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游戲行為系統(tǒng)設(shè)計原理解析:行為樹的基本概念及進(jìn)階

發(fā)布時間：2024-08-16 16:02:12 瀏覽量：232次

前言

開發(fā)游戲AI的目標(biāo)之一是要找到一個簡單，可擴展的編輯邏輯的方案，從而加速游戲開發(fā)的迭代速度。在行為系統(tǒng)圖中，行為系統(tǒng)響應(yīng)游戲中的各種信息，進(jìn)行決策以挑選接下來將要執(zhí)行的行動并且監(jiān)控該行動的執(zhí)行。

知識模型是對游戲世界中各種信息的抽象。

在行為系統(tǒng)中，有限狀態(tài)機最為經(jīng)典，有限狀態(tài)機模型的優(yōu)勢之一是簡單。但是有限狀態(tài)機需要用轉(zhuǎn)換連接狀態(tài)，因此，狀態(tài)失去了模塊性。

什么是行為樹

一個例子

上圖中，3號Sequence節(jié)點有3個子節(jié)點，分別是：

  • 4號Condition節(jié)點

  • 5號Action節(jié)點

  • 6號Wait節(jié)點

而3號節(jié)點的父節(jié)點是2號的Loop節(jié)點。

先補充下各節(jié)點類型的執(zhí)行邏輯：

序列節(jié)點：順序執(zhí)行所有子節(jié)點返回成功，如果某個子節(jié)點失敗返回失敗。

循環(huán)節(jié)點：循環(huán)執(zhí)行子節(jié)點到指定次數(shù)后返回成功，如果循環(huán)次數(shù)為-1，則無限循環(huán)。

條件節(jié)點：根據(jù)條件的比較結(jié)果，返回成功或失敗。

動作節(jié)點：根據(jù)動作結(jié)果返回成功，失敗，或運行。

等待節(jié)點：當(dāng)指定的時間過去后返回成功。

執(zhí)行說明

  • 如果4號條件節(jié)點的執(zhí)行結(jié)果是成功，其父節(jié)點3號節(jié)點則繼續(xù)執(zhí)行5號節(jié)點，如果5號動作節(jié)點返回成功，則執(zhí)行6號等待節(jié)點，如果6號節(jié)點返回成功，則3號節(jié)點全部執(zhí)行完畢且會返回成功，那么2號節(jié)點繼續(xù)下個迭代。

  • 如果4號條件節(jié)點的執(zhí)行結(jié)果是失敗，其父節(jié)點3號節(jié)點則返回失敗不再繼續(xù)執(zhí)行子節(jié)點，并且2號節(jié)點繼續(xù)下個迭代。

進(jìn)階

聰明的讀者可能會問，上面的例子中只講了成功或失敗的情況，但如果動作要持續(xù)一段時間呢？如果5號節(jié)點，F(xiàn)ire需要持續(xù)一段時間呢？

  • 節(jié)點的執(zhí)行結(jié)果可以是“成功”，“失敗”，或“運行”。

  • 對于持續(xù)運行一段時間的Fire動作，其執(zhí)行結(jié)果持續(xù)返回“運行”，結(jié)束的時候返回“成功”。

  • 對于持續(xù)運行一段時間的Wait動作，其執(zhí)行結(jié)果持續(xù)返回“運行”，當(dāng)?shù)却龝r間到達(dá)的時候返回“成功”。

行為樹的內(nèi)部“知道”該節(jié)點是在持續(xù)“運行”的，從而在后續(xù)的執(zhí)行過程中“直接”繼續(xù)執(zhí)行該節(jié)點，而不需要從頭開始執(zhí)行，直到該運行狀態(tài)的節(jié)點返回“成功”或“失敗”，從而繼續(xù)后續(xù)的節(jié)點。

另一個例子

如上圖，為了清晰說明運行狀態(tài)，來看另一個例子。在這個例子中，Condition，Action1，Action3是3個函數(shù)。

  • 0號節(jié)點是個Loop節(jié)點，循環(huán)3次。

  • 1號節(jié)點是個Sequence節(jié)點

  • 2號節(jié)點模擬一個條件，直接返回成功。

  • 3號節(jié)點Action1是一個動作，直接返回成功。

  • 4號節(jié)點Action3同樣是一個動作，返回3次運行，然后返回成功。

行為樹的基本概念：

  • 執(zhí)行每個節(jié)點都會有一個結(jié)果（成功，失敗或運行）

  • 子節(jié)點的執(zhí)行結(jié)果由其父節(jié)點控制和管理

  • 返回運行結(jié)果的節(jié)點被視作處于運行狀態(tài)，處于運行狀態(tài)的節(jié)點將被持續(xù)執(zhí)行一直到其返回結(jié)束（成功或失?。?。在其結(jié)束前，其父節(jié)點不會把控制轉(zhuǎn)移到后續(xù)節(jié)點。

其中理解運行狀態(tài)是理解行為樹的關(guān)鍵，也是使用好行為樹的關(guān)鍵。

其他

上文另一個例子中“demo_running”的例子在安裝包及源碼里都有提供。最好查看源碼，編譯運行，自行嘗試體會。

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