Pac-Man Ghost AI Explained - YouTube

De vier geesten in Pac-Man lijken hun eigen regels te hebben over hoe de speler te vervolgen.

Hierdoor reizen ze zelden in een enkele groep en kunnen ze ook worden uitgebuit zodat

Pac-Man kan zich in het volle zicht verbergen.

Hoe is dit mogelijk?

In deze video zullen we de algoritmen verkennen die de beweging van de geesten bepalen en hoe

profiteer van hen.

De geesten hebben vier hoofdgedragstoestanden.

Je bent waarschijnlijk bekend met drie van hen.

Ze staan ​​bekend als de verstrooiing, achtervolging, bang, en gegeten staten.

Wanneer Pac-Man een power pellet eet, komen de geesten zullen hun bange staat ingaan, en als

Pac-Man raakt hen aan in deze staat, ze zullen hun opgegeten toestand ingaan.

Op elk ander moment zijn ze verspreid of achtervolgingsmodus.

In plaats van Pac-Man de hele duur achterna te zitten van het niveau, zullen ze soms wegrennen

tijdens de spreidingsmodus.

De hoeveelheid tijd die de geesten verspreiden en chase-modus zijn afhankelijk van het niveau van de speler

is momenteel ingeschakeld.

Over het algemeen starten de geesten in de spreidingsmodus en wissel tussen deze en chase-modus

vier keer per niveau.

Dit patroon geeft de speler een adempauze voor een moment zo nu en dan wanneer de geesten

zitten niet goed in de staart van Pac-Man.

Anders dan het allereerste niveau, het derde achtervolgingssequentie is erg lang terwijl de vierde

spreidingssequentie is in wezen slechts een enkel frame elimineren.

Na de laatste scatter-reeks komen de geesten zitten vast in de chase-modus.

De timer die deze fasen regelt, wordt gereset wanneer het niveau is gewist en wanneer Pac-Man

overlijdt.

Blinky heeft speciale gevallen die dit toelaten hem te doen alsof hij in de achtervolgingsmodus is wanneer hij

is eigenlijk in de spreidingsmodus wanneer die er is nog enkele stippen over in het doolhof.

Dit begint op het eerste niveau wanneer er zijn nog 20 stippen over en dit neemt toe

naarmate het niveau stijgt.

Tijdens de scatter- en chase-toestand, de geesten gebruik een targetingsysteem om te bepalen welke

richting om te reizen.

Zodra ze in een nieuwe tegel stappen, doen ze zal onmiddellijk de volgende beste uitzoeken

tegel om vanaf dit punt te gaan.

De beslissing is tussen drie nieuwe tegels: de één direct ervoor, 90 graden rechtsom,

of 90 graden tegen de klok in.

Merk op dat u zich op dit punt omdraait 180 graden achteruit is geen optie.

Dit betekent dat een geest normaal niet kan draaien rond terwijl je rond kruipt.

Zoals je later zult zien, is het zeker mogelijk omstandigheden, maar laten we dat nu even negeren.

Richtingen die een geest zouden doen reizen in een massieve tegel worden ook uit overweging genomen.

Van de resterende opties om uit te kiezen, de een die het dichtst bij de doeltegel ligt

lineair is de tegel die de geest zal starten verhuizen naar.

Als twee of meer tegels op dezelfde afstand liggen van de doeltegel, de tegel direct omhoog

op het scherm krijgt de hoogste prioriteit, vervolgens naar links en naar beneden.

Dit algoritme wordt gebruikt voor elke tegelbeweging, niet alleen op de kruispunten van het doolhof.

Omdat solide tegels worden genegeerd en spoken kan niet achteruit draaien, zodra men binnenkomt

een deel van het doolhof, ze zullen allemaal reizen de weg er doorheen naar het volgende kruispunt.

Als een ander voorbeeld, stel dat een geest op reis was naar beneden in deze tegel, en deze tegel omhoog

hier was het doelwit.

Goed naar beneden gaan is al uitgesloten, omdat dat een muur is en hij zich niet kan omdraaien

en ga terug naar boven.

Tussen links en rechts gaan, minimaliseert rechts de afstand naar het doel.

Evenzo reist u naar deze tegel vanuit de rechterkant resulteert in het kiezen tussen

naar links en naar boven.

Naar boven gaan zou hier de beslissing zijn verklein de afstand.

Als de geest van links zou reizen kant, de afstanden tussen omhoog en naar rechts

naar het doelwit zijn hetzelfde.

Boven krijgt echter voorrang boven recht, dus de geest zou omhoog gaan.

Laten we, met het doelsysteem omlaag, pat kijk hoe de geesten omgaan met hun respectieve

staten.

Tijdens de spreidingsmodus richt elke geest zich op één specifieke tegel in het doolhof.

Dit doel verandert nooit tijdens de spreiding staat.

De vier doelen staan ​​in de vier hoeken van het doolhof, waardoor elke geest stroomt naar een

ander gebied van de kaart.

Blinky gaat rechtsboven, Pinky naar de linksboven, Inky rechtsonder en Clyde

links onderaan.

Meestal is de verstrooiingsfase zo kort dat ze niet in de hoeken blijven hangen

te lang, maar als ze konden, zouden ze dat doen blijven rondrennen in cirkels in de buurt van hun

respectieve doeltegels.

We kunnen dit simuleren door tonnen geesten te plaatsen door het hele doolhof en zie hoe uiteindelijk

ze steken allemaal samen in hun respectieve hoeken.

Blinky zou altijd met de klok mee gaan cyclus en Pinky tegen de klok in.

Inky en Clyde kunnen ook vast komen te zitten richting afhankelijk van welk deel van de kaart

ze kwamen uit.

Laten we de chase-modus voor het laatst verlaten en naar kijken eerst bang gemaakt.

Alle vier geesten gaan in de angstige modus tegelijkertijd wanneer Pac-Man een power pellet eet

op niveaus 1-16 en 18.

Ze worden blauw en Pac-Man kan aanraken ze voor punten en stuur ze terug naar de

spookhuis.

Bij het aanraken van een krachtpellet zullen de geesten dat doen ook draaien allemaal rond 180 graden, ongeacht

van als ze bang worden of niet.

Dit is een van de uitzonderingen op de ommekeer regel.

In bange modus, in plaats van minimaliseren afstand tot een doeltegel, zullen ze gewoon

kies willekeurig een geschikte richting met de uitvoer van een willekeurige nummergenerator.

Als Pac-Man een bange geest raakt, ze zullen in de gegeten modus gaan.

Op dit punt worden ze leeg set oogbollen en haast je terug naar de geest

huis alvorens opnieuw te vervolgen.

Dit wordt gedaan door het doel van de geesten te forceren tegel recht voor de poort.

Zodra ze het bereiken, gaan ze naar beneden om naar binnen te gaan en keer terug naar de scatter- of chase-modus.

En tot slot zullen we kijken naar de achtervolgingsmodus.

Wanneer alle geesten de achtervolgingsmodus ingaan, doen ze dat draaien allemaal ongeveer 180 graden, net als

in angstige modus gaan.

Ze draaien ook om wanneer ze de chase-modus verlaten en naar de spreidingsmodus gaan.

Dit zijn de andere twee uitzonderingen op de turn-around regel, en u kunt dit gebruiken om

gemakkelijk zien wanneer een modusschakelaar optreedt.

In tegenstelling tot de spreidingsmodus waarbij de doeltegel is constant, in chase-modus, een nieuwe doeltegel

wordt elke keer berekend vóór een beslissing bewegen is gemaakt.

Elke geest heeft een unieke manier om te bepalen deze actieve doeltegel, dat is wat uiteindelijk

leidt tot de unieke gewoonten van de geesten.

Blinky heeft de eenvoudigste manier om te bepalen een doeltegel.

Het is gewoon de tegel waar Pac-Man is gelegen.

Dit wetende, als we Blinky en Pac-Man ploffen overal in het doolhof kunnen we de

pad dat Blinky zal nemen.

Omdat de doeltegel er direct bovenop ligt van Pac-Man zal Blinky vrijwel altijd

op de een of andere manier zijn weg naar Pac-Man vinden.

Er zijn een paar uitzonderingen die we zullen bekijken later meer.

Pinky heeft de volgende eenvoudigste manier om te achterhalen haar doeltegel uit, maar het komt met een draai.

De tegel Pinky doelen is de tegel vier tegels voor Pac-Man.

Dus vier tegels links als hij geconfronteerd wordt links, vier onder wanneer naar beneden gericht, of vier

naar rechts als je naar rechts kijkt.

Maar wanneer Pac-Man naar boven wijst, het doelwit tegel is vier tegels boven en vier tegels naar

links.

Laten we even op een raaklijn gaan kijk waarom dit gebeurt.

Dus, de tegelposities van Pac-Man en de spoken worden opgeslagen als twee bytes naast elk

andere.

De eerste byte is de horizontale positie, beginnend vanaf de rechterkant van de

scherm, aftellend naar links.

De rechterkant van het scherm is X-positie $ 20 en de linkerkant is $ 3B.

De tweede byte is de verticale positie, beginnend bovenaan het scherm,

neerstorten.

De eerste rij van het doolhof is Y-positie $ 21, en de bodem is $ 3F.

De game slaat richtingen op als eenheidsvectoren ook in dit formaat.

Dus links is het paar ($ 01, $ 00) - horizontaal positieve, verticaal nul.

Rechts zou dan het paar ($ FF, $ 00) zijn - horizontaal negatieve, verticaal nul.

Omlaag en omhoog zouden ($ 00, $ 01) en ($ 00, $ FF) respectievelijk.

Deze eenheidsvectoren kunnen worden vermenigvuldigd met een constant en bij elkaar opgeteld om een ​​willekeurige te krijgen

2-dimensionale vector.

Om bijvoorbeeld vier rechts te krijgen, wij neem de vector ($ FF, $ 00) en vermenigvuldig deze

met vier te krijgen ($ 3FC, $ 00).

De posities zijn slechts 8-bit waarden, dus de uitgevoerd drie wordt weggegooid en we krijgen ($ FC,

$ 00) wat overeenkomt met (-4, 0).

Maar wat veroorzaakt de up-vector onjuist?

Als we ($ 00, $ FF) met vier vermenigvuldigen, krijgen we ($ 00, $ 3FC) die moet worden ingekort tot ($ 00, $ FC)

net als de juiste vector.

Het probleem is dat hoewel deze 8-bit zijn waarden, de code die deze berekening verwerkt

behandelt de hele vector als één 16-bits waarde in plaats van twee 8-bits.

Dus in plaats van dat de drie worden weggegooid, is het stroomt over in de X-component van de vector.

Het resultaat is in plaats daarvan ($ 03, $ FC), wat overeenkomt tot (3, -4).

Deze overloopfout treedt nog een keer op wanneer de vector wordt toegevoegd aan de positie van de

voorwerp van belang, Pac-Man in dit geval.

De gedragen van het toevoegen van $ FC wordt toegevoegd aan de X-component naast de drie

dat is al aanwezig.

Dit resulteert in een laatste offset van vier omhoog en vier naar links in plaats van de verwachte

vier direct omhoog.

Deze fout treedt niet in de goede richting op, aangezien elke overloop van de X-coördinaat dat doet

wordt weggegooid omdat deze zich in de bovenste helft bevindt van de 16-bit waarde.

Omdat de twee 8-bits componenten van de vector worden altijd als één 16-bits waarde behandeld

-1 wordt toegevoegd aan de verticale component, 1 is ook toegevoegd aan de horizontale component.

Hoe dan ook, met die anamolie begrepen, laten we kijk terug op Pinky's doeltegel.

We kunnen hetzelfde doen als met Blinky en zoek welk pad ze ook zal nemen als wij

weet waar Pac-Man is.

Omdat de tegel iets voor Pac-Man staat, Pinky neigt Pac-Man van voren te pakken

terwijl Blinky van achteren achtervolgt.

Omdat de tegel niet direct bovenaan staat van Pac-Man, is het gemakkelijk mogelijk dat Pinky

zal Pac-Man nooit bereiken als hij zit op bepaalde plaatsen.

Dit is nog gemakkelijker te doen wanneer Pac-Man wordt geconfronteerd omhoog, omdat de doeltegel redelijk onsamenhangend is

met zijn positie.

Inky heeft een interessante berekening van de doeltegels, vooral omdat het niet alleen afhankelijk is van

De positie van Pac-Man, maar ook de stroom van Blinky positie ook.

Eerst wordt een tussenliggende tegel gevonden, die is twee tegels voor Pac-Man.

Nogmaals, net als bij Pinky, als Pac-Man dat is naar boven gericht, de tegel is twee vooraan en twee

in plaats daarvan naar links.

Vervolgens gaat de vector van deze tegel naar Blinky's positie wordt 180 graden gedraaid aan het uiteinde.

Dit is de doeltegel van Inky.

Deze bijzondere methode om resultaten te richten in Inky samen met Blinky om Pac-Man te flankeren

wanneer ze twee ver uit elkaar liggen.

Maar als Blinky precies op de staart van Pac-Man zit, Inky komt ook dichtbij.

Deze paden veronderstellen dat Pac-Man stationair blijft, wat normaal niet het geval is, en ook veronderstelt

dat Blinky stationair blijft, wat zeker is niet waar.

Daarom is het relatief moeilijk te voorspellen Inky's beweging vanwege de secundaire afhankelijkheid

op de positie van Pac-Man.

Dan is er Clyde.

Met een naam die uitsteekt van de anderen, je weet gewoon dat hij de vreemde is.

Clyde's doeltegel is identiek aan Blinky's, die direct bovenop Pac-Man staat

bevindt zich momenteel.

Dit is echter alleen het geval wanneer Clyde is acht of meer tegels verwijderd van Pac-Man.

Als hij minder dan acht tegels verwijderd is, het doelwit de tegel die hij kiest, is dezelfde als die voor de spreiding

modus.

Dit betekent dat er eigenlijk maar weinig plekken zijn waar Pac-Man kan stationair draaien en Clyde zal hem vangen.

De meeste van deze vlekken zitten onderaan linkerhoek bij Clyde's spreidingsdoel, maar

er zijn een paar andere gebieden in het doolhof die lange tunnels hebben zonder vluchtroutes

links onderaan waar Clyde geen keus heeft om Pac-Man tegen te komen.

Nu, eerder zei ik dat Blinky dat meestal wel zal doen vind altijd Pac-Man, maar dat is er eigenlijk wel

een uitzondering hierop dankzij een aantal speciale gevallen.

Er zijn twee gebieden van het doolhof waar spoken in de scatter- of chase-modus wordt niet geprobeerd

om bij te werken in welke richting ze staan.

Dat wil zeggen, ze kunnen niet draaien op een kruising.

Eén gebied bevindt zich direct bij de uitgang van de geest huis, en de andere is precies waar Pac-Man

begint in het doolhof.

Dit betekent effectief dat de geesten dat niet kunnen opduiken op deze vier kruispunten.

Hierdoor is er minstens één tegel waar Pac-Man zich voor altijd en mooi kan verbergen

veel wordt nooit gepakt.

In het geval van Blinky, stel dat hij gelijk heeft hier op reis.

Hij gaat naar links, maar wordt dan gedwongen door te gaan naar links gaan tot dit kruispunt waar

hij gaat naar beneden.

Hij gaat rechts en omhoog onderaan de doolhof en nu heeft hij een cyclus voltooid, die

betekent dat hij tot deze tijd vastzit Pac-Man beweegt.

Blinky kan hier vast komen te zitten met de klok mee of tegen de klok in.

Pinky kan hier ook vast komen te zitten met de klok mee alleen, of ze loopt vast rond de geest

huis in beide richtingen.

Clyde loopt ook vast in een van de twee cycli ook in de buurt.

Inky is hier moeilijk op te sporen omdat zijn beweging hangt af van waar Blinky is

zijn patroon, maar meestal loopt hij vast tijdens het fietsen rond het spookhuis of een van deze T-vormige

muren.

De doeltegel van Inky komt uiteindelijk in beweging een cyclus doordat Blinky in een cyclus rondloopt

patroon zelf.

Het aantal tegels dat nodig is voor Blinky ren rond deze T-vormige muur is gelijk aan

het aantal tegels dat Inky nodig heeft om te rennen rond een andere T-vormige muur, evenals de

spookhuis.

Daarom valt Inky eenmaal in een cyclus rond een van deze dingen, hij zit daar voor onbepaalde tijd vast.

Pac-Man zal nooit worden gepakt zodra de geesten ze vallen allemaal in hun eindeloze cycli, maar dat

betekent niet dat het ongelooflijk eenvoudig is om erin te komen deze positie.

Alleen deze tegel niet betreden onoverwinnelijkheid verlenen, omdat Blinky dat nog steeds kan

vind Pac-Man gemakkelijk vanaf ongeveer de helft van de posities op de kaart.

Gelukkig reist Blinky niet veel van dit deel van de kaart alleen, aangezien hij

bevindt zich meestal rechtsboven tijdens spreiding modus en ergens in de buurt van Pac-Man tijdens de achtervolging

modus.

Pinky en Clyde kunnen Pac-Man echt alleen vinden wanneer ze zich rechts onderaan het scherm bevinden

doolhof.

De gemakkelijkste manier om de veilige plek te activeren is om de geesten linksonder te lokken en

ga binnen vanaf het onderste kruispunt.

Inky is de geest waar je op moet letten vooral omdat het veel langer kan duren

dat hij ergens in een cyclus verstrikt raakt.

Deze schuilplaats is niet de enige manier om te nemen voordeel van het gedrag van de geest, maar het

is het domste.

Er zijn veel kleinere en praktischer manieren om deze kennis van de beweging te gebruiken

algoritme om de geesten tijdens het spelen te vermijden.

Gewoon begrijpen hoe de geesten hebzuchtig zijn minimaliseer de afstand tussen hen en hun doel

tegel is een goed begin.

Bijvoorbeeld, in de onderste tunnels, Blinky en Pinky zal naar boven of naar binnen gaan om dichterbij te komen

aan Pac-Man, hoewel geen van beide richtingen zijn de beste manier om hem te bereiken.

Hierdoor blijft de rest van de tunnel leeg, dankzij deze U-vormige bocht.

De offset targeting van Pinky kan worden misbruikt door zich snel omdraaien na het passeren

een kruising.

Als Pinky binnen vier tegels van Pac-Man en Pac-man draait zich om als Pinky binnenkomt

de kruistegel, zal de doeltegel achter het kruispunt staan, waardoor Pinky maakt

sindsdien een bocht van 90 graden rechtdoor gaan zou toenemen

de afstand tussen de twee.

Dit werkt nog beter als het naar beneden wordt achtervolgd vanwege de links-offset bug.

Deze bug leidt ook tot andere manieren om te misleiden Pinky, zoals stationair draaien in deze positie in

het doolhof.

De doeltegel ligt tegenover en volledig tegen andere muur dan die Pac-Man aanraakt,

dus Pinky wil in plaats daarvan omhoog en naar links gaan van beneden of rechts.

Je vraagt ​​je misschien af ​​of dit soort strategieën worden gebruikt om perfecte spellen te spelen, waar

de maximaal mogelijke score wordt behaald.

Het antwoord is ja, maar waarschijnlijker de beweging wordt gewoon onthouden.

Zie, aangezien alle bewegingspatronen van de geesten zijn uiteindelijk gebaseerd op de beweging van Pac-Man,

en daarom is de input van de speler consistent bewegingspatroon van Pac-Man resulteert in

elke keer exact dezelfde spookbeweging.

Het enige waar je tegen kunt vechten is het random number generator output wanneer de geesten

zijn in bange modus.

Maar na niveau 19 doen de geesten het niet eens schakel de angstige modus niet meer in.

Op dit moment hoeft u alleen nog maar precies te onthouden waar de geesten zullen bewegen, gegeven jou

bedien Pac-Man elke keer op exact dezelfde manier jij speelt.

Voordat ik de video beëindig, wil ik deze delen een laatste animatie die de geest laat zien

doeltegels en geprojecteerde reispaden tijdens gameplay.

Ik vind het gewoon leuk om te zitten en te kijken, en denk na over hoe sommige vrij eenvoudige wiskundige resultaten

in zo'n geweldige game-ervaring.

Bedankt voor het kijken!

Als je nieuw bent in het kanaal en / of niet de video gezien met uitleg over het kill-scherm

in Pac-Man, bekijk het zeker.

Misschien na het beheersen van de beweging van de geesten patronen die je daar kunt maken

niveau jezelf!