从空间度量角度分析策略性关卡设计法则

作者：Luke McMillan

（何为出色的关卡设计？哲学博士兼教育家McMillan通过本文讨论了视角对玩家的影响，并展示可将玩家呈现不同策略性选择的一系列游戏场景。）

我们有许多方法可以理解游戏中的3D空间感是如何转变玩家的情感状态。

关卡设计中所使用的一个方法就是建筑透视图——即玩家在特定时间与其所在空间的关系。许多采用这种方法的设计并没有更多考虑到涉及玩家、其他代理和环境的动态关系。

本文将探讨3D空间中的动态关系，以便大家了解如何使用动态对象结合水平几何学去调整游戏难度和玩家情感状态。为达到这个目标，本文将通过评估玩家在现代3D第一人称射击游戏（以下简称3D FPS）中可用的策略进行说明。

目标

*通过了解如何让3D FPS关卡更困难或更简单，掌握为游戏虚拟空间调整难度的方法。

*探讨如何使用一系列不同方法实现富有层次感的难度设置。

空间度量

为了用理性方法设计3D游戏空间，我们需要鉴定一系列度量。可改变难度的一个主要度量就是玩家的视线。玩家视线越长，他们就越能够提前作好计划，以策略性思维应对游戏世界。

视线更长也意味着玩家将拥有更多可行的策略性选择，因为他们有更充裕的时间制定计划，并且对环境形势也更为了解。另一方面，削弱玩家视线将使其处于不利形势，因为他们对周围环境所知甚少，也没有足够时间应对特定问题。

我必须指出这种观察结果主要来自FPS游戏。如果用一个更宽泛的词汇来形容，我们也可以用玩家的“情境认知度”来下此结论，但本文主要以关卡设计为中心，所以我将用视线一词来剖析这个概念。

我们可以使用两个关键法则来衡量视线：几何视野所形成的角度（以下简称GFOV），以及图像分辨率保真度，这可以让我们知道玩家实际上可看到多远的东西（图1）。

几何视野 & 显示视野

处理3D空间渲染问题时，我们主要考虑的是几何视野（图2）。几何视野是最广为讨论的视野度量类型，这个视野就是玩家的摄像镜头。其广度就是衡量截头锥体水平跨度的角度，远处的截面就是游戏引擎可以停止渲染的结束点。这就是所谓的“绘制距离”概念。复杂渲染系统通常用“弧分”（游戏邦注：arc minutes，它是测量小角度的单位，常用于几何学、地图测量及天文学中，1弧分等于1度的六十分之一，可划分为60弧秒）来描述这种视敏度元素。

较少被人提及的概念是显示视野，或称DFOV（图3）。这个视野由玩家到显示器之间的距离，以及他们所玩游戏设备的显示器大小所决定。有趣的是，DFOV在导航以及3D空间的后续难度中发挥了极端重要的作用，但这只是针对女性玩家而言。据Tan, Czerwinski和Robertson (2006) 所执行的一项调查结果显示，当DFOV和GFOV角度比例为1：1时，女性玩家会最占据优势。而即使这一比例显著变化，男性玩家在3D空间中的导航能力也甚少受到影响。

入口 & 闭塞口，以及视线

入口是指可让玩家获得比正常情况更长视线的游戏装置。我们可以将围绕在一个工厂水平面更高层的构台视为一种入口，因为玩家在此可以使用开放的建筑平面图看到自己所处位置之下的状况（图4）。这也是我们常看到玩家在某个战略性场景中处于“高地”的原因，因为比起位居地图低处地带，位居高处更能让人们了解周围形势。窗户以及门廊也可作为游戏关卡的入口。

可让玩家掌握更多视野的游戏对象所持有的武器都有极为强大的作用。例如可以扩增视线的狙击步枪就是一个典型。但这种强大的能力也会在某些方面打些折扣。狙击步枪虽然可让玩家掌握更长视线，但却会减少玩家的GFOV（图5）。而《Unreal Tournament》中的归航火箭则容易让玩家在使用过程中遭受攻击。

闭塞口也能更改图像保真度，并随之限制周边视觉或者玩家的视距。《毁灭战士3》中使用的手电筒就是一个出色的闭塞装置典型，它兼具这两方面的特点（图6）。

从立体视图角度来看，手电筒效果也是一个很有趣的技巧，它让小型空间看起来被人为地扩大了，并促使玩家探索房间或关卡的各个部分（而如果整个房间/关卡被完全照亮时他们根本不会进行这种地毯式的搜索）。从表面上看，《毁灭战士3》的关卡设计与其早期版本相比极为线性化，但玩家却能在狭小的空间中逗留更久，因为这种闭塞设计迫使他们必须花更长时间熟悉每个房间的情况。

《寂静岭2》（图7）所使用的“嘈杂”效果也是一种闭塞装置的替代性方法，它可用于减少玩家视线，从而让他们提高警惕。值得一提的是，这种效果通常还有重要的技术性用意，因为它可以减少制作大型、开放式场景所需的绘制距离，但同时又能给人造成一种大场景的错觉。通常还可以使用雨天、迷雾以及降雪等天气模拟效果来达到同样的目标。

关卡设计师可根据游戏情景，使用入口和闭塞法则去调整游戏虚拟空间的难度。图8呈现了有关使用闭塞方法的不同难度情况。在未使用闭塞方法的左图中，玩家具有高度的情境认知度，因为他们可以看透墙面，所有事物一览无余。这意味着他们随时可以应对任何敌人。

而在使用了闭塞方法的右图中，玩家的情境认知度受到限制，因此他们在探索新空间时将经历一个紧张的过程，他们必须迅速掌握空间布局以便针对一系列可能发生的情况部署战略。这些机制含有许多心理学原理，但我们在本文主要探讨如何使用闭塞和入口方法来解决3D空间中的难度升级问题。

二级度量：行动的能力，以及行动的可能性

解决3D空间的合理设计问题时，设计师需要清楚控制界面是如何让人们3D空间中的行动变得更为困难或简单。

当玩家掌握了大量的空间情况时，他们就有更多机会决定究竟要与敌人交战或是逃避敌人。空间也是塑造游戏过程必要情感的基础。最好是通过水平几何空间大小的变化，让玩家看到自己所处环境的反差。

空间需与前面的主要度量——视线相结合起来使用。

即使更大的空间可为玩家创造更多机会，有限的视线也会让这一空间所带来的优势荡然无存，这一点类似于手电筒在《毁灭战士3》中的使用（图9）

当玩家视野的截锥足够大时，他们就会掌握更多优势（图10）。将这两种元素结合在一起，要考虑到游戏空间的大小总会被玩家视野截锥所过滤。因此从难度的度量分级来看，虚拟空间总是居于次位，毕竟玩家最终是通过摄像机系统来感知游戏世界。

接近向量

虚拟空间是玩家判断行动可能性及埋伏可能性的一个权衡途径。理解这个权衡方法的最简单方式就是考虑视线、虚拟空间和敌人接近向量之间的关系。

有三个方法有助于我们理解接近向量如何对游戏难度产生影响。接近向量的难度取决于敌人是否占据玩家当前视野的截锥，玩家是否需要移动视野，或者他们是否需要移动视野并改变所处位置与敌人交战。

*最容易的接近向量：这是指玩家无需调整所在位置或视野，就能直接通过视野看到敌人（图11）

*中级接近向量：指玩家需改变自己在3D世界中的视野位置，但不一定改变所处世界位置，就可以看到敌人（图12）。

*最困难的接近向量：需要玩家改变当前位置，最大化地调整视野才能看到敌人（图13）。

当一个敌人接近向量需要玩家改变视野和所处位置时，玩家就会有犯错的可能。这也就增加了我们提高游戏难度的可能性。但为了更深入理解这个度量，我们还需要掌握一点玩家心理。

玩家心理：矫正循环

人类是杰出的“瞎猜者”。我们倾向于通过持续猜测、观察和更正，反复瞎猜解决问题的方法。想象下你打算去取一杯咖啡。你得移动手，观察它所在位置，然后更改移动量以到达目标所在。在你达到目标前，这个过程每秒都会发生好几次（图14）。

从根本上说，我们越是要求玩家更改所在位置或视线，他们就越需要执行大量矫正循环。而矫正循环次数越少，玩家就越容易直达目标。

图14就是我们面对一个静态目标而进行瞎猜过程的一个典型。红色的大三角形代表每个猜测阶段的误差限度，三角形越大，就意味着犯错的可能性越高。

当我们通过移动、观察和更正（更新）而接近目标时，我们会逐渐减少误差限度。然而，如果一个对象持续移动，直达目标的可能性并不会以线性方式减少，正如图14那样。

再举一例，让我们假设玩家正执行针对静态目标的移动、观察、更新等相同过程——他们试图调整自己的准星以便瞄准对象。他们会逐步移动准星直至误差限度越来越小。

现在，假如目标突然对玩家作出回应，并且试图通过扫射而逃脱（图15）。玩家就需要极大更正自己的猜测过程，考虑更多可能性，因此就增加了误差限度，直到他们再次瞄准敌人。

逃脱向量

虽然开放空间给玩家带来了更多被敌人夹击或接近的可能性（游戏邦注：因为敌人可以从更多方向接近玩家），但同时也为玩家创造了许多脱险的机会。

在图16中，玩家的优势在于，他所掌握的逃脱向量要多于敌人的接近向量。我曾在过去的文章中将这些向量称为“扩张向量”，这个元素可以减缓玩家因敌人侵袭而产生的紧张感。

在多数情况下，玩家在第一人称视角的游戏中会首先选择调整自己所处位置，以便将大量敌人尽收眼底——观察人们玩《Serious Sam》时就会发现，他们通常习惯于后退，以便在自己的视野中都能看到敌人。改变所处位置是优于改变视野的良策。在多数时候，玩家会优先选择后退，最小限度地改变视野位置（图17）。

在战略性场景中，向敌人扫射总会很有优势，因为比起那些简单地逃离或接近他们的目标，敌人需要更多矫正循环应对扫射目标。你可以从在游戏中移动准星这个情况来考虑。如果玩家朝向敌人后退，虽然目标会变得更小，但却可大量减少调整准星所需的矫正循环（图18）。

当敌人以这种方式移动时，玩家就需要极大更改自己的视野，这种情形就会因为增加误差限度而变得更为困难（图19）。

水平几何 & 玩家战术

现在我们已经掌握了一些基本度量和玩家心理元素，可以开始观察水平几何如何从难度及情感层面改变这些关系。

图20简单描述了水平几何如何通过影响视野来改变玩家的情感状态和策略。图20的第1帧显示了玩家视野的模拟表现，而第2帧则是闭塞之后的实际视野。

在图20中引入一个敌人后，我们可以开始评估水平几何如何改变玩家视线、视角以及逃脱/接近向量。图21展示了玩家通过一个狭窄的走廊走向一个开放空间。

由于摄像镜头截锥已被水平几何体所闭塞，玩家无从知晓前方有敌人在巡逻。在这种情况中，玩家形势最为不利。水平几何体减少了他们的可行逃脱向量。由于玩家此时已无法扫射，敌人就掌握了优势，他们可以用较少的矫正循环来锁定玩家。

在这一情况中，玩家需要闯入未知空间与敌人交战。他们不会冒然行事，因为交战需要改变GFOV和所处位置。除此之外，由于房间已经被阻塞，他们对周围环境情况所知甚少——他们甚至可能认为自己正进入另一个狭小的过道。

但这也有一个好处，密闭的空间有时候也会有利于玩家，因为它减少了敌人的接近向量。然后这一形势有利必有弊，玩家逃脱敌人的移动向量也相应减少，所以评估这种场景时需要玩家对敌人行为更为了解。

如果我们将玩家与敌人的位置对换，形势就会大为逆转——玩家此时就会掌握敌人之前所拥有的优势，而敌人则处于劣势（图22）。

像图22所描绘的这种走廊就是会对玩家产生压迫感的堵塞点，玩家受到压迫时就会觉得异常紧张，并迅速前行以期早点脱离这种环境，在死亡模式类型的场景中尤其如此。

图23展示了我们如何通过引入特定水平几何体来改变玩家的战略能力以及随后的情感状态。在图23的第1帧中，玩家正在前行过程中，有两个敌人从玩家视线之外的对角线方向接近他。这种情况类似于图21，但玩家要与敌人交战时就必须改变自己的视野（或所处位置），并将自己逼到一个角落，这样等于是减少了逃脱敌人的可用空间（图24）。

迫使敌人穿过堵塞点总会对玩家更为有利。图25改变了图24的场景，将玩家更具有战略优势。图25的第2帧展示闭塞装置在战略角度上为何对玩家更为有利。在这种例子中，玩家有两个可监视的接近向量。当时只有一个敌人，因此他可以使用任意一个接近向量作为逃脱向量，从而迫使敌人进入另一个阻塞点。

图25可以利用水平几何体进一步改变，并添加额外阻塞点（图26）。但这种形势会对玩家不利，因为他们此时拥有过多可能的接近向量。我们可以用“封锁空间”一词来考虑这种场景——玩家在进入下一个游戏空间时就可用这种“封锁空间”策略来确保自己有组织地堵死了潜在埋伏向量。

图27拥有与图26相同数量的阻塞点，但玩家可以在进前过程中较有条理地封锁各个点。在图26中，玩家任何时候都需要同时警惕三个不同的潜在接近向量，而在图27的线性空间中，他们一次只需考虑两个接近向量。另外，他们还可以渐进性地封锁这些空间以减少接近向量。

随着玩家在图27中的前行，他们开始封闭空间，以免遭遇埋伏。《死亡空间》等游戏就是为了让玩家时时处于紧张和焦虑中而有意打破了这一规则。

多人模式地图也是这一规则的例外情况。图29是一个死亡模式类型的空间，它有意阻止玩家封锁空间。这类空间设计故意采用非线性模式，迫使玩家频频遭遇险境。

高度元素

正如平面物体一样，高度元素也会影响空间度量。在上文内容中，我们已经提到构台如何作为高级的闭塞器，让玩家掌握更多情境认知优势。

这里需要再次强调，从确定难度的度量角度来看，视线的重要性超过了虚拟空间。

虽然玩家所拥有的逃脱向量较为有限，但图30中所描绘的构台却有利于玩家扫射处于较低地势的敌人。将这两种元素结合起来可以让玩家获得最有利的位置。

为进一步解释这一点，让我们想象玩家处于相反位置的情况（图31）。玩家靠近这个构台边缘时，他们对自己上方位置的视野就会极大受阻。另外，他们要想移除这种闭塞性，唯一可行的方法就是后退。而他们越是后退，离构台就越远，就越容易撞上敌人的枪口，因为此时敌人瞄准玩家开火所需的矫正循环就会越少。

玩家此时若是采取后退行动，并与处于更高位置的敌人交战，就会让自己身陷险境（图32）。虽然最终结果意味着占据构台的敌人不会脱离玩家视野，但玩家自己也更易于成为攻击目标。骨灰级玩家则会意识到要这种情况下后退，需要伴随大量的随机扫射移动才有胜算。

这种场景的最困难情况可见于图33。如果我们移除了玩家扫射的能力，并在玩家的路径中添加了一个悬伸出的平台，那么这就会变成一个最困难的空间。玩家的视线受阻，其掌握的情境认知度也更少，更不利于制定行动计划。除此之外，玩家的逃脱选择也非常不利——他们只可能后退而无法采取更有效率的边扫射边撤退行动。

如果我们发现图33中的情况对玩家来说太困难了，我们可以使用合理方法调整水平几何体，逐渐降低难度。例如，在图34中让走廊的高度再高一点，以便玩家看到前面有一个构台。这至少可以让他们知道这个接近向量的潜在危险，这样他们就可以调整自己的视野以适应当前环境，而非被迫增加矫正循环的次数。

总结

从空间对游戏难度及玩家心理影响的层面来看，本文所涉内容还只是冰山一角。理解虚拟空间的下一步就是要认识到在游戏几何学中，我们还要考虑到大量的引力和斥力。我曾在另一篇文章探讨压迫感和漏斗理论的文章中提到了这类元素。

理解动态关系并非本文话题，我们需要了解迫使玩家移动并同水平几何体接触的动力。我想，这里所提到的3D FPS游戏难度升级方法应该也很容易运用于你自己的游戏设计概念。如果在设计游戏空间时考虑到了玩家的情境认知度，那么我们就可以开始植入其他设计工具，例如Jesse Schell的兴趣曲线，以便进一步提升我们的设计。

（本文为游戏邦/gamerboom.com编译）