Что такое Replication в Unreal Engine?

Replication (репликация) в Unreal Engine (UE4, UE5) — это механизм синхронизации состояния объектов между сервером и клиентами в многопользовательской игре. Благодаря репликации все участники видят единое состояние игрового мира, а изменения, происходящие на сервере, автоматически передаются подключенным клиентам.

В основе сетевой архитектуры Unreal Engine лежит модель Client–Server, в которой сервер является единственным авторитетным источником данных (Authority). Именно сервер выполняет игровую логику, принимает окончательные решения и определяет актуальное состояние игрового мира. Клиенты получают данные от сервера, отображают их и отправляют запросы на выполнение различных действий.

По умолчанию любой Actor существует только локально и не участвует в сетевом взаимодействии. Чтобы объект синхронизировался между сервером и клиентами, необходимо включить для него репликацию, установив в его вкладке Details свойство Replicates = true. После этого сервер автоматически создает и будет поддерживать сетевые копии данного Актора на всех подключенных клиентах.

При этом именно сервер полностью контролирует игровой процесс: рассчитывает здоровье персонажей, определяет наносимый урон, начисляет очки, создает и уничтожает объекты, а также проверяет корректность действий игроков. Клиенты лишь отображают текущее состояние игрового мира, получают обновления от сервера и отправляют ему запросы на выполнение действий, например прыжка, выстрела или использования предмета.

Главный принцип репликации заключается в том, что клиент не должен самостоятельно изменять важные игровые данные. Если игрок хочет выполнить какое-либо действие, он отправляет соответствующий запрос серверу. Сервер проверяет его корректность, при необходимости изменяет состояние игрового мира и только после этого рассылает обновленные данные всем клиентам.

Также при работе с репликацией важно понимать, что каждая копия Актора на разных компьютерах имеет собственную сетевую роль, определяющую уровень контроля над объектом:

• Authority — серверная копия объекта. Только она имеет право изменять игровое состояние и инициировать репликацию данных клиентам.
• Autonomous Proxy — копия собственного персонажа на компьютере игрока. Для этой роли Unreal Engine использует механизм Client Prediction (клиентское предсказание). После нажатия игроком клавиши передвижения, персонаж начинает двигаться локально, не дожидаясь ответа сервера. Затем сервер подтверждает движение либо корректирует положение персонажа, если обнаруживает расхождения. Благодаря этому управление остается отзывчивым даже при высокой сетевой задержке.
• Simulated Proxy — копии остальных игроков. Они не управляются локальным пользователем, а лишь воспроизводят данные, полученные от сервера. Для плавного отображения движения таких объектов Unreal Engine использует интерполяцию и механизмы сглаживания.

В целом, для синхронизации Акторов Unreal Engine предоставляет четыре основных механизма:

• Property Replication — репликация свойств;
• Remote Procedure Calls (RPC) — удаленные вызовы процедур;
• Movement Replication — репликация движения;
• Component Replication — репликация компонентов.

Рассмотрим каждый из них подробнее.

Property Replication

Одним из основных механизмов репликации является синхронизация переменных. Если значение реплицируемой переменной изменяется на сервере, Unreal Engine автоматически отправляет новое значение всем клиентам.

Чтобы переменная участвовала в репликации, необходимо включить для нее соответствующий режим. В Blueprint достаточно выбрать переменную и в панели Details установить параметр Replication в значение Replicated или RepNotify, если после изменения значения требуется автоматически вызвать функцию OnRep().

С помощью репликации свойств обычно синхронизируются здоровье персонажа, количество патронов, очки и опыт, инвентарь, текущее оружие, состояние дверей и другие важные игровые данные.

Однако во многих случаях недостаточно просто обновить значение переменной. После получения новых данных может потребоваться обновить пользовательский интерфейс, воспроизвести звук, запустить анимацию или визуальный эффект. Для таких задач используется режим RepNotify.

При использовании RepNotify после получения нового значения в реплицируемом Акторе автоматически вызывается функция OnRep(), внутри которой можно выполнить необходимую дополнительную логику. Важно помнить, что в Blueprint функция OnRep() вызывается только на клиентах после получения обновленного значения от сервера.

Remote Procedure Calls (RPC)

Не все взаимодействия удобно реализовывать с помощью репликации переменных. Для передачи команд (вызов событий) между клиентом и сервером используются Remote Procedure Calls (RPC) — удаленные вызовы процедур.

В Blueprint RPC реализуются с помощью Custom Events (пользовательских событий). Для этого необходимо создать пользовательское событие и в его настройках (Details → Replication) указать, где оно должно выполняться:

• Run on Server — событие вызывается клиентом, но выполняется на сервере (Server RPC). Используется для передачи действий игрока: выстрела, прыжка, использования предмета, открытия двери, активации способности и т.д. После получения вызова сервер проверяет корректность действия и, если оно допустимо, изменяет состояние игрового мира.
• Run on Owning Client — событие вызывается сервером, но выполняется только на одном конкретном клиенте (Client RPC). Обычно используется для отображения персональных уведомлений, открытия пользовательского интерфейса или запуска локальных эффектов, которые должен увидеть только соответствующий игрок.
• Multicast — событие вызывается сервером и выполняется одновременно как на сервере, так и на всех подключенных клиентах (NetMulticast RPC). Такой тип RPC применяется для кратковременных событий, например воспроизведения звука, запуска анимации, взрыва или появления визуальных эффектов. При этом важно понимать, что Multicast RPC передает только само событие. Если новый игрок подключится позже, он не получит информацию о ранее выполненном вызове. Поэтому для хранения постоянного состояния следует использовать репликацию переменных, а не Multicast RPC.

При необходимости для RPC можно включить параметр Reliable, который гарантирует доставку вызова.

Репликация движения

Unreal Engine умеет автоматически синхронизировать движение Актора. Для этого в Акторе во вкладке Details используется свойство Replicate Movement. При его включении сервер отправляет клиентам информацию о положении, вращении и скорости объекта. На стороне клиента эти данные интерполируются, благодаря чему движение выглядит плавным даже при наличии сетевой задержки.

Для игровых персонажей класса Character дополнительно используется Character Movement Component, который реализует механизмы клиентского предсказания и сглаживания движения. Благодаря этому управление персонажем остается плавным даже при высокой задержке сети.

Репликация компонентов

Важно понимать, что включение репликации у Актора (Replicates = true) не означает автоматическую репликацию всех его компонентов. Для каждого компонента в его вкладке Details необходимо отдельно включить свойство Component Replicates = true.

При этом компонент может реплицироваться только в том случае, если реплицируется сам Actor. Другими словами, свойство Replicates должно быть включено как у Актора, так и у соответствующего компонента.

В итоге, репликация в Unreal Engine — это не полное копирование игрового мира между всеми участниками сети, а выборочная синхронизация только необходимых данных.

Сервер выступает единственным источником истины (Authority): он принимает все важные игровые решения, управляет состоянием игрового мира и реплицирует изменения клиентам. Клиенты отображают актуальное состояние игры, отправляют серверу запросы на выполнение действий и получают результаты через репликацию свойств (Property Replication) и удаленные вызовы процедур (RPC).

===============

Подробные настройки репликации в Details Актора: настройки Replication

Зарегистрироваться в ЛК и скачать книгу по Blueprint: [Blueprint. Взгляд с высоты «птичьего полёта»]