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文/兔四
序
本文大部分内容都是翻译自Max Dyckhoff在GDC 2014中的一篇演讲，演讲题目是《Ellie- Buddy AI In The Last Of Us》，从多个角度去向大家介绍了《最后生还者》中艾丽同伴AI的做法。
题目中的Buddy AI翻译过来就是同伴AI，同伴AI在很多大作里都有出现，比如顽皮狗自家《神秘海域4》中的山姆·德雷克、《失落的遗产》中的Nadine、今年索尼《战神》中的儿子阿特柔斯等等，在这些时刻陪伴在玩家旁边的角色上使用的AI就是同伴AI。
同伴AI的作用不言而喻，同伴可以帮你战斗、可以跟你聊天、平时会在旁边游荡、玩家陷入谜题的时候又会提供帮助，同伴AI涉及的范围相当之广，而且根据玩家当前的行为会有不同的AI。而且在功能性之外，同伴AI也是用来刻画人物性格的重要工具，合情合理的AI才能让玩家代入到游戏中去。
原演讲的内容相对比较口语化，所以我会把核心内容整理翻译之后，以可读性比较高的描述方式写出来，部分章节我会插入原演讲的PPT截图以方便阅读、部分内容可能会加上我自己的一些理解。演讲的文字量相当大，所以比较方便阅读我会分成几个章节来写，有兴趣的话还可以到原链接里去看：
演讲的官方音频链接：http://www.gdcvault.com/play/102 ... I-in-The-Last-of-us
演讲的官方PPT链接：http://www.gdcvault.com/play/102 ... I-in-The-Last-of-us
演讲的视频有人搬到B站了：https://www.bilibili.com/video/av8176561/
目录
第一章 同伴AI的设计思路（当前章节）
第二章 非战斗状态下的跟随AI（当前章节）
第三章 战斗状态下的跟随AI（翻译中~后续更新）
第四章 艾丽的战斗AI（翻译中~后续更新）
第五章 （翻译中~后续更新）
第六章 （翻译中~后续更新）
第一章艾丽AI的设计思路
1 我们为什么需要同伴AI
从很多方面来说，艾丽跟我们玩家是很非常非常像的。与乔尔不同，艾丽跟玩家一样都是刚刚才开始接触到这个充满瘟疫的世界，艾丽跟玩家一样会害怕那些感染者，艾丽厌恶战争，艾丽之前从未感受过这种末日世界里人类还要互相残杀的情景。至少对我而言，艾丽是一个充满真实感的角色。
我们在创造艾丽这个角色的时候，有很多东西是需要避免的。在一些具有同伴AI的游戏里，玩家经常感觉到自己要去保护同伴，需要时刻担心同伴的安危，看他是不是被困住了、是否需要援助他。而我们不想这样，我们反而希望艾丽是一个能帮助玩家的角色，艾丽不会令你觉得讨厌、乔尔（玩家）也不会埋怨艾丽。总而言之，她是玩家真正的同伴，而不是玩家通关游戏的累赘。
所以接下来，我会讲到我们用怎样的一个系统来创造艾丽的AI。当然我只会挑一些重点和基础的设定来说，希望大家可以理解我们做这个AI系统的思路，然后去思考进一步的设计。
我们最初在2013年1月公布了《最后生还者》，并且给大家提供了大概20~30分钟试玩版本。但经过那次测试我们发现，艾丽的同伴AI并达不到我们的预期。然后我们就决定延期游戏的发售，我们额外花了五个月的时间去重做了AI。
我们希望乔尔和艾丽在战斗中是互相协同、互相扶持的，我们希望战斗是更有情感冲击力的。战斗中遇见的感染者会让人害怕，但害怕的原因不仅仅是因为感染者在攻击你（乔尔），还会因为你害怕你的朋友（艾丽）会遭到感染者的攻击。我们希望你的同伴会至始至终都在任何遭遇中陪伴着你，这就是情感的表达方式之一。
在最初的版本里，上面说到的这些东西全部都是直接写到角色的代码里。但我们整个游戏不可能只有一场战斗，乔尔和艾丽在后面还有经历很多很多的事情。直到那时候我们才意识到，我们需要做一个同伴AI、用AI来应对大部分场合。虽然我们已经之前已经做了一些综合性、能广泛使用的AI，但那也不是我们最终想要的体验，所以我决定重新回到起跑线，在距离发售还有5个月的时候重新开始做同伴AI。
但幸运的是我们足够优秀的团队，我们有非常出色的物理系统、运动系统、动作系统和寻路系统，所以同伴AI其实就是在这些基础系统上额外做文章。
开始同伴AI的工作时，一般我们都会想到战斗AI，但我们想优先把位置关系AI做了.比如说艾丽会倾向于待在乔尔的旁边、而非靠近那些可怕的感染者。只要完成了这个位置关系的AI，艾丽的同伴AI实际上已经会有明显体验了。
所以我开始重点关注艾丽跟乔尔之间的关系。我们想让玩家感受到他们两人之间是如何共同去应对困境，乔尔作为玩家控制的角色是如何去关心艾丽，之后艾丽又是如何反馈乔尔的帮助，艾丽如何回报乔尔等等。所以我跟Bruce（Max的同事）花了很长的时间去讨论艾丽的之前的经历、艾丽跟乔尔结识之后发生的一切、艾丽一直跟着乔尔走的原因等等。
2 艾丽AI的设计方向
我们想做的第一件事就是让艾丽更靠近乔尔。
这有很多很多的好处，如果让艾丽远离敌人的话会让我们的敌人AI更难出错，这个等下我们在后面的章节会讲到；如果让艾丽距离乔尔太远、不主动靠近你、不跟你聊天，你可能会开始忘记她的存在，再加上我们的游戏场景到处都是废墟、被毁坏的建筑、荒地，玩家可能就会有一种废土中身陷孤独的感受，这并不是我们所预期的游戏体验（毕竟顽皮狗不是在做辐射系列）。我们希望的是让玩家保持对艾丽的关注，并且会想要照顾艾丽（毕竟艾丽设定的年龄跟乔尔的女儿相仿），同时也方便艾丽对乔尔进行交互。
第二点就是我们希望艾丽是有用的。
艾丽应该不仅仅作为乔尔的一个保护对象，艾丽会在战斗中、或者一些解谜场景中会帮助乔尔。当然艾丽能够做的事情有限，但艾丽会随着游戏进程的推进会越来越有用，至少她不会是一个累赘。
第三个方向就是我们想让艾丽在战斗内外都会很有趣。
我们为她制作了一套特殊的动画，让艾丽在战斗中和非战斗时间内都有不同的动作表现。除此之外还将艾丽的聊天系统加强，艾丽与乔尔在战斗中的对话会明显跟战斗外有不同，艾丽的谈话内容、发声方式都会不同，并且随着游戏的进程会进一步看到差异。
除此以外，还有一点我必须要强调一下：我们不想在艾丽上作弊。
作弊就是指我们在代码上赋予艾丽一些特殊且高级的规则、甚至是超越了乔尔可执行行为范围之外的规则（比如后文会说到一些瞬间转移的设定）。乔尔是玩家的控制角色，是一个高度理性的角色，他在游戏世界有一系列的限制条件，我们希望艾丽也要遵循这些规则。因为即便艾丽是一个系统控制角色，我们也希望艾丽的一系列行为都是合理的、能让玩家信服的，而不是通过作弊来额外给艾丽提供特殊行为。总而言之就是，我们希望艾丽在游戏世界里是一个相当真实的角色，真实这一点将会在整个游戏进程中有所体现。
接下来，我们从第二章开始就依次来说说上面这几点具体的做法了。
第二章 非战斗跟随AI
这一章我们来讨论艾丽如何在非战斗的环境下跟随乔尔，以及在跟随乔尔的过程中会触发什么样的逻辑。
1 艾丽不会使玩家卡关
首先要说的是，如果艾丽跟乔尔同时位于一个场景里，艾丽的行为看起来不能比乔尔更笨。也就是当玩家陷入一些困难的时候，玩家首先不会去选择责怪艾丽，艾丽绝对不能成为玩家卡关的原因。当然如果剧情需要的话那就另说，比如艾丽本身的设定就是不太会游泳，玩家也就只能控制乔尔去想办法渡过难关，我们讨论艾丽的AI时不会包括这些内容。
所以，如果可能的话，艾丽一般会在玩家所视范围内活动，并且一般只会距离乔尔几米远。如果玩家在一些关卡上遇见难题或者挫折时，都应该会归因到自身而非归因到艾丽身上。比如说在一些潜行关卡，一般来说感染者发动攻击时都是因为乔尔（也就是玩家）暴露了位置，而艾丽一般都会紧跟在附近的掩体处、并且很难惊动感染者。
2 艾丽会触发对话逻辑
此外，如果艾丽靠近乔尔，艾丽就会触发一个较为复杂的对话逻辑，具体的细节我在后面章节到，但我可以提前告诉大家的是，这些对话的触发可以取决于当时场景中的情况，比如当艾丽和乔尔靠近敌人、且乔尔处于一些危险位置时，艾丽就会说一些像“小心！”、“前面好像有感染者”之类的对话，当两人在并肩赶路时，艾丽有时也会主动找乔尔聊天。
这个AI进一步去强化了游戏进程中的体验，你可以试想一下，当乔尔已经习惯于艾丽在他身边之后，游戏在某些关卡因为剧情的需要而把艾丽拿掉了，然后过了一段时间艾丽又重新回到乔尔身边、并重新激活上述的种种互动时，乔尔的心路历程就会是：
艾丽在乔尔身边，乔尔感到放心
艾丽离开了乔尔，乔尔感到一些孤独
艾丽还没回来，乔尔开始感到不安
艾丽回来了，乔尔：Holy shit！I'm so glad she's back！
在这个过程里，玩家会身临其境地感受到乔尔和艾丽之间的羁绊。
3 乔尔身后的跟随范围
接下来再看另一个设定：跟随范围，这决定了同伴AI如何去让艾丽跟随乔尔。我们会在乔尔身边设定一个跟随范围，并且让同伴AI获得乔尔目前所在位置的坐标。
跟随范围的区域细节非常多。首先它是一个范围较广的弧形区域，可能会在乔尔身前、也可能会会在乔尔身后，在不同环境下的区域面积会不一样。乔尔身边障碍物的多少也会用来调节范围的大小，当周围障碍物比较密集时，可跟随区域就会小一些。
然后我们会通过计算乔尔和艾丽的移动速度来进一步确定范围大小，有些地方我们希望乔尔带着艾丽快速过场、有些地方我们希望他们会停下来观察四周，不同场景都有不同的做法。
而随着玩家的游戏进程，跟随范围会不停在变化。比如在玩家接近于战斗时我们会把跟随范围收紧，周边很安全的时候这个范围可以相应扩大一些。
总结起来就是，根据乔尔的位置、当前所处的场景、周围单位的多少和类型，给艾丽的AI定义一个跟随范围。
4 通过发射射线来确定跟随坐标点
一旦我们确定了跟随范围之后，我们就进入下一步：发射射线。
我们会在范围内以扇形的方式去扫描一些坐标点，一些我们认为看起来不会很蠢的坐标点（比如一般不会站在垃圾桶或者死掉的感染者旁边）。然后再去按照权重去选择一个点，这个点就是同伴AI中希望艾丽前往的坐标点。我们会根据角色站位的方向、角度，以及角色距离危险或者同伴有多远，来分配坐标点的权重。
这个发射光线比较复杂，单单这么说会很生硬，我下面用一个例子来说。
这里图中蓝色的点表示乔尔的位置。在这个场景中我们希望艾丽是跟在乔尔后面的，所以经过我们先前的一个步骤已经确定好了一个弧形的跟随范围。那么艾丽具体要跟在这个弧形范围的哪里呢，我们一步一步来看：
为了逼真，我们给这个场景再加入一个障碍好了，这块灰色的矩形就表示一堵不能通过的墙壁，墙壁的存在会把跟随范围进一步减小。
然后我们以乔尔所在的坐标点为中心，向外弧发射射线，图中这里为了表达清晰所以只显示了5根线，实际上我们在代码里用到的会更多。如果这根线在过程中碰到了障碍物，那这根线就会被删掉，我们只保留没有碰到障碍物的线，比如图中绿色的这些。
我们取得外弧和射线交点的坐标，然后进入下一步。
然后我们以这些坐标为中心，朝乔尔坐标的垂直方向发射射线，如图所示：
射到障碍物上的射线我们会弃用掉。为什么要这么做呢？
我们想象一下我们的日常场景，当我们在跟随一个人时、或者刚刚追上一个人时，我们大概率不会面向墙壁，就算我们靠在墙壁上等人的时候也大多面向外侧。也就是我们会考虑到艾丽到达这个点之后、下一步再去跟上乔尔时的朝向，我们希望做得更自然一些，所以这些面向障碍的点我们是不会用的。经过了这一步，我们在这就剩下三个候选坐标点了。
然后我们在这三个候选坐标点的射线方向取一个距离，这个距离意味着艾丽跟上乔尔之后，短时间内可能前进的范围。这三个距离都会对应一个坐标点，我们把乔尔的坐标跟这些坐标点连接。如果能确保乔尔等会是可以看到艾丽的，那么这些坐标点都是可行的。
如图所示，这三个坐标点其实都是目前为止我们可以使用的坐标点。
这个例子就暂告一段落，我们再看另外一个例子。
乔尔的位置和弧形的跟随范围不变，但我把障碍物变得更小了一些：
然后按照上面我们说的步骤一步步去做，得到这样的结果：
从这个图中我们可以看到，左边的那个点就会存在一个问题，当艾丽往乔尔的大致方向移动后（艾丽移动时必然是朝大致的方向移动，肯定不会是直挺挺地朝乔尔移动），有可能就会跟乔尔相隔一个障碍物，这就是我们上面说到的那些很蠢的点。所以我们会在最后一步在乔尔身上发射出射线，确保艾丽在移动之后还能看到乔尔。
在游戏的场景中我们可能会有大量障碍，大量分割空间的房间、院子、围墙等等，通过我们上面的做法就可以保证艾丽能够跟着乔尔进入同一个空间。
我们再来看一个实际画面的例子。
下面的图就是乔尔和艾丽，以及旁边那些用框框标出来的障碍物。橙色的点就是艾丽AI里候选的坐标点，如果你仔细看的话还能看到上面的权重值，这跟每个点的角度、目标值之类的东西有关，这里就不展开了。
然后通过这张图你会发现一个很有趣的东西：艾丽站的坐标点并不对，艾丽坐标点射出的射线是红色的（因为射到了中间那辆车，车是障碍物）。
我当时在截这张图的时候慢了一拍，在截图前的一秒钟我其实移动一下乔尔。也就是说当艾丽站在一个正确的坐标点之后，乔尔又再次移动了。你们可以注意到，艾丽脚下的那个坐标点不是橙色，而是红色，坐标点的射线也是红色，而非绿色，理论上艾丽应该前往那些橙色的坐标点，而她却没有移动。大家不要认为这是个BUG，艾丽停留在这个地方是有合理原因的。
我猜你们应该想到了，接下来要说的是：艾丽的移动时机。
5 艾丽的移动时机
你可能会在其它游戏里见到一些非常活跃、甚至是很狂躁的同伴角色，它们不停在动，甚至还会尝试去挤开你，根本不管你在干什么，你也不知道他们在干什么，你能见到的就是他们一直在从A点走到B点，但不知道他们为何这么做。
为了避免这种情况，我们在艾丽AI的代码里会记录并监测艾丽的移动事件。
每次当艾丽想要进行下一步动作时，代码通常就会告诉艾丽说“诶你先别动，等一等”。然后我们为艾丽设定了很多的条件，仅当这些条件成立时艾丽才会去选择移动，并且是在接下来的一段小段时间内挑选一个时间点来移动。也就是艾丽不会在得知目标坐标之后立刻移动，而是会有一小段等待时间。
当艾丽被一些什么东西吓到时，艾丽可能很快就会触发移动；当艾丽距离乔尔比较远时，艾丽也会很快就触发移动；当乔尔走得很慢、在四处观察时，艾丽的移动频率也会变慢，甚至因为条件没有触发而暂时先静止在原地。
6 艾丽的移动速度
在这个基础上，我们再去确定艾丽的移动速度。
一旦艾丽选定了一个坐标点并开始移动时，AI会取得移动距离的长度，然后根据这个距离去确定艾丽应该要慢走、要跑、还是要冲刺过去。
具体的计算细节这边就不展开了，反正有了这个速度之后，我们再也不会见到当乔尔已经把艾丽拉开50米远距离时、艾丽还在慢悠悠地走过来这种看起来很蠢的情况了。总之，这个功能就是用来计算艾丽每次要如何跟上乔尔。
关于艾丽的移动速度，我这边还可以再说一些细节：移动速度的调整。
我们前面说了艾丽要通过走路或者跑动来移动到某个坐标，而在这个过程中的每一帧，我们都会根据乔尔的位置来实时计算、来进一步调整艾丽的移动速度，从而使艾丽看起来更自然。
比如当艾丽如果距离乔尔太远了，我们会提高艾丽约25%的移速以便她更快追上乔尔，当然这个过程里我们也会加快艾丽的动作播放。直到艾丽已经跑完50%的距离之后，我们会让艾丽的速度匀速下降，直到玩家看起来乔尔跟艾丽会以几乎相同的速度在奔跑。
无论艾丽处于哪个状态（走路、奔跑还是冲刺），我们都会有这个移动速度的调整规则，并且这个过程其实非常细微，一般来说玩家肉眼不太容易观测到，但又能把艾丽的速度调整得非常顺滑。
7 移动AI里的回避逻辑（Dodging）
可能你们在别的游戏里见过一些类似的回避逻辑，就是当玩家走向一个同伴角色时，同伴角色会避开、闪到一边去。
我们游戏也有同样的机制，不过后面我们慢慢发现这样其实不算特别好。我们想象一下，在现实中你和你的朋友在一个房间里站着，然后你直挺挺地往对方的方向走到对方跟前，你的朋友有可能以为你要去揍他。
相比于直接走过去，更自然的移动方式应该是稍微带点弧形、以对方坐标为目标来半绕着前进，最终走到对方的旁边。
我们在观察玩家试玩的时候的确也发现了类似的情况，因为乔尔和艾丽是接近于朋友、亲人的关系，玩家通常不会采用充满攻击性的直挺挺走法，而是在想靠近艾丽时会稍微绕一下然后走到艾丽旁边，然后一起看向下一个关卡目标。因此，虽然这里我们说的是玩家控制乔尔移动时的游戏习惯，当我们反过来要做艾丽的移动AI时，艾丽的移动方式应该也是如此。
但这引出了一个问题，既然大家都会回避，那当艾丽如果在乔尔之前到达了一个目标点，然后刚好这里是一个窄路、把乔尔挡住了怎么办？
在一些楼梯上、在一些相对较窄的洞口处出现这种情况时，AI会控制艾丽开始了回避系统里的寻路，让艾丽在附近找到一些不会挡住乔尔的坐标点，比如窄路旁的一些小斜坡、楼梯的栏杆旁等等。然后下一步再把艾丽的朝向改变成面向乔尔，相当于示意乔尔说：“我给你让开了，你从这边走吧！”。这就是回避逻辑的基础做法之一。
此外，同伴AI还会触发抱怨逻辑。比如无论艾丽有没有挡住乔尔，一旦乔尔撞到了艾丽，艾丽就会做出一些反应动作，并且会触发抱怨的对话。
8 跟随AI这么复杂，干脆做个瞬间转移好了
有人可能会说：“嘿！Max！你不是想让艾丽紧跟在乔尔后面吗？干嘛不直接把艾丽传送过去呢？瞬间转移！”
如果你们还记得我前面所说的话，我们有一个原则就是从不作弊。我们希望游戏中的世界是真实的，让人有代入感的。
（这里我插入一句，在《战神》里阿特柔斯的同伴AI就用到了传送，但由于《战神》中一些更重要的游戏设定而不得不加入传送，否则游戏会在一定程度上变得不太连贯，这边就先不展开了，以后有机会再说。而《神秘海域4》则跟《最后生还者》一致，一直没有使用传送。）
而第二个原因是关于脚步声。
如果我们用传送的做法，艾丽的一大部分脚步声可能都会被忽略掉，玩家在一秒前明明听到20米外有脚步声，然后忽然就什么都听不到了，这并不好。而且当艾丽用跑的方式赶上乔尔的时候，脚步的音量随着时间慢慢变化，这本来就是我们希望达到的效果。
第三个原因则是，传送这个行为本身就太tm惊悚了。
你想想，当你远远地看着艾丽在远处某个地方，然后你转身看了一下身后，然后又回过头看向艾丽，你发现艾丽忽然就出现在你面前。对不起我们不是一个恐怖游戏。
我们取消传送这件事最主要还是游戏的原则性问题，我们不想在《最后生还者》的世界观里加入一些匪夷所思的事情，瞬间转移这件事情在这个世界上是说不通的。所以，我们开发组宁愿花很大精力去完成这件事情，也不要去作弊。当然可能艾丽自己会认为这导致她少了一项很厉害的技能而不开心（开玩笑）。
以上这就是非战斗状态下跟随AI的基础内容了，下一章我们来讲艾丽在战斗状态下的跟随AI。
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发表于 2018-6-26 10:01:23
