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Title: The Authorial Game Evolution Tool for Player Experience Design
Authors: Craveirinha, Rui Alexandre Neves 
Orientador: Roque, Licínio
Keywords: User Experience; Video Games; Game Design; Procedural Content Generation; Experiência do Utilizador; Videojogos; Design de Jogo; Geração de Conteúdo Procedimental
Issue Date: 2-Feb-2018
Citation: CRAVEIRINHA, Rui Alexandre Neves - The authorial game evolution tool for player experience design. Coimbra : [s.n.], 2018. Tese de doutoramento. Disponível na WWW: http://hdl.handle.net/10316/79577
Project: info:eu-repo/grantAgreement/FCT/SFRH/SFRH%2FBD%2F75196%2F2010/PT 
Place of publication or event: Coimbra
Abstract: Video game design and production best practices frequently involve an iterative process of prototyping and evaluation through play-testing, with the goal of fine-tuning player experience. Such a process can be difficult, long, costly, and there is not a solid theoretical background to support it. To aid matters, we propose the Authorial Game Evolution tool (or AGE), a system that lets designers use procedural content generation to explore and optimize video games so they mediate an intended form of player-experience. AGE's working is simple: designers take a base-game and define a number of Game Variations that a procedural content generator can operate on. At the same time, they define Design Goals, by establishing target values for a number of experience indicators. AGE then has play testers play procedurally generated variations of that game, until it finds one which successfully mediates the target experience. This empowers designers by affording them a more effective way to craft video games that mediate the player experiences they want. This dissertation focuses on AGE and the Design Science Research process used to design it. Herein are detailed the critical readings of scientific literature that informed it, as well as the experiments in which its design was studied and refined. The first experiment consisted of using AGE to solve a hypothetical design problem: finding a good combination of values for 8 game design parameters so as to achieve 3 player experience indicator values. Employing a simple search algorithm for generation of new parameter values, and using 25 players to test the end results, AGE was able to generate games whose experience indicators closely matched the intended target values. Thus, results indicate this approach can be used to solve simple game design problems. Two Participatory Design sessions followed where game designers developed a prototype of the AGE interface. Discourse analysis from the sessions shows that designers struggled to envision how they could design games with AGE, and had difficulties in understanding its terminology and mode of operation. Additionally, designers proposed several changes to AGE, key among this, the proposal of an Exploration use-case, where instead of seeking to optimize player experience, AGE would be employed to try out different variations of the same game, mapping out the surrounding design space. Identification of these issues was used to further revise the tool, its mode of use, and interface, leading to the development of a complete prototype. Finally, a case-study was held that illustrates how creative game design supported by AGE might unfold. A designer took a base-game and used AGE to evolve it into a novel game throughout four design sessions. However, he appropriated it exclusively for exploration of the base-game (and not optimization); despite this, he showed interest in the tool for optimization of games. Creativity Support Index self-report shows the designer found AGE `Very Good' in supporting his design, particularly for exploration of the design-space. Besides this, the designer also found the tool useful for structuring the design process, warranting this change to his design practice as valuable in of itself. Together, results from these experiments establish the tool's feasibility and potential usefulness. Additionally, we report several findings in respect to how procedural content generation methods might be framed in game design processes -- including a taxonomy that clarifies human and computational actor roles, and the recurring theme of Exploration as a use-case beyond player experience optimization -- as additional scientific contributions from this project.
As melhores práticas de design e produção de videojogos frequentemente envolvem um processo iterativo de prototipagem e avaliação através de play-testing, cujo objectivo é afinar a experiência de jogador. Este processo pode ser difícil, longo, caro, e não existe uma base teórica sólida para o suportar. Para amenizar o processo, propomos uma ferramenta de Evolução Autoral de Jogos (de nome AGE), um sistema que permite a designers usar geração de conteúdo procedimental para explorar e optimizar videojogos, de forma a que estes medeiem uma forma pretendida de experiência de jogador. O funcionamento do AGE é simples: designers pegam num jogo base e definem um número de Variações de Jogo sobre as quais um gerador de conteúdo procedural pode operar. Simultaneamente, definem Objectivos de Design ao estabelecer valores alvo para um número de indicadores de experiência. O AGE deixa então que jogadores experimentem variações do jogo original geradas procedimentalmente, até encontrar uma que medeie com sucesso a experiência alvo. Tal capacita os designers ao fornecer-lhes uma forma mais eficaz de criar video jogos que medeiam as experiências de jogador que eles pretendem. A presente dissertação foca-se no AGE e no processo de Investigação Científica por Design realizado para o desenhar. São aqui detalhadas as leituras críticas da literatura científica que o informaram, bem como as experiências em que o mesmo design foi estudado e refinado. A primeira experiência consistiu em usar a abordagem AGE para resolver um problema de design hipotético: encontrar uma boa combinação de valores para 8 parâmetros de design, de forma a atingir 3 valores para indicadores de experiência. Empregando um algoritmo de busca simples para a geração de parâmetros, e usando 25 jogadores para testar resultados, o AGE foi capaz de gerar jogos cujos indicadores de experiência se assemelhavam com os valores alvo pretendidos. Assim, os resultados indicam que esta abordagem pode ser usada para resolver problemas de design simples. Duas sessões de Design Participatório seguiram-se onde designers de jogo desenvolveram um protótipo do interface do AGE. Análise do discurso destas sessões demonstra que os designers debateram-se com a necessidade de imaginar em como usar o AGE para desenhar jogos, e tiveram dificuldades em entender a sua terminologia e forma de funcionamento. Adicionalmente, os designers propuseram diversas alterações ao AGE; fundamentalmente, a proposta para um caso de uso de Exploração, onde ao invés de optimizar a experiência do jogador, AGE seria usado para experimentar diferentes variações do mesmo jogo, mapeando assim o espaço de design circundante. A identificação destes problemas foi usada para rever a ferramenta, o seu modo de uso, interface, que culminou no desenvolvimento de um protótipo completo. Finalmente, um caso de estudo foi realizado que ilustra como processo criativo de design de jogo suportado pelo AGE se pode desenvolver. Um designer pegou num jogo-base e usou AGE para o evoluir para um novo design de jogo ao longo de 4 sessões de design. No entanto, ele apenas o apropriou para a exploração do jogo-base (ao invés de optimização); apesar desse facto, demonstrou interesse na ferramenta para a optimização de jogos. Resultados de um relatório de auto-avaliação (denominado Index de Suporte à Criatividade) indicam que achou o AGE `Muito Bom' no suporte à sua actividade criativa, particularmente no que concerne a exploração do espaço de design. Mormente, o designer achou a ferramenta útil para a estruturação do processo de design, considerando tal mudança à sua prática de design como valiosa em si. Juntos, estes resultados estabelecem a aplicabilidade da ferramenta, bem como a sua potencial utilidade. Reportamos ainda diversas contribuições adicionais sobre como métodos de geração procedimental podem ser enquadrados em processos de design de jogo -- incluindo uma taxonomia que clarifica os papéis dos actores humano e computacional, e o tema recorrente da Exploração enquanto caso de uso além da optimização de experiência de jogador.
Description: Tese de doutoramento em Ciências e Tecnologias da Informação, apresentada ao Departamento de Engenharia Informática da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra
URI: http://hdl.handle.net/10316/79577
Rights: openAccess
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