Equité et jouabilité des jeux vidéos en ligne : une affaire de réseaux

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1 Equité et jouabilité des jeux vidéos en ligne : une affaire de réseaux Arnaud KAISER, Khaled BOUSSETTA et Nadjib ACHIR L2TI Université Paris 13 Arnaud.Kaiser@l2ti.univ-paris13.fr October 14, 28

2 Table des matières Contexte et Motivations Méthodologies d évaluation du gameplay Résultats Impact du délai Impact des pertes de paquets Combinaison du délai & des pertes Conclusion & Travaux en cours

3 Motivations Avec le développement des technologies sans fil et l accroissement du monde des jeux vidéo (consoles et jeux), les joueurs voudront : Jouer n importe où Sans nécessiter l existance d une infrastructure pré-existante Jouer partout Nécessite le support de la mobilité Jouer avec tout le monde Nécessite un réseau pervasif Jouer plus longtemps Gestion de l énergie et fiabilité

4 Contexte Objectif du projet MAD GAMES : Développer un middelware permettant le support de jeux vidéo multi-joueurs sur un réseau ad hoc. Projet ANR RIAM 26. Durée de 3 mois Partenaires : L2TI - Université Paris 13 LoadInc (dev. Jeux Vidéo) Orange Lab LIP6 - Université Paris 6

5 Problèmatique de ce travail Pour les jeux vidéo multi-joueurs à fortes contraintes temporelles (e.g. FPS, course, foot), le comportement du réseau influence de façon très importante le Gameplay Première question : comment caractériser le gameplay? Fluidité des images (Frames per seconds)? Temps de réponse? Cohérence (visuelle et logique) du jeu? L équité? etc. Seconde question : quels sont les paramètres réseaux qui ont un impact significatif sur le gameplay? Délai? gigue? débit? taux et distribution de pertes? etc.. Troisième question : comment quantifier objectivement l impact des paramètres réseau sur le gameplay?

6 Méthodologies d évaluation du gameplay 1. Evaluation subjective par experimentation : un groupe de joueurs reporte sur une grille leurs impressions sur le gameplay Avantage : évaluation par l utilisateur Inconvénients : La subjectivité dépend de l utilisateur, du facteur temps et de son experience évolutive. Pour lisser les résultats, il faut un très grand nombre d experimentations. La non reproductibilité de l experimentation. 2. Evaluation par simulation réseau : utiliser un modèle de traffic Avantages : maîtrise de tous les paramètres et reproductibilité Inconvénients : Ne permet pas une traduction systématique vers le gameplay Difficulté à mettre en place une interactivité temps-réelle

7 Objectifs de ce travail Evaluation objective de l influence des délais et des pertes sur le gameplay d un jeu FPS Finalité : déterminer les bonnes métriques et les plages de valeurs à utiliser dans les mécanismes de contrôle du réseau, que nous proposerons, afin d améliorer le gameplay. Etat de l art Impact du délai et de la gigue : 1. Travaux de Mark Glaypool 2. Travaux de Grenville Armitage Conclusion mitigée : Pas de mesures objectives de l impact du délai et de la gigue auprès des joueurs, mais seulement du côté serveur. Pas d études objectives sur l impact des taux de perte

8 Plateforme de test 1. Jeu Quake III Jeux FPS (First Person Shooter) Mode Client-Serveur Fonctionnement : Les clients génèrent et transmettent des paquets au serveur pour chaque événement (mouvements, shoot, etc...) Le serveur calcule périodiquement une vision globale du Jeu. Le serveur transmet périodiquement la vision du jeu aux clients (chaque 2 ms) 2. Plateforme de test Un serveur 4 PC clients avec des bots autonomes Un émulateur réseau Netem

9 Méthodologie d évaluation Une partie : score limité à 4 Toujours la même map On ajoute du délai et/ou de la perte à un seul client Résultats récoltés sur 1 parties (15 heures!)

10 Impact du délai (1) : CCDF du score Le joueur 1 est pénalisé par un délai de 5 ms. Tous les autres joueurs ne subissent aucune pénalité CCDF Score CCDF du score des joueurs

11 Impact du délai (1) : CCDF du score Le joueur 1 est pénalisé par un délai de 1 ms. Tous les autres joueurs ne subissent aucune pénalité CCDF Score CCDF du score des joueurs

12 Impact du délai (1) : CCDF du score Le joueur 1 est pénalisé par un délai de 15 ms. Tous les autres joueurs ne subissent aucune pénalité CCDF Score CCDF du score des joueurs

13 Impact du délai (2) : CDF des durée inter-frags et inter-fragged Un joueur est pénalisé par un délai de 5 ms. Tous les autres joueurs ne subissent aucune pénalité. 1 player 1 player 2 player 3 player CDF CDF Time between frags (seconds) Time between getting fragged (seconds) CDF de la durée inter-frag des joueurs CDF de la durée inter-fragged des joueurs

14 Impact du délai Variation du délai pour le joueur 1 (, 5ms, 1ms, 15ms, 2ms). Tous les autres joueurs ne subissent aucune pénalité Average inter frags duration (seconds) Average inter fragged duration (seconds) RTT Penalized Delay (seconds) RTT Penalized Delay (seconds) Evolution du temps inter-frag en fonction Evolution du temps inter-fragged en du délai fonction du délai

15 Impact du délai Average Score RTT penality delay (seconds) Evolution du score en fonction du délai

16 Impact des pertes de paquets Le joueur 1 est pénalisé par des pertes de paquets de 2%. Tous les autres joueurs ne subissent aucune pénalité CCDF Score CDF des frags des joueurs

17 Combinaison du délai & des pertes Le joueur 1 est pénalisé par des pertes de paquets de 2% et d un délai de 1ms. Tous les autres joueurs ne subissent aucune pénalité CCDF Score CDF des frags des joueurs

18 Test avec différents délais Un délai différent est affecté chaque joueur : ms pour le joueur 1, 5ms pour le joueur 2, 1ms pour le joueur 3 et 15ms pour le joueur CCDF Score CCDF des frags des joueurs

19 Test avec différents délais CDF CDF Time (Seconds) Time (Seconds) CDF de la durée inter-frag des joueurs CDF de la durée inter-fragged des joueurs

20 Autres observations Concernant la gigue Armitage et al : La gigue observée sur un serveur Quake est inférieure 2% du délai Même pour un délai de 2ms, nous n avons pas observé d effet sur l équité Solutions de compensation du retard (Lag compensator) Le lag compensator permet d améliorer l équité, mais à condition que le délais du joueur pénalisé reste inférieur à 5ms.

21 Conclusion & Travaux en cours Impact du réseau sur le gameplay Quantifier la limite du délai et des pertes à ne pas dépasser pour garantir l équité entre les joueurs Difficultés à calibrer correctement la plateforme Les expérimentations sont relativement longues (15h/scénario) Evaluation sur Emulateur de réseaux Ad hoc: Solutions : Architecture du jeu : Architecture hybride (serveur dupliqué) Architecture P2P protocole de routage adapté (QoS)