CN1975747A - 一种rpg游戏场景路径的自动生成方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种移动平台上的二维/三维RPG游戏场景路径自动生成方法和装置。本方法包括以下步骤：初使化三维场景模型、路径规划、主路径生成、分支路径生成等步骤。本装置包括以下模块：路径规划模块、主路径模块、分支路径模块、环路模块、障碍模块和预处理模块。本发明把三维的场景模型进行简化，直接把它映射为一个二维的地形，于是，可以把地图表示为一个二维的路径。本发明方法既能加强场景路径的变化性、丰富游戏的场景内容和变换能力、提高游戏娱乐性能，同时也能适应处理能力较低、内存有限、屏幕显示及输入输出受限制的移动手持设备的硬件环境。

Description

一种RPG游戏场景路径的自动生成方法及装置

技术领域

本发明涉及面向移动手持数字终端(如手机、PDA等)的游戏开发技术领域，具体涉及一种移动平台上的二维/三维RPG游戏场景路径自动生成方法及装置。

背景技术

近年来，移动手持设备(手机、PDA等)硬件技术获得极大的提升，大多的设备的都支持Java游戏，他们的性能很接近第二代控制台游戏机，已经足够运行一个小型的游戏。随着移动手持设备性能的改善，使得游戏开发的热点正慢慢的从PC平台转移到移动平台上。

现在市面上的移动通讯领域的手机大多都支持J2ME(Java 2 Micro Edition)技术，即用于嵌入式系统的Java。J2ME由一个虚拟机KVM(K Virtual Machine)和一组API应用程序界面组成。KVM(K Virtual Machine)虚拟机本身仅仅需要40-80KB内存、20-40KB动态内存(堆)，能够运行在16位25MHz处理器上，这使得它可以运行于大多数的移动手持设备。而J2ME的API是专门针对屏幕、电能和内存等资源有限的移动设备进行了优化和定义而形成的，它针对移动电话等小型设备，专门提供给嵌入式电子设备使用。Sun的J2ME得到了众多手机厂商的支持，是开发手机游戏以及游戏引擎的良好平台。

目前基于PC平台的众多的游戏类型中，RPG游戏凭借其曲折离奇的剧情、各式各样的任务、意想不到的结局吸引了绝大部分的玩家。从DOS的《仙剑奇侠传》到现在的《魔兽世界》，这些RPG游戏都大受玩家欢迎。随着使用手机进行休闲娱乐的方式越来越受大众的欢迎，基于移动平台的RPG游戏这个市场具有很大的潜力。

在PRG游戏的开发中，游戏场景模型作为游戏引擎设计的重要组成部分，主要用于建立游戏中的一系列场景，包括生成游戏中的路径，设定游戏场景中的景物、建筑物、地形等等。显然其中的场景路径最为重要，它决定了游戏角色行走的路线，并由此决定了路径旁边的建筑物、障碍，以及附近的景物等要素的位置、大小等属性。当前游戏场景模型中的路径大多采用人工预先设定的方式，一定程度上使得游戏的场景固化，缺乏新鲜感，在各种各样的任务场景中，由于其路径都是预先设定好的，所以玩家对其路径熟悉之后也就对游戏失去感觉，游戏的耐玩性降低，玩家也自然提不起兴趣再去玩。为了提高RPG游戏的耐玩性，必须加入一个能给玩家每次进入游戏都有新鲜感的因素，如果让玩家能够每次进入游戏都会出现不同的任务场景，则会给玩家一种全新的新鲜感，让玩家觉得好似走进了一个新的场景，游戏的趣味性也因此而提高。因此在游戏中运用动态生成三维游戏随机路径的方法对于提高游戏的可玩性有很重要的作用。

路径是指游戏场景中游戏角色可达的区域的集合。路径生成算法就是在给定的地图上，生成一片可达到区域，也就是生成由起点到终点的延伸路线。它可以是一条直线，也可以是一条错综复杂的曲线，更加可以是一片空旷、连通的区域。它可以是一棵树形的分叉路线，也可以是处处相连的通路。总之，路径的产生也伴随着沿途的建筑、风景的产生。路径生成算法的目的是为游戏玩家在游戏场景中提供行走的道路，在游戏场景中，凡是可以走到的地方，都是路径的一部分，而地图的其余区域就统称为障碍，是玩家可以看到但是不能向前进的区域。

常用的路径生产算法有：

1.直接加载法：通过预先设定游戏场景中的地图数据，然后在游戏运行的时候直接载入和调用。这种方法是最直接的，路径的生成速度也是最快的；另一方面，这种方法可以方便游戏设计者根据游戏的剧情设置各种各样的场景路径。其不足之处是游戏的场景在生成的过程中被固化了，不能再作任意的改动。

2.随机加载法：在直接加载的基础上，对于某个游戏的场景，预先设置一系列的场景地图数据，在运行的时候采用随机的方法，从一系列的地图中选择其中之一进行载入调用。这种方法速度也很快，而且在一定程度上，可以使得游戏在同一场景下的路径并不固化，但是需要增加游戏数据的存储空间来保存预先设置的一系列游戏场景。

3.孔挖法：是一种随机迷宫生成算法。它把游戏场景初始化为全部不可达到的区域，然后从中指定一个可达到点，即所谓的“孔”，从该点出发，采用随机的方式向四个方向进行扩展，在制定的区域里不断扩展和延伸，直到不能再扩展为止。由于扩展的过程中没有对路径进行适当的控制，所以生成的路径具有很高的随机性和不可预见性。而且在扩展的过程中，限定了不可与已生成的路径相交，所以最后得到的路径是树型结构，没有环路。

4.障碍生成法：把游戏场景初始化为全部可达到区域，在空旷的地图上，根据游戏的需要适当生成一定的障碍物，剩下没有障碍的区域就形成路径。由于它以障碍为中心去生成游戏的场景，所以场景中会有很多大块的空旷区域。同样，由于采用随机的方法去生成游戏中的障碍物，所以游戏的路径同样具有很强的随机性合不可预见性。由于场景中出现很多大块的空旷区域，所以一般情况下不会在这种场景中讨论环路的存在与否。

在PC机上的三维RPG游戏场景路径自动生成的方法已经发展得比较成熟，然而由于移动平台本身的特点，这些动态路径生产算法大多过于复杂，不适合用于运算能力有限的移动平台，目前针对于移动平台上的三维RPG游戏场景路径自动生成的方法的研究很少，在专利检索中对该技术的阐述并不多。移动设备主要有以下两个缺点：1、运算速度不快，存储空间不大，软硬体平台差异性大，显示屏幕较小等；2、面对移动平台的RPG游戏设计刚起步，在场景路径动态生成方面，深入研究的较少。而目前的面对移动设备的RPG游戏产品中，在场景路径动态生成方面，一般采用静态配置的技术。因为静态配置场景技术具有：技术简单，占用空间少，装载时间少，适合移动设备空间小，处理能力不强的特点。但是它也有：场景路径变化少，游戏的可玩性低，无法长时间的吸引玩家的缺点。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种RPG游戏场景路径的自动生成方法，这种方法既能加强场景路径的变化性、丰富游戏的场景内容和变换能力、提高游戏娱乐性能，同时也能适应处理能力较低、内存有限、屏幕显示及输入输出受限制的移动手持设备的硬件环境。

本发明的另一目的是根据上述方法提供一种RPG游戏场景路径的自动生成装置。

实现发明目的一所采用的技术方案如下：一种RPG游戏场景路径的自动生成方法，该方法包括以下步骤：

a.初使化三维场景模型：把三维的场景模型进行简化，直接把它映射为一个二维的地形，得到初使化后的地图数据；

b.路径规划：定义路径中的各种属性，包括地图的大小，是否生成分支路径和环路，路径最大长度，以及路径的数量等等；

c.主路径生成：在初始化的地图数据上，根据路径规划中的属性规定，生成一条初始端点之间的路径；

d.分支路径生成：调用已经生成的主路径的数据，生成基于主路径的随机分支路径；

e.环路生成：根据前面生成的主路径和分支路径的相关数据，加入随机的环路；

f.场景预处理：预先把场景中的空地，障碍等数据读入内存，生成障碍数据；

g.障碍生成：是通过场景预处理中生成的障碍数据，然后在生成的地图数据上面根据路径的位置，制造相应的障碍。

所述步骤b.路径规划中通过对随机的路径作适当的规定，使得路径在随机生成的基础上不失可预见性，更好的符合游戏的要求；同时通过对设计好的地图数据进行分割和切块，即把需要实现随机性的局部地图数据从整个地图中切割出来，待路径生成后，再还原到原地图中，可以对预先设计好的游戏场景实现局部的随机。

所述步骤c.主路径生成的方法是先从端点集选取其中一个端点作为起点，然后开始一个随机的搜索生成过程，从起点出发，从四个方向随机选择一个方向作扩展，记录下一个节点的位置，用链表的方式保存路径，并标记该节点已经扩展；当遇到死路的时候，采用回溯的思想回退到上一个可以产生岔路的节点，然后继续随机向其他可以扩展的方向扩展；当扩展到端点集中的其他端点(非起点)时，表明路径已经生成，算法到此结束；如果端点集中不止两个端点，则要继续生成其余的路径，直到端点集中所有的端点都可达算法才结束。

所述步骤d.分支路径生成的方法是在主路径生成后，在地图上可利用的空间里，利用之前的主路径继续生成更多的分支路径，算法的结束条件不是找到所有的端点，而是扩展到死路为止，因此每调用一次则会生成一条分支路径。

所述步骤g.障碍生成中对于已经生成的路径数据，由地图中的数据记录可以看出，二维数组中记录的都是路径的数据，要生成真正的路径还需要作进一步的调整和变形，根据已有的路径，在路径的旁边生成相应的障碍。

实现本发明目的二的技术方案是：一种RPG游戏场景路径的自动生成装置，主要包括如下的模块：路径规划模块，主路径模块，分支路径模块，环路模块，障碍模块和预处理模块。

本装置以地图数据为核心，结合各个模块，生成随机的路径数据，其中路径规划模块定义了路径中的各种属性，包括地图的大小，是否生成分支路径和环路，以及它们的数量等等，在一定程度上对随机的路径作出限制，使得路径自随机的基础上不失可预见性；主路径模块在初始化的地图数据上生成一条由端点之间的路径，分支路径模块在主路径的基础上进行调用，生成基于主路径的随机分支路径，最后环路模块在前面两个模块生成的数据基础上加入随机的环路；障碍模块则是通过预处理模块预先生成障碍数据，然后在生成的地图数据上面根据路径的位置，制造相应的障碍。

本发明优点如下：

1.可动态生成不同的游戏场景路径。

现今的RPG游戏，其各个任务场景都是预先设定好的，也就是说，场景中的各种路径都预先定义好，这就使得这些场景的景观、地图每次都是固定的，玩家经过若干次游戏后，自然就对这些场景了如指掌，使得游戏不再曲折离奇，RPG游戏其实就靠那些对玩家来说未知的因素一直吸引着玩家。利用本发明的自动路径生成的方法，可以每次都动态的生成新的游戏场景，而不是每次都从预设的路径文件中读取同一个文件，使得游戏的场景更加的丰富，让玩家每次进入游戏都会看到不同的场景，从而大大提高游戏的耐玩性。

2.路径生成过程灵活性强。

动态的场景路径生成方法作为常规的静态场景路径的一个补充将能大大的提高游戏的可玩性，本发明的动态场景路径生成的方法使用路径规划模块，可以实现对路径的进行预先的设定，使得随机生成的路径能够满足游戏的需要，同时通过这个模块还可以实现局部的地图随机路径生成。在游戏的设计中可以充分利用这种灵活性，在不同的地图或是一张地图的不同部分实现静态的和动态的路径生成，从而设计出更加好玩的游戏。

3.适应移动设备硬件要求。

在传统的基于PC平台的游戏场景路径生成方法中，如果要生成较多、较大的地图的话，会需要很多的时间。这就对CPU的处理速度有较高的要求，但由于现在许多的移动设备，处理能力不强，内存空间大小不等。如果路径生成方法对处理能力要求太高的话将影响到该游戏在不同移动设备上的普及。而本发明的动态路径生成算法，是在传统PC平台上的路径生成算法的基础上进行改造，在减少了计算量的同时实现游戏场景路径的丰富。它对运行设备的处理速度要求不高，有助于游戏引擎在不同移动设备上的普及，适合运行于移动设备硬件。为了更有效、简单地实现游戏场景的动态生成。本发明在地图数据表示上面将三维的场景模型进行简化，直接把他映射为一个二维的地形，用二维数组来表示一个地图，简化了算法的实现过程。为了环路模块在实现时的简单性，本发明在标记地图上的路径时并不是采用纯粹的布尔值，而是采用上一节点加一的方法，在环路模块中通过简单的判断相邻的两个块的数字的差是否为1，就可以知道这两个块是否相邻。

附图说明

图1是本发明装置的结构框图；

图2是地图数据示意图；

图3是迷宫游戏采用本发明后在运行过程中的游戏场景路径截图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明的技术方案是通过比较常用的路径生成算法，提出一种移动平台上的二维/三维RPG游戏场景路径自动生成方法，这种算法适合使用与资源受限的移动平台。为了适应移动手持设备计算能力较低的特点，本发明把三维的场景模型进行简化，直接把它映射为一个二维的地形，于是，可以把地图表示为一个二维的路径。这样做有利于算法的实现，真实的路径可以通过在此基础上加以调整和美化。二维矩阵相当于把地图分成M×N个块，除了边缘的块以外，每个块都只有4个相邻的块，也就是说他只和相邻的块相连通，所谓的路径，演变成地图中的块与块之间的连通性，采用上一节点加一的方法进行标示是为了后面的环路生成。例如，块(0，0)和块(2，2)之间的一条路径可以表示成图2所示的方式。

本发明的RPG游戏场景路径自动生成装置主要包括如下的模块：路径规划模块，主路径模块，分支路径模块，环路模块，障碍模块和预处理模块，由图1可以看出，各个算法模块之间主要有如下的关系：随机路径模型以地图数据为核心，结合各个模块，生成随机的路径数据。其中路径规划模块定义了路径中的各种属性，包括地图的大小，是否生成分支路径和环路，以及它们的数量等等。在一定程度上对随机的路径作出限制，使得路径自随机的基础上不失可预见性。主路径模块在初始化的地图数据上生成一条由端点之间的路径，分支路径模块在主路径的基础上进行调用，生成基于主路径的随机分支路径，最后环路模块在前面两个模块生成的数据基础上加入随机的环路。障碍模块则是通过预处理模块预先生成障碍数据，然后在生成的地图数据上面根据路径的位置，制造相应的障碍。

各个算法模块具体的功能如下：

a.路径规划模块定义了路径中的各种属性，包括地图的大小，是否生成分支路径和环路，路径最大长度，以及路径的数量等等。它通过对随机的路径作适当的规定，使得路径在随机生成的基础上不失可预见性，更好的符合游戏的要求。另一方面，利用路径规划模块，可以对预先设计好的游戏场景实现局部的随机。通过对设计好的地图数据进行分割和切块，即把需要实现随机性的局部地图数据从整个地图中切割出来，待路径生成后，再还原到原地图中。用这种方法实现的局部随机场景的效果。

b.主路径模块在初始化的地图数据上，根据路径规划模块的属性规定，生成一条初始端点之间的路径。它先从端点集选取其中一个端点作为起点，然后开始一个随机的搜索生成过程，从起点出发，从四个方向随机选择一个方向作扩展，记录下一个节点的位置，用链表的方式保存路径，并标记该节点已经扩展。当遇到死路的时候，采用回溯的思想回退到上一个可以产生岔路的节点，然后继续随机向其他可以扩展的方向扩展。当扩展到端点集中的其他端点(非起点)时，表明路径已经生成，算法到此结束。如果端点集中不止两个端点，则算法要继续生成其余的路径，直到端点集中所有的端点都可达算法才结束。

c.分支路径模块在主路径模块完成了主路径的生产后进行调用，生成基于主路径的随机分支路径。在主路径生成后，在地图上可利用的空间里，利用之前的主路径继续生成更多的分支路径。算法的结束条件不是找到所有的端点，而是扩展到死路为止，因此每调用一次则会生成一条分支路径。

d.环路模块在前面两个模块生成的数据基础上加入随机的环路。游戏的场景中，通常除了基本的路径以外，也有相互连通的环状路径，所以引入该模块以实现环路的生成。

e.预处理模块预先把场景中的空地，障碍等数据读入内存，便于障碍模块进行对数据调用。

f.障碍模块则是通过预处理模块预先生成障碍数据，然后在生成的地图数据上面根据路径的位置，制造相应的障碍。对于已经生成的路径数据，由地图中的数据记录可以看出，二维数组中记录的都是路径的数据，要生成真正的路径还需要作进一步的调整和变形，根据已有的路径，在路径的旁边生成相应的障碍。

下面结合是本发明的一个应用实例。

图3是迷宫游戏采用本发明后在运行过程中的游戏场景路径截图。其中图3(a)是在平视视角下，没有分支路径的场景；图3(b)是在平视视角下，有分支路径的场景；图3(c)是在俯视视角下，只有主路径时的场景；图3(d)是在俯视视角下，由主路径带有两条分支路径时的场景；图3(e)是在俯视视角下，在图3(d)的基础上还带有两条环路时的场景；图3(f)是在俯视视角下，经过多次调用分支路径和环路模块得到的结果。迷宫是一个RPG游戏里经常要用到的场景。玩家在迷宫游戏中的目的就是尽量找到从入口通往出口的路线，但是往往由于游戏中的路径会出现分叉，甚至有环路的可能，因此玩家要过关并不容易。以前的迷宫都需要设计者逐个房间地手工绘制，费时费力，而且一旦被玩家找出正确的线路，迷宫格局被泄漏，迷宫就不称其为迷宫了，所以设计者们都绞尽脑汁把迷宫设计的尽量复杂，但再复杂的迷宫早晚也会被找到正确的路线，而且过于复杂难走的迷宫也使玩家感觉过于繁琐，降低乐趣。好的迷宫游戏应该是能够在游戏过程中动态生成，而且每次进入游戏的时候，都会出现不同的迷宫，这样的迷宫才能增加游戏的乐趣，这里姑且称为随机迷宫。

随机迷宫的产生算法尽量简单，迷宫的储存尽量节省内存，迷宫只有在玩家走到时才会装进内存，当整个迷宫一段时间没有被参考到可以被完全摧毁，下次再需要的时候会重新建立，又会产生一个新的迷宫。随机迷宫只需规定一些预设的参数如迷宫的大小、障碍的描述、出入口描述、分叉路径的数量以及环路的数量等等，就可以大大提高了游戏的可玩性。

从游戏的开始设定中，可以设置一系列的地图参数，在相应当随机路径模型中，将会调用相应的模块函数生成定制定路径。通过这些参数设置，我们可以在保证地图随机的情况下，对游戏的场景进行控制设定，使之满足一定的条件。可以看出，本发明的方法可以较好的实现三维场景的路径动态生成，丰富游戏的变换，提高游戏的可玩性。

Claims (7)

1、一种RPG游戏场景路径的自动生成方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

a.初始化三维场景模型：把三维的场景模型进行简化，直接把它映射为一个二维的地形，得到初始化后的地图数据；

b.路径规划：定义路径中的各种属性，包括地图的大小，是否生成分支路径和环路，路径最大长度，以及路径的数量等等；

c.主路径生成：在初始化的地图数据上，根据路径规划中的属性规定，生成一条初始端点之间的路径；

d.分支路径生成：调用已经生成的主路径的数据，生成基于主路径的随机分支路径；

e.环路生成：根据前面生成的主路径和分支路径的相关数据，加入随机的环路；

f.场景预处理：预先把场景中的空地，障碍等数据读入内存，生成障碍数据；

g.障碍生成：是通过场景预处理中生成的障碍数据，然后在生成的地图数据上面根据路径的位置，制造相应的障碍。

2、根据权利要求1所述的RPG游戏场景路径的自动生成方法，其特征是所述步骤b.路径规划中通过对随机的路径作适当的规定，使得路径在随机生成的基础上具有可预见性，更好的符合游戏的要求；同时通过对设计好的地图数据进行分割和切块，即把需要实现随机性的局部地图数据从整个地图中切割出来，待路径生成后，再还原到原地图中，可以对预先设计好的游戏场景实现局部的随机。

3、根据权利要求1所述的RPG游戏场景路径的自动生成方法，其特征是所述步骤c.主路径生成的方法是先从端点集选取其中一个端点作为起点，然后开始一个随机的搜索生成过程，从起点出发，从四个方向随机选择一个方向作扩展，记录下一个节点的位置，用链表的方式保存路径，并标记该节点已经扩展；当遇到死路的时候，采用回溯的思想回退到上一个可以产生岔路的节点，然后继续随机向其他可以扩展的方向扩展；当扩展到端点集中的其他端点(非起点)时，表明路径已经生成，算法到此结束；如果端点集中不止两个端点，则要继续生成其余的路径，直到端点集中所有的端点都可达算法才结束。

4、根据权利要求1所述的RPG游戏场景路径的自动生成方法，其特征是所述步骤d.分支路径生成的方法是在主路径生成后，在地图上可利用的空间里，利用之前的主路径继续生成更多的分支路径，算法的结束条件不是找到所有的端点，而是扩展到死路为止，因此每调用一次则会生成一条分支路径。

5、根据权利要求1所述的RPG游戏场景路径的自动生成方法，其特征是所述步骤g.障碍生成中对于已经生成的路径数据，由地图中的数据记录可以看出，二维数组中记录的都是路径的数据，要生成真正的路径还需要作进一步的调整和变形，根据已有的路径，在路径的旁边生成相应的障碍。

6、一种RPG游戏场景路径的自动生成装置，其特征是本装置主要包括如下的模块：路径规划模块，主路径模块，分支路径模块，环路模块，障碍模块和预处理模块。

7、根据权利要求6所述的RPG游戏场景路径的自动生成装置，其特征是本装置以地图数据为核心，结合各个模块，生成随机的路径数据，其中路径规划模块定义了路径中的各种属性，包括地图的大小，是否生成分支路径和环路，以及它们的数量等等，在一定程度上对随机的路径作出限制，使得路径自随机的基础上不失可预见性；主路径模块在初始化的地图数据上生成一条由端点之间的路径，分支路径模块在主路径的基础上进行调用，生成基于主路径的随机分支路径，最后环路模块在前面两个模块生成的数据基础上加入随机的环路；障碍模块则是通过预处理模块预先生成障碍数据，然后在生成的地图数据上面根据路径的位置，制造相应的障碍。

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