人机交互顶刊CHI里和游戏研究相关的“你不知道的冷知识”！

在大家准备交互相关的作品集项目时，最重要的是展现项目出彩的创新创意。相较于单纯的界面设计，或者产品+交互+服务的系统设计， 加入“游戏”的元素更易增添设计的趣味性，展示更多的创新点。“游戏设计”的项目形式，也成为不少优秀交互类作品集项目中的常客。

学习积累游戏设计案例的渠道非常多。但适合交互专业背景，或者正在做交互设计项目的同学参考的案例也是需要经过精心筛选的。毕竟我们也不是真正要开发上线游戏设计项目， 而是要提炼与游戏设计相关案例中，值得我们借鉴参考的前沿技术工具、创新交互方式、以及创意游戏机制等有效信息。

今天的推文就拿CHI中关于游戏设计的论文，为大家分享最前沿的游戏设计理论和游戏设计创新形式，助力大家收获游戏设计的灵感创意～～

PART0

CHI期刊介绍

CHI是"Conference on Human Factors in Computing Systems"的缩写，即人机交互领域的顶级会议。CHI由ACM SIGCHI（Association for Computing Machinery's Special Interest Group on Computer-Human Interaction）主办，自1982年起每年举办一次，吸引了来自全球的数千名参与者。该会议被认为是人机交互领域最负盛名的学术会议之一，涵盖了交互设计、人机交互、用户研究、用户体验等多个方面。

此外，中国计算机学会（CCF）将CHI会议列为人机交互与普适计算领域的A类会议，会议主题广泛，包括但不限于人机交互理论、方法与系统，人机交互设计与界面评估，自然人机交互技术、系统与界面，人工智能设计，游戏设计等，是我们学习前沿交互知识与创新应用案例的优秀信息源。

PART1

CASE1

基于凝视的 2D 平台游戏

对用户享受度、感知能力和数字眼疲劳的影响

论文简介

凝视交互是一种很有前途的交互方法，可以增加游戏的多样性、挑战性和趣味性。论文推出了“Shed Some Fear”，这是一款 2D 平台游戏，包含大量基于眼球凝视的交互。

“Shed Some Fear”包括眼球凝视控制和传统键盘输入。眼球凝视交互部分基于减少数字眼疲劳的眼部锻炼，也基于使用周边视觉。游戏通过将眼球凝视作为一种必要的输入机制，在眼球凝视交互中，用户的感知能力明显更高，内部眼疲劳明显更高。这项工作为将眼球追踪作为一种有用且有趣的游戏输入方法做出了贡献。

图 1: "Shed Some Fear" 的六个关卡。(1) 展示了应用于表示障碍物的正方形的"按住并移动"交互。(2) 中，使用眼动追踪来照亮关卡的某些部分。(3) 描述了一场boss战，其中可以通过注视雕像来造成伤害。

创新知识点与 设计启发

1. 眼动交互在游戏设计中的创新应用

在游戏设计中，眼动追踪技术提供了一种新颖的交互方式，通过眼睛的注视和移动来控制游戏元素。根据研究，尽管眼动交互带来了挑战，例如可能增加数字眼疲劳（DES），但玩家普遍认为这种交互方式具有吸引力并且富有乐趣。 设计时，可以考虑将眼动交互作为增加游戏难度和玩家成就感的一种手段。 然而，需要注意的是，要平衡眼动交互带来的挑战和玩家的健康，避免过度疲劳。

论文图 4展示了机械概念图，(a) 玩家用视线（绿色圆圈）吓跑鬼魂。这 (b) 注视恶魔雕像会对敌人造成伤害，注视天使雕像则可以治愈玩家。这代表了一个注视点。此外，角色还需要使用周边视觉来移动。(c) 注视（绿色圆圈）敌人会对其造成伤害。

2. 视觉困境与周边视觉的利用

眼动交互可以创建所谓的“视觉困境”， 玩家在专注于一个游戏角色时，需要利用周边视觉来感知其他事件。 这种设计可以增加游戏的沉浸感和策略性，要求玩家在集中注意力的同时，保持对周围环境的感知。在设计游戏时， 可以利用这种视觉机制来引导玩家的注意力，同时创造更丰富的交互体验。

论文图5展示了 "注视跳跃 - 跳跃"，通过眼动（用绿色圆圈表示），随机改变位置（从蓝色变为红色）。

论文图6展示了"注视跟随 - 平滑" 可注视交互，橙色代表游戏对象的起始点。红色圆点，表示下一个位置，在玩家视野中是不可见的。通过集中玩家的视线，对象会缓慢移动到它的下一个位置。

3. 眼动交互与游戏机制的结合

将眼动追踪技术与游戏机制相结合，可以创造出独特的游戏体验。例如， 通过注视来控制角色移动或触发特定事件，可以为玩家提供非传统的控制方式。 设计时，可以探索眼动追踪技术如何与游戏的核心玩法相结合，从而创造出新颖的交互模式。同时，应考虑眼动交互的易用性和可访问性，确保不同能力水平的玩家都能享受游戏。

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PART2

CASE2

“我的塞尔达手杖”：

盲人玩家玩以视觉为中心的数字游戏的策略

论文简介

主流游戏通常以视觉体验为核心设计，行为和互动高度依赖视觉。尽管如此，视障人士在克服和应对无法访问的内容时，也会尝试与朋友和观众一起游玩主流游戏。

在这项研究中，研究团队分析了超过70小时的YouTube视频，其中视障内容创作者在玩视觉中心的游戏。论文指出了玩家采用的各种策略来克服主流游戏中的障碍。研究者反思了如何使视障玩家的游戏体验变得更好，并揭示了看似无害的设计选择的正面和负面后果。研究团队的观察强调了游戏元素如何被用于无障碍性，音频设计的偶然后果，以及无障碍性、代理性和参与度之间的权衡。

（此处为视频，请在原文中观看）

创新知识点与设计启发

1. 音频设计作为辅助技术

在视觉中心的游戏中，音频设计对于视障玩家至关重要。游戏应提供丰富的音景，通过空间音频和声音变化（如环境声音、脚步声）来区分物体、区域及其特征。

设计者应注重音频反馈的细节，确保每个声音都具有直观的意义，减少玩家的认知负担。 例如，在《The Last of Us Part II》中，提供了超过60种无障碍选项，包括导航辅助和物体及敌人的声音表示，从而允许视障玩家完成游戏。

论文图1展示了一位完全失明的YouTuber（C4）在玩《塞尔达传说：姆吉拉的面具》的截图。C4通过使用角色的剑击打周围的物体来感知周围环境。

2. 游戏元素的创新性使用

视障玩家在游戏中会创新性地使用游戏元素来克服障碍。例如，将游戏中的物体当作虚拟手杖来感知碰撞、材料和距离，或者通过改变游戏环境（如放置灌木和火把）来帮助定位。 设计者可以考虑如何将这些创新性使用的元素整合到游戏设计中，提供工具允许玩家标记环境或创建导航信标。

论文图3展示了玩家如何在环境中利用和创造地标的例子。在《动物之森》（左图），C9 使用火把来标记入口，使用喷泉来标记交叉口；在《星露谷物语》（右图），C4 使用壶和电视来对准角色。

3. 共享控制与合作游戏

共享控制功能，如Xbox的“co-pilot”特性，允许两个玩家通过各自的控制器共同操作游戏，这为视障玩家提供了全新的游戏体验。 通过与视力正常的玩家合作，视障玩家可以参与到通常无法单独完成的游戏中。 设计者应考虑如何设计游戏机制，支持和增强这种合作体验，同时确保所有玩家都能享受到游戏的乐趣。

共享控制与合作游戏可以让不同的玩家担任不同的角色身份，同时参与到游戏过程中。屏幕截图详细呈现了游戏中的角色：《救援：压力之下》中的飞行员（A）和工程师（C）。《救援：求救》中的飞行员（B）和工程师（D）。

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PART3

CASE3

通过漫画创作研究游戏制作：使用漫画进行游戏开发的定性纵向研究

论文简介

本文报告了“游戏外籍人士故事 (GES)”项目的研究方法，该项目在游戏研究背景下采用了定性纵向研究（“QLR”）与基于艺术的研究（“ABR”）。为了促进参与者的参与度和纵向参与者的留存率，研究团队在研究芬兰 2020-2023 年移民/外籍游戏开发者（“游戏外籍人士”）的案例时同时创作了漫画艺术作品。

本研究通过将定性纵向研究与艺术基础研究相结合， 创新性地运用漫画艺术作品作为研究工具，不仅增强了参与者的参与度和保留率，还为游戏开发领域的民族志研究提供了一种新的视角和方法，有助于深入理解游戏开发者的长期工作经验和文化适应过程。

（此处为视频，请在原文中观看）

创新知识点与设计启发

1. 视觉叙事与情感体验

在游戏设计中， 视觉叙事是一种强有力的工具，它可以通过角色设计、环境布局和色彩使用来传达故事和情感。 例如，使用暖色调可能营造一种温馨和安全的氛围，而冷色调可能传达孤独或危险。角色的表情和动作设计可以增强玩家的情感共鸣。根据Annakaisa Kultima的研究[41]，游戏设计中的视觉元素不仅影响玩家的直观感受，还影响他们对游戏世界的情感投入。

论文图 1展示了对“游戏外籍人士故事”纵向研究中使用的方法的可视化总结：(a) 访谈数据收集，(b) 数据分析（代码）在漫画脚本和故事板中可视化，然后再次与主题核对，(c) 通过网络漫画出版进行学术发布和研究普及，(d) 在后续访谈中再次使用漫画作为视觉记忆工具。

2. 利用数据漫画进行研究传播

数据漫画是一种将研究数据和发现以视觉叙事形式呈现的方法，它可以帮助更广泛的受众理解复杂的研究结果。在游戏设计项目中，数据漫画可以用来传达用户研究的发现，例如玩家行为分析或游戏测试结果，使非专业观众也能轻松理解。

论文图6展示了研究团队进行漫画创作的流程：(i) 访谈记录数据，(ii) 从数据样本中识别出的代码，(iii) 编写脚本，仿佛一个主角在叙述故事，(iv) 在与记录稿、代码和主题交叉核对后制作故事板并进行润色，(v) 润色并发布最终的漫画作品，然后 (vi) 在后续访谈中将漫画作为视觉记忆工具展示给参与者。参与者能够在后续访谈中自由地描述他们对漫画的看法，以及自那以来发生了哪些变化或依旧保持不变的内容。

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PART4

CASE4

“啊！我明白了”—— 通过新颖的时空可视化系统促进游戏中的过程反射

论文简介

教育游戏已成为帮助学生理解复杂概念的有力工具，如今在全球课堂中无处不在，积累了大量数据。然而，关于如何有效地将这些数据可视化以实现两个关键功能的研究存在明显差距：(a) 引导学生反思他们的游戏化学习和 (b) 帮助他们分析同伴策略。

在本文中，研究者让教育工作者、学生和研究人员作为重要的利益相关者参与其中。研究者采用基于设计的研究 (DBR) 方法，结合用户体验设计方法来开发一个创新的可视化系统，帮助玩家通过从自己和同伴的游戏和策略中获得见解来学习。

论文中提到的游戏名为 "Parallel"，这是一个2D的单人解谜游戏，专门设计用来教授学生并行和并发编程的概念。 在游戏中，玩家需要像解决并行编程挑战一样，使用线程、信号量、锁和资源等关键组件来协调行动，避免竞争条件的发生。

（此处为视频，请在原文中观看）

创新知识点与设计启发

1. 开放玩家模型（Open Player Models, OPMs）

开放玩家模型是一种新型的游戏内可视化系统，它通过展示玩家在游戏过程中的策略和问题解决过程来促进玩家的元认知反思。与传统的学习者模型（Open Learner Models, OLMs）不同，OPMs 不仅重播玩家的行为，还突出了玩家移动和问题解决尝试中的反思和学习机会。 这种模型的关键在于将重点从传统学习指标转移到更动态、以策略为导向的游戏学习环境上。 设计时，可以利用 OPMs 来帮助玩家理解游戏并加强游戏中整合的学术概念的获取，从而增强整体教育体验。

论文图6展示了严肃游戏《并行》中使用的游戏体验后开放玩家模型（OPM）以及学习者模型的贡献。这类交互式的反馈工具通过可视化玩家的游戏数据，帮助玩家更好地理解自己的游戏过程，并从中学习和提高。

2. 空间抽象（Spatial Abstraction）

在游戏设计中，空间抽象是一种技术，它涉及将游戏的物理空间划分为多个逻辑区域或“区域”，每个区域代表特定的知识点或战略点。 这种方法允许设计师和玩家识别和专注于游戏中的关键空间区域，从而更有效地分析和优化玩家的游戏策略。 通过空间抽象，玩家可以更容易地理解自己的游戏路径与他人相比的效率，并从中获得改进策略的见解。

论文图 9展示了游戏中的学习者模型（OLM）显示用户放置的不准确链接，并为选定的不准确链接提供建议和示例。

3. 反思提示（Reflection Prompts）

反思提示是设计在游戏过程中或游戏后提供给玩家的指导性问题或建议，旨在促进玩家对自己游戏策略的深入思考。 这些提示可以基于玩家的游戏数据和比较分析生成，帮助玩家识别游戏中的关键决策点和潜在的改进领域。 反思提示是连接玩家与其游戏体验的桥梁，使玩家能够从自己的游戏过程中学习，并从他人的成功或失败中获得洞见。

论文图 11展示了参与者1、2使用游戏中的 OLM 和游戏后 OLM 来了解各种可用的关键部分促进了玩家在游戏中进行深入学习和反思。

论文地址：

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PART5

CASE5

找到机器人！（Find the Bot!）将面部情绪识别游戏化，用于人类训练和机器学习数据收集

论文简介

面部情绪识别 (FER) 是人类和机器与他人互动的一项基本社交技能。为此，计算机界面是训练个人提高 FER 能力的宝贵工具，同时也是收集标签以训练 FER 机器学习数据集的工具。

本研究介绍了 Find the Bot!，这是一款综合游戏，可以有效地吸引普通人群， 不仅支持人类对自发表情的 FER 学习，还支持收集可靠的基于判断的标签。 Find the Bot! 结合了游戏化、教育和众包文献中的设计指南来吸引和激励玩家。 该游戏鼓励玩家以高一致率学习感知面部表情的情感社会规范，促进有效的 FER 学习和可靠的标签收集，同时享受游戏乐趣。

（此处为视频，请在原文中观看）

创新知识点与设计启发

1. 游戏化学习（Gamification for Learning）

游戏化是指将游戏设计元素和游戏原理应用于非游戏环境中，以提高参与度和动机。在交互设计中，游戏化可以作为一种工具，通过增加挑战性、奖励系统和进度跟踪等元素，来激励玩家学习和掌握新技能。例如，"Find the Bot!" 游戏中就采用了游戏化策略，通过设定经验点数（EXP）和等级系统，鼓励玩家通过游戏提升面部表情识别技能。

论文图1展示了一款互动协作式的网络化游戏 "Find the Bot!" ，它使玩家在自然提升面部情绪识别技能的同时，也为训练机器学习模型贡献丰富、可靠的情绪标签——所有这些都是在努力赢得游戏的过程中完成的。 游戏设计促进了观察学习，并提供了来自其他玩家的实时个性化反馈，有助于训练社会公认的情绪标签， 即使是对于自发和模糊不清的面部表情图像也是如此。

2. 社交压力与匿名性（Social Pressure and Anonymity）

在多人在线游戏中，社交压力和匿名性可以显著影响玩家的行为和决策过程。 设计时可以考虑让玩家匿名参与，以减少特定玩家的影响力，并通过轮流进行游戏的方式，确保所有玩家都有平等的机会表达自己的观点。 这种方法有助于创建一个更公平和更具包容性的游戏环境。

论文图 2展示了在最终设计探针会议中确定的设计元素和机器人算法。(a) 每一轮后续的奖励减半。括号内的数额表示对在游戏中途被淘汰的玩家施加的减半奖励作为处罚。无论玩家是赢还是输，经验点始终以200 EXP的比率授予。(b) 诸如时间限制和(c) 机器人在标记和最后提及中的预测准确性阈值等参数，是根据迭代设计探针的反馈来确定的。(d) 使用色彩图表来提供一致的外观和感觉，并包括友好的表情符号以提高参与度。

3. 情感社会规范学习（Learning Emotional Social Norms）

情感社会规范是指人们普遍认同的情感表达和解读方式。 在设计游戏时，可以通过实时的个性化反馈和观察学习，帮助玩家理解和学习这些规范。例如，在 "Find the Bot!" 中，玩家需要通过观察其他玩家对面部表情的标签来判断哪些是“机器人”，这个过程自然地促使玩家学习如何识别和应用情感社会规范。