MDA: Formální přístup k hernímu designu a hernímu výzkumu

Abstrakt

V tomto článku představujeme MDA rámec (zkratka pro Mechanics, Dynamics a Aesthetics), který byl vyvinut a vyučován v rámci workshopu Game Design and Tuning na Game Developers Conference v San Jose v letech 2001-2004.

MDA je formální přístup k chápání her – přístup, který se snaží překlenout propast mezi herním designem a vývojem, herní kritikou a technickým výzkumem her. Věříme, že tato metodologie objasní a posílí iterační procesy vývojářů, vědců i výzkumníků a usnadní všem stranám rozložení, studium a navrhování široké třídy herních návrhů a herních artefaktů.

Úvod

Všechny artefakty jsou vytvářeny v rámci určité metodiky návrhu. Ať už se jedná o stavbu fyzického prototypu, architektury softwarového rozhraní, konstrukci argumentu nebo realizaci série řízených experimentů, metodiky designu řídí tvůrčí myšlenkový proces a pomáhají zajistit kvalitní práci.

Konkrétně iterativní, kvalitativní a kvantitativní analýzy podporují designéra dvěma důležitými způsoby. Pomáhají jí analyzovat konečný výsledek za účelem zdokonalení implementace a analyzovat implementaci za účelem zdokonalení výsledku. Tím, že k úkolu přistupuje z obou perspektiv, může zvážit širokou škálu možností a vzájemných závislostí.

To je důležité zejména při práci s počítačovými a videohrami, kde interakce mezi kódovanými subsystémy vytváří složité, dynamické (a často nepředvídatelné) chování. Designéři a výzkumníci musí pečlivě zvážit vzájemné závislosti před zavedením změn a vědci je musí rozpoznat před vyvozením závěrů o povaze vytvořeného zážitku.

V tomto článku představujeme MDA rámec (zkratka pro Mechanics, Dynamics, and Aesthetics), který byl vyvinut a vyučován v rámci workshopu Game Design and Tuning Workshop na Game Developers Conference, San Jose 2001-2004 [LeBlanc, 2004a]. MDA je formální přístup k chápání her – přístup, který se snaží překlenout propast mezi herním designem a vývojem, herní kritikou a technickým výzkumem her. Věříme, že tato metodologie objasní a posílí iterativní procesy vývojářů, vědců i výzkumníků a usnadní všem zúčastněným stranám rozklad, studium a navrhování široké třídy herních návrhů a herních artefaktů.

Na cestě ke komplexnímu rámci

Herní design a autorství se odehrávají na mnoha úrovních a na výzkumu a vývoji her se podílejí lidé z různých tvůrčích a vědeckých oborů. Ačkoli je často nutné zaměřit se na jednu oblast, každý, bez ohledu na obor, bude v určitém okamžiku potřebovat zvážit otázky mimo tuto oblast: základní mechanismy herních systémů, zastřešující cíle návrhu nebo požadované zážitkové výsledky hraní.

Programátoři a výzkumníci v oblasti umělé inteligence nejsou výjimkou. Zdánlivě nepodstatná rozhodnutí o datech, reprezentaci, algoritmech, nástrojích, slovníku a metodice budou prosakovat nahoru a formovat výslednou podobu hry. Stejně tak veškerý požadovaný uživatelský zážitek musí mít své dno někde v kódu. Jak hry nadále generují stále složitější chování agentů, objektů a systémů, umělá inteligence a herní design splývají.

Systematická soudržnost nastává, když jsou splněna protichůdná omezení a jednotlivé části hry se mohou vzájemně vztahovat jako celek. Rozložení, pochopení a vytvoření této soudržnosti vyžaduje pohyb mezi všemi úrovněmi abstrakce – plynulý pohyb od systémů a kódu k obsahu a hernímu zážitku a zpět.

Navrhujeme MDA rámec jako nástroj, který designérům, výzkumníkům a vědcům pomáhá tento převod provádět.

MDA

Hry vytvářejí designéři/týmy vývojářů a konzumují je hráči. Jsou zakoupeny, používány a nakonec vyřazeny jako většina jiného spotřebního zboží.

Výroba a spotřeba herních artefaktů.

Rozdíl mezi hrami a jinými zábavními produkty (jako jsou knihy, hudba, filmy a divadelní hry) spočívá v tom, že jejich spotřeba je relativně nepředvídatelná. Řetězec událostí, k nimž během hraní dochází, a jejich výsledek jsou v okamžiku dokončení produktu neznámé.

MDA rámec formalizuje spotřebu her tím, že je rozděluje na jednotlivé složky:

Pravidla → Systém → „Zábava“

…a stanoví jejich designerské protějšky:

Mechanika → Dynamika → Estetika

Mechanika popisuje konkrétní herní komponenty na úrovni reprezentace dat a algoritmů.

Dynamika popisuje chování mechanik za běhu hry působící na vstupy hráčů a vzájemné výstupy v čase.

Estetika popisuje žádoucí emocionální reakce vyvolané v hráči při interakci s herním systémem.

Základem tohoto rámce je myšlenka, že hry jsou spíše artefakty než média. Tím máme na mysli, že obsahem hry je její chování – nikoli média, která z ní proudí směrem k hráči.

Uvažování o hrách jako o navržených artefaktech pomáhá rámovat je jako systémy, které vytvářejí chování prostřednictvím interakce. Podporuje to jasnější volbu a analýzu designu na všech úrovních studia a vývoje.

MDA pod drobnohledem

MDA jako objektiv

Každou složku MDA rámce si lze představit jako “objektiv” nebo “pohled” na hru – oddělený, ale příčinně propojený. [LeBlanc, 2004b].

Z pohledu designéra dávají mechaniky vzniknout dynamickému chování systému, které následně vede ke konkrétním estetickým zážitkům. Z pohledu hráče estetika udává tón, který se rodí v pozorovatelné dynamice a nakonec i ve funkční mechanice.

Designér a hráč mají každý jiný pohled na věc.

Při práci s hrami je užitečné brát v úvahu jak perspektivu designéra, tak hráče. Pomáhá nám to pozorovat, jak se i malé změny v jedné vrstvě mohou kaskádovitě promítnout do dalších. Přemýšlení o hráči navíc podporuje návrh zaměřený na zážitek (na rozdíl od návrhu zaměřeného na funkce).

Naše zkoumání proto začneme diskusí o estetice, pokračujeme k dynamice a končíme základní mechanikou.

Estetika

Co dělá hru zábavnou? Jak poznáme konkrétní typ zábavy, když ji vidíme? Mluvit o hrách a hře je obtížné, protože slovník, který používáme, je poměrně omezený.

Při popisu estetiky hry se chceme odklonit od slov jako “zábava” a “hra” a přejít k cílenějšímu slovníku. Ten zahrnuje mimo jiné zde uvedenou taxonomii:

1. Vjem či Pocit – Hra jako smyslový požitek
2. Fantazie – Hra jako předstírání
3. Vyprávění – Hra jako drama
4. Výzva – Hra jako překážková dráha
5. Společenstvo – Hra jako sociální rámec
6. Objevování – Hra jako neprobádané území
7. Vyjádření – Hra jako sebepoznání
8. Podrobení – Hra jako koníček

Vezměme si například hry Charades, Quake, The Sims a Final Fantasy. Každá z nich je sice sama o sobě zábavná, ale mnohem poučnější je zvážit estetické složky, které vytvářejí jejich hráčské zážitky:

Charades: Společenstvo, Vyjádření, Výzva.

Quake: Výzva, Pocit, Soutěž, Fantazie.

The Sims: Objevování, Fantazie, Vyjádření, Vyprávění.

Final Fantasy: Fantazie, Vyprávění, Vyjádření, Objevování, Výzva, Podrobení.

Zde vidíme, že každá hra sleduje v různé míře více estetických cílů. Šaráda klade důraz na Společenstvo před Výzvou; Quake poskytuje Výzvu jako hlavní prvek hratelnosti. A přestože neexistuje žádná Velká Jednotná Teorie her ani vzorec, který by podrobně popisoval kombinaci a poměr prvků, které povedou k “zábavě”, tato taxonomie nám pomáhá hry popsat a osvětluje, jak a proč různé hry oslovují různé hráče nebo stejné hráče v různém období.

Estetické modely

Pomocí našeho estetického slovníku, který slouží jako kompas, můžeme definovat herní modely. Tyto modely nám pomáhají popsat herní dynamiku a mechaniky.

Například: Charades a Quake jsou kompetitivní hry. Jsou úspěšné, když jsou jednotlivé týmy nebo hráči v těchto hrách emocionálně zainteresováni na tom, aby se navzájem porazili. To vyžaduje, aby hráči měli protivníky (v Šarádě soutěží týmy, v Quaku hráč soupeří s počítačovými protivníky) a aby všechny strany chtěly vyhrát.

Je snadné pochopit, že podpora soupeřů a jasná zpětná vazba o tom, kdo vyhrává, jsou pro kompetitivní hry nezbytné. Pokud hráč nevidí jasnou podmínku vítězství nebo má pocit, že nemůže vyhrát, hra je najednou mnohem méně zajímavá.

Dynamické modely

Dynamika vytváří estetické zážitky. Například výzvu vytvářejí věci jako časový tlak a způsob hraní soupeře. Společenstvo může být podpořeno sdílením informací mezi určitými členy sezení (tým) nebo dodáním vítězných podmínek, kterých je obtížnější dosáhnout samostatně (například dobytí nepřátelské základny).

Vyjádření vychází z dynamiky, která podporuje jednotlivé uživatele, aby zanechali svou stopu: systémy pro nákup, stavbu nebo získávání herních předmětů, pro navrhování, stavbu a změnu úrovní nebo světů a pro vytváření personalizovaných, jedinečných postav. Dramatické napětí vychází z dynamiky, která podporuje rostoucí napětí, uvolnění a rozuzlení.

Pravděpodobnostní rozdělení náhodné veličiny dvou šestistěnných kostek.

Stejně jako u estetiky chceme, aby naše diskuse o dynamice zůstala co nejkonkrétnější. Vyvinutím modelů, které předpovídají a popisují herní dynamiku, se můžeme vyhnout některým běžným úskalím návrhu.

Například model 2 šestistěnných kostek nám pomůže určit průměrný čas, který hráč potřebuje k postupu po hrací ploše ve hře Monopoly, vzhledem k pravděpodobnosti různých hodů.

Termostat, který funguje jako systém zpětné vazby.

Podobně můžeme identifikovat systémy zpětné vazby v rámci hry a určit, jak konkrétní stavy nebo změny ovlivňují celkový stav hry. Ve hře Monopoly může lídr nebo lídři s rostoucím bohatstvím trestat hráče s rostoucí účinností. Chudší hráči se stávají stále chudšími.

Systém zpětné vazby ve hře Monopoly.

Jak se rozdíl zvětšuje, jen několik (a někdy jen jeden) z hráčů skutečně investuje. Ztrácí se dramatické napětí a děj.

S využitím našich znalostí estetiky a dynamiky si můžeme představit způsoby, jak Monopoly opravit – buď odměňovat hráče, kteří zaostávají, aby se udrželi v rozumném odstupu od lídrů, nebo ztížit postup bohatým hráčům. Samozřejmě – to by mohlo ovlivnit schopnost hry obnovit realitu monopolních praktik – ale realita není vždy zábavná.

Mechaniky

Mechaniky jsou různé akce, chování a ovládací mechanismy, které jsou hráči k dispozici v rámci hry. Společně s herním obsahem (úrovněmi, prostředky atd.) podporují mechaniky celkovou herní dynamiku.

Například mechaniky karetních her zahrnují míchání, přijímání triků a sázení – z čehož může vyplývat dynamika, jako je blafování. Mechaniky stříleček zahrnují zbraně, munici a spawn pointy, z nichž někdy vznikají věci jako kempování a odstřelování. Mechaniky golfu zahrnují míčky, hole, písečné pasti a vodní překážky, z nichž někdy vznikají zlomené nebo utopené hole.

Úprava herních mechanik nám pomáhá vyladit celkovou dynamiku hry. Vezměme si náš příklad s hrou Monopoly. Mechaniky, které by pomohly zaostávajícím hráčům, by mohly zahrnovat bonusy nebo “dotace” pro chudé hráče a pokuty nebo “daně” pro bohaté hráče – třeba vypočítané při překročení čtverce Go, opuštění vězení nebo uplatnění monopolů nad určitou hranici hodnoty. Uplatněním takových změn v základních pravidlech hry bychom mohli být schopni udržet zaostávající hráče konkurenceschopné a zaujaté po delší dobu.

Dalším řešením nedostatku napětí při dlouhých hrách Monopoly by bylo přidání mechanik, které podporují časový tlak a zrychlují hru. Třeba vyčerpáním zdrojů v průběhu času pomocí daně s konstantní sazbou (aby lidé rychle utráceli), zdvojnásobením všech výplat u monopolů (aby se hráči rychle odlišili) nebo náhodným rozdělením všech nemovitostí pod určitou hranicí hodnoty.

Ladění

Je zřejmé, že poslední krok naší analýzy hry Monopoly zahrnuje testování a ladění hry. Iterativním zpřesňováním hodnoty sankcí, míry zdanění nebo prahových hodnot odměn a trestů můžeme hru Monopoly vylepšovat, dokud nebude vyvážená.

Při ladění nám náš estetický slovník a modely pomáhají formulovat cíle návrhu, diskutovat o nedostatcích hry a měřit náš pokrok při ladění. Pokud naše daně ve hře Monopoly vyžadují složité výpočty, může se stát, že znemožníme hráčům smysl pro investici tím, že jim ztížíme sledování peněžních hodnot, a tím i celkový pokrok nebo postavení v soutěži.

Podobně nám naše dynamické modely pomáhají přesně určit, odkud mohou pocházet problémy. Pomocí modelu šestistenné kostky můžeme vyhodnotit navrhované změny velikosti nebo rozvržení hrací plochy a určit, jak změny prodlouží nebo zkrátí délku hry.

MDA v akci

Nyní se zamysleme nad vývojem nebo vylepšováním složky umělé inteligence ve hře. Často je lákavé představovat si komponenty umělé inteligence jako mechanismy “černé skříňky”, které lze teoreticky relativně snadno začlenit do různých projektů. Ale jak naznačuje rámec, herní komponenty nelze hodnotit in vakuu, kromě jejich vlivu na chování systému a zážitek hráče.

První průchod

Zvažme příklad hry Babysitting [Hunicke, 2004]. Váš nadřízený se rozhodl, že by bylo přínosné vytvořit prototyp jednoduché herní umělé inteligence pro značku. Vaším hráčem bude chůva, která musí najít a uspat jedno dítě. Demo bude navrženo tak, aby předvádělo jednoduché emotivní postavy (jako je dítě), pro hry určené dětem ve věku 3-7 let.

Jaké jsou estetické cíle tohoto návrhu? Zkoumání a objevování jsou pravděpodobně důležitější než výzva. Dynamika jako taková je zde optimalizována nikoliv pro “výhru” nebo “soutěžení”, ale pro to, aby dítě vyjadřovalo emoce, jako je překvapení, strach a očekávání.

Úkryty by se mohly označovat ručně, cesty mezi nimi by se kódovaly natvrdo; většina herní logiky by se věnovala manévrování dítěte do výhledu a vytváření reakcí podobných reakcím dítěte. Herní mechanismy by zahrnovaly mluvení na dítě (“Vidím tě” nebo “Baf”), pronásledování dítěte (pomocí avatara nebo myši), plížení, hraní na honěnou atd.

Druhý průchod

Nyní zvažte variantu stejného designu – vytvořenou pro práci s franšízou, jako je Nickelodeon ́Rugrats ́, a zaměřenou na dívky ve věku 7-12 let. Esteticky by hra měla působit náročněji – možná by měla mít nějaký druh příběhu (vyžadující několik úrovní, z nichž každá představuje novou část příběhu a související úkoly).

Co se týče dynamiky, hráč nyní může sledovat a komunikovat s několika postavami najednou. Můžeme přidat mechaniku časového tlaku (tj. dostat je všechny do postele před devátou večer), zahrnout “faktor bordelu” nebo sledovat emoce postav (špinavé pleny způsobují pláč, pláčem ztrácíte body) atd.

Pro tento návrh již nebudou stačit statické cesty – a pravděpodobně bude dobré nechat je, aby si sami vybírali úkryty. Bude mít každé dítě individuální vlastnosti, schopnosti nebo výzvy? Pokud ano, jak tyto rozdíly hráči odhalí? Jak budou sledovat vnitřní stav, uvažovat o světě, ostatních miminkách a hráči? Jaké druhy úkolů a akcí bude hráč muset plnit?

Třetí průchod

Nakonec si můžeme stejnou hru se značkami představit jako plnohodnotnou strategickou vojenskou simulaci, jako je Splinter Cell nebo Thief. Naší cílovou skupinou jsou nyní muži ve věku 14-35 let.

Estetické cíle se nyní rozšiřují o fantasy prvek (hraní rolí vojenské elity lovící špiony nebo rošťáka hledajícího kořist) a náročnost může pravděpodobně hraničit s podrobením. Kromě angažovaného děje plného intrik a napětí bude hráč očekávat koordinovanou aktivitu protivníků – ale pravděpodobně mnohem méně emocionálního projevu. Když už, tak by agenti měli vyjadřovat strach a odpor už při pouhém náznaku jeho přítomnosti.

Dynamika by mohla zahrnovat možnost získat nebo zakoupit výkonné zbraně a špionážní vybavení a rozvíjet taktiku a techniky skrytého pohybu, klamného chování, úhybů a útěků. Mechaniky zahrnují rozsáhlé technologické a dovednostní stromy, různé typy nepřátelských jednotek a úrovně nebo oblasti s proměnlivým rozsahem pohyblivosti, viditelnosti a zorného pole atd.

Agenti v tomto prostoru musí kromě koordinace pohybu a útoků operovat v širokém spektru smyslových údajů. Uvažování o pozici a záměrech hráče by mělo znamenat výzvu, ale také podporovat jejich celkový úspěch. Budou nepřátelé schopni projít přes překážky a projít náročným terénem, nebo budou “podvádět”? Bude šíření zvuku “realistické” nebo postačí jednoduché metriky založené na vzdálenosti?

Závěrečné shrnutí

Zde vidíme, že jednoduché změny v estetických požadavcích hry způsobí mechanické změny její umělou inteligenci na mnoha úrovních – někdy vyžadují vývoj zcela nových systémů pro navigaci, uvažování a strategické řešení problémů.

Na druhou stranu vidíme, že neexistuje žádná AI mechanika jako taková – inteligence nebo soudržnost vychází z interakce AI logiky s herní logikou. Pomocí MDA rámce můžeme explicitně uvažovat o estetických cílech, vyvodit dynamiku, která tyto cíle podporuje, a podle toho pak rozšířit rozsah našich mechanik.

Závěry

MDA podporuje formální, iterativní přístup k návrhu a ladění. Umožňuje nám explicitně uvažovat o konkrétních cílech návrhu a předvídat, jak změny ovlivní jednotlivé aspekty rámce a výsledné návrhy/implementace.

Pohybem mezi třemi úrovněmi abstrakce MDA můžeme konceptualizovat dynamické chování herních systémů. Chápání her jako dynamických systémů nám pomáhá vyvinout techniky pro iterativní návrh a zlepšování – umožňující kontrolovat nežádoucí výsledky a ladit požadované chování.

Navíc díky pochopení toho, jak formální rozhodnutí o hře ovlivňují zkušenost koncového uživatele, jsme schopni tuto zkušenost lépe rozložit a využít ji jako podnět pro nové návrhy, respektive výzkum a kritiku.

Reference

Barwood, H. & Falstein, N. 2002. “More of the 400: Discovering Design Rules”. Lecture at Game Developers Conference, 2002. Available online at: http://www.gdconf.com/archives/2002/hal_barwood.ppt

Church, D. 1999. “Formal Abstract Design Tools”. Game Developer, August 1999. San Francisco, CA: CMP Media. Available online at: http://www.gamasutra.com/features/19990716/design_tool s_01.htm

Hunicke, R. 2004. “AI Babysitter Elective”. Lecture at Game Developers Conference Game Tuning Workshop, 2004. In LeBlanc et al., 2004a. Available online at: http://algorithmancy.8kindsoffun.com/GDC2004/AITutori al5.ppt

LeBlanc, M., ed. 2004a. “Game Design and Tuning Workshop Materials”, Game Developers Conference 2004. Available online at: http://algorithmancy.8kindsoffun.com/GDC2004/

LeBlanc, M. 2004b. “Mechanics, Dynamics, Aesthetics: A Formal Approach to Game Design.” Lecture at Northwestern University, April 2004. Available online at: http://algorithmancy.8kindsoffun.com/MDAnwu.ppt

Autoři: Robin Hunicke, Marc LeBlanc, Robert Zubek

Zdroj: ResearchGate