【GAD翻译团】使用空间度量法设计精妙的关卡
使用空间度量法设计精妙的关卡
原作者：LukeMcMillan
编者注：这篇文章很长，翻译也很辛苦，因为多理论的原因，有些文字看起来也比较晦涩~如果有觉得不明白的地方可在文章下发表评论大家一起讨论。
是什么造就了优秀的关卡设计？曾经与育碧一起打造游戏设计课程的博士、教育家McMillan研究了视角如何影响着玩家，展示了各式各样的场景，显示了玩家可能遇到的不同的技术性选择。
我们有很多种理解游戏3D空间的感知如何改变玩家情绪状态的方法。
一种关卡设计中用到的方法是从建筑学的角度，研究任意时刻玩家和他占据的空间之间的关系。这种方法的很多应用不进一步考虑玩家、其他人物、场景之间的动态关系。
本文关注3D空间内的动态关系，目的是理解我们应该如何使用动态物体以及关卡几何布局调整游戏难度和玩家情绪状态。为了实现这个目标，本文采用一种创新的方法评估玩家在现代3DFPS游戏中的各种技术。
目标：
Ø 深入理解3DFPS游戏的关卡更难或者更容易是由什么导致的，理解我们应该如何定制游戏虚拟空间中的关卡难度。
Ø 探索如何使用各种不同的方法提高关卡难度。
空间度量法：
为了以一种合理的方法研究3D游戏空间设计，我们要明确一些度量规则。主要影响难度的度量标准是玩家的视线。玩家的视线越大，他们越能在游戏世界中提前做好计划、有策略地思考。
更大的视线也为更多的战术选择提供了可能性，因为玩家有更多的时间做计划，也有更强的情境感知能力。另一方面，缩小玩家的视线会导致玩家的劣势，因为他们的情境感知能力更弱了，对某些问题做反应的时间更少了。
我必须指出，这个评论主要与FPS类游戏有关。如果我们要以更广义的方式来讨论，我们可以引用玩家的“情境感知能力”来得出相同的结论；但是，既然本文是以关卡设计为中心，我反而要剖析视线的概念。
我们以两个关键标准来衡量视野：几何视野（GFOV）形成的角度和可视图像的辨识度，后者告诉我们玩家可以准确地看多远。（图1）
图 1
几何视野和显示视野
当处理3D空间的渲染问题时，我们主要考虑几何视野（图2）。GFO是最常被讨论的视野度量的类型，这个视野就是玩家镜头的视野。宽度由一个衡量椎体截体的水平跨度的角度来代表。远处的截体就是游戏引擎不再渲染画面的点。我们有时听说它被称为“绘制距离”。复杂的渲染系统通常以“弧分”来表示视觉辨识度的这一参数。
图 2
较少被讨论的是显示视野的概念，或者叫做DFOV（图3）。这个视野取决于玩家到显示器的距离以及玩家玩游戏的显示器的大小。有趣的是，DFOV在3D空间的导航和难度上扮演着极其重要的角色，但是这只是对女性玩家来说。据Tan,Czerwinski和Robertson（于2006年）的一项调查显示，女性玩家在DFOV角度和GFOV角度是1:1的比例时可以有最大的收货。有趣的是，当这个比例改变之后，即便是大幅改变，男性在3D空间中的导航能力似乎受影响远远小于女性。
图 3
瞭望体，封闭体和视线
瞭望体就是任何一个能提供超乎寻常的视野的游戏物体。我们可以把一个工厂高层环绕着的构台当做一种放大器，因为玩家能使用这个开放平台获得下面一层的视野。这就是为什么我们经常看到玩家会在一个设计巧妙的场景中占据“高地”，因为高度的提高能提供一个更强的情境感知能力，而留在地图低层的玩家是相反的。在一些关卡中，窗户和门道也能构成瞭望体。
图 4
任何一种能让玩家对虚拟世界的视野有更强的控制的武器物都是非常强大的。能扩大视线的武器相应地也都是非常强大的，比如狙击步枪。但是，这些强力的能力也在某些方面有所牺牲。狙击步枪尽管给予玩家更大的视线，但也永久地减小了玩家的GFOV（图5）。另一个例子，《虚拟竞技场》的跟踪式火箭在使用时会使玩家同时暴露在敌人的攻击范围内。
图 5
封闭体也能改变图像的辨识度，相应地也限制了周边的可见度或者说是玩家的视线距离。《毁灭战士3》中使用的手电筒是封闭体的最好的例子之一，他同时做到了这两点（图6）。
图 6
从空间的角度来看，手电筒的技巧也很有趣，因为它人为地使很小的空间看似变得很大，鼓励玩家去探索房间或者关卡中的各个部分，相反，如果房间是全亮的，玩家就不会这么做。从表面上看，《毁灭战士3》与这个系列的前作相比有着非常相似的设计，但是玩家处于小空间中的时间更长，使用封闭手段意味着他们要花更长的时间才能获得对每一个房间场景的感知。
《寂静岭2》（图7）使用的“噪音”效果是另一种可变的封闭设备，缩小了玩家的视线，相应地也让他们更加谨慎。同样重要的是，我们要知道，这类效果经常服务于重要的技术目的，因为他们可以减少大型开放空间所需的绘制距离，也制造一种假象，让人觉得场景看起来更大。我们经常看到游戏使用模拟的天气效果例如雨、雾和雪来实现类似的目的。
图 7
在游戏的进程中，关卡设计师可以使用瞭望体和封闭体的原理来调整一个游戏虚拟空间中的游戏难度。图8说明了使用封闭法导致的难度上的差异。在左边的例子中，玩家有着非常强大的情境感知能力，因为他们的视线能穿过墙。这意味着遇到敌人的时候，他们将是先手方。
图 8
在右边的例子中，使用封闭法限制了玩家的情境感知能力。这样做之后，玩家在探索新的空间时会经历一段焦虑期，因为他们需要快速地熟悉空间布局，这样他们才能为各种可能发生的情况做策略上的准备。尽快这些机制有很多心理上的影响，但是在本文中，我们主要讨论封闭体和瞭望体在3D空间中提升游戏难度的功能。
次要度量法: 移动能力和移动的可能性
合理地处理3D空间设计时，设计师需要清楚控制接口是怎样使3D空间中的移动变得更难或者更容易的。
图 9
当玩家有大量的可行动空间时，他会有更多的攻击敌人和躲避敌人的机会。空间也构成了玩家必需的情绪的基础。关卡几何布局的大小差异要能让玩家观察到场景的差异。
空间的运用也需要加上主要度量法——视线一起来分析。
尽管一个大空间能为玩家提供更多的机会，但是一个有限的视线会推翻任何空间带来的优势，这和《毁灭战士3》中使用的手电筒类似。（图9）
另一方面，当玩家的视野面相比于虚拟空间已经足够大的时候，他们处于最强的状态（图10）。一种简单地理解这两个元素的结合的方法是，认为游戏空间的大小永远要受玩家的视野面所限制；因此，难度度量法的原则就是，虚拟空间永远是次要的，因为世界最终是通过摄像头与玩家沟通的。
图 10
敌袭方向
虚拟世界对玩家来说就是移动和伏击两种可能性之间的权衡。最简单的理解这个权衡的方法是考虑视线、虚拟空间和敌人来袭袭的方向之间的关系。
有三种方式理解敌袭方向如何影响游戏的难度。敌袭方向的难度取决于敌人是否处于玩家当前的视野面之内，玩家是否需要移动视野面，或者玩家是否需要移动视野面、调整位置才能交战。
Ø 最简单的敌袭方向:玩家可以不用调整位置和视角，直接在视野面中看到敌人（图11）
图 11
Ø 难度适中的敌袭方向 ：玩家必须调整3D世界的视角，但是不一定要调整位置。（图12）
图 12
Ø 最困难的敌袭方向: 任何要求玩家从当前位置最大幅度地切换视角的敌袭方向。
图 13
当一个敌人的敌袭方向要求玩家改变他们的视野面和位置时，就创造了玩家出现失误的可能性。增加的失误可能性使游戏的难度变大。但是，为了进一步理解这个度量标识，我们需要对玩家的心理有更多一点的了解。
玩家心理: 矫正迭代
人类是优秀的“预测家”。我们倾向于通过不断地猜测、观察、矫正进行迭代，以此找到问题的解决方法。想象你在伸手去拿一杯咖啡。你会移动你的手，观察它的新位置，然后矫正拿到咖啡所需的移动幅度。这个过程每一秒都会发生很多次，直到你拿到你的咖啡。（图14）（这和SteveSwink的《游戏感》中“美味蛋糕”的例子很相似。）
图 14
基本上，我们越想让玩家改变他们的位置或者视线，我们就越多地强迫他们经历矫正迭代的过程。矫正迭代的次数越少，玩家越容易锁定他们的敌人。
图14是一个我们锁定一个静止目标时的迭代过程。大的红色三角形代表任何一个迭代过程中的出错空间；三角形越大，在那一步的迭代中的出错可能性就越大。
我们通过移动、观察、矫正（矫正）锁定目标，我们就逐渐地减小了出错空间。但是，如果一个物体一直在移动，那出错的可能性就不会线性地减少了，如图14所示。
据另一个例子，我们假定玩家在经历朝着一个静止物体的移动、观察、矫正的相同过程，也可以理解为他们是在调整他们的瞄准线，直到瞄准线移动到目标上。我们逐渐地移动瞄准线，直到出错空间在这个改良过程中变得越来越小。
现在，想象这个目标物突然对玩家的行为有所反应，试图边走边开枪扫射来逃脱（图15）。玩家现在就需要明显地改变他们的迭代过程，产生了更多可能性，因此出错空间变得更大，直到他们最终再次锁定到敌人。
图 15
躲避方向
尽管开放空间打开了玩家被敌人从各种方向接近或者袭击的各种可能性，但是更大的开放空间也为玩家提供了实施躲避策略的可能性。
在图16中，玩家占据优势，因为他的躲避方向比敌袭方向更多。在我之前讨论压抑与汇集的文章中，我将这些方向称为“扩大方向”——一种能够缓解敌人靠近玩家产生的紧张感的元素。
图 16
在大部分情况下，第一视角游戏的玩家会选择先调整他们的位置，这样使尽可能多的敌人处于当前的视角中——看一个人玩《英雄萨姆》（Serious Sam），他们通常喜欢先后撤远离敌人，这样可以让他们处于自己的视野面之内。玩家更喜欢移动改变位置，而不是持续地改变视野面。在大多数情况下，一个玩家会选择先后撤，同时尽可能小地改变视野面。（图17）
图 17
在一个设计巧妙的场景中，边走边朝敌人扫射永远是有优势的，因为敌人需要更多的纠正循环来攻击一个在扫射的目标，而不是一个仅仅是远离或者靠近的目标。你可以用游戏中的瞄准线移动来想这个问题。如果一个玩家在远离他的敌人，尽管他们变成了更小的目标，但是调整瞄准线的矫正迭代也明显地变少了。（图18）
图 18
当一个敌人移动时，导致玩家要高频率地调整视野面，增加了出错空间，所以这个关卡会非常困难。（图19）
图 19
关卡几何布局与玩家的战术
既然我们已经理解了必需的度量法和玩家心理，我们现在看看关卡几何布局是如何从难度和心理的角度改变这些关系的。
图20简单地描述了关卡几何布局如何通过影响视野面来改变玩家的情绪状态和策略。图20的方框1展示了玩家的视野面的虚拟图形，而方框2描述了玩家的视野面经过封闭体之后的真实视野。
图 20
通过在图20的例子中增加一个敌人，我们可以开始评估关卡几何布局如何改变视线、视角和躲避/敌袭方向。图21是一个玩家沿着狭窄的走廊前进到一片开放空间的例子。
图 21
因为镜头的截体被关卡几何布局封闭了，玩家不知道前面有巡逻的敌人存在。在这个例子中，玩家是最不利的。关卡几何布局减少了他们可能的躲避方向。通过消灭玩家边扫射边撤退的可能性，敌人需要更少的纠正循环就可以锁定玩家，占据了优势。
在这个例子中，玩家需要冲入不了解的空间，向敌人发起攻击。他们做这件事时可能会有迟疑，因为他们需要改变GFOV和位置才能发起攻击。进一步说，房间的视野被阻挡了，他们在这个场景中就没有情境感知能力——他们可能还认为自己在走进另一个狭窄的走廊。
但是，这也有好的一面；有限的空间有时候是利于玩家的，因为这减少了敌人可能攻击他们的袭击方向。这个权衡总是会减少可能的躲避方向，所以评估这个特殊的场景需要了解敌人的行为。
图 22
如果我们把玩家的位置和敌人的位置互换，我们就有一个完全不同的遭遇情况要讨论——这是有利于玩家的，原因与之前讨论的场景有利于敌人的原因相同（图22）。这是我之前讨论的压抑和汇集的另一个延伸。
如图22中描述的走廊是会让玩家被压抑的咽喉点——一旦被压抑，玩家就会觉得极其焦虑，快速地移动走出这个场景，尤其是在一场玩家会利用这些咽喉点的对抗比赛中。
图 23
图23说明了我们如何通过引入一些关卡几何布局改变玩家的战术能力和随后的情绪状态。在图23的方框1中，玩家在方框中往前走，有两个敌人从斜对角的方向接近，刚好在他们的视线之外。这个例子与图21的例子相似；但是，当玩家改变他们的视野面（并/或改变位置）去攻击敌人时，他们自己移动到了一个角落，因此牺牲了他们做躲避操作的空间。（图24）
图 24
逼迫敌人经过咽喉点永远是有利于玩家的。图25改变了图24中描述的场景，把战术优势转移到玩家这边。图25的方框2说明了一个封闭体如何从策略上有利于玩家。在这个例子中，玩家在屏幕上有两个敌袭方向。因为只有一个敌人，如果需要的话，我们可以使用这两个敌袭方向中的任意一个作为躲避方向，逼迫敌人进入另一个咽喉点。
图 25
图25还可以进一步通过改变关卡几何布局来增加额外的咽喉点（图26）。但是这将会对玩家不利，因为有太多可能的敌袭方向了。我们可以把这个场景想做“排查空间”——一种玩家逐个检查的战术，玩家在去下一个游戏空间之前，系统性地排查可能的伏击方向
图 26
在图27中，咽喉点的数量和图26的相同；但是，玩家可以系统性地排查每个点，然后再继续前进。在图26中，玩家需要同时控制三个不同的、敌袭方向，而在图27的类似的空间中，他们只需要同时控制两个。进一步来说，他们还可以逐渐地排查这些空间，减少这个数字。
图 27
玩家穿过图27描述的场景时，他们开始排查空间，避免可能的伏击（至少是普通情况下的伏击）。如《死亡空间》之类的游戏故意地打破这个规则，让玩家处于连续的焦虑阶段。
图 28
多人地图也是这个规则的显著例外。图29是一个对抗比赛的空间的例子，这个地图故意地防止玩家排查空间。这种空间设计故意弄得非常不规则，逼迫玩家之间有尽可能多的遭遇战。
图 29
纵向元素
如同平面的物体会影响空间的度量，纵向的元素也有同样的影响。在前文中，我们讨论了构台如何作为一个有利的瞭望体，让玩家有更强的情境感知能力并占据优势。
我们要再一次说明为何在影响难度的问题上，视线是优先于虚拟空间的，这是很重要的。
如图30中描述的情况，尽管玩家只有有限的躲避方向，但是构台给予玩家边走边扫射的能力，同时他们可以打击低层的敌人。这些元素的结合给予玩家在这个场景中最有利的位置。
图 30
为了进一步说明这一点，我们考虑在相反的位置的玩家（图31）。当靠近构台的边缘时，玩家上方的视野明显地被封闭。进一步来说，他们唯一解除这个封闭的方法就是后撤。就如前面的例子说明的，如果玩家从构台后撤，任何要攻击他们的敌人只需要很少的矫正迭代就可以进行一次精确的打击。
图 31
图 32
这个场景中的玩家冒险后撤，攻击一个比他们高的潜在敌人（图32）。尽管最终的结果是占据构台的敌人还在他们的视野面之内，但是玩家也使他或者她自己成为一个易于攻击的目标。理想情况下，高水平玩家应该开始意识到这种场景中的后撤会伴随着大量的、随机的扫射行为。
图 33
这个场景的最复杂的情况可以在图33中看到。如果我们剥夺玩家边走边扫射的能力，同时在玩家路径的上方添加一个悬挂的高台，那么这就形成了最困难的空间分布。玩家的视线缩小了，因此他们不再能获得情境感知能力，不再能计划他们的行动和可能的应变。进一步来说，玩家以最糟糕的方式牺牲了他们的躲避选择——他们只有后撤的可能性，而不能进行更加有效的边走边扫射式的移动。
图 34
如果我们觉得图33中的例子对玩家太难，我们可以用合理的方法改变几何布局，逐步地降低难度。例如，图34把走廊变得高很多，让玩家可以看到他们前方有个构台。这样至少让他们知道这个前进方向的潜在危险，他们就可以在前进的过程中，调整他们的视野面去适应这部分场景，而不是被迫地进行很多次矫正迭代。
勉强称得上是结论
”结论“这个词有误导性；要想理解几何空间对难度和玩家心理的影响，本文所写的只是冰山一角。理解虚拟空间的下一步就是思考游戏内的几何布局，我们有很多吸引人的和令人讨厌的场景用来思考。我之前在另一篇文章中讨论了这个问题的理论部分，那篇文章讨论了压抑与汇集的概念，我在本文中多次提及了它的精华。理解动态关系是这个问题的下一部分。我们需要理解在几何布局中是什么迫使玩家移动和攻击。现在，这个合理的提高3DFPS游戏难度的方法可以很容易应用到你自己的设计概念中了。如果在做布局设计时始终考虑着玩家的情境感知能力，那么我们就可以开始加入其他的设计工具，比如JesseSchell的有趣的曲线，用来进一步提高我们的设计。
参考文献
Tan, D. S., Czerwinski, M. P.,Robertson, G. G. (2006). Large Displays Enhance Optical Flow Cues and Narrowthe Gender Gap in 3-D Virtual Navigation. HumanFactors: The Journal of the Human Factors and Ergonomics Society Summer2006 vol. 48 no. 2 318-333