引言
许多游戏设计师依靠内容可变性来开发游戏玩法。 重复的障碍使玩家感到无聊，因此设计师通常倾向于创造一种持续参与的游戏玩法。 游戏通常由以下部分组成：关卡，机制，图形，声音等。 最重要的一项是关卡设计。 他没有为游戏带来新的维度，而是致力于构建现有元素。 由于对内容游戏的巨大需求，游戏设计的主要目标是关卡设计。 他们的角色至关重要，在大型项目中，他们甚至由一个单独的团队从事，这些团队不参与游戏和机制的设计。
在创建关卡以确保高质量游戏玩法时，仅创新和可变性是不够的。 烦人的情况，模糊的指令或缺乏吸引力的困难会导致负面影响玩家的水平。 检查已经发布的游戏的级别，我们可以确定有助于改善设计质量的常见模式。
这些模式是描述标准级别设计方法的简单约定。 关卡设计是游戏设计的一部分。 也就是说，关卡设计模式是游戏设计模式的子集。 但是，关卡设计具有许多微妙之处，这些微妙之处并不属于游戏设计框架。 关卡可以强调剧情，创建短期可达成的小目标，并允许您制定游戏玩法，以增强玩家对游戏的沉浸感。 在游戏中创建关卡非常重要，有时开发人员会为用户提供设计关卡的工具，以便他们可以创建新关卡并进行共享。
尽管本文介绍的关卡设计模式可能是游戏设计师所熟悉的，但正式记录它们很重要。 因此，我们可以简化有经验的设计师和新手设计师之间的交互，从而为关卡设计技术的发展做出贡献。 在本文中，我们努力规范关卡设计模式的概念，不仅为初学者创建了宝贵的资源，而且为进一步研究和开发此类模式奠定了基础。 此外，我们相信这项工作可以使研究社区受益，特别是在游戏设计，游戏分析，过程内容生成和自动关卡设计领域。
在这篇文章中，我们将详细描述六个级别的设计模式。 这些模式出现在各种2D游戏中。 我们将讨论使用这些模式的原理和原因，并显示在各种游戏中使用它们的示例。 本文将无法显示所有潜在的甚至关卡设计模式的所有现有示例。 在本文中，我们将考虑最常见的示例，以使概念正式化并为将来的研究奠定基础。
内容：背景知识
设计模式可以追溯到70年代，其基础是建筑师Christopher Alexander [1]奠定的。 亚历山大创建了这些模式，以便找到更正式的交流语言。 设计模式总结了可以在环境中检测到的常见问题及其相应的解决方案。 描述的解决方案用作一般说明，而不是问题的最终解决方案。 在80年代，Erich Gamma，Richard Helm，Ralph Johnson和John Vlisidis出版了一本描述软件设计模式的书时，这个想法就转移到了软件设计中[2]。 像亚历山大一样，他们收集了面向对象设计中经常遇到的问题，并提出了解决方案。 Kremeyer [3]类似地介绍了游戏设计模式，以解决重复性任务。 它们的定义变得不太严格，因此游戏设计模式被视为影响游戏玩法的常见且重复的游戏设计元素[4]，[5]。
开发人员，设计师，科学家，游戏创建者和评论家长期以来一直在讨论设计模式。 通常，它们不是设计模式，而是技巧，窍门，技巧等。通常，它们指的是设计模式的概念，它们分析世界的特定层次或区域[6]，[7]，[7]-[9]，游戏[类别[23]-[31]中的10]-[22]，或者最普遍地研究[3]-[5]，[32]-[42]。 这些信息通常基于他们在游戏设计和开发中的经验以及参与游戏本身的经验。 最值得一提的是在许多游戏中都会重复出现的模式。 只要有可能，在以下各节中，我们都会列出先前对级别设计模式进行分类和分类的尝试之间的相似之处。
除了搜索和分类设计模式外，研究还在探索在程序内容生成中使用这些模式的方法。 也就是说，设计模式还用于生成级别[19]，[25]，[38]，[43]-[48]； 此外，尝试使用它们来生成游戏规则[49]，[50]。 在标准方法中，设计模式被用作生成过程中的约束条件，以减少生成空间，从而仅将与模式对应的级别保留在其中[38]，[43]，[44]，[48]，[49]； 这是最常用于结构发电机[51]。 另一种方法是在适合度函数中为基于搜索的生成器使用设计模式[52]； 这些功能将搜索引向寻找应用这些模式的级别[25]，[38]，[45]，[46]，[50]。 另一种方法是在PCGML算法的训练数据集中包含模式[53]，以便促进新内容的生成[19]，[47]。
模式
我们正在考虑的模式是出现在各种游戏级别的元素。 因此，我们将以各种游戏的屏幕截图为例进行演示。
选择模式时要考虑其重要性（即在社区或其他作品中经常讨论），可重复性（即在大量游戏中引人注目）和影响力（这些模式在这些游戏中的重要性）。 为了创建足够有代表性的场景，选择了30款游戏，包括旧游戏和新游戏； 它们由大公司和独立开发商发行； 它们用于不同类型的游戏中（平台，赛车和格斗游戏，拼图等）。 优先考虑流行游戏，具有较大社区的游戏以及通常被称为积极榜样的游戏。
在我们熟悉发现的模式之前，我们记录了将在本文中使用的词汇。 该词汇表摘自Anthropy和Clark [35]，Bjork和Holopainen [4]，以及wiki设计模式[5]，并适应了我们的需求。
在我们的工作中，模式是游戏元素在一定程度上彼此相对排列的结果。 例如，我们没有将检查点归因于模式，因为我们将它们视为游戏机制。 但是，检查点的机制可以与本文中介绍的模式结合使用。 例如，检查站通常位于安全区域，并且与步伐违规有关。
我们分别描述了这些模式，但是可以对其进行组合或修改，以创建新的新鲜游戏玩法。 可以根据现有设计的组合或变化生成新的设计模式。 例如，汤普森[30]表明，新超级马里奥兄弟U（任天堂，2012）的模式是几种著名模式的组合。 还值得注意的是，缺少图案并不一定意味着设计不佳。 模式只是建议，最终设计者决定使用它们。
并非所有模式都适用于任何游戏或关卡，因此我们专注于我们认为在各种游戏中最常见的模式。 在本文中，我们介绍了六种模式：指导，预埋，安全区，分层，分支和断步。 在以下各节中，我们将分别考虑它们，并提供在游戏中如何使用它们的示例。
方向指示
通过关卡后，玩家可能会迷失所需走的路线，尤其是在设计方面之一是研究的情况下。 模式，我们称为“方向指示”，是指使用非语言游戏元素引导玩家朝正确的方向发展。 言语提示和教程，例如，角色提供建议或指示，我们将考虑游戏设计中与学习或讲故事有关的元素，而不是与模式有关的元素。 方向指示图案包括游戏者在通过关卡的方向上或在秘密或所收集物品的方向上的方向。
使用关卡表格引导玩家的最简单方法。 在这种模式下，设计人员使用实心砖将玩家的视线指向正确的方向。 在3D游戏[31]，[32]，[42]，[54]中比在2D [17]，[36]中更经常讨论这种模式的使用。 在3D游戏中，玩家通常具有更大的移动自由度，因此设计师应将其推向下一个位置。 上图显示了Super Meat Boy（Team Meat，2010）和Super Mario World（Nintendo，1990）如何使用实心砖向玩家显示完成关卡的方向。
指示方向的最常用方法之一是使用收集的物品。 他们可以显示主要路线，也可以报告玩家尚未看到的地方。 开发人员可以使用这种技术来使玩家摆脱“错误的决定”，例如，当他们无法识别通往另一位置的正确路线时，避免盲目跳跃。 收集的物品还可以用于指导玩家探索最初看起来“危险”或错误的路径，或将它们推到安全的地方或到达他们仍然看不到的目标区域。 上图是一个例子。 它显示了来自金刚国家2（Rare，1994）的两个连续屏幕。 如果在游戏的第二级结束时，玩家将香蕉所在的位置（左图）潜入一个看起来像无底洞的地方，那么他们将在下方看到一个平台（右图）。 Anthropy [36]，Smith [24]，Pugh [32]，Koncewicz [23]和Kremers [40]在先前的著作中提到了类似的方向指示。 这个概念以各种名称而为人所知，例如，它被称为“面包屑” [32]或“符号” [36]，但含义保持不变。
危险是指示方向的另一种常见方式。 分开放置时，危险会影响玩家的惯性，如安娜·安特罗皮（Anna Anthropy）[36]，米拉姆（Milam）和埃尔·纳斯尔（El Nasr）[42]所说。 在展开（Chris Johnson和Chris Larkin，2015）中，玩家将粉红色矩形移至极坐标（而不是笛卡尔坐标），试图到达圆心。 上图显示了有无危险的场景比较：内圈为红色地板。 如果在这样的场景中没有危险（右图），那么玩家将始终触摸内圈，这将给他们更多的时间来避免移动危险。 如果在内圈上有一个红色的地板（触摸时会杀死），则玩家被迫与该区域保持安全距离（左图）。 尽管两个场景相同，但是玩家通常会以不同的方式对待它们。
敌人提供的指示可能与大多数危害不同。 敌人可以用来与敌人战斗，因此可以用来吸引玩家的注意力。 在分析超级银河战士游戏（任天堂，1994年），Boss Key系列视频系列[15]，Milam和El Nasr的工作[42]分析3D游戏中追求AI的模式以及Hoeg中讨论了这种指导。 22]分析了动作对FPS游戏中玩家选择的影响。 敌人的出现引导玩家朝他们的方向前进。 例如，敌人在看似无法到达的地方的存在使玩家思考如何接近他们。 上图的左图显示了《超级银河战士》（任天堂，1994年）如何利用敌人将玩家推向所需的路线。 右图显示了如何利用敌人将玩家吸引到陷阱（掉落的地板）而不是《恶魔城传奇》（Konami，1997）中的奖励路径。
指示方向的另一种常见方式是在环境中使用提示，例如，较亮的图块（更改单个场景图块的颜色或纹理会激发玩家的好奇心）。 先前的几篇论文[3]，[10]，[15]，[18]，[31]，[41]，[42]，[54]中都考虑了这种技术。 作者研究了如何使用各种环境砖块来吸引玩家对某些区域的注意力并激发他们去探索的问题。 上图显示了如何使用具有不同纹理的瓷砖来激励玩家去研究《超级银河战士》（任天堂，1994）和《塞尔达传说：通向过去》（任天堂，1991）。
安全区
“安全区”是一种模式，用于指定当前场景中的一个或多个区域，在这些区域中，玩家不会遭受负面互动（带有危险，敌人等）。 安全区的存在创造了空间区域，玩家可以在其中分析周围环境并安全地计划未来的行动。 它们在化身的起点（生成点）特别重要，因此玩家可以有时间适应环境并了解前方的困难。 安全区很少在屏幕上明确显示，玩家可以通过短时间观察场景来识别它们，而不会注意到附近的危险及其模式。
在上图中，我们用红色的虚线绘制了游戏本身不可见的屏幕上敌人的火线。 在这些示例中，安全区是化身可以站立而无需越过单火线的空间。 在左图所示的Mega Man（Capcom，1987）场景中，您可以看到最低平台上的安全区域，最左侧楼梯正上方的区域以及屏幕右上角的区域。 在《星际警卫队》的场景中（洛伦·施密特，2010年），您会注意到安全区域以空的黑色空间的形式出现。 在这种情况下，玩家通常会尝试发明在安全区域之间实现目标的策略。
在上图中，我们绘制了红色虚线矩形，显示了场景中的安全区域。 左图显示了（Brett Taylor，2017）的级别，其中有一个很大的中心区域，移动危险无法触及玩家。 对于玩家来说，使用安全区域在舞台上移动非常重要，因为危险的移动速度要比虚拟角色快。
右图显示，《塞尔达传说》（任天堂，1986年）地牢房的门是安全区域，可让玩家熟悉必须克服的挑战。安全区可能会违反步速-我们将在下面考虑这种模式。但是除此之外，它们可以用来指示方向，将玩家推向特定的路线。以前的工作[8]，[24]，[26]，[34]中也提到了安全区的概念，但通常在这里用来放置检查站和保护室[4]，[5]，[14]，[36]。 。先驱者
先驱者是一个文学概念[55]-[57]：作者暗指历史上将会发生的事情。整个概念可以应用于游戏[6]，[10]，[14]，[15]，[41]。在该元素成为游戏中不可或缺的部分之前，我们可以称其为玩家对熟悉环境中元素的“预测”。先驱者是一种有用的模式，它使玩家无需教程即可熟悉新的游戏机制或游戏对象。一旦玩家掌握了新产品的基础知识，游戏就可以基于这个新元素呈现出困难的局面。上图显示了在《强大的吉尔·奥夫（Mighty Jill Off）》（安娜·安特罗皮（Anna Anthropy，2008））中，玩家如何熟悉新的危险。蜘蛛首先出现在左侧图像所示的场景中，后来在游戏中变得更加危险（右侧图像）。上图显示了《洛克人》（Capcom，1987年）中的危险预示着这一级别的头目大战。在关卡中，玩家面对剪刀状的炮弹（左图），该炮弹预示着上图所示级别的老板武器。另外，预感激发了玩家的好奇心，使他们担心未来的机会。这是探索性自然游戏的常见元素。上图显示了两个示例。《塞尔达传说：通向过去》（任天堂，1991年）向玩家介绍了对象，他只能在游戏后期与之交互（左图）。《超级银河战士》（任天堂，1994年）嘲弄了玩家上电后只能经过的路线。前体模式的这种使用通常会强调鼓励玩家重返游戏场的设计，这通常是在研究过程中发生的。层数
图层是组合多个对象以创建新游戏玩法的模式。通常，为了使困难对玩家诚实，此模式之前是“先行者”模式。大多数情况下，层用于添加新的，更复杂的困难，而无需引入新元素。以前，玩家会分别遇到不同的元素，因此他熟悉它们的行为，但现在他必须发明一种新的策略来克服它们。当混合元素的结果是计划外时，此模式可能导致令人讨厌的游戏玩法。许多游戏有效地使用了这种模式[9]，[11]，[13]，[17]，[20]，[28]，[35]，因此它们没有很少出现的对象，这是玩家认为不重要的（因此，此模式与汤普森的“掷球”模式[12]相同）。上图显示了游戏如何通过组合相同敌人或危险的多个实例来创建更复杂的游戏玩法。在《火星女同性恋蜘蛛女王》（安娜·安特罗皮，2011年）中，通过添加许多相同的敌人解决了这个问题；在《 VVVVVV》（Terry Cavanagh，2010年）中，以某种方案的级别放置了数种移动危险副本。上图显示了通过各种敌人的组合创造全新游戏玩法的游戏。在左图所示的《洛克人》（Capcom，1987年）中，玩家必须等待，直到跳上消失的平台，直到变得坚固为止，但同时要注意在其站立的平台上并排奔跑的敌人。在《强大的吉尔·奥夫（Mighty Jill Off）》（安娜·安特罗皮（Anna Anthropy，2008）中，玩家必须尽快到达关卡，且不要触碰火焰并追赶蜘蛛离开黄色盒子开始追赶玩家。分枝
分支是玩家实现目标的几种方式。做出选择会给玩家一种赋权的感觉。研究过先前的作品[4]，[5]，[7]，[9]，[12]，[14]，[15]，[20]，[24]-[28]，[30]，[34] ，[37]，[39]，我们得出的结论是，该模式以各种方式用于创建不同类型的游戏玩法。有时游戏会产生错误的选择感[21]，当完成关卡研究时，它会采用大多数路线，例如《塞尔达传说》（Nintendo，1986）中的地牢。在《洛克人》（Capcom，1987年）中，可以用任何顺序完成关卡。也就是说，仅使用一开始就提供给播放器的工具就可以完成任何级别。超级马里奥兄弟（1985年，任天堂）以拥有玩家可以进入的管道而闻名，寻找替代的关卡通过路线。可以无限制地分支关卡，即所有路线都可供玩家选择，这增强了探索的感觉。上图显示了两个无限制使用分支的场景。在左图所示的L'Abbaye Des Morts（Locomalito，2010）和右图所示的The Zelda Legend（Nintendo，1986）中，玩家可以自由选择驾驶路线。条件分支为玩家提供了几种选择的途径，但只有在满足某些条件后，他才能在单独的路径上移动。这种类型的分支激发了玩家的好奇心，可能需要返回水平或反复尝试探索多个路径。上图显示了条件分支的两个示例。在左图的《超级银河战士》（任天堂，1994年）中，门分散在各个关卡中，关门一直关闭，直到玩家找到打开它们的武器。在《超级马里奥乐园》（任天堂，1989年）的情况下，化身可以处于两个州之一，无论大小，都可以。右图显示了超级马里奥乐园（Super Mario Land）的关卡，只有角色较小时，玩家才能沿着其中一条路径走。这迫使玩家做出有趣的决定-小人物更容易受到攻击，但只有他可以沿着某些路线移动[7]。最后，分支可以创建“风险奖励”情况[4]，[5]，[12]，[14]，[26]，[30]，[34]，[37]。当游戏向玩家介绍多条路线时，一种可能是安全的替代方案，但奖励很小，而另一种可能需要更高的技能，但也会提供更高的奖励。这使玩家有动力在游戏中花费更多的时间，因为他们会从这项投资中获得回报。上图显示了Excitebike（任天堂1984）和SpeedRunners（DoubleDutch Games 2013）赛车游戏，它们使用带有风险奖励的分支。在这两种游戏中，玩家都可以选择需要更多技能的路径，但如果成功，他们将在竞争中占优势。违反节奏
违反速度是游戏过程中从一个场景到另一个场景的故意更改。它用于增加或减少压力，以便玩家在整体游戏过程中投入更多的精力。传播速度干扰的最有效方法是声音和视觉提示。通常，“分层”模式与速度违规相结合，因为许多元素的存在自然会增加张力，尤其是在创建困难情况时[24]，[25]。另一方面，可以使用安全区产生相反的效果并打破步伐以减少张力[24]，[25]。违反节奏的常见方法是引入大大增加复杂性的危险。玩家可以将它们视为与老板的战斗。检测威胁的增加通常会引起玩家的注意，从而增加了游戏的强度。上图显示了“最终战斗”（Capcom，1989年）中常规游戏和老板战斗之间的区别。当您进入老板战场时，游戏会更改脚本和背景音乐，然后出现一个更大的敌人，他们手持武器并拥有独立的能量带。所有这些表明他是一个新的，更复杂的障碍。放慢游戏节奏可能会导致有趣的结果。它可用于让玩家休息并享受游戏的其他方面，例如新的环境或机会。在紧张的场面前给玩家片刻的平静，以创造高潮（暴风雨前的平静）有时很有趣[35]。上图显示了两个减少演奏者紧张感的速度干扰示例。在左图所示的L'Abbaye Des Morts（Locomalito，2010）中，在经历了一系列紧张时刻之后，球员们有时间放松并欣赏夜空的照片。 《洛克人11》（Capcom，2018年）在关卡高潮-老板之战前增加了一个完全空旷的房间。这就在戏剧水平的高潮前营造出了平静的时刻。违反节奏可能是向玩家介绍新的游戏玩法，感觉或机制的有力工具[36]。当玩家在超级银河战士中获得新的能量道具时（任天堂1994），他们通常不得不在非常简单的情况下使用它。通常，这种情况会在游戏达到高潮后立即出现，因为超级银河战士（Super Metroid）中的上电通常是克服困难障碍的奖励。上图显示了来自火星女同性恋蜘蛛女王的类似方法（Anna Anthropy，2011年）。在左侧的图像中，您可以看到玩家必须使用激光来捕获其他角色的通常游戏水平。右图显示了玩家尝试进入其他角色的关卡开始，直到他们挣脱并变成更强大的敌人。这种速度变化违反了通常的游戏玩法，而这需要反应和灵巧，因为出现了玩家需要完成速度任务的水平（计时器形式的障碍）。节拍破坏的另一个例子是水平，其设计存在瓶颈[4]，[5]，[28]，竞技场[29]或碰撞点[26]。它们将玩家从他具有更大的活动自由度并避免危险的空间中移到通常无法避免与危险发生交互作用的更近的空间中。上一个插图以“强大的炸弹杰克”（Tecmo，1986年）为例说明了这一概念。在左图所示的长级别关卡中，玩家控制着长走廊中的化身，收集力量道具和物品并避免危险。在奖金级别（右图）上，玩家处于一个较小的房间里，在这个房间里很难避免危险，同时，完成通道需要收集所有炸弹。讨论与结论
在本文中，我们研究了探索各种2D游戏时突出显示的六个关卡设计模式。可以理解，它们是改善游戏玩法的惯例，并不是创建高质量游戏要求所必需的。这些模式的形式化有助于创建一种通用语言，供开发人员共享知识并扩展知识。这些模式在文章中分别介绍，但通常一起使用。分层放置多个危险可能会导致紧张感，从而导致步伐混乱。封闭的大门可能预示着分支机构的未来研究。重要的是尝试尝试这些模式，而不仅限于这些模式，因为这可能需要解决设计问题。关卡设计模式通常会对游戏玩法产生积极影响。但是，值得注意的是，故意放弃此类概念可以创建独特的游戏体验。例如，在《 Syobon Action》（Chiku，2007年）和《我想成为男人》（Michael“ Kayin” O'Reilly，2007年）中，惊喜被用作关卡设计元素。该游戏提供的对象是流行平台2D游戏的标准对象，但玩家会因其意外行为而大吃一惊，例如，通常存在奖金的地方存在致命陷阱，或者在没有警告的情况下在玩家角色上造成敌人。关卡设计模式表明，本文的结论不仅可以应用在2D游戏中。他们是2D游戏的研究结果，但适用于3D游戏。定义不限于二维空间，上下文的改变不会使它们的应用无效。左4死（Valve，2008）中的僵尸群是使用通过打破节奏而产生张力的图层的结果。开放世界游戏的概念，例如《荒野大镖客：救赎》（Rockstar Games，2010年），是对分支模式的一种推断。超级马里奥64号（任天堂，1996年）不断使用硬币来指导玩家并预示着激发玩家好奇心的新可能性。这篇文章中概述的模式具有更多的技术应用。它们可以用作过程级生成器的操作原理，可以用作基于搜索的生成器的适应度函数的一部分，也可以用作机器学习算法的训练数据集。最终，关卡设计模式一直用于游戏中。知道如何改善游戏玩法是非常有用的工具。正式分类简化了这些概念的传播，促进了它们的发展，有助于改善关卡设计过程。参考文献
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