Analyzing spatial design patterns of third-person shooter video games
Üçüncü şahıs nişancı video oyunlarının mekansal tasarım örüntülerinin analizi
- Tez No: 886724
- Danışmanlar: PROF. DR. MERYEM BİRGÜL ÇOLAKOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Mimarlık, Science and Technology, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilişim Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mimari Tasarımda Bilişim Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 147
Özet
Video oyun sektörü, küresel endüstride son yıllarda hızla büyüyen ve her geçen yıl daha fazla harcama yapılan bir sektör olarak yer almaktadır. Bu sebeple dijital oyunların üretim hızının arttırılması ve oyuncuya daha fazla ve çeşitli içerik sunulabilmesi adına prosedürel içerik oluşturma (PCG) yöntemleri doğmuştur. PCG, oyunculara kişiselleştirme, sonsuz içerik ve öngörülemezlik gibi büyük avantajlar sunarken, geliştirilmesi ve oyunlara adaptasyonunda bazı zorluklar bulunmaktadır. Bu zorluklar arasında PCG sistemlerinin tasarımının zaman alıcı olması, kalite güvencesi eksikliği, oyunun dengesini sağlama zorluğu ve tekrarlayan, ilhamsız içerik üretimi gibi unsurlar yer almaktadır. Ayrıca, mevcut PCG araştırmaları genellikle 2D ortamlar üzerine odaklanmakta ve karmaşık 3D mekanların tasarımını anlamada ve oluşturmada önemli bir boşluk bulunmaktadır. Bu araştırma, oyuncular tarafından başarılı bulunmuş üçüncü şahıs nişancı video oyunlarının mekansal tasarım modellerinin analizlemesinin ardından tekrarlayan mekansal örüntüleri ortaya koyarak PCG algoritmalarına katkı sunmayı amaçlamaktadır. Analizlenen mekansal modeller ile seviye tasarımlarının sıralanışları, PCG algoritmalarında bir girdi olarak kullanılabilirliği ve prosedürel olarak oluşturulan mekansal içeriğin kalitesini, çeşitliliğini arttırabileceği ön görülmüştür. Mimari ve kentsel tasarım modellerinden, özellikle Christopher Alexander'ın“Bir Desen Dili”çalışmasından ilham alarak, çalışma, video oyunu seviye tasarımını geliştiren yönergeler sağlamayı amaçlamaktadır. Araştırmanın ana hedefleri, ayrıntılı bir mekansal analiz yöntemi geliştirmek, dinamik oyun sırasını temsil eden yapılandırılmış bir dilbilgisi oluşturmak ve oyuncu deneyimini daha tutarlı hale getiren ortak mekansal tasarım modellerini tanımlamaktır. Ana oyun mekaniği ve kamera açısı oyun mekan üretimini etkileyen önemli parametreler olması sebebiyle sabit tutularak, çalışma yalnızca üçüncü şahıs nişancı video oyunları ile sınırlandırılmıştır. Metacritic platformunda 85'in üzerinde puan almış, tek oyunculu üçüncü şahıs nişancı oyunu filtrelemesinin ardından, Max Payne 3, Mass Effect 3, Gears of War 4, Dead Space, Control ve Tom Clancy's Splinter Cell Conviction, oyunları seçilerek analizlenmiştir. Seçilen oyunlar iki saatlik bir oynanışın ardından, video olarak kaydedilen oyun seviyeleri iki boyutlu plan şemalara sadeleştirilmiş ve her mekan oyun içeriği özelliklerine, üçüncü boyuttaki karmaşıklığına, zorluk seviyesine ve plan kategorizasyonuna göre sınıflandırılmıştır. Dinamik oyun düzenini temsil etmek için yapılandırılmış bir dilbilgisi geliştirilmiş, oyun dizilerini dilsel bir çerçeve kullanarak okunabilir cümlelere dönüştürmüştür. Bu süreçle, mekansal zenginlik sunabilen PCG algoritmalarının geliştirilmesine yardımcı olabilecek mekansal örüntü ve modellerini ortaya çıkarmaya yardımcı olmayı amaçlanmaktadır. Analiz, oda türleri arasındaki ortak noktaları ve bunların oynanış üzerindeki etkilerini ortaya koymaktadır. Seçilen oyunlardaki mekanların kurgularının (dış mekan, avlu, iç mekan vb.) farklı oluşuna rağmen, sadeleştirildiklerinde sınırlarının mimari anlamda 'oda' olarak kategorize edilen kapalı sınırlar ve düzenler sergiledikleri gözlemlenmiştir. Daha sonra bu odalar oynanış içeriklerine göre altı alt sınıfta kategorize edilmiştir: anlatı, görev, kombat, bulmaca, kaynak ve eğitsel. Odalar iki boyutlu düzlemde plan biçimlerine göre; kare, dikdörtgen, yarım daire, L-biçim ve daire olmak üzere sınıflandırılmıştır. Odalar, üçüncü boyuttaki hacimleri ve ölçeklerine göre daha ayrıntılı olarak analiz edilmiş, zorluk seviyelerine ve mekan içerisinde geçirilen zamana göre etiketlenmiştir. Özelleşmiş tasarımlara ve yüksek zorluk seviyelerine sahip odalar, genellikle oyun karmaşıklığını ve dikey gezinmeyi artıran çok seviyeli yapılar olarak gözlemlenmiştir. Odaların tasarımlarında alınan kararlardan, mekaniğin planlamayı etkilediği, yüksekliğin taktiksel avantajlar sunduğu ve oda içi dekor yerleşiminin oyuncuların navigasyonunu etkilediğini gibi çıkarımlar yapılmıştır. Analizlenen oyunlardaki deşifre edilen odalar, oyuncu hareketini yönlendirmek ve mekansal tutarlılığı korumak adına Frank Ching'in mimari ilkelerini takip ettiği gözlemlenmiştir. Bu mekanlarda simetri, hiyerarşi, ritim ve tekrar mimari elemanlarla vurgulanmaktadır. Ayrıca renk, doku, ışık ve ses gibi estetik unsurlar, mekanlar içerisindeki atmosferi ve sürükleyiciliği şekillendirerek oyuncunun dikkatini yönlendirmekte ve duygusal tonu belirlemektedir. Odalar arasındaki geçiş mekanları, yatay, düşey ve kompleks bağlantılar olamk üzere üç grupta kategorize edilmiştir. Yatay bağlantılar, aynı düzlemde hareketi kolaştırmakta ve basit yönlü rotalardan daha karmaşık U ve L biçimli yollara kadar çeşitlilik göstermektedir. Dikey bağlantılar, çeşitli merdiven tasarımları ve asansörler dahil olmak üzere, farklı katlar arasında hareketi sağlamakta ve oyuncular için dinlenme alanları veya sinematik etkileşimleri gibi deneyimler sunmaktadır. Birden fazla basit bağlantıyı birleştiren karmaşık bağlantılar, yüksek zorluktaki savaş odalarını birbirine bağlamak, dinlenme süreleri sağlamak ve büyük ölçekli odaların aynı anda oluşturulmasını önleyerek oyun performansını optimize etmek için stratejik olarak konumlanmaktadır. Bu bağlantılar, oyun içi gezintiyi yönlendirmek ve mekansal tutarlılığı korumak için kritik öneme sahiptir. Odaları ve bağlantıları sembolik olarak temsil edip cümle benzeri dizilere dönüştürerek yapılan analiz, tekrarlayan mekansal tasarım kurallarını ortaya çıkarmaktadır. BNF notasyonu ve standartlaştırılmış dilbilgisi kullanılarak, seçilen oyunlardaki temel yapılar incelenmiş ve mekansal organizasyon ile oyun deneyimi arasındaki ilişki ortaya konmuştur. Çalışma, analiz edilen oyunlarda iki ana seviye ilerlemesi türünü örneklemektedir: lineer ve hub-and-spoke. Max Payne 3 ve Mass Effect 3 gibi aksiyon ağırlıklı oyunlarda görülen doğrusal ilerleme, önceden belirlenmiş bir oda dizisini içerir ve geri izlemeyi kısıtlamaktadır. Bu tür ilerleme, odaklanmış ve yönlendirilmiş bir oyuncu deneyimi sağlamaktadır. Öte yandan, Dead Space ve Control gibi oyunlarda hub-andspoke ilerlemesi, oyuncuların birbirine bağlı alanların kilidini görevleri tamamladıkça açarak ilerlemesine ve aynı mekanları yeniden ziyaret etmesine olanak tanımaktadır. Bu tür ilerleme, daha açık uçlu bir deneyim sunarak keşif ve oyuncu özgürlüğünü teşvik etmektedir. Bu ilerleme türleri, mekansal düzenlemeyi ve genel oyuncu deneyimini önemli ölçüde etkilemekte, seviye tasarımının ilgi çekici oyun ortamlarının geliştirilmesindeki önemini vurgulamaktadır. Bu çalışmada, video oyunu mekansal tasarımına ilişkin akademik söylemlere katkıda bulunmak ve bunun oyuncu deneyiminin ve ilerlemesinin yapılandırılmasındaki önemini vurgulamak hedeflenmiştir. Çalışma, seviye tasarımı ve mimariden elde edilen içgörüleri birleştirerek, video oyunu mekanını anlamada mimari teorilerin önemini vurgulamaktadır. Bu disiplinlerarası yaklaşım, mekansal tasarımın oynanış ve oyuncu sürükleyiciliği üzerindeki etkisini daha derinlemesine anlamayı sağlamaktadır. Tezin bir diğer önemli bileşeni, oyun mekansal tasarımını analiz etmek ve formüle etmek için kullanılan yöntemlerin ve araçların ayrıntılı bir açıklamasını içermektedir. Bu bölüm, özellikle yapılandırılmış dilbilgisi ve BNF notasyonunun nasıl kullanıldığını ve oyun dizilerinin okunabilir cümlelere nasıl dönüştürüldüğünü ayrıntılarıyla açıklamaktadır. Sonuç olarak, bu çalışma, üçüncü şahıs nişancı oyunlarında mekansal tasarımın anlaşılmasını ilerleten ve daha sofistike PCG algoritmalarının geliştirilmesine rehberlik edecek yönergeler sunan içgörüler sağlamaktadır. Başarılı video oyunlarından mekansal tasarım modellerini analiz ederek ve çıkararak, araştırma, PCG ile ilgili zorlukları ele almakta ve prosedürel olarak oluşturulan içeriğin kalitesini artırmaya katkıda bulunmaktadır. Bulgular, oyun geliştirmede mimari ve kentsel tasarım ilkelerinin dikkate alınmasının önemini vurgulamakta ve disiplinlerarası iş birliğinin oyun deneyimini geliştirme potansiyelini ortaya koymaktadır. Gelecek araştırmalar, bu çalışmada geliştirilen model çerçevesini rafine etmeye ve genişletmeye odaklanarak mekansal tasarım ilkelerinin PCG algoritmalarına entegrasyonunu sağlayacaktır. Bu şekilde, araştırmacılar ve geliştiriciler, prosedürel olarak oluşturulan oyun ortamlarının kalitesini, yaratıcılığını ve ilgi çekiciliğini daha da iyileştirebilir, PCG'nin sürekli gelişen video oyunu endüstrisinde değerli bir araç olarak kalmasını sağlayabilirler.
Özet (Çeviri)
The rapid growth and financial dominance of the video game industry have driven the development of procedural content generation (PCG) to meet the demand for fast production and diverse game environments. While PCG offers significant advantages, such as player customization, endless content creation, and unpredictability, it also faces notable challenges. These include time-consuming generator design, lack of quality assurance, difficulty in balancing gameplay, and the production of repetitive and uninspired content. Moreover, existing PCG studies often focus on 2D environments, leaving a significant gap in understanding and formalizing the design of complex 3D spaces. This research addresses these challenges by developing a model framework to analyze and extract spatial design patterns from Metacritics-validated successful third-person shooter video games, which can further be used as an input for PCG algorithms. By borrowing insights from architectural and urban design patterns, particularly inspired by Christopher Alexander's“A Pattern Language,”the study aims to provide guidelines that enhance video game level design. Six games - Max Payne 3, Mass Effect 3, Gears of War 4, Dead Space, Control, and Tom Clancy's Splinter Cell Conviction - were selected for their high Metacritic scores and relevance to the genre. The research method involves a detailed spatial analysis and decoding of the selected games. 3D game levels are translated into 2D layouts, labeling each space by gameplay content attributes, vertical complexity, challenge level, and layout categorization. A structured grammar is developed to represent the dynamic gameplay order, transforming gameplay sequences into readable sentences using a linguistic framework, and formalizing a spatial language for PCG algorithms. The analysis reveals commonalities in room types and their impact on gameplay. Despite diverse settings, the analyzed games exhibit enclosed boundaries and layouts, categorizing their environments as 'rooms.' Common room types are identified based on content: narrative, quest, combat, puzzle, resource, and tutorial. Spatial layouts include square, rectangle, semicircle, L-shape, and circle. Rooms are further analyzed by their third dimension and scale, correlating to challenge levels and time spent. Unique rooms, featuring customized designs and high challenge levels, often include multi-level structures that enhance gameplay complexity and vertical navigation. Patterns regarding the rooms reveal that dominant mechanics influence the layout, verticality offers tactical advantages, and prop placement affects player navigation. Decoded rooms follow Frank Ching's architectural principles, emphasizing symmetry, hierarchy, rhythm, and repetition to guide player movement and maintain spatial coherence. Additionally, aesthetic elements such as color, texture, light, and sound shape the atmosphere and immersion, guiding the player's attention and setting the emotional tone. Traversal spaces between rooms, defined as connections, are categorized into three groups based on their verticality. Horizontal connections facilitate movement across the same plane, ranging from simple directional routes to more complex U-shaped and L-shaped paths. Vertical connections, including various stair designs and elevators, enable traversal between different levels, offering unique experiences such as rest spaces or cinematic interactions. Complex connections, which combine multiple simple connections, are strategically designed to link high-challenge combat rooms, providing rest periods and optimizing game performance by preventing simultaneous rendering of large-scale rooms. By symbolically representing rooms and connections and converting them into sentence-like sequences, the analysis uncovers recurrent spatial design rules. Using BNF notation and standardized grammar, the study examines fundamental structures across the selected games, revealing the relationship between spatial organization and gameplay experience. The study exemplifies two primary types of level progression in the analyzed games: linear and hub-and-spoke. Linear progression, seen in action-packed games like Max Payne 3 and Mass Effect 3, involves a predetermined order of rooms, restricting backtracking. Conversely, the hub-and-spoke progression in games like Dead Space and Control allows players to unlock and revisit interconnected areas. These progression types significantly influence spatial arrangement and overall player experience. This study contributes to the scholarly discourse on video game spatial design, emphasizing its importance in structuring player experience and progression. Furthermore, it presents an interdisciplinary approach, combining level design and architecture, and highlights the relevance of architectural theories in understanding video game space. In conclusion, this study provides insights that advance the understanding of spatial design in third-person shooters and offers guidelines that can inform the development of more sophisticated PCG algorithms. It opens avenues for future research aimed at improving PCG algorithms by integrating sophisticated spatial design principles derived from existing games.
Benzer Tezler
- Kamusal alanda kullanıcı hareketlerinin benzetimi için etmen tabanlı bir model önerisi : İzmir Konak Meydanı
An agent based model proposal to simulate user movements in public spaces: Izmir Konak Square
BERFİN BERİCAN YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLEN ÇAĞDAŞ
- İstanbul-Paşaköy-B.Bakkalköy arası enerji nakil hattı kamulaştırma bilgi sistemi pilot çalışması
Başlık çevirisi yok
NURAY BAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiJeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GONCA COŞKUN
- Savaş ve göçe ilişkin travmatik belleğin işleyiş biçiminin mekansal karşılıkları: İstanbul'daki Suriyeli sığınmacılar üzerinden bir okuma
Spatial considerations of the traumatic memory caused by war and migration: A reading on the Syrian refugees in Istanbul
GAMZE KILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATMA ERKÖK
- Mekan dizim yönteminin bir mimari tasarım aracı olarak kullanılması üzerine bir deneme
Searching for possibility of using space syntax as a tool for architectural design
MERVE ŞİŞMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. PELİN DURSUN