A computational model for generating visually pleasing video game maps

Abstract

In this work we introduce a computational model based on theories of graphical design to generate visually pleasing video game maps. We cast the problem of map generation as an optimization problem and prove it to be computationally hard. Then, we propose a heuristic search approach to solve the map generation problem and use it to generate levels of a clone of Super Mario Bros (SMB) called Infinite Mario Bros (IMB). Before evaluating the levels of IMB generated by our system, we perform a detailed study of the approaches commonly used to evaluate the content generated by computer programs. The evaluation used in previous works often relies on computational metrics. While these metrics are important for an initial exploratory evaluation of the content generated, it is not clear whether they are able to capture the player’s perception of the content generated. In this work we compare the insights gained from a user study with IMB levels generated by different systems with the insights gained from analyzing computational metric values. Our results suggest that current computational metrics should not be used in lieu of user studies for evaluating content generated by computer programs. Using the insights gained in our previous experiment, we performed another user study to evaluate the IMB levels generated by our method. The results show the advantage of our method over other approaches in terms of visual aesthetics and enjoyment. Finally, we performed one last user study that showed that our method is able to generate IMB levels with striking similarity to SMB levels created by professional designers.

Neste trabalho apresentamos um modelo computacional baseado em teorias de design para gerar mapas de jogos de plataforma visualmente agradáveis. Nós estudamos o problema de geração de mapas como um problema de otimização e provamos que uma versão simplificada do problema é computacionalmente difícil. Em seguida, propomos uma abordagem de busca heurística para resolver o problema de geração de mapas e utilizamos ela para gerar níveis de um clone do Super Mario Bros (SMB), chamado Infinite Mario Bros (IMB). Antes de avaliar os níveis de IMB gerados pelo nosso sistema, realizamos um estudo detalhado das abordagens comumente utilizadas para avaliar o conteúdo gerado por programas de computador. A avaliação utilizada em trabalhos anteriores utiliza apenas métricas computacionais. Embora esses indicadores são importantes para uma avaliação inicial e exploratória do conteúdo gerado, não é claro se são capazes de capturar a percepção do jogador sobre o conteúdo gerado. Neste trabalho, comparamos os conhecimentos adquiridos a partir de um estudo com seres humanos usando níveis de IMB gerados por diferentes sistemas, com os conhecimentos adquiridos a partir de análise dos valores de métricas computacionais. Os nossos resultados sugerem que as m ́etricas computacionais atuais não devem substituir estudos com seres humanos para avaliar o conteúdo gerado por programas de computador. Usando os conhecimentos adquiridos em nosso experimento anterior, foi realizado outro estudo com seres humanos para avaliar os níveis de IMB gerados pelo nosso método. Os resultados mostram a vantagem do nosso método em relação a outras abordagens em termos de estética visual e diversão. Finalmente, foi realizado outro estudo com seres humanos, mostrando que o nosso método é capaz de gerar níveis de IMB semelhantes aos níveis de SMB criados por designers profissionais.