FPS游戏中的高仿真可扩展虚拟角色智能体研究.pdf

A Dissertation Submitted to Shanghai Jiao Tong University for the Degree of Master of Engineering Research onHighly Simulating ExtensibleIntelligent Agentfor FPS Games Author: Huang Jiahao Advisor:Xiao Shuangjiu puter Science and Technology School of Software Shanghai Jiao Tong University December2012 万方数据万方数据万方数据 FPS游戏中的高仿真可扩展虚拟角色智能体研究摘要第 I 页 FPS游戏中的高仿真可扩展虚拟角色智能体研究摘要第一人称射击游戏(First-Person Shooter Game, FPS)中,玩家通过与游戏中的虚拟角色交互-相互配合或相互攻击,从而达到娱乐的效果。为了提供真实和有趣的效果,游戏中的虚拟角色需要能根据玩家的行为和游戏中的虚拟环境,做出符合人的常理的响应。因此如何建立行为高度真实的虚拟角色,是FPS游戏开发中的关键问题之一。另一方面, 随着虚拟环境复杂度的提高,虚拟角色行为变得复杂,虚拟角色行为的真实性提高,虚拟角色的智能体模型应该具有很好的扩展性,从而可以快速满足扩展的功能和行为。本文针对如何构建FPS游戏中的真实的虚拟角色智能行为及其与用户之间的智能交互问题,设计实现了一套可扩展的,支持用户自然指令控制的高仿真-符合一般人类智能-单智能体AI架构,使得开发流程简洁方便,系统容易进行功能和行为上的扩展。本文的主要研究内容与研究成果如下: (1)设计实现了一套可扩展的,支持用户自然指令控制FPS游戏虚拟角色单智能体架构。结合智能体理论以及现有的工程设计方法,该架构把智能体中的各个模块以统一的类型-组件进行实现,以消息的机制进行通讯和协调,从而屏蔽各模块的差异,从而在功能上有很好的扩展能力。(2)研究了智能体内各个模块的相关理论,以消息机制为核心,设计实现的智能体必须的各个模块,包环境信息,感知,状态管理,效应, 行为决策等模块。通过消息传送代替接口调用,使得各个模块既保持着相互之间在理论上的关系,同时使得相互脱藕,高内聚性并具有很强的万方数据 FPS游戏中的高仿真可扩展虚拟角色智能体研究摘要第 II 页在功能扩展能力。(3)针对行为决策,改进了层级式有限状态机算法。把转换结合到状态中,简化转换的实现。同时,对状态进行分解并限制分解的次数,赋予不同层级的状态不同的意义和工作内容,从而设计实现出具有高仿真, 并易于行为扩展的行为决策算法。(4)设计了一套玩家指令驱动的虚拟角色响应模型,使得虚拟角色能根据用户的动作或语音指令执行相应的动作,反应出玩家的指令所造成的结果。(5)在实际的FPS游戏中对虚拟角色进行实现和测试,检验本文的虚拟角色设计,分析运行结果和效率。关键词:虚拟现实,FPS游戏人工智能,智能体,虚拟角色,行为决策, 人机交互万方数据 Research on Highly Simulating Extensible Intelligent Agent for FPS Games ABSTRACT 第 III 页 Research on Highly Simulating Extensible Intelligent Agent for FPS Games ABSTRACT First-person shooter games (FPS) is a kind of video games. Players and virtual characters in games cooperatewith each other or attack each other by shootingso that players can have fun fromgames. In order to provide interesting and realistic experiencefor entertainment, virtualcharacters in games need to act as human. Therefore, one of the most important problems in FPS games development is how to create intelligent virtual the other hand, the realitywillbe increased while