Defining Formal Elements CS 2501 Computer Game Design CS 2501 - - PowerPoint PPT Presentation

CS ¡2501

Defining ¡Formal ¡Elements

CS ¡2501 ¡– Computer ¡Game ¡Design

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Ludic ¡Structure ¡of ¡Games

• Players ¡– voluntary ¡participation
• Objectives ¡-­‑ goals
• Procedures ¡– actions ¡of ¡play, ¡limited ¡by ¡rules
• Rules ¡– define ¡game ¡parameters
• Resources ¡– valuable ¡objects ¡defined ¡by ¡rules
• Conflict ¡– hindrances ¡to ¡objective
• Boundaries ¡– setting ¡apart ¡the ¡game ¡world
• Outcome ¡– uncertainty ¡toward ¡ultimate ¡goal

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Narrative/Engagement ¡in ¡Games

• Challenge ¡– tension ¡to ¡resolve ¡a ¡problem
• Play ¡– “free ¡movement ¡within ¡a ¡structure”
• Premise ¡– context
• Character ¡– vessel ¡for ¡participation ¡and ¡

interest

• Story ¡– narrative ¡within ¡a ¡context
• Dramatic ¡Elements ¡– climax ¡of ¡game ¡element

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A ¡New ¡Challenger ¡Arrives!

• Goals ¡– Objectives, ¡Resources, ¡Outcome
• Rules ¡– Procedures, ¡Rules, ¡Conflict, ¡Boundaries
• Feedback ¡– Communicating ¡items ¡above
• Players ¡– Player ¡Modes ¡and ¡Interactions

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Players

• Determine ¡what ¡is ¡your ¡player ¡interaction ¡

pattern ¡(1 ¡vs. ¡game, ¡pvp, ¡team ¡competition…)

• Determine ¡what ¡are ¡your ¡player ¡modes

– A ¡player ¡mode is ¡a ¡way ¡in ¡which ¡the ¡player ¡ interacts ¡with ¡the ¡game – Example: ¡Final ¡Fantasy

• Overworld, ¡Battle, ¡Status/Inventory
• Each ¡behaves ¡differently ¡and ¡has ¡a ¡different ¡purpose

– Some ¡simpler ¡games ¡might ¡only ¡have ¡1 ¡mode

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Objectives

• Anything ¡the ¡player ¡is ¡striving ¡for
• Could ¡be:

– Primary: ¡main ¡objective ¡of ¡game, ¡“dream” – Secondary: ¡achievements, ¡high ¡score, ¡etc. – Player-­‑driven: ¡your ¡own ¡self-­‑created ¡goal

• Name ¡some ¡objectives ¡in ¡games

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Objective ¡Categories

• Capture: ¡take ¡or ¡destroy ¡something
• Race: ¡well… ¡race ¡against ¡something
• Alignment: ¡perfect ¡positioning
• Rescue/Escape: ¡get ¡out ¡of ¡dungeon
• Forbidden ¡Act: ¡get ¡someone ¡else ¡to ¡break ¡rules
• Construction: ¡build ¡something
• Exploration: ¡uncover ¡all ¡hidden ¡things
• And ¡so ¡many ¡more!

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Procedures ¡and ¡Rules

• Procedures ¡are ¡the ¡actions ¡that ¡players ¡can ¡

take ¡to ¡achieve ¡their ¡objectives

• Rules ¡define ¡the ¡game ¡objects ¡and ¡set ¡limits ¡on ¡

the ¡player ¡procedures

• A ¡lot ¡more ¡to ¡discuss ¡here ¡– we’ll ¡come ¡back ¡to ¡

it

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Resources

• Resources ¡are ¡the ¡elements ¡of ¡the ¡game ¡that ¡

hold ¡some ¡value ¡and ¡also ¡by ¡definition ¡have ¡ some ¡notion ¡of ¡scarcity

• Resources ¡can ¡be ¡just ¡about ¡anything:

– Lives ¡/ ¡Health – Time – Currency – Ammo

• Resources ¡define ¡the ¡“interesting ¡bits”

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Conflict

• Conflict ¡is ¡not ¡only ¡defined ¡as ¡PvP
• It ¡can ¡also ¡be ¡player ¡vs. ¡game ¡and ¡obstacles ¡put ¡

up ¡to ¡keep ¡player ¡from ¡the ¡goal

• The ¡role ¡of ¡the ¡difficulty ¡in ¡the ¡notion ¡of ¡

conflict ¡is ¡a ¡tough ¡balancing ¡act

• Hard ¡enough ¡to ¡promote ¡player ¡interest ¡and ¡

play, ¡but ¡easy ¡enough ¡that ¡the ¡goal ¡is ¡ eventually ¡reachable ¡(usually)

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Boundaries

• Boundaries ¡can ¡be ¡defined ¡by ¡rules, ¡but ¡also ¡by ¡

the ¡nature ¡in ¡which ¡the ¡game ¡is ¡being ¡played

• Consider ¡Johann ¡Sebastian ¡Joust
• https://www.youtube.com/watch?v=rxy26nzh

bK0

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Outcome

• There ¡must ¡be ¡a ¡“finish” ¡of ¡some ¡kind

– (Yes, ¡some ¡games ¡don’t ¡finish, ¡but ¡consider ¡player-­‑ created ¡outcomes)

• Some ¡games ¡are ¡zero-­‑sum, ¡some ¡are ¡not
• We ¡will ¡discuss ¡this ¡a ¡lot ¡more ¡later ¡on

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Formal ¡Elements ¡Framework

• These ¡elements ¡provide ¡a ¡framework ¡in ¡which ¡

you ¡can ¡begin ¡to ¡formalize ¡your ¡game

• They ¡are ¡not ¡an ¡end-­‑all, ¡be-­‑all ¡list, ¡but ¡certainly ¡

should ¡make ¡you ¡consider ¡things ¡that ¡are ¡ important ¡to ¡the ¡game

• We ¡would ¡expect ¡to ¡be ¡able ¡to ¡pull ¡these ¡out ¡
• f ¡your ¡design ¡documents ¡in ¡some ¡fashion

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So… ¡how ¡do ¡we ¡put ¡these ¡together?

• Players ¡is ¡somewhat ¡straightforward
• So ¡should ¡(theoretically) ¡your ¡primary ¡
• bjectives

– Secondary ¡objectives ¡can ¡be ¡added ¡later ¡(such ¡as ¡ achievements ¡or ¡side ¡quests)

• Outcomes ¡are ¡mostly ¡easy ¡to ¡see ¡early ¡on
• For ¡the ¡most ¡part, ¡so ¡are ¡boundaries

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Procedures, ¡Rules, ¡and ¡Resources

• Here’s ¡where ¡the ¡meat ¡of ¡your ¡design ¡comes ¡in
• What ¡actions ¡are ¡allowed ¡in ¡your ¡world?
• How ¡with ¡the ¡game ¡world ¡respond ¡to ¡those ¡

actions?

• How ¡will ¡you ¡limit/enhance/modify ¡player ¡

actions ¡in ¡the ¡game?

• What ¡will ¡your ¡player ¡interact ¡with?
• What ¡“things” ¡in ¡the ¡world ¡are ¡important?
• Note ¡that ¡not ¡all ¡of ¡these ¡are ¡avatar ¡based!

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Procedures

• At ¡their ¡most ¡basic, ¡procedures ¡map ¡to ¡the ¡

input ¡device ¡you ¡are ¡using

• You ¡will ¡fall ¡into ¡one ¡of ¡a ¡few ¡categories

– Gamepad: ¡a ¡controller ¡input ¡device ¡with ¡a ¡specified ¡ set ¡of ¡directional ¡and ¡interactive ¡command ¡buttons – Mouse: ¡a ¡pointer ¡interface ¡that ¡can ¡interact ¡with ¡ click, ¡hover, ¡drag, ¡and ¡drop – Keyboard: ¡like ¡a ¡gamepad, ¡but ¡with ¡far ¡more ¡ discrete ¡command ¡button ¡options – Combination: ¡such ¡as ¡Mouse/Keyboard

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Input ¡Devices

• There ¡are, ¡of ¡course, ¡many ¡others!

– Kinect – Touch ¡screen – Accelerometer/Gyroscope – Head ¡tracking – Foot ¡pad ¡/ ¡pedals – Many, ¡many ¡failed ¡3rd party ¡accessories, ¡like ¡the ¡U-­‑ Force

• We ¡will ¡(most ¡likely) ¡be ¡in ¡the ¡other ¡categories

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Procedures, ¡Rules, ¡and ¡Resources

• For ¡your ¡game ¡in ¡this ¡class:

– Try ¡to ¡limit ¡the ¡procedure, ¡rules, ¡and ¡resources ¡at ¡ first – Once ¡you ¡get ¡the ¡feel ¡for ¡how ¡your ¡basic ¡ procedures, ¡rules, ¡and ¡resources ¡interact, ¡adjust ¡

• ne ¡of ¡these ¡in ¡a ¡later ¡level ¡(“riff ¡on ¡a ¡mechanic”)

– Introduce ¡the ¡player ¡to ¡the ¡world; ¡draw ¡them ¡into ¡ the ¡“magic ¡circle,” ¡don’t ¡overwhelm ¡them

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Is ¡this ¡real?

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Is ¡this ¡real?

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Is ¡this ¡real?

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Actions ¡vs. ¡Interactions

• In ¡a ¡game ¡context, ¡an ¡action is ¡a ¡procedure ¡

that ¡is ¡mapped ¡to ¡a ¡control ¡input.

– Examples: ¡Jump, ¡Move, ¡Run, ¡Shoot, ¡Slide, ¡etc.

• An ¡interaction is ¡an ¡outcome ¡of ¡the ¡game ¡state ¡

and ¡may ¡not ¡be ¡the ¡result ¡of ¡any ¡direct ¡action ¡ from ¡the ¡player ¡and ¡can ¡happen ¡without ¡any ¡ input.

– Examples: ¡Collisions, ¡Line-­‑of-­‑sight, ¡Resource ¡ change

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Game ¡Mechanic

• A ¡game ¡mechanic is ¡the ¡relationship ¡and ¡combination ¡
• f ¡any ¡number ¡of ¡actions ¡and ¡interactions.
• Each ¡relationship/combination ¡could ¡be ¡considered ¡a ¡

separate ¡rule ¡in ¡the ¡game ¡world.

• Example: ¡Super ¡Mario ¡Bros.

– Actions: ¡Run ¡left ¡and ¡right; ¡jump – Interaction: ¡Collision ¡with ¡opponent – Rule: ¡If ¡collision ¡is ¡on ¡top ¡of ¡enemy, ¡enemy ¡changes ¡state ¡ according ¡to ¡its ¡rule ¡set; ¡otherwise ¡take ¡damage ¡according ¡ to ¡rule ¡set

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Let’s ¡Create ¡Some ¡Actions!

• Verbs ¡that ¡describe ¡what ¡the ¡player ¡can ¡do
• Does ¡not ¡have ¡to ¡be ¡attached ¡to ¡an ¡avatar!
• Let’s ¡play!

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Designing ¡Actions

• Start ¡by ¡brainstorming ¡verbs ¡that ¡make ¡sense ¡

in ¡the ¡world ¡you ¡are ¡building

– Define ¡the ¡types ¡of ¡verbs – Define ¡the ¡scope ¡of ¡the ¡verbs

• Do ¡the ¡verbs ¡directly help ¡the ¡player ¡achieve ¡

the ¡goal?

• How ¡many ¡verbs ¡do ¡I ¡need?

– Well, ¡enough ¡to ¡avoid ¡being ¡too ¡simple – And…

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OMG ¡So ¡Many ¡VERBS!

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Primary ¡vs. ¡Secondary ¡Verbs

• Imagine ¡you ¡had ¡no ¡obstacles ¡or ¡challenges ¡in ¡

a ¡game… ¡what ¡verbs ¡would ¡you ¡actually ¡need?

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Primary ¡vs. ¡Secondary ¡Actions

• Imagine ¡you ¡had ¡no ¡obstacles ¡or ¡challenges ¡in ¡

a ¡game… ¡what ¡verbs ¡would ¡you ¡actually ¡need?

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Platformers:

• ­‑

Goal: ¡Reach ¡exit

• ­‑

Movement ¡is ¡only ¡need ¡ verbs!

• ­‑

Killing ¡enemies ¡is ¡ secondary Concentrate ¡on ¡primary ¡verbs; ¡ too ¡many ¡secondary ¡leads ¡to ¡ bloat!

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Verb ¡Analysis

• Pick ¡a ¡game; ¡find ¡the ¡verbs

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Finding ¡Good ¡Verbs

• Keep ¡number ¡of ¡verbs ¡to ¡minimum; ¡utilize ¡

interesting ¡interactions

• Avoid ¡verb ¡proxies

– “use ¡an ¡item” ¡-­‑> ¡What ¡is ¡the ¡item ¡doing? – “shoot” ¡-­‑> ¡What ¡does ¡the ¡weapon ¡do?

• Outcome ¡oriented ¡verbs
• Ask ¡if ¡the ¡goal ¡helps ¡the ¡player ¡reach ¡the ¡goal?
• Does ¡it ¡overcome ¡a ¡challenge ¡or ¡obstacle?

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Combining ¡Actions

• Verbs ¡can ¡combine ¡in ¡interesting ¡ways

– What ¡verbs ¡can ¡you ¡combine ¡in ¡Super ¡Mario ¡Bros? – How ¡can ¡a ¡verb ¡change ¡based ¡on ¡the ¡environment ¡ (interactions)?

• This ¡is ¡called ¡emergent ¡behavior
• NOTE: ¡Not ¡all ¡combos ¡are ¡emergent ¡– not ¡all ¡

have ¡to ¡do ¡with ¡interactions ¡with ¡ environement

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Interactions

• Specifically ¡NOT ¡the ¡direct ¡action ¡of ¡a ¡player

– Outcome ¡of ¡the ¡game ¡state – Can ¡happen ¡without ¡player ¡input

• Example: ¡Collisions

– Can ¡happen ¡by ¡player ¡movement ¡OR ¡can ¡happen ¡ by ¡game ¡state ¡changing

• What ¡are ¡some ¡other ¡interactions?

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Interaction ¡Example

• Beat ¡Sneak ¡Bandit

– Verb: ¡Move – Rhythm ¡game ¡where ¡you move ¡to ¡the ¡beat – All ¡movement ¡is ¡on ¡rails – Turns ¡at ¡obstacles

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Procedures ¡vs. ¡Rules

• Rules ¡are ¡formal ¡schemas
• In ¡general, ¡we ¡have ¡three ¡types ¡of ¡rules

– Operational ¡-­‑ the ¡“English” ¡rules ¡of ¡a ¡game ¡as ¡the ¡ player ¡understands ¡them – Constitutive ¡-­‑ the ¡underlying ¡math ¡and ¡logic ¡behind ¡ the ¡operational ¡rules – Implicit ¡-­‑ extra ¡rules ¡understood ¡by ¡the ¡players ¡to ¡ make ¡the ¡game ¡move ¡forward

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Operational ¡Rules

• The ¡rules ¡of ¡the ¡game ¡as ¡if ¡you ¡were ¡explaining ¡

them ¡to ¡a ¡friend

• “In ¡Mario, ¡you ¡can ¡run ¡and ¡jump ¡and ¡land ¡on ¡

top ¡of ¡goombas and ¡they ¡die!”

• Consider ¡this ¡the ¡instruction ¡book ¡approach ¡to ¡

rules ¡– highest ¡level ¡of ¡abstraction

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Constitutive ¡Rules

• The ¡operational ¡rules ¡as ¡understood ¡by ¡the ¡

game ¡system ¡itself

• A ¡goomba dies ¡iff the ¡bottom ¡of ¡Mario’s ¡sprite ¡

collides ¡with ¡the ¡top ¡of ¡the ¡goomba’s sprite

• This ¡is ¡how ¡the ¡game ¡is ¡actually ¡programmed

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Implicit ¡Rules

• Agreed ¡upon ¡rules ¡of ¡a ¡game ¡that ¡are ¡not ¡part ¡
• f ¡the ¡formal ¡rule ¡set, ¡but ¡are ¡important ¡to ¡

make ¡the ¡game ¡work

• For ¡instance, ¡a ¡time ¡limit ¡on ¡a ¡move ¡on ¡a ¡board ¡

game ¡– not ¡an ¡actual ¡time ¡limit, ¡but ¡you ¡know ¡ when ¡someone ¡is ¡taking ¡too ¡long

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Designing ¡Good ¡Rules

• Should ¡lead ¡players ¡to ¡interesting ¡choices

– Player ¡MUST ¡be ¡able ¡to ¡make ¡some ¡decisions! – System ¡MUST ¡respond ¡and ¡give ¡feedback!

• Bad ¡rules

– Pure ¡luck ¡based – Lack ¡of ¡interaction – Doesn’t ¡relate ¡to ¡goal

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Mechanics ¡vs. ¡Rules

• Mechanics ¡are ¡created ¡by ¡game ¡designers ¡in ¡

the ¡framework ¡of ¡rules

• Dynamics ¡are ¡created ¡by ¡players ¡as ¡

interpretations ¡of ¡mechanics ¡within ¡the ¡rules

• Rules ¡are ¡the ¡formal ¡implementation ¡of ¡the ¡

game ¡world

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Formalizing ¡Everything

• The ¡game ¡state is ¡the ¡current ¡positioning/value ¡
• f ¡all ¡entities ¡in ¡the ¡game ¡world
• Actions ¡a ¡player ¡takes ¡is ¡input ¡into ¡the ¡current ¡

game ¡state

• An ¡interaction ¡is ¡a ¡function ¡between ¡game ¡

states ¡as ¡determined ¡by ¡the ¡actions ¡(of ¡both ¡ player ¡and ¡world) ¡in ¡generating ¡a ¡new ¡game ¡ state

• The ¡Game ¡Loop

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