Các công cụ và kỹ thuật tôi ưa dùng cho phát triển game thủ tục

• Tổng quan dự án

  • Trong vài năm qua, tác giả đã làm việc với các cảnh và màn chơi 3D chạy trong trình duyệt
  • Ban đầu bắt đầu như các bản demo riêng lẻ, nhưng dần phát triển thành những dự án giống như game có liên kết với nhau
  • Sử dụng các kỹ thuật thủ tục và tạo sinh để triển khai một số thành phần cụ thể

• Shaders + Textures

  • Phần lớn texture được thiết kế liền mạch để không lộ hoa văn ngay cả trên các vùng lớn
  • Tạo shader tùy biến trong Three.JS để cung cấp thêm tính năng

• Triplanar Mapping

  • Có thể áp dụng texture lên mesh mà không cần UV map, rất hữu ích cho địa hình được tạo thủ tục
  • Có thể triển khai đơn giản và áp dụng cho nhiều loại mesh khác nhau
  • Dùng hàm pow() để điều chỉnh trọng số nhằm cải thiện chất lượng và tối ưu hiệu năng

• Hex Tiling

  • Thuật toán che giấu sự lặp lại của các texture liền mạch
  • Được port thành thư viện độc lập có thể tích hợp dễ dàng vào các dự án Three.JS
  • Cần UV map và có overhead hiệu năng lớn

• Depth Pre-Pass

  • Ghi lại độ sâu của pixel bằng cách render cảnh hai lần để cải thiện hiệu năng
  • Có thể cải thiện hiệu năng hơn 30% trong các cảnh có nhiều overdraw

• AI-Powered PBR Texture Synthesis

  • Nâng chất lượng cảnh bằng cách sử dụng texture do AI tạo ra
  • Dùng DeepBump và Materialize để tạo các bản đồ PBR

• Volumetric Fog/Clouds

  • Phát triển shader để thêm mây hoặc sương mù vào cảnh
  • Sử dụng tra cứu nhiễu LoD để bổ sung nhiều tính năng khác nhau

• Meshes + Geometry

  • Nghiên cứu các kỹ thuật tạo và biến đổi mesh trong runtime
  • Chủ yếu tạo thủ tục các yếu tố trang trí hoặc hậu cảnh

• LoD Terrain

  • Tạo địa hình bằng hàm nhiễu và điều chỉnh độ phân giải động theo khoảng cách tới camera

• Procedural Mesh Processing + Manipulation Pipeline

  • Xây dựng pipeline để phân chia tinh hơn và biến đổi mesh low-poly theo cách thủ tục
  • Việc xử lý normal đòi hỏi rất nhiều công sức

• Future Work

  • Dự định dùng Constructive Solid Geometry(CSG) để hợp nhất hoặc cắt mesh
  • Mục tiêu là port sang Rust để hiểu sâu hơn

Tóm tắt của GN⁺

• Bài viết này giới thiệu nhiều kỹ thuật và công cụ hữu ích cho phát triển game thủ tục
• Các kỹ thuật texture như Triplanar Mapping và Hex Tiling giúp cải thiện đồng thời hiệu năng và chất lượng
• Việc tạo texture bằng AI và shader Volumetric Fog/Clouds làm tăng tính chân thực của cảnh
• Các hướng phát triển tương lai như Constructive Solid Geometry có tiềm năng lớn cho biến đổi mesh
• Các dự án có chức năng tương tự gồm có ProBuilder của Unity và Houdini

[GN⁺]

Bình luận trên Hacker News

• Từng có kinh nghiệm thử sức với tạo sinh thủ tục trước đây

  • Đặc biệt đã thử để tạo ra những cái cây trông thật đẹp
  • Cảm thấy còn thiếu một cách dễ dàng để nối hình học lại với nhau
  • Tạo ra hai hình trụ thì dễ, nhưng nối chúng lại với nhau thì rất khó
  • Về lý thuyết, CSG có thể lấp khoảng trống này, nhưng lại khó vì phải mô hình hóa ở dạng 3D
  • Đã cố viết một routine để nối hai loop lại với nhau, nhưng nó không hoạt động tốt
  • Sau này muốn làm một trò chơi nơi hệ thống tạo sinh thủ tục mô-đun tự vận hành một cách tự phát

• Tạo địa hình tốt không hề đơn giản

  • Khó cả ở quy mô thế giới lẫn ở tầm mắt người chơi
  • Cách tiếp cận đơn giản thường tạo ra height map gồ ghề, gần như không giống thực tế
  • Dwarf Fortress bắt đầu từ phép dịch chuyển trung điểm cơ bản rồi thêm rất nhiều tùy biến

• Đây là một bài viết tuyệt vời về các kỹ thuật thủ tục trên web

  • Nếu quan tâm đến trình biên tập level RPG thủ tục đang trong giai đoạn WIP, khuyến nghị xem https://github.com/gamedevgrunt/3D-Action-RPG-JavaScript

• Có trải nghiệm lẫn lộn với việc dùng depth pre-pass

  • Vài lần thử trước đây không thấy cải thiện hiệu năng đáng kể trên GPU desktop tầm trung đến cao cấp
  • Không chắc lý do, nhưng có thể là nhờ early Z rejection đã tiết kiệm các lần gọi pixel shader
  • Thường render mesh đục từ trước ra sau
  • Nói công bằng thì các thử nghiệm của tôi diễn ra trong bối cảnh ứng dụng CAD/CAM chứ không phải game
  • Các cảnh có rất ít texture và hình học polygon cực cao, khác với môi trường game thông thường

• Là một nghệ sĩ 3D, đây là một bài viết rất thú vị

  • Bài viết hay về chủ đề này thực sự rất hiếm
  • Tôi dự định sẽ thử Three.js