Konečné stavové automaty (Finite State Machines – FSM) jsou matematický model výpočtu, který se ve hrách používá k řízení chování herních entit. Zjednodušeně řečeno, definují různé „stavy“, ve kterých se může daný objekt nacházet a přechody mezi nimi na základě určitých podmínek.
Zjednodušené vysvětlení: Jak Konečné stavové automaty (FSM) fungují?
Představte si semafor. Ten může být ve třech stavech: červená, oranžová, zelená. Semafor přechází mezi těmito stavy v přesně definovaném pořadí a v závislosti na uplynutí času. Konečný stavový automat (FSM) funguje podobně. Herní postava (například nepřátelská AI) může mít stavy jako „patrolování“, „útok“, „únik“ nebo „mrtvý“. Na základě událostí ve hře (hráč vstoupí do dosahu, postava je zraněná, postava nemá žádné životy) přechází FSM mezi těmito stavy, a tím řídí chování postavy.
Každý stav má definované akce, které se v daném stavu provádějí. Například, je-li postava ve stavu „útok“, provádí se animace útoku a výpočet poškození. FSM zajišťuje, že postava se chová předvídatelně a konzistentně, protože přechod mezi stavy je vždy definován a založen na jasných pravidlech. Konečné stavové automaty (FSM) jsou základním stavebním kamenem komplexnějších systémů chování ve hrách.
Proč je to důležité? (Vliv na vizuál a hratelnost)
- Předvídatelné a konzistentní chování AI postav.
- Jednoduché modelování komplexního chování.
- Snadná modifikovatelnost a rozšiřitelnost.
- Efektivní řízení zdrojů – pouze relevantní akce se provádějí v daném stavu.
Příklady v praxi: Které hry využívají Konečné stavové automaty (FSM)?
Mnohé hry využívají Konečné stavové automaty (FSM) k řízení AI. Například hra Pac-Man používá FSM k řízení pohybu a chování duchů. The Last of Us efektivně využívá FSM pro komplexní chování infikovaných. Ve hře Halo se FSM používá ke koordinaci chování členů týmu nepřátel. Stardew Valley využívá FSM k řízení denního rozvrhu NPC postav.
Výhody a nevýhody
Výhody
- Jednoduchá implementace a pochopení.
- Efektivní řízení chování postav.
- Dobrá škálovatelnost pro složitější systémy.
Nevýhody
- Může být obtížné modelovat velmi komplexní chování pouze pomocí FSM.
- U rozsáhlých stavových automatů se může stát chování nepřehledným.
Související technologie
Alternativou k Konečným stavovým automatům (FSM) jsou Behavior Trees (stromy chování), které umožňují hierarchičtější a flexibilnější modelování chování AI. Důležitým konceptem je také State Pattern, který implementuje podobné principy v objektově orientovaném programování. Hybridní přístupy kombinují FSM s jinými technikami, jako například plánování úkolů.
Technologie v kostce
| Typ Technologie | Umělá Inteligence |
| Hlavní Přínos | Řízení chování herních entit |
| Klíčoví Vývojáři | Používá se v každém herním enginu (Unity, Unreal Engine, atd.) |
| Typické Použití | AI postavy, logika hry, animace |
| Příklady Her | Pac-Man, The Last of Us, Halo, Stardew Valley |