Trail formation occurs when pedestrians or animals repeatedly traverse an environment and naturally create paths through their collective movement these social trails, elephant paths or desired paths can be seen everywhere: in the wild in urban areas or across wast grass fields. This thesis investigates a computational approach to simulating this phenomenon using computer agents (digital pedestrians) that move through a virtual environment.

The research focuses on improving Helbing's Active Walker model, a well-established computer simulation method for studying how trails emerge. In this model, digital agents navigate through a grid-based environment toward goals while leaving footprints that make paths more attractive to future agents. However, the traditional implementation requires each agent to examine the entire environment at every step, making it computationally expensive and impractical for real-time applications like video games or interactive planning tools.

This thesis proposes and evaluates a gaze-driven extension that limits each agent's environmental awareness to a cone-shaped area in front of them, similar to human vision. This approach, inspired by recent research on visual attention in crowd simulation, dramatically reduces computational complexity while preserving the quality of emergent trail formation.

Through four systematic experiments comparing the traditional and gaze-driven methods, the research demonstrates that the gaze-driven approach achieves a 16-fold performance improvement at high resolutions, with computation times of 80ms versus 13,000ms per simulation step. The experiments also reveal that the gaze-driven method eliminates the pooling behavior (where agents cluster together inappropriately) that affects the traditional method, making it more stable across different parameter settings.

Most importantly, despite these computational and stability improvements, the gaze-driven method produces trail patterns that are qualitatively equivalent to those of the traditional method when evaluated using established metrics for trail network efficiency and user comfort.

The results establish the gaze-driven method as a superior alternative for real-time applications, offering the combination of dramatic performance improvements, enhanced stability, and preserved trail quality that makes it particularly suitable for video games, urban planning tools, and interactive visualizations where real-time performance is critical.

Stigbildning uppstår när fotgängare eller djur upprepade gånger rör sig genom en miljö och naturligt skapar stigar genom sitt kollektiva beteende. Dessa sociala stigar, elefantstigar eller önskestigar kan ses överallt: i naturen, i urbana områden eller över öppna gräsfält. Denna avhandling undersöker en datorsimulerad metod för att efterlikna detta fenomen genom användning av datoragenter (digitala fotgängare) som rör sig genom en virtuell miljö.

Forskningen fokuserar på att förbättra Helbings Active Walker-modell, en väletablerad datorsimuleringsmetod för att studera hur stigar uppstår. I denna modell navigerar digitala agenter genom en rutnätsbaserad miljö mot mål samtidigt som de lämnar spår som gör stigarna mer attraktiva för framtida agenter. Den traditionella implementeringen kräver dock att varje agent analyserar hela miljön vid varje steg, vilket gör den beräkningsmässigt kostsam och opraktisk för realtidsapplikationer som datorspel eller interaktiva planeringsverktyg.

Denna avhandling föreslår och utvärderar en blickstyrd utvidgning som begränsar varje agents miljömedvetenhet till ett konformat område framför dem, likt mänsklig syn. Denna metod, inspirerad av ny forskning om visuell uppmärksamhet i folksimuleringar, minskar den beräkningsmässiga komplexiteten avsevärt samtidigt som kvaliteten på den framväxande stigbildningen bevaras.

Genom fyra systematiska experiment som jämför den traditionella och den blickstyrda metoden visar forskningen att den blickstyrda metoden ger en 16 gånger bättre prestanda vid höga upplösningar, med beräkningstider på 80 ms jämfört med 13 000 ms per simuleringssteg. Experimenten visar också att den blickstyrda metoden eliminerar det samlingsbeteende (där agenter klumpar ihop sig på ett olämpligt sätt) som påverkar den traditionella metoden, vilket gör den mer stabil över olika parameterinställningar.

Viktigast av allt är att trots dessa förbättringar i prestanda och stabilitet, producerar den blickstyrda metoden stigformationer som kvalitativt motsvarar dem från den traditionella metoden, när de utvärderas med etablerade mått på stigsystemens effektivitet och användarkomfort.

Resultaten etablerar den blickstyrda metoden som ett överlägset alternativ för realtidsapplikationer, eftersom den kombinerar dramatiskt förbättrad prestanda, ökad stabilitet och bibehållen stigkvalitet vilket gör den särskilt lämplig för datorspel, verktyg för stadsplanering och interaktiva visualiseringar där realtidsprestanda är avgörande.