[💬] 심시티 코드 독후감

[地鬼(dczlatan)]

심시티 코드는 micropolis 라고 github에서 찾으면 쉽게 찾을 수 있음.

심시티는 120x100 크기의 지도에 도시 구역 및 시설을 계획해서 도시의 인구를 늘리는 시뮬레이션 게임이고 특이한 점은 명확한 승리 조건 같은 것이 없어서 뭔가 허한 느낌이 든다는 것.

일단 승리 조건이 없기 때문에 게임 플레이의 목표를 가장 높은 단계의 도시 레벨(megalopolis)을 달성하는 것으로 생각한다면, 가장 중요한 지표는 도시 인구수임. 왜냐하면, 도시의 클래스는 오직 인구수에 의해서만 변하기 때문이고, 도시 계획을 위한 예산 역시 도시 거주민들이 내는 세금이 유일하기 때문임.

심즈(심시티 거주자)는 주거구역, 상업구역, 공업구역(R,C,I 존)으로 표현되는 도시 구역에서만 살아간다. 이 심즈의 숫자는 RCI 존의 상호작용 때문에 변한다. 그래서 RCI 존의 관계와 규칙이 심시티의 핵심 메커니즘이라고 할 수 있다.

RCI 존의 규칙에 대해 약간 더 구체적으로 이야기하자면,

R, C, I를 각 도시구역의 인구수라 할 때, R=C+I 인 경우 R은 증가하지 않는다(사실은 약간 증가할 수도 있음)

도시의 취업률 Employment = (C+I)/R 일 때, 위 경우는 Employment = 1 이고 균형을 이룬 상태임.

이 모델에서 취업률의 값이 1보다 크다면 취업을 위해 다른 도시에서 심즈가 유입된다(R 존에)

R' = R + R*(Employment-1) + Birth*R

R'는 다음 턴에 예상되는 인구의 증가를 나타낸다.

r = R'/R

R'과 R의 비를 r이라고 한다면,

dA/dt = 600*(r-1) + a

의 관계가 있고, A는 R존에 대한 global demand를 나타냄. a는 세율과 게임 난이도에 따라 결정되는 값. 위에서 보듯 r = 1 이 된다면 global demand의 변화율이 0이 됨을 알 수 있다.

여기까지만 적으니까 너무 추상적인 느낌이 들어서 명확하게 R 존의 인구 레벨이 증가하는 순서를 쓰는게 이해를 도울 것 같음.

1. z = local demand + global demand를 구함

2. if z > -350 & z-a > random(b): <- 판정

3. 2가 참인 경우 레벨 업

4. 2가 거짓인 경우 if z < 350 & z+a < random(b): <- 판정

5. 4가 참인 경우 레벨 다운

이런 식임. 특이한 부분은 z-a> random(b) 인데 이거 때문에 z 값에 따라 렙업 확률이 2~17% 범위에서 선형적으로 변한다. 스마트한 느낌임.

RCI의 상호작용으로 demand 값을 계산할 수 있고 이 demand 값이 레벨 업/다운의 확률에 영향을 줌. 일종의 마르코프 체인 같은 느낌?

RCI 존의 관계가 서로에게 영향을 미치지만, 중간 단계가 여럿 있기 때문에 RCI 존의 변동이 도시 인구에 즉각적인 충격을 주지 않는 효과가 있어서 실제 게임을 해보면 인구가 출렁 거린다한들 그렇게 비현실적으로 보이지 않음.

직접적이지 않음에도 플레이어는 게임 플레이를 통해 RCI 존의 관계를 직관적으로 이해할 수 있는 점이 매우 훌륭하게 생각됨. (RCI Bar의 역할이 크기도 하지만)

그 외에 C와 I 존의 global demand에 지배적으로 영향을 미치는 노동력지수 Labor = R/(C+I) 로 표현된다. 보다시피 취업률의 역수이므로 R존의 이득이 C, I존의 손해를 주는 관계인 것을 알 수 있음.

이런 피드백 관계 때문에 별 다른 장애 없이 성장하는 경우 아래 그림처럼 꿀렁꿀렁하면서 인구가 증가함.

이건 엄청 간단하게 관계만을 표현한 것이고 사실은 local demand와 global demand를 계산하는 과정이 있고 두 demand의 총합이 도시 구역의 성장 확률에 영향을 미치게됨.

도로망과 전력망이 제대로 갖춰진 경우 대략적으로 매주(심시티에서 1턴은 1주임) 2~10%의 확률로 인구가 증가할 수 있음.

특이한 점은 인구수라고 했지만 실제로 변하는 것은 도시구역의 레벨임. 레벨 *160이 시스템에 표현되는 도시의 인구인셈.

예를들어 어떤 R 존이 1 레벨이라면 여기 거주하는 사람은 160명임. 다른 C 존의 레벨이 2라면 거주하는 사람은 320명... 이런 식.

심시티에서 local demand 처럼 지역적인 효과를 주고 받을 때 셀룰러 오토마타적인 느낌이 두드러지게 나는데 상하좌우 타일로부터 영향을 주고 받음.

대강 이 정도가 대략적인 시뮬레이션 내용이고 ...

자세한 내용을 적고 싶지만 진짜 양이 너무 많음. 저 셀룰러 오토마타 느낌이 난다는 것도 사실 도시 정보마다 맵 스케일링을 다르게 해서 일반적인 셀룰러 오토마타랑은 또 다름. 예를들면 오염도는 1:8의 스케일을 가지기 때문에 바로 옆 타일에 영향을 준다고 해도 최대 16칸 떨어진 곳까지 영향이 감.

그리고 또 하나 특이한 점은 가우시안 필터 같은 것을 이용해서 각 시설이나 구역의 영향력을 퍼트리는 역할도 함.

0 0 0

0 1 0

0 0 0

인 경우 가우시안 필터 같은 것을 써서

0    1/4    0

1/4  1/2    1/4

0    1/4    0

으로 주변 타일에 영향을 미치는데 이걸 한번 더 쓰면 어떤 모습일까? 두번 스무딩을 하면 아래 그림처럼 1레이어 2레이어로 영향력이 전파되는 효과를 줌.

 그래서 인구 밀도 같은 경우 저런 식의 필터링을 3번 수행하기 때문에 도시 구역에만 딱 있는게 아니라 도시 전체에 사람이 퍼져서 살고 있구나 ... 하는 느낌을 줄 수 있게됨.

아래 그림처럼 heat map에 그레디언트가 선명하게 보임.

암튼 독특한 시도가 많은 게임이다. 사족끝!

혹시나 궁금한 사람들을 위해서 심시티 시뮬레이션 코드의 구조는 이런 모양임

while() {

1. 각종 도시 변수 초기화

2. 주기적으로 global demand 계산

3. 맵 스캐닝; 각 맵타일의 상태를 업데이트 한다. 이때 local demand 계산하고 각 존의 레벨 변동 여부를 체크함.

4. 주기적으로 인구 조사, 세금 수금(1년마다)

5. 인구 밀도, 범죄율, 트래픽 등등 조사

6. 재난 체크

6-1. 재난 체크에 실패하면 화재, 홍수, 원자력 사고 등등 재난 발생

}

독후감: 시뮬레이션 구조 그 자체는 별거 없지만 시뮬레이션에 사용된 각종 수치들이야 말로 이 게임 설계의 핵심 내용...

추측건대 게임이 너무 쉽거나(위 그래프는 easy mode, no disaster), 너무 어렵지 않게(인구가 아주 쉽게 0에 수렴해버리는 경우) 아래 그림처럼 적당히 진동하는 커브가 되도록 밸런싱을 하지 않았을까 함.

[익명(175.223)]

이런식으로도 게임을 즐깁니다 꼭 돈을 벌 수 있어야하진 않죠?

[地鬼(dczlatan)]

돈 벌면 좋져

[익명(49.161)]

오.... 분석..

[地鬼(dczlatan)]

저건 그냥 코드 설명 정도라;;; 분석해보고 싶은데 어떻게 해야될지 갈피도 안잡힘

[地鬼(dczlatan)]

윌 라이트의 의도를 분석하고 싶은데 별 진전이 없음 ㅠㅠ

[익명(59.8)]

정리좋다 지나쳐가는 페이지속에 묻히긴 아쉬운 글

[진상남(175.223)]

여윽시 박사님 클라스 어디안감

[익명(124.53)]

님 왜 연구만하고 데브는 안함