cocone Tech Talk vol.5 - Unity Dotsを使ってみた

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UNITY DOTS 使ってみた www.cocone.co.jp 1 1

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2 Introductions 01 02 03 04 05 DOTSに関する簡単な説明データ指向とECSの簡単な説明今回テストした内容についてどの程度高速化されたのか現状で使うとしてどのような場面に使いたいか www.cocone.co.jp 2

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www.cocone.co.jp 01 DOTSに関する簡単な説明 What’s DOTS? 3 3

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What’s DOTS? www.cocone.co.jp Unity に今後実装される（予定）の機能。 Data-Oriented Tech Stack の略称。データ指向型のPackage群。 DOTSに含まれるECSなどで、 CPUからメモリへのアクセスを効率化することが目的。 1 2 3 5 5

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6 What’s DOTS? PICK UP ECS ! ECS JOBS メモリ内でのデータ配置と、 CPUによるデータアクセス方法を簡単に定義することができる。マルチスレッドコードを生成する簡単な方法を提供。高速なネイティブコードを生成するために使用。 BURST www.cocone.co.jp 6

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www.cocone.co.jp What’s ECS? 7 02 データ指向とECSの簡単な説明

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8 What’s Data Oriented Design? データ指向型設計 CPUとメモリの処理速度は、すごいズレがある。その処理の差を埋めるために、メモリを考慮してプログラムを作成する設計方法。つまり、L1キャッシュのキャッシュラインへうまくデータが載るように設計を行う。 www.cocone.co.jp Main Memory L3 Cache L2 Cache L1 Cache CPU / Registers 1 cycle 12 cycle 200More :( 36 cycle Core i7-4770 8

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9 What’s ECS? さよなら、Monobehaviour 主題の通り (完全に捨てるわけではないが) やろうと思えば、本当にバイバイMonoできるが非推奨。今回は普通に使います。 www.cocone.co.jp 9

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0 What’s ECS? 基本的な作り www.cocone.co.jp SystemBase や ComponentSystem などを継承しEntityを作成する。クラスの属性に、UpdateAfter などを追加してクラスのOnUpdateがどのタイミングで呼ばれるか制御を行う。 OnUpdate 内のFor Each の引数が存在すればこの処理が行われる。この引数は、ComponentData を継承して作成されたもの限定。 1 2 3 10

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1 What’s ECS? ComponentData の注入 www.cocone.co.jp Player Character Translation Rotation PlayerTag Inputs プレハブから作成したEntityに対して、各種必要なComponentDataの注入を行う。この場合、プレイヤーを作成しているので、・操作するためのEntity Inputs ・Player 識別用の PlayerTag を追加している。 11

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2 What’s ECS? プレイヤーとNPCの差① www.cocone.co.jp Player Character Translation Rotation PlayerTag Inputs NpcCharacter Translation Rotation NpcTag 全てのEntity のうち Translation を持っているものは実行される。 12

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3 What’s ECS? プレイヤーとNPCの差② www.cocone.co.jp Player Character Translation Rotation PlayerTag Inputs NpcCharacter Translation Rotation NpcTag Entity が NpcTag を持っていない時 && Entity が Translation を持っている時に実行される。 13

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9 What’s ECS? さまざまなオプション www.cocone.co.jp 関数名説明 WithName デバッグ用に使うことが多い ( 処理に名前をつける ) WithNone 指定したコンポーネントデータが含まれる場合、処理を実行しない。 WithoutBurst バーストコンパイル無効化 WithStructuralCha nges 処理中にEntity 関連の変更がある場合に必要よく使う４点。 14

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9 What’s ECS? 初期化のサンプル www.cocone.co.jp 15

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9 What’s ECS? これらを駆使して作るのがECS www.cocone.co.jp Player Character Translation Rotation PlayerTag Inputs Animation Clip Camera Physics Action などなど 1 2 3 指定したコンポーネントデータをEntityが持っている場合にのみ処理が行われる。上記の組み合わせによって処理したくないEntityは WithNone で除外。そして小さい関数ブロックがたくさんできる。 16

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www.cocone.co.jp What we have tested 17 03 今回テストした内容について

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www.cocone.co.jp 18 32人で遊ぶ3Dスマホアクションゲーム 4 この前提条件をクリアしたかったのである。 (+サクサク動く)

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www.yourwebsite.com 普通にプロトタイプを作ってみた時の課題点 1 FPSが平均して5〜8 (Win / Mac) シーンの切り替えが長すぎる。ユーザーが好き勝手に服装を変更しまくる Phisicsがやたら重い( 気がする) (インスタンスを作るとさらにFPS低下) 単純にいつもの作り方に飽きた 1 2 3 4 5

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www.cocone.co.jp 20 なのでDOTS を利用して作成する 4 利用した各種パッケージ以下の通り、大体最新版を利用している。 scriptablebuildpipiline はAssetBundleビルド用。 ※DOTS を利用する場合、RenderPipline の使用は必須。名前バージョン Animation 0.9.0-preview.6 Unity NetCode 0.6.0-preview.7 Unity Physics 0.6.0-preview.3 Hybrid Renderer 0.11.0-preview.44 Entities 0.17.0-preview.42

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www.cocone.co.jp 21 なのでDOTS を利用して作成する 4 導入にあたっての注意 System.Memory と com.unity.searcher@4.7.0 でバッティングする。 Multiple precompiled assemblies with the same name System.Memory.dll included or the current platform. Only one assembly with　 the same name is allowed per platform. (Assets/Plugins/System.Memory/lib/net45/System.Memory.dll) 1.Library/PackageCache 内のSearcher をコピーして削除 2.Package直下にベタ貼り 3.Searcher内のSystem.Memory.dll,System.Buﬀer.dll, System.Runtime.CompilerService.Unsafe.dllを削除解決方法

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www.cocone.co.jp 22 ゲームシーンの初期化 4 GameObject に紐づけたインスタンスから初期化 1 2 3 サブシーンに初期化用ゲームオブジェクトを作成（サブシーンに追加したものは自動的にEntity化） IConvertGameObjectToEntity を継承したスクリプトを追加。必要なパラメータをインスペクターで入力して完了。サブシーンに追加したものは全て Entityに変換される。

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www.cocone.co.jp 23 実際に利用したソースコード 4

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www.cocone.co.jp 24 ゲームシーンの初期化 4 クラスの構造 SceneInitAuthoring :Mono,IConvertGameObject Entity,IDeclareReferencedPr efabs + Convert : void + DeclareReferencedP refabs : void SceneInitData :IComponentData + float FixedRate + RigitTrans MCSpwn + RigitTrans NPCSpwn + Entity MCPrefab + Entity NPCPrefab +float3 CameraForward SceneInitData コンポーネントを SceneInitAutoring で注入！

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www.cocone.co.jp 25 InitSystemを作成しキャラを生成 4

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www.cocone.co.jp 26 そんな感じでテストしたい項目を追加 4 項目 • 3Dキャラクタアニメーション関連 • ネットワーク周りの処理 • Physics 関係 • 重力 • 慣性 • ロープ • 無重力 • 操作関係 • カメラ処理などなど……

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04 どの程度高速化されたのか www.cocone.co.jp How fast was it?? 27

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www.cocone.co.jp 28 比較方法 4 ３プロジェクトで検証 1 ECS等関係なしのプロジェクト 2 ECSプロジェクト 3 ECS+Burstのプロジェクト

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www.cocone.co.jp 29 ※ガチガチの計測ではないです。 4 ※カメラ内にとらえたポリゴン数の多少のずれはあります。 Mac 平均FPS : 6 ~ 12 Mac + Burst 平均FPS : 17 ~ 29 Mac + Burst + ECS 平均FPS : 47 ~ 60

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www.cocone.co.jp 30 ※ガチガチの計測ではないです。 4 各種パラメータにかなりの差が…… プロジェクト MaxFPS MinFPS CPU Render Thread Mono(通常) 12 6 116.4ms 129.1ms Mono + Burst 29 17 36.2ms 16.4ms ECS + Burst 60 47 17.1ms 10.9ms Burstがすごいのでは？ FPS以外平均値

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05 現状で使うとしてどのような場面に使いたいか www.cocone.co.jp What kind of situations would you like to use it in? 31

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www.cocone.co.jp 32 DOTS関係は変更が多いことに留意 4 おすすめ項目 •ネットワーク関係 •通信処理 •同期処理 •イベントを発行してmono側へ •Physicsの計算関係

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www.cocone.co.jp 33 参考文献など 4 各種ページ名等 •UnityDots公式ページ •SpatialOS •Unity DOTS 入門 (1) - 従来のUnityの設計をDOTSの設計に変換 •Rival Dots