача события выстрела всем клиентам
photonView.RPC("ShootRPC", RpcTarget.Others, transform.position, transform.forward);
}

// Метод, который будет вызван на других клиентах
[PunRPC]
void ShootRPC(Vector3 position, Vector3 direction, PhotonMessageInfo info)
{
// Логика для визуализации выстрела на удаленных клиентах
PlayShootSound(position);
CreateBulletTrail(position, direction);
}

Сравнение различных методов синхронизации в PUN2:

При выборе способа синхронизации данных, важно учитывать следующие факторы:

• Частота обновления — как часто меняются данные?
• Важность точности — насколько критичны расхождения в данных между клиентами?
• Объем данных — какой объем информации требуется передавать?
• Направление передачи — кто должен получать данные (все клиенты, только мастер и т.д.)?

Правильная стратегия синхронизации данных — залог плавного и отзывчивого мультиплеера в вашей игре. Оптимизация этого аспекта часто приносит самые заметные улучшения в пользовательском опыте. 🔄

Масштабирование и оптимизация Photon Unity Networking

По мере роста вашей многопользовательской игры возникают вызовы, связанные с масштабированием и оптимизацией сетевого взаимодействия. Правильная настройка PUN2 может значительно повысить производительность и улучшить игровой опыт пользователей, особенно в условиях нестабильного интернет-соединения.

Начнем с основных стратегий оптимизации трафика в photon unity networking:

1. Оптимизация частоты обновлений — настройка параметров SendRate и SerializationRate
2. Фильтрация данных — передача только значимых изменений
3. Компрессия данных — уменьшение размера передаваемых пакетов
4. Приоритизация данных — определение важности различных типов обновлений

Ключевые параметры, влияющие на сетевую производительность PUN2:

• PhotonNetwork.SendRate — количество пакетов, отправляемых в секунду (по умолчанию 30)
• PhotonNetwork.SerializationRate — частота вызовов OnPhotonSerializeView (по умолчанию 10)
• PhotonNetwork.QuickResends — интервал повторной отправки важных пакетов
• PhotonNetwork.IsMessageQueueRunning — контроль обработки сетевых сообщений

Оптимальные значения этих параметров зависят от типа вашей игры и требуемой точности синхронизации:

void ConfigureNetworkSettings()
{
// Настройка для динамичного экшена (например, шутера)
if (gameType == GameType.FastPaced)
{
PhotonNetwork.SendRate = 30;
PhotonNetwork.SerializationRate = 15;
}
// Настройка для стратегии или пошаговой игры
else if (gameType == GameType.TurnBased)
{
PhotonNetwork.SendRate = 10;
PhotonNetwork.SerializationRate = 5;
}
}

При использовании OnPhotonSerializeView для синхронизации пользовательских данных, важно передавать только изменившиеся значения. Это можно реализовать с помощью проверки изменений:

public class OptimizedPlayerStatus : MonoBehaviourPun, IPunObservable
{
private float _health = 100;
private Vector3 _lastSentPosition;
private float _positionThreshold = 0.1f; // Минимальное изменение для отправки

public void OnPhotonSerializeView(PhotonStream stream, PhotonMessageInfo info)
{
if (stream.IsWriting)
{
// Отправка здоровья только если оно изменилось
if (Mathf.Abs(_lastSentHealth – _health) > 0.1f)
{
stream.SendNext(true); // Флаг наличия данных о здоровье
stream.SendNext(_health);
_lastSentHealth = _health;
}
else
{
stream.SendNext(false); // Данных о здоровье нет
}

// Отправка позиции только при существенном изменении
if (Vector3.Distance(_lastSentPosition, transform.position) > _positionThreshold)
{
stream.SendNext(true); // Флаг наличия данных о позиции
stream.SendNext(transform.position);
_lastSentPosition = transform.position;
}
else
{
stream.SendNext(false); // Данных о позиции нет
}
}
else
{
// Получение здоровья, если оно было отправлено
if ((bool)stream.ReceiveNext())
{
_health = (float)stream.ReceiveNext();
}

// Получение позиции, если она была отправлена
if ((bool)stream.ReceiveNext())
{
Vector3 receivedPosition = (Vector3)stream.ReceiveNext();
transform.position = receivedPosition;
}
}
}
}

Для игр с большим количеством объектов (например, MMO или стратегий) важно оптимизировать использование PhotonViews. Каждый PhotonView увеличивает объем передаваемых данных, поэтому следует:

• Объединять логически связанные объекты под одним PhotonView
• Использовать механизмы области интереса (Interest Area)
• Применять уровни детализации (LOD) для сетевой синхронизации

Для масштабирования игры на большое количество игроков photon server unity предлагает несколько решений:

1. Photon Cloud — автоматически масштабируемая облачная инфраструктура
2. Приватный Photon Server — для развертывания на собственных серверах
3. Системы шардинга — разделение игрового мира на зоны для распределения нагрузки

Важный аспект масштабирования — правильная обработка сценариев с ненадежным сетевым подключением:

public override void OnDisconnected(DisconnectCause cause)
{
Debug.LogWarning("Disconnected from Photon: " + cause);

// Сохранение важных данных игрока
SavePlayerProgress();

// Анализ причины отключения
switch (cause)
{
case DisconnectCause.ServerTimeout:
case DisconnectCause.ClientTimeout:
// Попытка автоматического переподключения
StartCoroutine(ReconnectionAttempt());
break;

case DisconnectCause.DisconnectByClientLogic:
case DisconnectCause.ExceptionOnConnect:
// Возврат в главное меню
ReturnToMainMenu();
break;
}
}

IEnumerator ReconnectionAttempt()
{
int attempts = 0;
while (!PhotonNetwork.IsConnected && attempts < 5)
{
attempts++;
ShowReconnectingUI(attempts);

// Пауза между попытками
yield return new WaitForSeconds(2f);

// Попытка переподключения
PhotonNetwork.ConnectUsingSettings();

// Ожидание результата
float timeout = 10f;
while (timeout > 0 && !PhotonNetwork.IsConnected)
{
timeout -= 0.1f;
yield return new WaitForSeconds(0.1f);
}
}

if (!PhotonNetwork.IsConnected)
{
// Не удалось переподключиться
ReturnToMainMenu();
}
else
{
// Успешное переподключение
AttemptRejoinLastRoom();
}
}

Для обеспечения безопасности сетевой игры необходимо учитывать следующие аспекты:

• Валидация на сервере — проверка критически важных действий
• Шифрование чувствительных данных — защита от перехвата
• Анализ аномального поведения — выявление потенциальных читеров
• Регулярные проверки — верификация состояния игры

При использовании pun2 для коммерческих проектов стоит также учитывать различные тарифные планы Photon:

Важно заранее спланировать масштабирование вашей игры, учитывая потенциальный рост аудитории и связанные с этим затраты на инфраструктуру. Для крупных проектов может быть экономически выгодным развертывание собственного Photon Server, особенно если вы ожидаете стабильно высокое количество одновременных пользователей. 📈

Освоение Photon Unity Networking открывает разработчикам дверь в мир многопользовательских игр, делая доступным то, что раньше требовало значительных ресурсов и специализированных знаний. Правильное применение описанных выше техник — от базовой настройки до продвинутой оптимизации — позволит создавать сетевые игры, которые будут работать стабильно даже при высоких нагрузках и нестабильном интернет-соединении. Помните, что лучшие многопользовательские проекты рождаются на пересечении технического совершенства и увлекательного геймдизайна, учитывающего особенности сетевого взаимодействия.

Читайте также

• Работа над проектом в Unity вдвоем
• 5 методов синхронизации объектов для многопользовательских игр
• Как защитить игровой аккаунт от хакеров: безопасность в онлайн играх
• Почему лагает в играх: причины и решения проблем синхронизации
• Создание браузерных мультиплеерных игр: технологии и практики
• Серверная архитектура для онлайн-игр: от базы до масштаба
• Лобби и матчмейкинг в Unity: создание многопользовательских игр
• Лучшие движки и технологии для создания мультиплеерных игр