Modelagem e análise de níveis de jogos baseadas em Redes de Petri Coloridas

  • Lucas Emerenciano UFJ
  • Hugo Borges UFJ
  • Criscilla M. C. Rezende UFJ
  • Joslaine C. Jeske de Freitas UFJ
  • Franciny M. Barreto UFJ

Resumo


Introdução: Apesar do crescimento do mercado de jogos eletrônicos, designers carecem de ferramentas formais nas etapas iniciais de projeto. Trabalhos com Redes de Petri costumam modelar níveis únicos, ignorando a interconexão de múltiplas fases. Objetivo: Propor uma abordagem para modelagem e análise de níveis de jogos utilizando Redes de Petri Coloridas com hierarquia para representar múltiplos níveis e suas interconexões. Metodologia: Elementos do jogo são mapeados para a rede, na qual fichas representam o jogador, lugares representam estados e transições representam ações. A hierarquia é utilizada para estruturar a progressão entre os níveis. Os modelos são analisados por meio de simulação e de propriedades estruturais da rede de Petri. Resultados: Para exemplificar a abordagem proposta foi utilizado um recorte do jogo Dark Souls I e demonstrada a aplicabilidade da abordagem na especificação e verificação de níveis de jogo ainda em fase de projeto.
Palavras-chave: Design de Jogos, Redes de Petri Coloridas Hierárquicas, Dark Souls I, Modelagem Formal, CPN Tools

Referências

Araújo, M. (2009). Modeling games with petri nets. In Proceedings of DiGRA 2009 Conference: Breaking New Ground: Innovation in Games, Play, Practice and Theory, London. Digital Games Research Association (DiGRA).

Barreto, F. M. et al. (2020). Uma abordagem baseada em redes de petri para modelagem, análise e simulação de cenários de vídeo games singleplayer e multiplayer.

Barreto, F. M. e Julia, S. (2017). Modeling of video games using workflow nets and state graphs. In Proceedings of the XXXI Brazilian Symposium on Software Engineering, pages 261–266, Fortaleza, CE. SBC.

Barreto, F. M. e Julia, S. (2021). Formal approach based on petri nets for modeling and verification of video games. Computing and Informatics, 40(1):216–248.

Carvalho, V. V. d. S. (2014a). Geração de jogos multiníveis e com múltiplos usuários por meio de modelagem em redes de petri coloridas hierárquicas.

Carvalho, V. V. S. (2014b). Geração de jogos multiníveis e com múltiplos usuários por meio de modelagem em redes de petri coloridas hierárquicas. Dissertação (mestrado em engenharia de teleinformática), Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia.

Chueca, J. et al. (2023). The consolidation of game software engineering: A systematic literature review of software engineering for industry-scale computer games. Information and Software Technology, page 107330.

Jensen, K. e Kristensen, L. M. (2009). Coloured Petri Nets: Modelling and Validation of Concurrent Systems. Springer, Berlin; Heidelberg.

Jensen, K., Kristensen, L. M., e Wells, D. (2007). Introduction to cpn tools. Technical report, Aarhus University, Aarhus, Denmark.

Kanode, C. M. e Haddad, H. M. (2009). Software engineering challenges in game development. In 2009 Sixth International Conference on Information Technology: New Generations, pages 260–265, Las Vegas, NV. IEEE.

Kessing, J., Tutenel, T., e Bidarra, R. (2012). Designing semantic game worlds. In Proceedings of the The third workshop on Procedural Content Generation in Games, pages 1–9, Raleigh, NC. AAAI Press.

Luhova, T., Blazhko, O., Troianovska, Y., e Riashchenko, O. (2019). The canvas-oriented formalization of the game design processes. In 2019 IEEE 2nd Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON), pages 1254–1259, Lviv, Ukraine. IEEE.

Marín-Lora, C., Chover, M., e Sotoca, J. M. (2020). A game logic specification proposal for 2d video games. In Trends and Innovations in Information Systems and Technologies: Volume 1 8, pages 494–504, Cham, Switzerland. Springer.

Montero-Reyno, E. e Carsí-Cubel, J. Á. (2009). A platform-independent model for videogame gameplay specification. In Proceedings of DiGRA 2009 Conference: Breaking New Ground: Innovation in Games, Play, Practice and Theory, London. Digital Games Research Association (DiGRA).

Murata, T. (1989). Petri nets: Properties, analysis and applications. Proceedings of the IEEE, 77(4):541–580.

Natkin, S., Vega, L., e Grünvogel, S. (2004). A new methodology for spatiotemporal game design. In Proceedings of CGAIDE 2004, 5th Game-On International Conference on Computer Games: Artificial Intelligence, Design and Education, pages 109–113, Reading, UK. Eurosis (European Organisation for Simulation and Allied Sciences).

Nedopetalski, F., Silva, E. F., Barreto, F. M., e Julia, S. (2024). 3d video game simulation based on colored petri net and simio. In International Conference on Information Technology-New Generations, pages 521–530. Springer.

Neil, K. (2012). Game design tools: Time to evaluate. In Proceedings of Nordic DiGRA 2012 Conference.

Peterson, J. L. (1981). Petri Nets: An Introduction. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ.

Petri, C. A. (1962). Kommunikation mit Automaten. Phd thesis, Institut für Instrumentelle Mathematik, Bonn.

Reis, J. (2006). Modelagem, análise e implementação de sistemas de eventos discretos usando Redes de Petri. Editora da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Florianópolis, SC.

Reisig, W. (2013). Understanding Petri Nets: Modeling Techniques, Analysis Methods, Case Studies. Springer, Berlin; Heidelberg.

Silva, E. F. (2021). Simulação 3d de cenários de vídeo games modelados por redes de petri coloridas no software simio.

Statista (2024). Video games: Market data & analysis. Market Insights Report.

Sugiarti, Y., Zulfikar, M. N., Khalisha, N., Anwas, E. O. M., Iftitah, K. N., e Permatasari, A. D. (2023). Component level design in learning-based video games. In 2023 11th International Conference on Cyber and IT Service Management (CITSM), pages 1–4. IEEE.

van der Aalst, W. M. P. (1997). Verification of workflow nets. In Application and Theory of Petri Nets 1997, volume 1248 of Lecture Notes in Computer Science, pages 407– 426, Berlin, Heidelberg. Springer-Verlag.

Yang, R., Wan, Y., Li, S., e Lyu, M. R. (2025). 90% faster, 100% code-free: Mllm-driven zero-code 3d game development. arXiv preprint arXiv:2509.26161.
Publicado
29/09/2026
EMERENCIANO, Lucas; BORGES, Hugo; REZENDE, Criscilla M. C.; FREITAS, Joslaine C. Jeske de; BARRETO, Franciny M.. Modelagem e análise de níveis de jogos baseadas em Redes de Petri Coloridas. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE JOGOS E ENTRETENIMENTO DIGITAL (SBGAMES), 25. , 2026, Goiânia/GO. Anais [...]. Porto Alegre: Sociedade Brasileira de Computação, 2026 . p. 306-317. DOI: https://doi.org/10.5753/sbgames.2026.25688.