游戏心理设计：奖励的设定（二）

2017-02-21 09:43:00

然而，之前的投篮热手结果研究揭示了一个更加复杂的情况。之前的研究暗示，有确定困难的任务和不定困难的任务之间存在显著区别。篮球中的罚球可以作为一个确定困难的任务的例子。
在这种投篮中，距离是不变的，所以每一次投篮都有相同的难度级别。而在不确定困难的任务里，就像篮球赛中的投篮，球员可能要调整他们每一投的风险级别，所以投篮的难度会随着不同的投射距离、守势的压力和整个比赛的情况而改变。
有证据表明，玩家可能在确定难度的任务，例如掷马蹄铁、台球和十瓶式保龄球中获得顺势。然而，在非固定难度的任务里，例如棒球、篮球和高尔夫球，这种冷热势并不明显——其实际情况与普遍观念相反。
对于流行观念和真实数据之间不一致的最普遍解释是，人类往往误读了数字中的小趋向模式。也就是说，我们倾向于形成基于几个事件组的模式，例如球员三连投，然后用这种模式来预测随后的情况。关于投篮，经过三次成功的投球后，人们会错误地认为下一个投射比起长期水准更可能成功。这就是顺势的谬误。
关于这种不一致的另一种解释表明，为了不产生失误，投球者在一连串的成功中往往要冒更大的风险。在这种情形下，一个球员在热手情况下确实表现更好—–因为他们在相同准确度的条件下承担了更困难的任务。这种能力的增强恰好印证了热手预言，然而传统的投篮表现纪录却没有发现这一点。尽管我们通过界定固定难度和非固定难度之间的区别（因为热手情况多发生于固定难度的任务中，运动员所面临的是难度固定的挑战），可以让这种假设暂时成立，但只有进一步的研究才能证实这种假设究竟是否站得住脚。
不幸的是，如果设法收集更多运动比赛中的数据来研究热手现象，则不免带有主观性因素。我们如何评估一个确定投射的难度超过另一个投射呢？如何辨别球员是否采取了更有风险的策略？
解决这个问题的一个好办法就是，设计出可以准确记录玩家策略变化、难度不定的电脑游戏。这种游戏或许可以回答与心理学和游戏设计相关的重要问题—-玩家如何对游戏中一连串的成功或失败做出反应？
这款“热手游戏”的开发过程正是本文讨论的重点。这种游戏需要一个非常协调的风险和奖励机制，并通过玩家所采取的冒险行为，不断调整游戏结构。在各个开发阶段，我们测试了玩家对风险和奖励机制作出的反应，然后按照玩家的策略和表现，分析这些结果，以便将其运用于下一阶段的游戏设计。
这种设计的特征是反复性、以玩家为主心。虽然本文所示的游戏设计比较简单，但考虑到心理学调查地准确性的要求，我们执行的是比一般游戏开发更为规范的玩家测试。结果发现，我们可以准确评估玩家策略的改变，发现即使是风险与奖励机制中的微小变化，也会对玩家的风险策略产生影响。
游戏要求和基本设计
这种热手游戏首先需要一个相当协调的风险和奖励机制，它必须具备几个（5-7）高度协调的风险级别，使得玩家乐于调整他们的冒险级别来应对成功和失败。比如，一个风险级别得到的奖励实际上多过其他的风险级别，玩家久而久之会学到这点，然后就不太可能在这个级别中改变策略了。所以我们希望每个风险级别都能让普遍玩家都得到相应奖励。换句话说，不论采用什么风险级别，玩家得到最佳奖励的机会应该是相等的。
第二个要求是，支持我们在玩家成功和失败后对其策略进行考察。如果玩家经常失败，我们就无法记录足够的成功次数。如果玩家大多时候成功了，我们就考察不了失败情况。所以这个游戏的核心要素和关键难度在于，提供平均的成功概率，其范围介于40-60%。
满足这些要求的是使用Actionscript在Flash环境中开发的上下神射手游戏。任何基于物理挑战，带有得失分的简单动作类游戏都适用于我们的研究，上下神射手则恰好具有这几个优势。首先，人们这种风格的游戏极为熟悉，这意味着玩家容易上手，有助于我们用这个游戏来收集实验数据。第二，简单的重点难度参数编码（即目标速度和加速度），可以使我们轻松而准确地操作奖励机制。最后，上下神射手游戏中的“一击”与篮球中的“一投”相类似，有相似的“命中”和“错失”结果。这就是当前实验与热手起源之间的联系所在。
在上下神射手游戏中，玩家的目标是在规定的时间内尽可能多地射击外星飞船。也就是说总射击量和命中数量取决于玩家的表现和策略。游戏的屏幕会显示两架飞船，代表外星人的飞船和玩家的射击机（图1）。简单的界面显示了当前命中数和所剩时间。在游戏过程中，玩家的飞船会在屏幕底部中间保持静止。任何时候屏幕都会只出现一架外星飞船，它会在屏幕上部水平地前后运动，并且每次返回都碰一下右边沿或左边沿。玩家按下空格键即向向外星飞船射击。玩家只有一次机会来摧毁每一架新出现的外星飞船。每击落一架外星飞船，玩家就得到一个命中数的奖励。
每一架外星飞船都是从屏幕上方进入游戏界面，随机向左边沿或右边沿移动。飞船飞离屏幕两边，水平移动，如此经过八次后才会离开屏幕。最初，外星飞船移动飞快，但它以相同的速率减速，每一次经过都更加缓慢。因此这个游戏能够展示一种不同难度的任务；玩家可以选择适合的风险级别，这样每次外星飞船经过时射击就更简单些。
对于玩家来说，这种风险和奖励的等式相当简单。无论玩家何时开火，每一次命中的得分都是一样的。因为目标是在一个游戏周期里摧毁尽可能多的外星飞船，所以玩家可以尽快从射击中获利；越早射中目标，玩家不仅得到命中数，同时获得更多的时间来击落随后的外星飞船。然而，因为外星飞船在八次经过的每一次经过里都减速，玩家越早开火就越难命中。如果射空了，玩家就减少1.5秒作为惩罚。也就是，下一架飞船的出现只有1.5秒的延迟，这就增加了准确射击的间隔时间。
第一阶段：玩家锁定目标
经过自测游戏，我们将游戏拓展到在线版。通过向学生、家庭和朋友发电子邮件，我们找到了五名实验玩家。我们要求玩家在给定时间内击落尽可能多的外星飞船。玩家先在练习级别上试玩6分钟，然后在竞技级别上玩12分钟。因为玩家的策略和命中率存在差别，所以他们遇到的外星飞船数量也各不相同。一个玩家有可能在60秒内遇到大约10架外星飞船。游戏结束后，玩家对每架外星飞船的反应时间和命中率都被记录在案。
游戏的要求之一是，玩家在一系列难度级别中射击经过的飞船（越后面的飞船经过意味着更低的射击难度——这种简单的测试证明了在整个游戏中，玩家乐意探索空间，并且改变他们的冒险行为。图12是代表玩家1和玩家2的结果。通常玩家在游戏的练习级别时往往很有探索精神，这显示在第一次经过和第八次经过之间的射击数分布。然而在竞技级别，玩家往往采用单一策略，从图12的大尖峰可以看出来。它暗示了玩家在经过探索期后，试图通过射击三个固定的飞船经过以获得更多得分。
游戏心理设计：奖励的设定（二）
上图是两名玩家在游戏第一阶段的测试结果。玩家1数据显示在上部，玩家2的数据显示在下部。左边的柱形代表在练习阶段的射击频率；右边则代表在竞技阶级中各个经过的射击频率。受测玩家在练习模块，射击频率均匀地分布在各个飞船经过，如左边图所示。但之后在竞技模块中，玩家采取固定策略，右半边的图中的尖峰正体现了这种情况。在以上各图中，n代表玩家的尝试射击总数；m代表命中数，sd代表尝试射击数的标准差。
在实验术语里，守定一个策略的行为被称为“投资”。在游戏结束时玩家反映，因为飞船的匀速减速，那么如果他们锁定同一次飞船经过，且与边界达到特定距离，就总能射中目标。针地特定经过的外星飞船，玩家采用特定的限时策略（即一个特定的难度级别）。在同一次飞船经过的射击中，玩家在每个时间单元里的命中数总是最高的。在案例表格（图12）里，一个玩家“投资”于第四次经过，另一个则是第五次经过。这种类型的投资行为与热手游戏的一个要求相反，也暴露了游戏的一个主要设计缺陷，这需要在下一个迭代调整中进行修正。
第二阶段：鼓励玩家探索
游戏设计第二个阶段的目标是解决玩家在单一策略上的投资问题。我们提议的解决办法是改变玩家飞船的位置，这样它就不再出现在屏幕中间那个相同位置了，而是在每架外星飞船出现时随机转移到中间的左边或右边（图3）。这样，在每一次测试，玩家飞船的位置都从平均分布的100像素中心的左边或右边中随机移动。这个操作旨在防止玩家习惯单一策略，总是等待凑效的时间序列采取行动（例如总是在飞船第四次经过，与屏幕边沿有固定距离时射击）。
上图是游戏第二阶段的屏幕。蓝色矩形出现在这里是为了指明玩家飞船可以随机定位的范围，但在真正的游戏过程中不会出现这个蓝色矩形。
这一次我们推出了这个游戏的在线版本，并记录了6个玩家的测试数据。再次让他们先在练习级别上试玩6分钟，之后在竞技级别上玩12分钟。
各个玩家在竞技级别的结果显示在图4上。在玩家射击位置里引入随机变化，显著减少了玩家投资于同一次飞船经过的倾向。与图2相比，图4变化的增加突显了投资的减少。因此，游戏中的微小调整对玩家的行为产生了重要影响，它鼓励玩家在游戏中改变冒险策略。另外，这种调整满足了热手研究的必备要求。
游戏心理设计：奖励的设定（二）
上图是玩家在测试第二阶段中竞技级别的个人结果。减少的峰值和变化的增加表明，与第一阶段相比，玩家在竞技级别的单次飞船经过中射击的倾向大大减少。以上各图，n代表玩家的尝试射击总数；m代表命中数，sd代表尝试射击数的标准差。
图5代表所有的玩家在练习级别和竞技级别的平均测试数据。所有玩家在练习和竞技级别中的平均数据，均突出了游戏奖励机制对玩家游戏策略的影响。左边的柱形代表练习级别（没有在图13中显示）的数据，右边则代表竞技级别的数据。
游戏心理设计：奖励的设定（二）
上图是第二阶段中玩家的平均数据结果。左边的柱形图代表在练习级别每一次飞船经过的射击频率（%），右边则显示了在竞技级别每一次飞船经过的射击频率（%）。在以上各图中，n是所有玩家在该模块中尝试射击的总数；m是平均命中数。练习级别和竞技级别的射击对比，突出了玩家在游戏进程中推迟射击的趋势。
图5显示随着游戏的推进，玩家的射击策略有预见性地发生改变。例如，在练习级别的平均命中数（m=5.8）比竞技级别的（m=6.21）更少。这样在竞技级别，玩家往往更迟发动射击。这表明游戏奖励总集中于后面几次飞船经过，而玩家越来越熟悉这种奖励机制时，就会相应地调整游戏玩法。
为了在热手研究中最小化这种偏差，我们在平均玩家表现的基础上检测了风险与回报机制。我们特别感兴趣的是，第一次成功射击的可能性以及这种可能性如何转换为奖励系统。在后面的飞船经过中射击要花更多时间，但与之相伴的是更高的命中率。因为热手游戏的目标是在12分钟内击中尽可能多的外星飞船，所以命中率与所花时间对奖励机制来说具有同等重要性。
之后我们分析了一种情况，假如玩家坚持在特定的飞船经过里射击各个出现的飞船，那么12分钟内，平均命中数是多少。例如，在发现第一飞船经过的命中率后，玩家在第一次经过中会采取几次射击行动？第二次飞船经过时呢？以此类推，其后几次飞船经过的情况又将如何？图6显示了这个检测的结果。图6A显示了玩家在几次飞船经过时射击的平均数（柱形的总高度），以及每一次飞船经过的命中数（柱形黄色部分的高度）。图6B用这份数据表现成功的可能性，并且表明在后面几次的飞船经过中，玩家成功的概率更高。这从实验上证实，玩家在心理上感觉，后面几次飞船经过更容易让他们射中目标。
游戏心理设计：奖励的设定（二）
上图是游戏进程的第二阶段中的平均数据和模型预测。在图A，每个矩形的总高度表示尝试射击频率。黄色和蓝色矩形的高度表示命中和错失比例。图B表现的是给定尝试射击总数，每一次飞船经过命中的平均概率。图C和图D在实验结果的基础上，预测了假如玩家自始至终只在一次飞船经过时射击的命中数量。
这些可能性评估了在全程12分钟的模块里，只在一次从飞船经过中射击的情况下，一般玩家可能取得的总命中数。通过演示每次经过的期望命中数，我们为当前的游戏画出了一个最佳的策略曲线，如图15所示。这个曲线是单调递增的，表明随着经过次数的增加，平均玩家的总命中数也随之增加。换句话说，玩家在低难度射击中更可能命中。游戏奖励明显集中于后面的飞船经过次数，这证实了玩家在游戏过程中改变了策略（即推后射击）。随着对奖励机制的熟悉，玩家的策略也相应地转向更迟，更容易的射击机会。
对游戏而言，在第8次飞船经过时射击可以认为是一种探索策略。图15表明不断地在第8次飞船经过时进行射击产生了最大命中数，这也因此成了玩家的普遍策略。因为形成了这种策略，玩家为了获得一连串命中，就会减少早点射击的次数。可见这种设计仍然不能满足热手游戏的要求。
但只要一个简单的调整就能解决这个问题，那就是减少失败射击后的惩罚等待时间。目前惩罚时间是1.5秒，所以应该允许奖励机制中的惩罚时间发生一定的弹性变化。考虑到如果玩家选择在早一点的飞船经过时射击，击射次数越多，失误也就越多——减少每一次失误的惩罚时间，实际上等于是增加了在早期飞船经过时进行射击的奖励。
图6D表现的是在惩罚时间从1.5秒减少到0.25秒的情况下，一般玩家在12分钟里的预测命中数。这看似很小的调整平衡了奖励机制，这样玩家就得到更平衡的奖励（注：至少从第3次飞船经过到第8次飞船经过是这样的）。对第一次飞船经过和第二次飞船经过准确率的评估是以小次数测试为基础的，这使它们难以成为测试模型；玩家避免采取更早的射击行动，有可能是因为外星飞船移动得太快。但允许玩家在第3次到第8次飞船经过中射击，仍然可为我们的热手研究提供了足够的参考数据。