An entropy-based analysis approach for 3D game environments utilizing proximity of game assets
3B oyun mekanları için oyun varlıkları arasındaki mesafe üzerinden entropi tabanlı bir analiz yaklaşımı
- Tez No: 810438
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SEMA ALAÇAM, DR. HÜSEYİN KUTAY TİNÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mimarlık, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Oyun ve Etkileşim Teknolojileri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Oyun ve Etkileşim Teknolojileri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 117
Özet
Bu çalışmanın temel amacı, entropi yöntemi aracılığıyla sanal mekan elemanlarının 3B (3 boyutlu) kompozisyonlarını sistematik olarak ölçmektir. Sanal mekandaki varlıkların 3. boyuttaki ilişkisini analiz ederek, sanal mekan tasarımı sürecine objektif bir bakış açısı ile yaklaşmak ve tasarımın sanal ortama taşınması sürecini yakalamak hedeflenmektedir. Metaverse, AR, VR gibi konseptlerin insan hayatındaki yerinin büyümesiyle birlikte yeni bir dünya tasarımının şekillendiği tespit edilmiştir. Bu yeni tasarımın anlaşılması ve belki de rehberlik sağlanabilmesi amacıyla tez çalışması sanal mekan analizine odaklanmıştır. Entropinin estetik ilişkisi üzerine 2B imaj incelemesi ve çeşitli oyun analizlerine dair birçok yayın bulunmasına rağmen, bu çalışma, diğerlerinden farklı olarak 3B komposizyon ayrışması, entropi ölçümü ve sanal mekan unsurlarının 3B kompozisyon analizine odaklanmaktadır. Daha önce yapılan çalışmalar sistematik bir şekilde incelenmiş ve“Mekan”ın ele alınış biçimleri tablolaştırılarak, bu tablo üzerinden tez çalışması şekillenmiştir. Mekan,“Mekan Türü”,“Mekan Özelliği”,“Analiz Methodu”,“Mekan Elementi”ve“Temsil Biçimi”olarak kategorilendirilmekle beraber literatürdeki çalışmalar da bu tabloda örneklendirilmiştir. Tez çalışmasında; oyunlara, oyunların değerlendirmelerine, oyun elementlerine erişimin kolaylığı ve tasarımı içinde barındırmasından dolayı sanal mekan türü olarak 3B oyun mekanları seçilmiştir. 11 adet bilim kurgu ve fantezi türündeki oyunlardan (God of War 4, Aion Tower of Eternity, Ghost Of Tsushima, Journey, Star Wars Jedi: Fallen Order, Elden Ring, Control, Destiny 2, Doom, Mass Effect 2, Titanfall 2), analiz için 22 sahne seçilmiştir. Oyunculardan yüksek puan alarak başarılı kabul edilen aksiyon-macera veya RPG ve üçüncü şahıs oyun türleri seçilmiştir. Fiziksel dünya yerine sanal dünyanın kompozisyonunun araştırılması amaçlandığından, gerçekliği kopyalamak yerine geleceğe yönelik tasarımlar içeren bilim kurgu türündeki oyunlar çalışmaya dahil edilmiştir. Oyunlar oyuncuların yorumlarına göre analiz edilmiş ve çalışmaya aktarılmıştır. Sahne seçerken ise, sahnedeki varlıkların ölçülebilir bir komposizyonu olmasına ve mümkün olduğu kadar oyunun kimlik sahnesi olmasına dikkat edilmiştir. Bu araştırma,“pictorial space”olarak adlandırılan pasif 3B oyun varlıklarını temel elemanlar olarak seçmiştir. Oyunların kaydı üzerinden elde edilen 2B imajlar kullanılarak varlıklar manuel olarak ayrıştırılmıştır. Seçilen sahnelerde bulunan 3B oyun varlıkları“source objects (kaynak obje)”olarak isimlendirilmiştir. Kaynak objeler benzerliklerine göre kategorize edilmiştir. Aynı türdeki objeler aynı harfle etiketlenmiştir. Tüm oyunlardaki kaynak obje etiketleri ve özellikleri Excel tablosuna aktarılmıştır. Seçilen oyunlardan 2B ekran görüntüleri alınmış ve Maya modelleme programına yerleştirilmiştir. 3B küp modeller sahnenin perspektifine göre, oyun varlıklarının sınırlarını kapsayacak biçimde öncelikle 2 boyutta yerleştirilmiştir. Daha sonra plan düzleminde perspektife göre küplerin konumu değiştirilerek 3B temsil elde edilmiştir. 3B küp modeller, Rhinoceros programına aktarılmıştır. Daha sonra, bu modeller Grasshopper aracında araştırmacı tarafından oluşturulan bir koda iletilmiştir. Grasshopper kodu her geometri için ayrı veri almakta ve modellerin verisi ilgili geometri parametrelerine aktarıldıktan sonra kod, tüm kaynak objeler arasındaki mesafeleri hesaplamaktadır. Mesafeleri, obje etiketlerini ve obje hacimlerini çıktı olarak verir. Grasshopper çıktı verileri Excel veritabanına aktarılırmıştır. Her sahne için ayrıca oluşturulan Excel sayfaları, Ekler'de paylaşılmıştır. Kaynak nesneler arasındaki ilişkiler İlişki Türü Parametreleri (RTP) olarak temsil edilmiş ve yakın (X), orta (Y) ve uzak (Z) olarak kategorize edilmiştir. Nesne hacimleri verileri de toplanıp ve Excel dosyasına dahil edilmiştir. Genel sahnenin entropi değeri, RTP ve Shannon'ın entropi formülü (1948) kullanılarak hesaplanmıştır. Overall Object-Proximity Relationship parametresi (OOPR) elde etmek için RTP'ler ve ilgili kaynak obje etiketleri birleştirilmiştir (örneğin, BDX, DDX). Unique Object-Proximity Relationship (UORP) parametresi ise OOPR parametrelerindeki element türleri sayısından oluşturulmuştur. Ardından OOPR ve UOPR numaraları arasında entropi hesaplaması yapılmıştır. Bir başka ifadeyle, element türü sayısı toplam element sayısına bölünerek frekans ve frekans ile de entropi hesaplanmıştır. Çeşitliliği ve belirsizliği ölçebilmesinden dolayı estetik, sanat gibi soyut alanlarda kullanılan entropi, tez çalışmasında nesnel ölçüm aracı olarak kullanılmıştır. Hesaplamalar sonucu, çoğu sahnenin entropi değeri (0.4 ve 0.52 aralığı) birbirine yakın bulunmuştur. Bunun sebebinin benzer puanlar almış oyunlar seçilmesinin yanı sıra; benzer sahne ve yöntemlerin kullanılması da olabileceği tahmin edilmiştir. Her sahnenin entropi değeri, oyunların oyuncu puanlarıyla, varlık sayısı, çeşitlilik ve hakimiyet, yığılma ve homojenlik etkileriyle ilgili nitel gözlemlerle karşılaştırılır. Veriler, bu faktörler arasında uyumluluğu gösterir. Çalışmadan elde edilen entropi değerleri ek olarak regresyon ile kestirilmiştir. Hesaplamalar sonucu, Entropi değişkeni ile yordayıcı değişkenler (Element Sayısı, Element Tür Sayısı, Mesafe Frekansı, Obje Hacmi Frekansı, Metacritic Puanı) arasındaki çoklu korelasyon 0,781501839 olarak bulunmuştur ki bu da Entropi değişkenindeki varyansın %61'inin yordayıcı değişkenlerdeki değişimlerle açıklanabileceği anlamına gelmektedir. Tahmin hatası 0,067566312 olarak bulunmuştur. Çoklu regresyon denklemi ise 0,05'e yakın anlamlı (p=0,005901695) bulunmuştr. Bu nedenle, yordayıcı değişkenler entropi değerlerini tahmin etmek için kullanılabilir. Entropi değerini tahmin etmek için en etkili faktör“Element Tür Sayısı”değişkeni olarak bulunmuştur. Çalışma, sanal ortam tasarımı konusunda objektif bir perspektif sunar ve sahnelerden elde edilen entropi değerleri, tasarımın erken aşamalarında güçlü bir kompozisyon elde etmek için iyi bir referans olabilir. Multidisipliner bir bakış açısı ile tasarımı, hesaplamalı tasarımı, objektif ölçme yöntemlerini bir araya getirerek bir method önerisi sunan bu çalışma; yapay zekâ kullanımı, farklı temsil yöntemleri, daha çeşitli ve daha fazla oyun seçimi gibi yöntemler ile zenginleştirilebilir. Element seçimi, oyunların ve oyunlardan sahne seçimi manuel olarak yapılmıştır. Manuel seçim çalışmanın özerkliği olarak yorumlanabileceği gibi, seçimin otomatikleştirilmesi daha ölçülebilir sonuçlar verecektir. Araştırmacının önerileri arasında analiz edilen oyun sayısının arttırılması, farklı oyun türlerinin (yüksek ve düşük puan alan oyunlar da dahil) seçilmesi, sahneleri tek bir imaj karesi ile temsil etmek yerine imaj sekansı seçilmesi, regresyon yöntemi ile sonuçları analiz ederken farklı yordayıcılarla çalışılması verilebilir. Ek olarak, oyun seçimi kriteri olan oyunculardan alınan puanlar da tartışmaya açıktır, mekanın başarısı farklı yöntemlerle de ölçülebilir ve entropi ile karşılaştırılabilir. Çalışma sonucu önerilen yöntemin, çok soyut bir kavram olan“başarılı sanal mekan”tasarımına nesnel bir şekilde yaklaşma potansiyeli olduğu bulunmuştur. Daha büyük bir kapsamda ele alınıp geliştirilmesi önerilmektedir.
Özet (Çeviri)
The main goal of this study is to systematically measure the 3D compositions of the virtual environment elements through the entropy method. Analyzing the relationship of the elements in the virtual environment in 3D, it is aimed to approach the virtual space design process with an objective point of view and capture the transition process of space creation to the virtual environment. While there are many publications on the aesthetic relationship of entropy to 2D image examination and several game analyses, this study differentiates itself from others by focusing on 3D decomposition, entropy measurement, and 3D composition analysis of virtual space elements. Games environments are selected for measuring as virtual space type. From 11 science fiction and fantasy games (God of War 4, Aion Tower of Eternity, Ghost Of Tsushima, Journey, Star Wars Jedi: Fallen Order, Elden Ring, Control, Destiny 2, Doom, Mass Effect 2, Titanfall 2), 22 scenes were chosen for analysis. Action-adventure or RPG and TPS game types, which are considered successful by getting high scores from the players, were selected, in general. Since the composition of the virtual world rather than the physical world is wanted to be investigated, games in futuristic, sci-fi fiction are included instead of games that copy reality. This research selected passive 3D game assets called pictorial space as the primary elements. The 3D game assets present in the selected scenes were employed as the source objects. These source objects were categorized according to their similarity or dissimilarity. A letter-based labeling system was used to identify the source objects, with objects of the same type assigned the same letter. The Excel table was utilized to organize and process the source object numbers and characteristics from all the games. 2D screenshots were taken from the selected games, and a 3D representation was provided by modeling and moving 3D cube models in the 3rd dimension according to the perspective of the scene. The 3D cube models were first imported into the Rhinoceros 3D program. Then, they were passed to a script created by the author in the Grasshopper tool. The Grasshopper script receives individual data for each geometry, once the geometry data is transferred to the relevant parameters, the script promptly generates the distances between all the source objects and provides their names as the output. The Grasshopper output data is exported to an Excel database. The relationships between source objects are represented as Relationship Type Parameters (RTP), categorized into close (X), medium (Y), and far (Z). Object volumes are also collected and included in the Excel file. The overall scene's entropy value is calculated by summing individual calculations using RTP and Shannon's entropy formula (1948). To derive the Overall Object-Proximity Relationship parameter (OOPR), the RTPs and their corresponding source object labels are combined (e.g., BDX, DDX). The Unique Relationship (UORP) is formed from the Object-Proximity parameter. Entropy calculation is then performed between the OOPR and UOPR numbers. The entropy values of each scene were compared with player ratings of the games, as well as asset count, variety, and qualitative observations regarding dominating clustering, and homogeneity effects. The data showed compatibility between these factors. The entropy values obtained from the study were also predicted through regression, leading to a meaningful and conclusive result. The study provides an objective perspective on virtual environment design, and the entropy values obtained from scenes could serve as a good reference for achieving strong composition in the early stages of design. This study offers a method proposal by combining design, computational design, and objective measurement methods with a multidisciplinary perspective; It can be enriched with methods such as the use of artificial intelligence, different representation methods, more variety, and more game selection. If the proposed method is developed, it has the potential to approach the abstract concept of“successful virtual space”in an objective manner.
Benzer Tezler
- Thermodynamic, structural and dynamical analyses of random coil state of proteins
Proteinlerin rastgele sarım halinin termodinamik, yapısal ve dinamik analizleri
ÇİĞDEM SEVİM BAYRAK
Doktora
İngilizce
2013
BiyomühendislikKoç ÜniversitesiHesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BURAK ERMAN
- Supersymmetry, black holes and holography in three dimensions
Başlık çevirisi yok
GÖKHAN ALKAÇ
Doktora
İngilizce
2017
Fizik ve Fizik MühendisliğiUniversity of Groningen (Rijksuniversiteit Groningen)Prof. ERIC A. BERGSHOEFF
- Elektrospinning yöntemi ile gümüş nanopartikül içeren PVP bazlı antibakteriyel nanolif üretimi
Production of the antibacterial PVP nanofibers containing silver nanoparticles via electrospinning method
HAVA ÇAVUŞOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEGÜL MERİÇBOYU
- Kentsel dönüşümün mekansal boyutunda CBS tabanlı entropi yaklaşımı
A GIS based entropy approach to the spatial aspects of urban renewal
BURCU ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAHİN SERHAT ŞEKER
- Entropı tabanlı TOPSIS yöntemiyle finansal performans analizi: COVID-19 etkisinde Borsa İstanbul Kimya İlaç Petrol Lastik ve Plastik Ürünler sektörü üzerine bir uygulama
Financial performance analysis with entropy-based topsis method: An application on Borsa Istanbul Chemicals Petroleum Rubber and Plastic Products industry during the COVID-19 pandemic
METE ERSOY