PCG(Procedural Content Generation)内容动态生成 - 游戏分析 - Keep Talking and Nobody Explodes - 学习笔记

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PCG(Procedural Content Generation)内容动态生成 - 游戏分析 - Keep Talking and Nobody Explodes - 学习笔记

原书名称: Procedural Generation in Game Design

作者：Tanya X. Short & Tarn Adams.

Tanya X. Short是Kitfox Games的总监兼设计师，该工作室开发的比较出名的游戏有Moon Hunters, Shattered Planet, Dwarf Fortress, Boyfriend Dungeon等。而Tarn Adams则是Dwarf Fortress的开发者之一。他们在对PCG系统的研究上都有着自己独特的理解和想法。他们所著的这本书中包含了许多成功的应用了PCG系统的案例，也介绍了各种各样内容动态生成的算法。有着计算机背景的同学会更容易理解本书中的内容，没有的同学也可以从本书中学到游戏内容生成的各种思路。

该书的第12章，主要讲述了PCG在Keep Talking and Nobody Explodes (中文翻译 继续说就不会炸) 这款游戏中的应用。要想大致了解PCG是什么可以参考我之前的文章的开头部分。

憨憨周周：PCG(Procedural Content Generation)内容动态生成 - 游戏中的大世界生成 - 学习笔记

首先简单介绍一下Keep Talking and Nobody Explodes这款游戏。这是一个双人合作类的拆炸弹游戏，其中一人扮演拆弹专家Expert，另一人则扮演拆弹手Defuser。Defuser需要做的是根据expert的指令，在规定时间内拆除炸弹。而expert需要做的是阅读《拆弹文档》，里面记录了一系列的规则，然后根据这些规则去推出炸弹上密码的答案。限制条件是Defuser是不能去查看文档的，而Expert同样也不可以去看炸弹，游戏的理想状态是两名玩家隔一个较远的距离游玩。两个人在游玩过程中需要一直交流来分享信息，而这也是游戏最有趣的一点（话虽如此，我偷偷单人既看文档也看炸弹上的谜题推了一些关卡，已经觉得很有趣了，要是两个人忙的满头大汗之后炸弹还是爆了，那估计节目效果也是满满的）。

至于这一章设计者分享的游戏运作逻辑，在我看来只能说讲的很笼统，只能说是大概提供了一个设计的方向。深层次的逻辑，随机性是如何解决的之类的没有讲的很细致。但即便如此，也能够看出该游戏设计的精妙。

炸弹分两面，根据关卡难度一面最多包含6个模块，每一个模块包含一个谜题。该游戏的一个亮点是谜题非常多样性且随机。最简单的谜题可能是剪特定颜色的线。比较复杂的谜题可能有走迷宫，解摩斯电码等。

最简单的关卡的炸弹仅包含3个模块，而最复杂的则是全部模块均被谜题填满，即包含11个谜题+1个固定的倒计时模块。想要了解谜题设计的可以参考以下链接：

拆弹手册 (版本 1-zh-CN)

B站也有很多这个游戏的投稿，搜索“继续说不会炸“就可以搜到很多。

先解释几个概念：

谜题：模块中包含的问题。如有的谜题需要玩家剪断特定颜色的线，有的需要玩家根据指示灯按下按钮。

模块：炸弹中组成部分。炸弹一面，包含最多6个模块，除去一个倒计时模块之外，其他模块需要玩家进行交互。

炸弹的属性：这里特指炸弹本身的属性，而非模块中的谜题。例如炸弹的序列号和电池数量。

Query: 解除谜题的条件 - 例如：如果最后一根线是黑线且序列号末位为奇数，则剪断第四根线。那么加粗部分则是query。

Solution: 解除谜题需要玩家进行的操作。上面的例子中，剪断第四根线则是solution。

比较通用的Procedural Generation (内容生成)

在使用pcg设计这个游戏时，首先要考虑的两点：随机性和游戏难度。随机性是为了确保该游戏能够给玩家带来丰富多样的谜题，通过随机引线的数量，颜色，或是按钮上面的符号，指示灯的颜色，炸弹上的序列号或电池数量等参数。而游戏由于包含很多个关卡，所以游戏的难度应当是逐渐递增的。所以设计师根据谜题的难度，主要是谜题被解出所需要消耗的时间和谜题的类型，来调整各个关卡所包含的谜题种类和数量。

Procedural Logic (生成逻辑)

这一种设计比较容易理解，且在多数游戏中都可以通用。因此，作者提出了另一个不太通用的设计方式：通过pcg来生成游戏规则。该游戏比较特殊，需要一位玩家去实际操作游戏中的炸弹，而另一位玩家则只能查看《拆弹手册》而不能接触到炸弹。因此，在制作过程中需要确保《拆弹手册》和电脑上的游戏规则是完全相同的，不然出现了玩家正确阅读手册反而引爆炸弹的尴尬现象。如果从程序的角度理解，游戏的制作遵循了data-driven method，即通过控制一套相同的数据，改变模版，来输出一套pdf格式的《拆弹手册》，同时也输出一款基于unity的游戏。

《拆弹手册》和游戏中的生成逻辑由相同数据生成

紧接着，设计师分享了游戏中几个谜题的设计方式，其中一个例如摩斯电码：

该游戏中单词与无线电频率的对照表

游戏中摩斯电码是通过短量或长亮的指示灯显示的。值得注意的是《拆弹手册》中特意强调了每个字母的间隔和每个单词之间的间隔，通过指示灯不亮的长度来反映，让玩家们更容易理解。4到5个字母的单词是最合适的难度，既不会让玩家觉得过于难于记忆，也能够享受到解谜成功的乐趣。设计师有谈到，原本可以通过分析单词之间的相似度来调整游戏难度，但由于拆弹手和专家本就存在的交流障碍，并没有选择继续增加单词的差异性。

另一个例子，通过Venn图，作者表明在设计谜题过程中要考虑可能产生的谜题数量。我很喜欢这个图，可以帮助玩家理清思路，也方便设计师设计逻辑。该图总共包含4种参数，而每种参数都有yes or no两种答案，则总共存在16种排列组合的可能性。这还是仅仅对于一条导线来说，通常这个谜题会包含4到5条这样的线，这样谜题的复杂度和随机性都可以得到保证。这样复杂的图再结合游戏中炸弹“滴滴”声音的催促，玩家会感到紧张，但同时又要仔细查看图片和注释，这样游戏的氛围感也上来了。

venn图：通过4种不同的判定方式决定是否该剪断对应的线

除此以外，不得不谈一谈游戏中的rule-based system，通过公示来确定问题与答案。例如挑一根电线剪断的谜题，如果单纯通过列举，什么第一根线是红色，第二根线是黑色，第三第四第五->剪断第一根线，这样的话排列组合的方式则有几千种，那一本规则书怕是没有个三四十页是写不下来的。为了解决这一问题，设计师提出通过以下公式控制谜题与解决方法的生成关系：

query and/or query = solution

所以至此，谜题的解题规则便已基本确定：query + query -> solution

以下两个图是谜题的判定条件和解决办法的伪代码。text used in manual指的是《拆弹手册》中记录的信息，function used in game指的源代码中函数的名称。

谜题的判定条件伪代码

谜题的解决办法的伪代码

那么现在炸弹上谜题生成的基本规则有了，接下来就是考虑如何优化来规则满足以下两个属性：

Solvability. 谜题必须是可解的。同时每一个的难度需要进行调整，确保5分钟内解决完所有谜题是完全可行的

2. Difficulty. 一个炸弹上所有的谜题需难度不一或类型不一。有的特别考察玩家的记忆能力，有的则考察逻辑推理能力等。

Query的组合

query会需要玩家同时去考虑模块中谜题的信息，和炸弹的一些属性信息。前一类信息处于炸弹的正面或反面，而后一类信息处于炸弹的侧面。前者需要玩家点击模块放大查看，后者则需要玩家转动炸弹。不同的信息获取方式丰富了游戏多样性。而且由于玩家无法同时观察到这两类信息，也增加了玩家的记忆压力，使游戏难度提升。

Weighted Solution Approach

在最初的测试中，游戏中的所有规则以及解决方案都是随机的，但这也造成了相同谜题出现在同一个炸弹上的可能性增加，这会削减游戏的趣味性和多样性，因为设计师想要玩家尝试使用各种不同的思维方式拆解炸弹，而非“一招鲜，吃遍天“。因此设计师们想了一个方法，每当一个query被选中后，这个query的类似query的比重在后续谜题的生成中会降低，但同时出现的概率并没有削减到0。出现的概率少，则玩家在一个关卡遇到相同谜题时会有一种“哦！太巧了！直接剪黑线就过啦！”的心态，他们以为他们发现了捷径，但当结果错误时，他们又会继续质疑自己的记忆。这做为游戏中的一种惩罚，也是为了让拆弹手和专家之间相互交流，以确认正确的解决方式。

Avoiding the Impossible

query与solution需要存在限制确保问题是可解的。拿剪导线谜题举例，如果只是随机生成query与solution，那么很可能会出现极端的情况，例如如果有多于一条蓝线，同时没有蓝线，则剪掉最后一根蓝线。这对游戏体验的破坏是巨大的，因此加了条限制即相同颜色的线的query无法同时出现在同一个query里面，但这同时也移除了一些有效的query，例如：如果有多余1条的蓝线和少于5条的蓝线，则xxx。但设计师们觉得这些有效的query的移除对整体游戏的影响并不大，第一是仍存在大量的排列组合，第二是颜色的多样性也能确保游戏的多样性。

Putting it All Together

为了确保谜题的规则总是有效，且面对同一个谜题时，不会同时有多个规则可供玩家选择，游戏中对规则进行了限制：

如果有多条规则同时对一个谜题生效，则排在最前面的优先生效。

使用“否则”，来逐渐筛选适应的规则。

根据规则的描述准确程度对其进行分类。降低过于精准定位的规则的出现频率，例如“如果没有红线，则剪断第二根线”。提高较需要玩家思考的规则出现频率，例如“如果有不止一根红线且序列号末位为奇数，则剪断最后一根红线”。

总而言之，Keep Talking and Nobody Explodes是一款在pcg方面设计非常巧妙的游戏。不仅是每一关的谜题都是随机生成的，而且规则也是可以进行生成的。这给予了这款游戏后期，仅仅通过修改部分数据，来大改游戏的玩法的可能性。这不仅需要策划们的思维缜密，程序方面的代码也需要确保结构清晰易懂。阅读完本章后很配合制作这个游戏的Steel Crate Games。