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Aspekte intelligenten Verhaltens:
Bewegungsprinzipien in Computerspielen
Robert Lüdecke, Martin Weihrauch | 12.07.2007 |
Proseminar Künstliche Intelligenz
Seite 2
Robert Lüdecke, Martin Weihrauch | 12.07.2007 | Bewegungsprinzipien in Computerspielen
Inhalt
– Grundlagen Spiele KI
– Wegfindung
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Grundlagen
Preprocessing
A* Algorithmus
Ausblick
– Schwarmbewegung
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Grundlagen
Verhaltensregeln der Individuen
Kombinierte Verhaltensweisen
Steuerung von Schwärmen
Anwendung
Seite 3
Inhalt
– Wegfindung
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Grundlagen
Preprocessing
A* Algorithmus
Ausblick
– Schwarmbewegung
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Grundlagen
Anwendung
Seite 4
Bestandteile eine Spiele-Engine
− Grafik-Engine
− Physik-Engine
− Musik-Engine
− „KI-Engine“
− ...
Seite 5
Ki system
Seite 6
Inhalt
– Wegfindung
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Grundlagen
Preprocessing
A* Algorithmus
Ausblick
– Schwarmbewegung
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Grundlagen
Anwendung
Seite 7
Inhalt
– Wegfindung
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Grundlagen
Preprocessing
A* Algorithmus
Ausblick
– Schwarmbewegung
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Grundlagen
Anwendung
Seite 8
„Spiel
Spiel“
...
Spielfigur
Umgebung
Wegfindung
...
Seite 9
Umgebungswerte (Graph)
Wegfindung
Seite 10
Inhalt
– Wegfindung
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Grundlagen
Preprocessing
A* Algorithmus
Ausblick
– Schwarmbewegung
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Grundlagen
Anwendung
Seite 11
Preprocessing
Seite 12
Raster Zerlegung
Quadrat Zerlegung (Civilization)
Quadrat-Zerlegung
Hexagon Zerlegung (Battle Isle)
Hexagon-Zerlegung
Seite 13
Wegpunkte Zerlegung
Seite 14
Wegpunkte Zerlegung
Nachteile:
- Spieler durchschaut Planung
- Oft nicht Optimal
Seite 15
Wegpunkte Zerlegung mit Kreisen
Seite 16
Zerlegung in 2n Bäume
- Nicht benötigte Bereiche nicht verfeinern
Seite 17
Polygonale Zerlegung
Seite 18
Zerlegungsformen
-
Raster
-
Wegpunkte
-
Bäume
-
Polygonal
Seite 19
Verfeinerung
-
Mehrer Wegfindungsverfahren für verschiedene Aufgaben
-
Beispielsweise:
- Grobe Langstrecke
- Polygonal Mittelstrecke
- Genaue Kurzstrecke
Seite 20
Gewichtung der Kanten
-
Geländermerkmale
-
Influence Map
Seite 21
Inhalt
– Wegfindung
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Grundlagen
Preprocessing
A* Algorithmus
Ausblick
– Schwarmbewegung
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Grundlagen
Anwendung
Seite 22
A*
Anwendung von A* auf Knoten X:
- für jeden benachbarten Knoten durch Heuristik schätzen wie teuer
zum Ziel
Zi l
- für jeden Nachbarn Y addiert A* geschätzte Kosten bis Ziel um von
X zu Y zu kommen
Æ
X =
f(Y)
g(Y)
f(Y)
=
=
=
Knoten mit minimalen f-Wert
g(Y) + h(Y)
gesammte Wegkosten von Start zu Y
gesammte geschätze Wegkosten
von Start über Y zu Ziel
Seite 23
A* Schwächen
-
Leistungsgrenzen durch Listen
-
„eckige“ Wege
- Abhilfe durch:
- Interpolation
- Splines
Sp es
Seite 24
Inhalt
– Wegfindung
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Grundlagen
Preprocessing
A* Algorithmus
Ausblick
– Schwarmbewegung
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Grundlagen
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Seite 25
Ausblick
-
Dynamisches Ausweichen
-
Life Long Planing A*
Seite 26
Inhalt
– Wegfindung
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Grundlagen
Preprocessing
A* Algorithmus
Ausblick
– Schwarmbewegung
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Grundlagen
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Seite 27
Inhalt
– Wegfindung
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Grundlagen
Preprocessing
A* Algorithmus
Ausblick
– Schwarmbewegung
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Grundlagen
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Seite 28
Grundlagen des Schwärmens
− Boids
− Einfache Verhaltensregeln
− Interaktion zwischen Boids
− Komplexes,
Komplexes intelligentes Gesamtverhalten
− Ändern der Regeln Æ Unvorhersehbares Verhalten des
Schwarms
Seite 29
Inhalt
– Wegfindung
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Grundlagen
Preprocessing
A* Algorithmus
Ausblick
– Schwarmbewegung
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Grundlagen
Anwendung
Seite 30
Wahrnehmung
Seite 31
Zielflug und Fliehen (seek and flee)
Seite 32
Verfolgen und Vermeiden (pursuit and
evasion)
Seite 33
Wandern (wander)
Seite 34
Ankommen (arrival)
Seite 35
Ausweichen (obstacle avoidance)
Seite 36
Inhalt
– Wegfindung
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Grundlagen
Preprocessing
A* Algorithmus
Ausblick
– Schwarmbewegung
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Grundlagen
Anwendung
Seite 37
Abgrenzung (separation)
Seite 38
Anziehung (cohesion)
Seite 39
Ausrichtung (alignment)
Seite 40
Inhalt
– Wegfindung
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Grundlagen
Preprocessing
A* Algorithmus
Ausblick
– Schwarmbewegung
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Seite 41
− Globaler Zielpunkt Æ Zielflug niedriger Priorität
− Komplexe Routen durch mehrere Wegpunkte
− Führungsgruppe oder Führungsindividuum
− Vektorfeld
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Inhalt
– Wegfindung
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Grundlagen
Preprocessing
A* Algorithmus
Ausblick
– Schwarmbewegung
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Grundlagen
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Seite 43
Anwendung
− Filme
− Schlachten bei Herr der Ringe
− Fledermausschwärme in Batman
− Computerspiele
− Realistische Natursimulation
− Koordination von Bots
− Gruppen in Echtzeitstrategiespielen
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Inhalt
– Wegfindung
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Grundlagen
Preprocessing
A* Algorithmus
Ausblick
– Schwarmbewegung
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Grundlagen
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Seite 45
Zugabe: A* im Detail
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