Procedural City Generation Tool With Unity Game Engine

Abstract

The aim of this thesis was to study procedural content generation (PCG) through its usage in game development. The thesis discusses the benefits of utilizing PCG in games, focusing more closely in city generation. An open-source city generation tool, EdgeGraph, was developed to support this thesis and its implementation was described in detail.

Three city generation tools implemented with Unity game engine, EdgeGraph, Horizon: City Generator, and CityScaper, were analysed and compared. The ways to dissect a PCG-system introduced in this thesis were utilised in the analysis of each compared tool. The aim of the comparison was to examine usage and implementation differences between the tools. In addition, the reasons to use PCG in games were introduced through previous research and three examples: Elite, Rogue, and SpeedTree. The fol-lowing often-used techniques in PCG were also introduced in this thesis in order to illustrate implementation of a PCG system: pseudo-random number generators, gradient noise, Lindenmayer systems, and random points. Additionally, the technique of space colonization and its usage in the EdgeGraph was explained more thoroughly.

The EdgeGraph provided a viable platform in researching the implementation of PCG systems. It was concluded through comparison of the EdgeGraph with the two other tools that PCG systems with similar intentions could differ greatly in implementation and usage. In conclusion, analysing and dissecting a PCG system provides valuable information in its implementation and use cases, both during development of a new system, and when utilising a complete system.

Opinnäytetyön tavoitteena oli tutkia, miten proseduraalista sisällön generointia (myöhemmin PSG) hyödynnetään pelinkehityksessä. Työssä selvitetään, mitä etuja proseduraalisesta generoinnista on pelinkehityksessä. Työssä keskitytään tarkemmin kaupunkien generointiin ja sen tueksi kehitettiin avoimen lähdekoodin kaupunkien generointityökalu, EdgeGraph, jonka toteutus esitellään työssä yksityiskohtaisesti.

Työssä analysoidaan ja vertaillaan kolmea Unity-pelimoottorilla toteutettua kaupunki-generointityökalua, työhön kehitettyä EdgeGraphia, Horizon: City Generatoria, ja CityScaperia, hyödyntäen työssä esiteltyjä tapoja tarkastella PSG-järjestelmiä. Vertailun tavoitteena on selvittää työkalujen käyttötarkoituksia ja toteutustapoja. Lisäksi työssä esitellään perimmäiset syyt PSG-järjestelmien hyödyntämiselle peleissä aikaisempien tutkimusten sekä kolmen esimerkin, Eliten, Roguen ja SpeedTreen, avulla. Työssä esitellään myös seuraavat usein käytetyt PSG-tekniikat havainnollistamaan PSG-järjestelmien toteutusta: näennäissatunnaislukugeneraattorit, gradientti kohina, Lindenmayer-järjestelmät ja satunnaiset pisteet. Lisäksi EdgeGraph-työkalussa hyödynnetty tilantäyttötekniikka selvitetään tarkemmin.

Työhön kehitetty EdgeGraph tarjosi hyödyllisen alustan PSG-järjestelmien tutkimiseen. EdgeGraph-työkalun vertailu kahteen muuhun työkaluun osoitti, että pinnallisesti samankaltaisten PSG-järjestelmien toteutustavat voivat erota toisistaan merkittävästi. Johtopäätöksenä PSG-järjestelmän analysointi ja määrittely tarjoavat tärkeää tietoa sen toteutus- ja käyttötavoista sekä uuden järjestelmän kehityksessä että valmiin järjestelmän hyödyntämisessä.