ECSQL: Acompanhando o tempo

2025-02-04  |  

ECS SQL C++ GameLoop DeltaTime

Originalmente publicado em https://github.com/gilzoide/ecsql/blob/main/articles/04-tracking-time-pt.md

Uma coisa que você vai ver em basicamente qualquer motor de jogos é que eles sempre disponibilizam o tempo que passou desde o último quadro (em inglês, frame), o famoso "delta time". Ele é usado para converter entre frames e tempo real, possibilitando que jogos executem na mesma velocidade independente de quantos frames são processados por segundo.

Por exemplo, se movermos um sprite 10 pixels por frame, ele estará movendo a uma velocidade de 600 pixels por segundo se o jogo estiver rodando a 60 frames por segundo (FPS), mas somente 300 pixels/s se rodando a 30 FPS. O jogo pode rodar a 60 FPS num dispositivo potente, mas somente a 30 FPS em outro dispositivo mais fraco, precisamos garantir que a experiência de jogo seja a mesma em ambos os casos. Para garantir uma experiência de jogo consistente, devemos mover o sprite usando uma taxa de pixels por segundo ao invés de pixels por frame.

Guardando o tempo em SQL

Vamos guardar o tempo delta e o tempo total de jogo (em inglês, uptime) em SQL para que essa informação possa ser utilizada por sistemas.

Vamos criar a tabela singleton time. "Singleton" nesse caso significa que nessa tabela só vai existir uma única linha. Sua definição é a seguinte:

CREATE TABLE time(
  delta,
  uptime
);

-- Aqui inserimos a única linha da tabela
-- O tempo ainda não passou, então zeramos ambos os valores
INSERT INTO time(delta, uptime) VALUES(0, 0);

Agora no loop do jogo, pegamos o tempo delta atual usando a função GetFrameTime() disponível no raylib e passamos esse valor para a seguinte consulta de UPDATE:

UPDATE time
SET delta = ?1, uptime = uptime + ?1;

Note que usamos ?1 para atualizar ambos os valores de delta e uptime, o que significa que o mesmo valor será usado nos dois casos. Isso faz com que uptime sempre seja incrementado pelo valor de delta a cada frame, de modo que conterá a soma dos valores de delta de todos os frames, resultando no tempo total passado desde que o jogo iniciou.

Usando tempo delta em sistemas

Bora usar como exemplo um sistema de movimento que move o componente Position de entidades com velocidade constante, representada pelo componente LinearVelocity:

UPDATE Position
SET
  x = Position.x + LinearVelocity.x,
  y = Position.y + LinearVelocity.y,
  z = Position.z + LinearVelocity.z
FROM LinearVelocity
WHERE Position.entity_id = LinearVelocity.entity_id

Para fazer essa consulta usar o tempo delta e mover a entidade com velocidade constante independente do frame rate, basta fazermos JOIN com a tabela time e multiplicar os valores de velocidade por time.delta:

UPDATE Position
SET
  x = Position.x + LinearVelocity.x * time.delta,
  y = Position.y + LinearVelocity.y * time.delta,
  z = Position.z + LinearVelocity.z * time.delta
FROM LinearVelocity JOIN time
WHERE Position.entity_id = LinearVelocity.entity_id

Usando uptime em sistemas

Saber qual o tempo total que se passou no jogo é útil para criarmos comportamentos baseados em tempo.

Por exemplo, vamos fazer um sistema que apaga uma entidade após um certo tempo, especificado pelo componente DeleteAfter:

-- CREATE TABLE DeleteAfter(
--   entity_id INTEGER PRIMARY KEY REFERENCES ...,
--   seconds,  -- Tempo em segundos para apagar a entidade
--   inserted_uptime  -- uptime de quando esse componente foi inserido no mundo
-- );

WITH entities_to_delete AS (
  SELECT entity_id
  FROM DeleteAfter JOIN time
  WHERE time.uptime - DeleteAfter.inserted_uptime >= DeleteAfter.seconds
)
DELETE FROM entity
WHERE id IN entities_to_delete;

Conteúdo bônus: forçando a tabela a ser singleton

Tá, isso não tem a ver com loop de jogo nem tempo delta. Vou mostrar pra vocês como podemos forçar que ninguém consiga inserir ou apagar linhas na tabela singleton time.

Nota: não usei essa técnica no ECSQL, só estou mostrando isso por diversão

O melhor jeito para fazer isso é usando triggers, que são operações a serem executadas na base de dados quando uma linha é inserida, atualizada ou apagada de uma tabela. Uma das coisas que conseguimos fazer com triggers é abortar a consulta que engatilhou o trigger:

CREATE TRIGGER abort_insert_time_singleton
BEFORE INSERT ON time
BEGIN
  SELECT RAISE(ABORT, 'É proibido inserir linhas na tabela time');
END;

CREATE TRIGGER abort_delete_time_singleton
BEFORE DELETE ON time
BEGIN
  SELECT RAISE(ABORT, 'É proibido apagar linhas da tabela time');
END;

Agora tentar inserir ou apagar linhas da tabela time falhará com as mensagens que especificamos:

INSERT INTO time DEFAULT VALUES;
-- Erro: 'É proibido inserir linhas na tabela time'

DELETE FROM time;
-- Erro: 'É proibido apagar linhas da tabela time'

Conclusão

O tempo está sempre passando e precisamos acompanhá-lo no nosso motor de jogos.

Até nosso próximo encontro!

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