Planetfall: vẽ hành tinh Chiron trong Alpha Centauri như một bản đồ thực thụ
(somethingaboutmaps.wordpress.com)- Tái dựng hành tinh Chiron trong game năm 1999 Sid Meier’s Alpha Centauri theo quy trình bản đồ học thực tế, mở rộng bản đồ trong game dựa trên lưới 128×64 ô thành một bản đồ poster độ phân giải cao
- Công việc cốt lõi là tự ghi lại giá trị độ cao của 8.192 ô trong game, rồi trích xuất dữ liệu lượng mưa, độ đá và xenofungus từ ảnh chụp màn hình và lấy mẫu bằng QGIS
- Dựa trên việc Chiron được mô tả là một hành tinh hình cầu và bản đồ game nối liền trái-phải, bản đồ gốc được gán cylindrical equal area projection cùng biến thể Trystan Edwards
- Dữ liệu lưới độ phân giải thấp được biến thành mô hình địa hình tự nhiên hơn nhờ phân bố điểm ngẫu nhiên, nội suy TIN, tam giác hóa Delaunay, nhiễu, hiệu chỉnh thủ công và viết lại DEM vùng cực
- Bản đồ hoàn chỉnh là kết quả của việc kết hợp QGIS, Python, Photoshop, Illustrator và Eduard; cho thấy ngay cả bản đồ của thế giới hư cấu cũng có thể được mở rộng bằng kỹ thuật bản đồ học thực tế khi có dữ liệu sẵn có đủ dùng
Dự án bản đồ hóa Chiron trong Alpha Centauri
- Thành phẩm là một bản đồ poster về hành tinh nền Chiron trong Sid Meier’s Alpha Centauri
- Chiron là bối cảnh của game và cũng là một trong các yếu tố cốt lõi; bản đồ chính thức tích hợp sẵn được nhà thiết kế game Chris Pine tạo ra
- Trọng tâm bài viết không phải giới thiệu game, mà là quy trình chế tác chuyển dữ liệu trong game thành quy trình bản đồ học thực tế
- Dự án này là ví dụ áp dụng năng lực bản đồ học sẵn có vào một thế giới hư cấu, nhưng có tính chất khác với kiểu bản đồ fantasy được sáng tạo thế giới ngay từ đầu
Khác biệt giữa bản đồ thực và bản đồ hư cấu
- Làm bản đồ thế giới thực gần với việc thao tác và tạo kiểu từ dữ liệu địa lý đã có
- Nếu phải tạo bản đồ fantasy hay sci-fi từ đầu, bản thân dữ liệu cũng phải được tạo mới nên cần một bộ kỹ năng khác
- Tác giả xem mình gần với người thao tác dữ liệu hơn là người tạo ra dữ liệu
- Lý do quyết định khiến có thể làm bản đồ Chiron là vì trong game đã có sẵn dữ liệu có thể khai thác
Thu thập dữ liệu từ game
- Bản đồ chính thức của Alpha Centauri gồm các pixel hình thoi 128×64
- Mỗi pixel chứa các thuộc tính như độ cao, lượng mưa và độ đá
-
Chép lại giá trị độ cao
- Tận dụng việc game hiển thị chính xác giá trị độ cao của từng ô
- Tự ghi lại giá trị độ cao của toàn bộ 8.192 ô rồi kiểm tra lại để giảm lỗi chép tay
- Công việc này bắt đầu từ năm 2022 và hoàn thành vào năm 2025
-
Lượng mưa và độ đá
- Dữ liệu lượng mưa được lấy từ bản đồ chuyên đề của một mod, vì game gốc không có
- Lượng mưa được chia thành 3 mức: rainy, moist, arid
- Sau khi chụp màn hình toàn bộ bản đồ, tác giả tách màu trong Photoshop rồi lấy mẫu giá trị raster thành các điểm vector theo từng ô trong QGIS
- Những chỗ thông tin lượng mưa bị các thành phần bản đồ che mất thì được sửa thủ công
- Dữ liệu độ đá cũng được trích xuất theo quy trình tương tự nhưng không dùng trong bản đồ cuối cùng
-
xenofungus
- xenofungus là sinh vật bản địa của Chiron, trên bản đồ game được thể hiện bằng các dấu màu hồng hoặc đỏ
- Đây là dữ liệu nhị phân chỉ có trạng thái có hoặc không
- Vì không có bản đồ chuyên đề riêng, tác giả lấy mẫu các pixel hồng/đỏ từ bản đồ game thông thường rồi hiệu chỉnh lại
Thiết lập phép chiếu
- Thế giới trong game hoạt động như một bản đồ hình trụ: có thể di chuyển vô hạn sang trái-phải nhưng dừng ở mép trên-dưới
- Chiron xuất hiện như một hành tinh tròn trong nhiều tư liệu và màn hình tiêu đề của game, nên bản đồ 2D được xem là biểu diễn của một hành tinh hình cầu
- Khi lập căn cứ trong game, người chơi kiểm soát cùng một số vùng pixel bất kể vị trí, nên giả định rằng mỗi pixel đại diện cho cùng một diện tích
- Từ các điều kiện đó, bản đồ game được gán cylindrical equal area projection
- Khi đặt vĩ tuyến chuẩn ở 37,4°, ta có đúng tỷ lệ khung hình như bản đồ game; đây chính là Trystan Edwards projection
- Thiết lập phép chiếu này sau đó được dùng làm chuẩn xử lý tọa độ cho các bộ dữ liệu tạo trong QGIS
Mở rộng lưới độ cao thấp thành DEM
- Dữ liệu độ cao gốc chỉ là lưới 128×64 nên độ phân giải quá thấp để dùng cho một bản đồ poster
- Mục tiêu là tạo ra một mô hình độ cao số chi tiết hơn nhưng vẫn giữ các dữ kiện đã biết trong game
-
Điểm ngẫu nhiên và nội suy TIN
- Các điểm ngẫu nhiên được rải lên từng ô nhưng có giữ khoảng cách tối thiểu để tránh tụ quá dày
- Mỗi ô lưới sinh ra khoảng 1–3 điểm, còn ô không có điểm thì thêm một điểm ở giữa
- Mỗi điểm nhận giá trị độ cao của ô mà nó nằm trong đó
- Sau đó dùng nội suy TIN để tạo mô hình độ cao ban đầu, giúp giảm cảm giác ô lưới so với nội suy chỉ từ lưới gốc
-
Tam giác hóa Delaunay và nhiễu
- Để có địa hình chi tiết hơn, tác giả lặp lại việc dùng tam giác hóa Delaunay
- Các điểm mới được thêm vào tâm của tam giác giữa các điểm ngẫu nhiên, và độ cao của điểm mới là trung bình của ba điểm xung quanh
- Một lượng nhiễu ngẫu nhiên nhỏ được cộng vào độ cao của từng điểm để tạo gồ ghề, và biên độ nhiễu giảm dần qua mỗi vòng lặp
Hiệu chỉnh thủ công và Garland Crater
- Những nơi kết quả nội suy lệch khỏi bản đồ Chiron chính thức được chỉnh thủ công
- Có những chỗ là đảo trong bản đồ chính thức nhưng lại nối liền với lục địa trong kết quả nội suy, hoặc đảo quá nhỏ nên biến mất trên bản đồ cuối
- Với các khu vực như vậy, tác giả thêm các điểm độ cao để chỉnh lại hình dạng
- Garland Crater nếu chỉ nhìn giá trị độ cao của lưới gốc thì gần như hình vuông, nhưng cách thể hiện trong game cho thấy dụng ý là hình tròn
- Khu vực này được chỉnh bằng rubbersheeting, di chuyển các điểm độ cao gốc để tạo một miệng hố tròn hơn
Làm mượt và DEM vùng cực
- Sau nội suy, nhiều bước làm mượt được kết hợp với nhau
- dùng mean và median của focal statistics
- dùng line integral convolution qua Karika plugin của QGIS
- thêm một ít Perlin noise
- trộn lại lớp đã làm mượt với lớp gốc rồi làm mượt tiếp
- Cách làm này gần với việc điều chỉnh cho đến khi kết quả trông hợp lý hơn là bám theo một công thức chính xác
- Vì phép chiếu hình trụ gốc kéo giãn mạnh vùng cực, Bắc Cực và Nam Cực được nội suy độ cao lại bằng phép chiếu riêng
- Ở vùng cực có những khoảng lớn không có dữ liệu game, nên phần trung tâm được rải gần như nhiễu ngẫu nhiên
- DEM cho Bắc Cực và Nam Cực được tạo riêng để có thể dùng cho các bản đồ khu vực sau này, rồi cũng được hòa trộn lại vào DEM chính
- Sau đó tác giả vẫn phát hiện thêm hồ và đảo nhỏ bị thiếu; một phần được sửa trong DEM, phần khác được bổ sung bằng vẽ tay ở công đoạn làm bản đồ
Phép chiếu orthoapsidal và script tùy biến
- Bản đồ chính dùng orthoapsidal, hay còn gọi là Raisz Armadillo projection
- Phép chiếu này được chọn vì tạo cảm giác trực tiếp rằng người xem đang nhìn vào một bề mặt cong
- Vì QGIS không có phép chiếu này, tác giả tự viết script Python dựa trên công thức chuyển đổi từ Wikipedia
- Do chưa quen dùng PyQGIS, tác giả cũng nhờ đến ChatGPT
- Phép chiếu được chỉnh sửa để hợp với cách sắp xếp lục địa của Chiron
- đổi độ nghiêng dọc mặc định từ 20° thành -10°
- giảm độ cong trái-phải
- trước tiên nén bản đồ theo chiều ngang rồi chiếu, sau đó kéo giãn ngang lại để giảm méo do nén ở rìa
- Script chỉ xử lý vector, nên với raster như DEM thì phải biến từng pixel thành polygon, chiếu lại rồi raster hóa lần nữa
- Cách này không lý tưởng và tốn thời gian xử lý, nhưng trong thực tế vẫn dùng được
Tạo các lớp bản đồ chủ yếu bằng Photoshop
- Bản đồ cuối được dựng chủ yếu bằng cách chồng nhiều lớp trong Photoshop
- Địa hình đáy biển được tạo bằng raster đen trắng từ phần DEM có độ cao nhỏ hơn hoặc bằng 0, rồi tô lại sang tông xanh bằng gradient map
- Phần đất liền được cắt bỏ giá trị dưới nước từ mô hình độ cao đã chiếu lại, rồi đưa qua Eduard để mô phỏng đổ bóng địa hình kiểu vẽ tay Thụy Sĩ
- Ở đường bờ biển, tác giả thêm internal glow để tách đất và nước, đồng thời tạo hiệu ứng núi gần bờ mờ dần đi
- Vì giá trị độ cao trong game khá lởm chởm nên núi thường xuất hiện đột ngột ngay sát bờ; phần duyên hải được xử lý để trông bớt gồ ghề hơn một chút
- Địa hình đất liền được phủ tông nâu bằng lớp hue/saturation, rồi thêm nhiễu màu nhỏ để trông tự nhiên hơn
Thể hiện thảm thực vật dựa trên lượng mưa
- Giống như bản đồ chính thức của game, dữ liệu lượng mưa được dùng để thể hiện thảm thực vật
- Tác giả sao chép lớp địa hình, tô xanh và thêm các lớp nhiễu màu cùng điều chỉnh sáng tối
- Mặt nạ trộn giữa lớp địa hình xanh và nâu được lấy từ dữ liệu lượng mưa
- Trong QGIS, các điểm lượng mưa đã chiếu lại được nội suy bằng thin plate spline interpolation để tạo nền cho mặt nạ
- Trong Photoshop, dissolve blending mode cùng các bộ lọc blur và sharpen được dùng để tạo texture nhiễu mềm dạng chấm
- Mặt nạ này khiến khi chuyển từ vùng mưa nhiều sang vùng khô, thảm thực vật trông giống như thưa dần về số lượng cây thay vì đơn giản là bị làm trong suốt
- Trên bản in có thể khó nhận ra nếu không dùng kính lúp, nhưng trên màn hình nó cho ranh giới thực vật tự nhiên hơn
Xenofungus và sông ngòi
- xenofungus xuất hiện cả trên đất liền lẫn dưới biển
- Xenofungus trên đất liền được xử lý gần giống thảm thực vật
- nội suy dữ liệu điểm
- làm mượt và thêm nhiễu
- dùng làm mặt nạ cho lớp địa hình màu đỏ
- Xenofungus dưới biển dùng cùng kiểu mặt nạ dạng chấm, nhưng được đặt vào một lớp tím riêng chỉ áp dụng cho vùng nước
- Lớp fungus dưới biển được trộn với màu nước bên dưới bằng chế độ linear burn
- Các con sông trên bản đồ game bị khóa cứng theo ô lưới nên rất vuông vức; vì vậy tác giả vẽ lại thủ công trong QGIS
- Trong Illustrator, phần đầu nguồn của sông được cho hiệu ứng taper nhẹ, rồi trong Photoshop thêm màu và bevel để tạo cảm giác nước cắt vào địa hình mà chảy
- Tác giả cũng thử phân tích thủy văn dựa trên DEM, nhưng vì địa hình quá gồ ghề nên sinh ra nhiều lưu vực nội địa và sông ngắn; vẽ tay hóa ra lại dễ hơn
Màu sắc, hiệu ứng vẽ và nhấn mạnh độ cong
- Toàn bộ bản đồ được tăng độ bão hòa và thêm graticule để trực quan hóa độ cong
- Việc tăng bão hòa ban đầu là do vô tình xảy ra khi di chuyển layer trong Photoshop, nhưng kết quả đẹp nên được giữ lại
- Vì vậy hệ màu trở nên mạnh hơn bình thường, và được chấp nhận như một thử nghiệm trong dự án cá nhân
- Tác giả làm phẳng bản đồ thành một layer duy nhất, thu nhỏ nó rồi áp dụng bộ lọc dry brush của Photoshop để tạo chất liệu như được tô vẽ nửa tay
- Vì kết quả từ bộ lọc quá mờ, nó được trộn 50:50 với bản đồ gốc để cân bằng giữa chi tiết và độ mềm mang tính hội họa
- Cuối cùng, tác giả thêm bóng đổ phía trong ở các cạnh để tạo cảm giác ánh sáng suy giảm và nhấn mạnh rằng đây là một bề mặt cong chứ không phải mặt phẳng
Gắn nhãn và chọn font chữ
- Công đoạn gắn nhãn ban đầu được làm trong Adobe Illustrator, nơi công cụ chữ tốt hơn Photoshop
- Các nhãn hoàn chỉnh sau đó được đưa lại vào Photoshop để hòa cùng bản đồ
- Phần bản đồ dưới từng nhãn được làm mờ để viền chữ hiện rõ hơn nền phía sau
- Tác giả dùng kỹ thuật glow và smart halos để có thể đặt chữ sáng lên nền sáng, và chữ tối lên nền tối
- Tất cả nhãn dùng BellTopo Sans do Sarah Bell thiết kế
- Tác giả thấy serif quá tinh tế so với bảng màu mạnh của bản đồ và không hợp với bản đồ sci-fi
- Còn Eurostile, chính là font của game, lại trông quá cứng đối với bản đồ có bảng màu và phong cách mềm hơn này
- Theo tác giả, BellTopo Sans phù hợp vì vừa có sức mạnh của sans-serif vừa có yếu tố nhân văn của cảm giác vẽ tay
Địa danh mơ hồ và bố cục poster
- Các địa danh trong game không phải lúc nào cũng được gắn nhãn rõ ràng; chúng thường chỉ là dòng chữ trắng đặt trên một ô lưới đơn lẻ
- Trong nhiều trường hợp, tác giả phải tự diễn giải ranh giới của địa hình
- Planetneck là trường hợp khó nhất
- không rõ nó chỉ nhánh nước hình ngón tay hay phần đất bắc ngang phía trên
- trên bản đồ game còn có một vùng đường nâu mảnh mà cả đất lẫn nước đều đi qua được, khiến việc diễn giải càng khó hơn
- cuối cùng tác giả quyết định nó chỉ cửa vào của một vịnh dài và hẹp
- cách hiểu này cũng phù hợp với việc trên bản đồ chính thức có tên của các eo biển khác
- Bản đồ chính thức chỉ có 32 cái tên, rất ít đối với một bản đồ ở quy mô này
- Tác giả không thoải mái với việc tự đặt tên mới nên chỉ dùng các tên có sẵn
- Poster cuối cùng ngoài bản đồ chính còn có các bản đồ nhỏ làm từ cùng bộ dữ liệu và kỹ thuật
- một bản đồ thể hiện dữ liệu độ cao rõ hơn
- hai bản đồ cực với mức méo thấp hơn
- Cả nền và bản đồ đều được thêm các scanline mờ như một lời tri ân tới giao diện của game
- Màu xanh ở tiêu đề và khung viền cũng là yếu tố gợi nhớ giao diện game
Giới hạn của công việc và những khả năng tiếp theo
- Toàn bộ quá trình là công việc rất tốn sức, kết hợp lấy mẫu dữ liệu game một cách tẻ nhạt, chuyển đổi GIS, điều chỉnh phép chiếu tùy biến và xây dựng các lớp trong Photoshop
- Trình tự thực tế không hiệu quả gọn gàng như khi kể lại; nó có nhiều tháng thử-sai và nhiều ngõ cụt
- Giờ đây khi bộ dữ liệu đã tồn tại, trong tương lai có thể làm các bản đồ tỷ lệ lớn hơn cho những vùng nhỏ của Chiron
- Khi đó, tác giả có thể khám phá các cách tạo địa hình thực hơn mà vẫn giữ các giá trị độ cao đã biết
- Chỉ sau khi hoàn tất thiết kế cuối, tác giả mới nghĩ đến khả năng tận dụng dữ liệu độ đá; ở tỷ lệ này nó không tạo khác biệt lớn, nhưng trên bản đồ phóng to có thể sẽ có tác động
- DEM gốc vẫn cần được dọn dẹp thêm vì còn thiếu hồ và đảo ở một số nơi
- Nếu tìm ra cách tạo mô hình độ cao thực hơn, tác giả có thể thay DEM hiện tại bằng một phiên bản tốt hơn
- Dự án này chỉ khả thi vì đã có dữ liệu sẵn, và nó cho thấy ngay cả với thế giới hư cấu, kỹ năng thao tác dữ liệu vẫn có thể được áp dụng theo phương pháp bản đồ học thực tế
1 bình luận
Ý kiến trên Hacker News
Câu chuyện của Daniel Huffman khá thuyết phục và truyền cảm hứng: https://somethingaboutmaps.wordpress.com/about/
Bản dài còn hay hơn: https://somethingaboutmaps.wordpress.com/2011/03/02/on-salva...
Tôi cũng muốn tìm được ngọn lửa mà anh ấy đã tìm thấy, nhưng tôi sợ rằng đam mê của mình dường như đã bị nghiền nát hết từ vài năm trước rồi
Trò chơi này rất quan trọng với tôi: đó là ký ức lần đầu tôi nhận ra hệ tư tưởng và niềm tin tôn giáo ở dạng trừu tượng, tách khỏi các trường hợp con người cụ thể
Tôi thật sự thích các phe phái khác nhau và những điều họ tin vào, và nó luôn khiến tôi tưởng tượng rằng nếu người ngoài hành tinh tồn tại thì họ sẽ có những kiểu niềm tin nào
Hệ thống chính trị thật sự rất hay; dù mỗi lĩnh vực trong 4 lĩnh vực chỉ có 4 lựa chọn, điều tuyệt vời là các lựa chọn không tự động bị buộc phải đi kèm với nhau
Nếu muốn, bạn có thể có một nhà nước cảnh sát theo thị trường tự do. Tôi nghĩ nếu chơi trò này khi còn nhỏ, bạn có thể suy nghĩ thêm một chút về việc khuynh hướng chính trị của mình thật sự có nghĩa là gì. Tất nhiên đọc sách cũng được, nhưng chuyện đó là bất khả thi mà. Nó cũng tạo cảm giác rất hợp với một game khoa học viễn tưởng, vì các tác giả thích nghịch những tổ hợp chính trị kỳ lạ
Nhưng các series kéo dài lâu thường dần thêm sắc thái theo thời gian, và đôi khi khiến các khuôn mẫu phải đấu tranh với “bản tính” của chính họ
Thay vì những lãnh đạo, phe phái và hệ tư tưởng thú vị, chúng ta nhận được “châu Phi ngoài không gian” và “Úc ngoài không gian”
Tôi tự hỏi liệu có vấn đề pháp lý nào ngăn Firaxis làm một bản remake Centauri thật sự không
Sid Meier's Alpha Centauri, đúng là một trò chơi tuyệt vời
Qua SMAC, tôi có được những ý tưởng về cách xã hội tương lai có thể được tổ chức để bảo đảm sự sống còn và tiến bộ của nhân loại, cũng như thấy được speculative technology có thể thay đổi văn minh ra sao
Khi chơi, tôi cảm thấy bớt cô đơn hơn, vì trò chơi cho thấy cô đơn là một điều kiện phổ quát của con người vượt thời gian. Tôi thấy hy vọng trong viễn cảnh nhân loại tìm được chỗ đứng giữa các vì sao, phải vật lộn với những ý tưởng lớn hơn tôi rất nhiều, và cảm thấy như những lựa chọn trong game đang đo lường khả năng đồng cảm của mình
Tôi cũng nhận ra rằng lịch sử, giống như trò chơi, chỉ tiến về phía trước mà không có la bàn đạo đức
Dành cho những ai thắc mắc vì sao trong Sid Meier's Alpha Centauri lại dùng từ “planetfall”: đó là thuật ngữ lặp đi lặp lại trong game, và nó mang nghĩa khởi đầu của lịch sử
Prompt mở đầu như sau:
“Vì vậy tôi rà khắp bản đồ và ghi lại giá trị độ cao của mọi ô. Tổng cộng là 8.192 ô.”
Chắc chắn phải có một cách tự động hóa hơn là làm thủ công 8 nghìn lần chứ?
Dù vậy, những dự án lặp đi lặp lại lâu dài, không cần suy nghĩ nhiều, để có thể làm từng chút một khi muốn lấp đầy chút thời gian bằng việc không mấy quan trọng, cũng có giá trị riêng
Đọc phần mô tả Sid Meier's Alpha Centauri, tôi nhận ra series hoạt hình Scavengers Reign có bối cảnh rất giống: những người khai phá loài người rơi xuống một hành tinh dường như có trí tuệ
Nhân dịp này, tôi muốn khuyên mọi người xem tác phẩm đó. Nếu bạn là fan khoa học viễn tưởng, hoặc nghĩ đến Greg Egan hay Vernor Vinge, bạn sẽ thích nó. Ngay cả nếu không phải fan khoa học viễn tưởng thì cũng đáng thử. Nó hay đến mức đó
Thiết kế âm thanh của trò chơi này thật sự rất hay. Một game xuất sắc
Kể từ khi mua bản bán lẻ năm 1999, tôi luôn cài trò này trên một máy tính nào đó. Đây là một tác phẩm nghệ thuật. Dù đồ họa đã tiến bộ đến đâu trong hơn 25 năm qua, không game Civ nào khác chạm được đến tôi như trò này
Có lẽ nó bắt đầu phát khi người chơi không hoạt động, nhưng dù chơi kiểu nào thì thực tế nó hiếm khi có cơ hội kích hoạt
Tôi nhớ là mỗi phe có một soundtrack riêng
Tác phẩm rất tuyệt, và tôi thích cả bản đồ lẫn bài viết. Làm thật sự rất tốt
Điểm đáng tiếc là kết cấu đất liền không có những ranh giới tương phản mạnh. Mọi thứ trôi mượt sang các vùng khác, núi thì thấy được nhưng kết cấu gần như bỏ qua núi. Những ranh giới thấy được trong kết cấu của hành tinh chúng ta bị thiếu vắng
Có lẽ đó là xenofungus, nhưng cũng có cảm giác giống magma, và trông như các lục địa đang tách ra. Ở phiên bản mới, cảm giác đó đã biến mất
Dù vậy, tôi đánh giá cao công sức bỏ vào đây, và kết quả trông cũng rất đẹp
Tôi đã phải đưa đĩa cho người khác để ngừng chơi trò đó. Nó ảnh hưởng nghiêm trọng đến công việc và giấc ngủ của tôi
Cùng mạch đó, có blog “Here Dragons Abound” nói về sinh tạo theo thủ tục bản đồ fantasy. Blog đã không được cập nhật một thời gian: https://heredragonsabound.blogspot.com/