原神說——傷害機制中的數(shù)學(xué)原理

????????本文為相應(yīng)視頻的文字版

【結(jié)論速看】
?完整的傷害公式如下
其中,各函數(shù)關(guān)系如下

想必屏幕前的旅行者,或多或少都看過角色的評測向視頻/文章。其中,角色的輸出能力是繞不開的話題,游戲內(nèi)傷害數(shù)值是輸出能力最直觀的體現(xiàn),而原神中傷害不存在隨機分布函數(shù)的波動,這給我們整理研究出一套完整的傷害機制提供了可能的先決條件。
????授人以魚不如授人以漁,如果知悉了最底層的傷害邏輯,能讓我們更加深入的了解指定環(huán)境下(武器、圣遺物、buff等)角色的輸出能力。
????原神說,說原神。歡迎各位旅行者來到系列節(jié)目之《原神說》第一輯——“傷害機制中的數(shù)學(xué)原理”

【觀前提示】
1.視頻所有數(shù)據(jù)基于游戲1.2版本內(nèi)容,不排除后續(xù)版本更新會有部分修改的可能;
2.視頻全部內(nèi)容系up和朋友們共同獨立完成,理論研究部分完成后在查閱資料時發(fā)現(xiàn)bwiki上早有相應(yīng)的文章發(fā)布,權(quán)且把我們的研究當(dāng)作一次重復(fù)試驗吧(汗,早知道有研究結(jié)果就不會這么累了……)
bwiki文章名? 《傷害加成公式以及類型匯總》?(鏈接太長了)
3.已經(jīng)對傷害機制有深刻理解的觀眾可以直接跳轉(zhuǎn)視頻2p的實戰(zhàn)演示,如果對機制了解不多或存有疑問建議系統(tǒng)觀看視頻1p正片部分或本文內(nèi)容。
下面,我們正式開始。

一.?公理化體系
????????一個成熟的理論應(yīng)該具備一套公理化的框架,因此首先引入“態(tài)”和“象”的抽象概念。
對某次傷害行為,敵我雙方的所有相關(guān)屬性,包括敵我等級、武器及其效果、圣遺物及其效果、天賦及其效果等,稱為一個“態(tài)”
本次攻擊造成的傷害在游戲內(nèi)的數(shù)值表現(xiàn)稱為“象”,根據(jù)是否暴擊又可分為“平凡象”與“暴擊象”
????然后給出兩條up自認(rèn)的基本公設(shè)
公設(shè)一:態(tài)所包含的全部屬性都可以直觀改變
????這條公設(shè)主要明確了幾個要點
????其一,影響傷害公式的各個部分均可以獨立調(diào)節(jié)
????其二,可以通過對照實驗研究各部分對公式的影響
????其三,只探討傷害機制而非輸出機制,即這里不考慮難以數(shù)值衡量的攻速和輸出手法對角色輸出能力的影響。
公設(shè)二:一旦態(tài)確定,象也隨之確定,僅由雙暴屬性影響其衍化
????這條公設(shè)容易理解,因為不存在傷害的隨機分布,完全相同條件下的象只會受到暴擊率和暴擊傷害的影響?;诠砘w系,我們便可以發(fā)展完善的傷害機制原理框架,逐個拆分傷害公式的各項,并在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)下進行進一步的探討。
????(真實學(xué)科的公理化體系框架的建立遠(yuǎn)比此嚴(yán)謹(jǐn),此處僅作"娛樂用")

二.?各乘區(qū)詳述
????根據(jù)其性質(zhì),可以將其劃分為四大乘區(qū),分別是基礎(chǔ)傷害乘區(qū)、敵方乘區(qū)
、傷害加成乘區(qū)
和反應(yīng)傷害乘區(qū)
,接下來將一一進行介紹。

2.1?基礎(chǔ)傷害乘區(qū)
????該乘區(qū)主要由實際(面板)攻擊和傷害倍率組成,具體公式如下??
?
????其中,人物、武器
的基礎(chǔ)攻擊屬性決定了角色的基礎(chǔ)攻擊,即面板詳情中的白字攻擊數(shù)值。百分比攻擊
,以百分比形式作用于上述基礎(chǔ)攻擊力,主要來源于角色成長屬性、武器副詞條、圣遺物主副詞條和其他諸如技能、套裝、共鳴等百分比攻擊提升效果;數(shù)值攻擊
,以數(shù)值形式加和到實際攻擊,主要來源于圣遺物主副詞條和諸如技能、食物等數(shù)值攻擊提升效果。百分比攻擊和數(shù)值攻擊的數(shù)值總和,即為面板詳情中的綠字攻擊部分。傷害倍率
,則可以由天賦詳情直觀反映。
????而需要特殊說明的就是附加傷害這一項,在武器技能效果和天賦中含有“附加/額外傷害”、“提升/增加額外傷害”,或等同于此類描述的,例如天空系列武器,均可劃分到此類,以基礎(chǔ)傷害身份享受對應(yīng)傷害類型的所有乘區(qū)效果。


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????相較于單以倍率論英雄,考慮到不同人物在角色基礎(chǔ)攻擊力上的差異,基礎(chǔ)傷害更能反映出角色的基本輸出能力的強弱。只是因為實際攻擊的邊際效應(yīng)遞減顯著,而最后趨向于按照傷害倍率的排序。

2.2?敵方乘區(qū)
????該乘區(qū)來自于本次攻擊行為的對象,由元素抗性和等級壓制組成,具體的函數(shù)關(guān)系如下
????
????
????
????????(k?敵方抗性;m?己方角色等級;n?敵方等級;?敵方減防比例)
????由于怪物的防御屬性直接與等級掛鉤,因此減防debuff的影響被整合到了等級壓制函數(shù)中,實際中敵方乘區(qū)部分內(nèi)容是最后確定的,但是基于其乘區(qū)的特點在敘述上作了提前說明。
????我們先來看看等級壓制函數(shù)。最開始的設(shè)想是由角色與怪物的等級差決定的,在實戰(zhàn)測量中,選取同種類型怪物保持變量,在角色/怪物等級不變的情況下,壓制系數(shù)近似滿足與等級差相關(guān)的線性關(guān)系,但是相同等級差下的等級壓制系數(shù),隨角色等級不同存在微小但趨勢相同的變化。為了驗證等級壓制的具體影響,測試了90級凝光對不同等級同抗性怪物的平A傷害,且為了結(jié)果更準(zhǔn)確,通過深淵和野圖,盡可能多地獲取數(shù)據(jù),最終得出數(shù)據(jù)表格如下(圖1)。

同時,提出新的假設(shè),即等級壓制與敵我等級均有關(guān),表現(xiàn)為二元分式函數(shù)關(guān)系(一定區(qū)間下與線性近似)。利用matlab擬合工具分別作出線性和分式兩種擬合模型與數(shù)據(jù)點的擬合結(jié)果,如圖所示(圖2)。在數(shù)據(jù)范圍擴大后,線性模型表現(xiàn)出較大的偏差,而分式模型則擬合得相當(dāng)精確。下一步就是確定具體的二元表達式形式了,找友人A借來80級凝光,重復(fù)一遍上述的采樣,對比兩次數(shù)據(jù)點相應(yīng)的擬合參數(shù)(圖3),與已知的角色等級對比得出如圖所示(圖4)的形式,采樣數(shù)據(jù)、擬合曲線與理論曲線基本吻合自洽。



????減防debuff與等級掛鉤的發(fā)現(xiàn)思路同理。具體操作是通過麗莎Q減防然后采樣擬合,最終得到等級壓制函數(shù)的具體表達形式。up目前能拿到的角色樣本只有麗莎的減防,4命雷澤和2命可莉命座的減防效果無法測算,但依據(jù)其他乘區(qū)的疊加形式,種類不同的減防比例應(yīng)該也呈加和關(guān)系。(未驗證)

????再來看元素抗性的關(guān)系。對元素抗性的探究,是基于游戲群內(nèi)朋友給的一張抗性統(tǒng)計表,由于多重水印無法分辨出具體來歷,此處還是對其作者表示感謝,使得此項工作不至于從零開始。得到了怪物抗性,下一步就是探究抗性如何影響傷害,即抗性系數(shù)與抗性之間的關(guān)系,最簡單的猜測便是的線性模型,于是基于此開展了驗證試驗。
????實戰(zhàn)發(fā)現(xiàn)在抗性k>0時,與模型相吻合,但是通過減抗達到或者怪物本身所具有的負(fù)抗性進行傷害測試時,實際結(jié)果與理論開始出現(xiàn)偏差。收集到一些數(shù)據(jù)后,一通計算猛如虎,最后確定了在抗性k<0時,抗性系數(shù)表現(xiàn)為負(fù)抗性一半的增益效果,即。
????本著“紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行”的理念,up用三種隨機元素和物理攻擊重復(fù)驗證了一遍表格,并添加了雪山地圖的兩種主要怪物的抗性數(shù)據(jù)。表中大部分結(jié)果相一致,少數(shù)在再三試驗后果斷修改/增補。


但是,在急凍樹和爆炎樹的測試中陷入了僵局。利用原圖作者提及的傷害減免和抗性得到的理論結(jié)果,與實際測量并不吻合,且表中抗性也與減抗測試相矛盾。一籌莫展之際,協(xié)助我研究的友人B提及,他曾在某視頻中看up提到在抗性k>75%時,抗性公式不再滿足線性變化,且存在超過100%的抗性。一語驚醒夢中人,我們馬上對爆炎樹展開更詳細(xì)的減抗測試。通過能達到的不同減抗比例,得到多組數(shù)據(jù)進行擬合,最后修正了我們的抗性公式和抗性數(shù)據(jù)表,結(jié)果如圖所示(圖5)。屬性樹和愚人眾在擁有核心/開盾下均具有超過100%的抗性,而在抗性k>75%后表現(xiàn)為反比例衰減并在無窮處趨于0。


2.3?傷害加成乘區(qū)
????此乘區(qū)簡潔明了,就是所有傷害加成的總和
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????(D.B.?即傷害加成Damage Bonus的縮寫)
????其效果可能來源于武器效果、天賦、命座、圣遺物等顯性表述和類似霜鎧丘丘王狂化后傷害減免的隱性因子。具體包括但不限于“元素傷害提升”、“重?fù)魝μ嵘?、“元素爆發(fā)傷害提升”等己方增益描述和“受到傷害增加/減少”的敵方描述。通過武器、圣遺物的調(diào)整,可以很容易得到各類不同的傷害加成為加和關(guān)系而非逐個乘算,因此理清各類加成的所屬類別就很重要。
????按照攻擊方式、元素種類和敵人狀態(tài),我將其細(xì)分為不重疊的三種類型,再加上全局作用的傷害加成(即描述中未加上述三種中任一限定條件)
????????攻擊方式,即針對普通攻擊、重?fù)簟⒃貞?zhàn)技和元素爆發(fā)的傷害加成
????????元素種類,即針對(目前的)六大元素和物理的傷害加成
????????敵人狀態(tài),即針對處于某種元素影響下的傷害加成
按照實際場景,將三大類型對應(yīng)的加成和全局加成依次求和,便得到該次傷害總的傷害加成百分比。舉個簡單的例子,盧姥爺普通平A,受到普通攻擊、物傷、敵人狀態(tài)加成以及全局加成;而在施放Q進行火附魔后,則受到普通攻擊、火元素傷害、敵人狀態(tài)加成和全局加成。

2.4?反應(yīng)傷害乘區(qū)
????顧名思義,此乘區(qū)僅對元素反應(yīng)傷害生效,由反應(yīng)系數(shù)和反應(yīng)加成兩部分組成。且對蒸發(fā)、融化此類增幅反應(yīng)和超導(dǎo)、擴散等聚變反應(yīng)(非官方分類)的公式有所區(qū)別。
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????(Coeff?反應(yīng)系數(shù);r 元素精通數(shù)值;S.E. 即套裝效果Suit Effect縮寫;Fusion/Amplifying reaction?聚變/增幅反應(yīng))
????我們先說以火元素為反應(yīng)核心的增幅反應(yīng),其機制是直接按反應(yīng)系數(shù)增幅當(dāng)前傷害。火觸發(fā)蒸發(fā)和冰觸發(fā)融化具有1.5的反應(yīng)系數(shù),水觸發(fā)蒸發(fā)和火觸發(fā)融化具有2.0的反應(yīng)系數(shù)。反應(yīng)系數(shù)依據(jù)觸發(fā)類型是恒定值,不受角色屬性影響。那么諸如火魔女四件套的15%加成系數(shù)作用在哪呢?這就是剩下的反應(yīng)加成乘區(qū)。
????該乘區(qū)只受到角色元素精通和套裝效果帶來的傷害提升的加成,且為加和關(guān)系。套裝效果數(shù)值明顯,而精通帶來的傷害提升,雖然可以在詳情面板查閱,但不利于后續(xù)基于公式對圣遺物進行進一步研究。因此,我們還需要對精通曲線進行擬合。又是在友人A和B的幫助下,我們通過圣遺物副詞條不同精通數(shù)值的排列組合,分別采集到是否基于精通類武器的兩塊密集區(qū)間數(shù)據(jù)。然后通過天賦、圣遺物套裝效果和賭狗樂章的力量,收集到若干遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)用以提高擬合的精確性。最終采樣得到75組數(shù)據(jù)點,其散點圖如所示

可以看到,隨著精通數(shù)值的增長,加成比例增幅不斷減小(且有一定收斂的趨勢)。分別選用收斂的反比例函數(shù),和不收斂的對數(shù)函數(shù)、拋物線進行擬合,最終發(fā)現(xiàn)反比例函數(shù)擬合效果最佳。在人為選定兩個擬合參數(shù)后,擬合曲線如所示(圖7),與采樣點基本吻合,數(shù)據(jù)相對誤差也絕大多數(shù)在5‰之內(nèi)(圖8)。





三.小結(jié)
????現(xiàn)在,我們得到了傷害公式的所有碎片,來總結(jié)一下。傷害公式包括四大獨立乘區(qū),分別是基礎(chǔ)傷害乘區(qū)、敵方乘區(qū)
、傷害加成乘區(qū)
和反應(yīng)傷害乘區(qū)
。實際中需要針對具體的傷害環(huán)境分別選擇合適的公式。
????如果不觸發(fā)元素反應(yīng),則公式為——
????
????如果觸發(fā)增幅反應(yīng),則公式為——
????
上述兩種情況下,暴擊爆傷影響其象的衍化。如果要計算期望傷害,則需要乘上期望項,即
????
????而聚變反應(yīng)比較特殊,不同于增幅反應(yīng),它在觸發(fā)時會造成一次額外的屬性傷害,其傷害公式滿足,基礎(chǔ)傷害乘怪物抗性乘觸發(fā)元素反應(yīng)角色(即后手角色)的反應(yīng)加成,即
????
聚變反應(yīng)傷害不會暴擊,即不受到雙暴屬性的影響。其中基礎(chǔ)傷害僅與觸發(fā)反應(yīng)的角色等級有關(guān),與其他一切面板數(shù)據(jù)無關(guān),不存在等級壓制。
????由于缺乏必要的角色和養(yǎng)成資源,up目前無法測得各類聚變反應(yīng)的基礎(chǔ)傷害隨角色等級的增長曲線。但是利用已有角色可以測得90級時,超載基礎(chǔ)傷害為2405,超導(dǎo)基礎(chǔ)傷害為601。這分別是各類聚變反應(yīng)傷害的上下限,由此可見聚變反應(yīng)相較于增幅反應(yīng),在輸出上非常弱勢。這也是當(dāng)前版本火C獨樹一幟,而雷屬性地位尷尬的核心原因之一。
????當(dāng)然聚變反應(yīng)帶來的多種效果和多段傷害機制,在應(yīng)用得當(dāng)和適應(yīng)場景下仍然具有很大的發(fā)揮空間,不過那會留到系列中元素反應(yīng)一輯深入探討。

????如果對文中的內(nèi)容有不理解或者要指出不準(zhǔn)確、不合理的地方,歡迎私信或在評論區(qū)下方留言交流探討。
????系列第二輯——《裝備學(xué)通論》? 不定期更新^_^