앵그리 버드 레벨에 중국과 일본의 아름다움을 더하다

본 논문은 중국식 또는 일본식 구조 요소를 생성 규칙에 입력하여 앵그리 버드(Angry Birds) 레벨을 절차적으로 생성하는 방법을 제안한다. 제안된 방법에서 앵그리 버드 레벨은 제안된 구성 문법(building constructive grammar)으로 작성된 생성 규칙을 통해 만들어지며, 이는 중국식과 일본식 건축 양식을 모방하고 두 양식의 특징을 결합하여 미적인 구조를 형성한다. 플레이어에게 인식 가능한 중국식과 일본식 건축 양식의 레벨을 생성할 수 있는지 확인하기 위해 설문 조사가 진행되었다. 이 연구는 2014년 페레이라(Ferreira)와 톨레도(Toledo)가 개발한 앵그리 버드 클론 게임을 기반으로 한다. 소스 코드는 GitHub에서 다운로드 가능하다.

기존 연구에서는 아시아식 3D 건물을 생성하기 위해 모델 라이브러리와 사전 정의된 매개변수를 사용하는 방법이 제시되었다 (Teoh, 2009). 그러나 원하는 스타일의 건물을 생성하려면 사용자가 매개변수를 수동으로 설정해야 한다.

VGDL(Ebner et al., 2013)은 게임 맵과 규칙을 기술하기 위한 언어이다. VGDL은 가독성, 단순성, 확장성이 뛰어나 일반 비디오 게임 AI 경연대회에서 다양한 게임 생성에 사용되고 있다. 그러나 현재 버전의 VGDL은 중력이나 물리 시뮬레이션을 지원하지 않아 현실적인 건물 생성에는 부적합하다.

VGDL의 한계를 극복하기 위해 2차원 건물 구성 문법(2D Building Construction Grammar, 2D-BCG)을 제안한다. 레벨은 2D-BCG 규칙 집합으로 정의될 수 있으며, 다양한 스타일의 구조로 렌더링 가능하다. 그 결과, 중국식 또는 일본식 건축 양식의 구조가 자동으로 생성된다.

2D-BCG는 건물 구조를 기술하는 데 사용된다. 이 규칙 집합에서 건물은 바닥, 주체, 지붕의 3부분으로 나뉘며, 각각 벽, 바닥, 기둥, 창문, 문, 지붕, 방수재로 구성된다(그림 1).

2D-BCG는 백쿠스-나우어 형식(Backus-Naur Form)으로 작성되었다. 다음에서 < >로 묶인 변수는 비말 기호이며, 묶이지 않은 변수는 말기 기호이다. 비말 기호는 양쪽 편의 “::=” 표지에 따라 오른쪽 편의 기호로 확장될 수 있다. “|” 기호는 선택을 의미하며, 기호는 “|“로 연결된 모든 기호로 대체될 수 있다.

본 연구에서 모방되는 건축 양식은 실제 세계 중국식과 일본식 건물 양식이다. 중국식과 일본식 양식은 기둥, 바닥, 벽이 유사하지만, 방수재, 지붕, 창문, 문은 서로 다르다. 특히 본 연구에서는 두 양식 모두 공유하는 1종의 기둥이 있다. 생성된 건물의 구조 일관성을 유지하기 위해 같은 스타일이 구조 내 동일한 요소의 모든 부분에 적용된다. 예를 들어, 건물에 창문이 2개 있다면 같은 스타일이 두 창문에 모두 적용된다.

2D-BCG는 무한한 규칙 집합을 생성할 수 있지만, 본 연구에서는 5개의 규칙(표 1)만 고려했다. 모든 규칙은 중국과 일본 역사 건물의 구조에서 기반을 두고 생성되었다. 각 요소에 대한 모델 수는 표 2에 제시되어 있다. 중국식, 일본식, 복합 양식의 레벨 생성에 사용할 수 있는 규칙 수는 각각 567개, 540개, 10,125개이다. 복합 양식은 중국식과 일본식 규칙을 결합한 것으로, 10개의 규칙이 적용되었다. 이는 제한된 규칙과 모델 수로도 다양한 레벨 생성이 가능하다는 것을 보여준다.

생성된 레벨의 시각적 디자인을 평가하기 위해 설문 조사가 진행되었다. 실험에는 자발적으로 참여한 25명의 피실험자가 참여했으며, 그중 23명이 남성이고 2명이 여성이었다. 연령대는 18-24세가 23명, 25-34세가 나머지였다. 각 피실험자는 생성된 레벨을 보여주고 중국식인지 일본식인지를 식별하도록 요청받았다.

중국식 및 일본식 건축 양식의 생성 수준 인식도 조사 결과

참가자로는 중국(1명), 프랑스(2명), 일본(19명), 태국(1명), 베트남(1명), 기타(1명) 등 총 24명이 참여했다.

사용자가 생성된 수준의 스타일을 식별할 수 있는지 확인하기 위해 설문 조사가 Survey Monkey를 통해 진행되었다. 설문지는 정보 페이지, 힌트 페이지, 퀴즈 페이지, 그리고 설문 페이지로 구성되었다. 각 참가자는 성별, 연령, 국적을 입력해야 했다. 중국 건축 양식과 일본 건축 양식의 특징은 힌트 페이지에서 설명되었다. 실제 건물, 창문, 문, 지붕, 장식품 등의 사진과 함께 설명 텍스트가 제공되었다. 참가자는 언제든지 힌트 페이지에 접근할 수 있었다.

퀴즈 페이지는 참가자가 중국 건축 양식과 일본 건축 양식의 차이를 이해했는지 확인했다. 참가자에게 10장의 사진이 제시되었고, 각 사진의 건물이 중국식인지 일본식인지를 판단해야 했다. 모든 질문에 올바르게 답변한 후에야 다음 단계로 넘어갈 수 있었다. 설문 페이지에서는 참가자에게 3개의 중국식 생성된 건물과 3개의 일본식 생성된 건물이 무작위로 제시되었고, 각 수준에 대해 참가자는 그것이 중국식인지 일본식인지를 식별해야 했다.

설문에 대한 응답은 그림 2에 제시되어 있으며, 참가자들은 중국식(약 81%)과 일본식(88%) 건물을 정확하게 식별한 것으로 나타났다. χ² 분포에 따르면, 두 스타일의 올바른 답변 비율은 5% 유의 수준에서 각각 50%와 비교하여 유의미하다; 그러나 두 스타일 간에는 유의미한 차이가 없다. 따라서 생성된 수준의 건축 양식은 사용자에게 인식 가능하다.

…(본문이 길어 생략되었습니다. 전체 내용은 원문 PDF를 참고하세요.)…