Game engine là một tập hợp các công cụ và thư viện phần mềm được sử dụng để tạo ra các trò chơi điện tử. Game engine cung cấp cho các nhà phát triển trò chơi một nền tảng để tạo ra các thế giới ảo, các nhân vật, các vật thể và các quy tắc vật lý mà trò chơi yêu cầu.
Game engine đóng vai trò là bộ khung cơ bản cho phép các nhà phát triển tập trung vào việc thiết kế nội dung và trải nghiệm người dùng mà không cần phải viết lại các chức năng cơ bản như đồ họa, vật lý, âm thanh, v.v.
Các chức năng chính
Một số chức năng chính của game engine bao gồm:
- Đồ họa: Tạo ra các mô hình 3D, chuyển động, ánh sáng, hiệu ứng hình ảnh,…
- Vật lý: Mô phỏng trọng lực, va chạm, vật lí của các vật thể trong game
- Âm thanh: Âm nhạc, hiệu ứng âm thanh, giọng nói nhân vật,…
- Giao diện: Menu, giao diện người dùng, cửa sổ thông tin trò chơi,…
- Trí tuệ nhân tạo: Điều khiển các nhân vật NPC, xử lý hành vi của NPC
- Mạng: Cho phép nhiều người chơi cùng kết nối và tương tác
Lợi ích
Một số lợi ích chính khi sử dụng game engine:
- Giảm thiểu thời gian phát triển so với viết từ đầu
- Tái sử dụng và chia sẻ công nghệ giữa các dự án
- Các chức năng đã được kiểm tra và tin cậy
- Tập trung vào thiết kế trò chơi thay vì lập trình các tính năng cơ bản
Các tính năng của game engine
Đồ họa
Game engine cung cấp các công cụ để tạo ra các đồ họa 3D hoặc 2D cho trò chơi. Các công cụ này có thể được sử dụng để tạo ra các mô hình nhân vật, các vật thể, các tòa nhà và các cảnh quan.
Công nghệ đồ họa phổ biến
Một số công nghệ đồ họa phổ biến được sử dụng trong game engine bao gồm:
- Đồ họa 3D
- Đồ họa vector (2D)
- Kết xuất thời gian thực (Real-time Rendering)
- Shader để tạo các hiệu ứng đặc biệt
- Quản lý ánh sáng, bóng đổ
- Hoạt họa 2D và 3D
Công cụ thiết kế mô hình
Các công cụ thiết kế mô hình 3D phổ biến:
- 3ds Max
- Maya
- Blender
- ZBrush
Các công cụ này cho phép tạo ra các mô hình 3D phức tạp để nhập khẩu vào game engine.
Công cụ chỉnh sửa màn hình 2D
Các công cụ đồ họa 2D như Photoshop, GIMP, Clip Studio Paint được dùng để vẽ và chỉnh sửa các sprite, background, texture sử dụng trong game 2D.
Vật lý
Game engine cung cấp các công cụ để mô phỏng các quy tắc vật lý trong trò chơi.
Các công cụ vật lý của game engine có thể được sử dụng để:
- Mô phỏng chuyển động của các vật thể dưới tác dụng của lực và trọng lực
- Phát hiện và xử lý các va chạm giữa các vật thể
- Áp dụng các hiệu ứng vật lý như nổ, cháy, vật lí hạt, vải,… lên các đối tượng trong game.
Một số công cụ vật lý phổ biến được tích hợp sẵn trong game engine:
- Bullet Physics
- PhysX
- Havok Physics
Những công cụ này đã được tối ưu hóa cho thời gian thực và hoạt động rất hiệu quả với các tính toán vật lý phức tạp trong game.
Âm thanh
Các công cụ âm thanh của game engine cho phép tạo ra và kết hợp các hiệu ứng âm thanh như:
- Nhạc nền và âm nhạc trong game
- Âm thanh môi trường xung quanh
- Tiếng nói của các nhân vật
- Các hiệu ứng âm thanh khi có tương tác, chẳng hạn như tiếng đạn bắn, tiếng vỡ, tiếng chân đi,…
Một số công cụ âm thanh phổ biến:
- FMOD
- Wwise
- Unity Audio
Những công cụ này đều cho phép tạo ra và điều chỉnh các âm thanh để phù hợp với bối cảnh của tựa game. Chúng cũng hỗ trợ các hiệu ứng âm thanh 3D như tính toán hướng âm thanh dựa trên vị trí người nghe để tạo ra trải nghiệm sống động hơn.
Lịch sử phát triển của game engine
Trải qua nhiều thập kỷ phát triển, game engine đã liên tục cải thiện và bổ sung thêm nhiều tính năng mạnh mẽ để hỗ trợ quá trình làm game.
1970-1980: Thời kỳ đầu
- Các game engine đầu tiên hạn chế chỉ với một số chức năng cơ bản như đồ họa 2D, âm thanh đơn giản.
- Chúng thường được lập trình riêng biệt cho từng dự án game.
- Ý tưởng về một game engine có thể tái sử dụng đã dần xuất hiện và phát triển.
1990: Sự ra đời của đồ họa 3D
- Sự phát triển của đồ họa 3D vào những năm 1990 đánh dấu bước tiến lớn của công nghệ game.
- Quake (1996) là một trong những game đầu tiên sử dụng đồ họa 3D đầy đủ và physics engine.
- Nhiều game engine có khả năng tạo môi trường 3D như Unreal Engine, id Tech ra đời.
2000: Game online và đa nền tảng
- Sự ra đời của game online, game di động và các hệ máy chơi game mới đòi hỏi các game engine phải hỗ trợ nhiều nền tảng khác nhau.
- Các giải pháp như Unity, Cocos2d xuất hiện để giải quyết bài toán này.
Hiện nay: Học máy và thực tế ảo, tăng cường
- Các công nghệ mới như AI, machine learning, AR/VR được áp dụng nhiều hơn vào game engine để mang tới những trải nghiệm chân thực và thú vị hơn cho người chơi.
- Giới hạn giữa công nghệ game và các ứng dụng khác dần trở nên mờ nhạt hơn.
Game engine và công nghệ đồ họa
Đồ họa là một phần không thể thiếu của công nghệ game. Chúng cho phép tạo ra các nhân vật, môi trường, hiệu ứng hình ảnh chân thực và đẹp mắt.
Game engine tích hợp rất nhiều công nghệ đồ họa tiên tiến để đáp ứng được những đòi hỏi khắt khe của các tựa game hiện đại.
Đồ họa 3D
Đồ họa 3D cho phép xây dựng các mô hình và môi trường game chi tiết, có chiều sâu. Một số công nghệ đồ họa 3D trong game engine:
- Mô hình hóa đối tượng 3D (polygon modeling)
- Ánh xạ texture lên mô hình
- Kết xuất (rendering) cảnh 3D bằng shader
- Quản lý ánh sáng và bóng đổ để tạo không gian chân thực
- Hoạt họa nhân vật và đối tượng (character/object animation)
Một số công nghệ render phổ biến: DirectX, Vulkan, OpenGL.
Đồ họa 2D
Cho dù là game 2D hay 3D thì đồ họa 2D vẫn đóng vai trò rất quan trọng, chẳng hạn sprite dùng cho nhân vật, giao diện người dùng, các hiệu ứng đặc biệt, v.v.
Một số công nghệ đồ họa 2D trong game engine:
- Sprite: đồ họa 2D dạng hình ảnh được cắt ra từ sprite sheet
- Particle system: Tạo các hiệu ứng hạt như khói, lửa, tuyết,…
- Vector graphics: dùng đường cong vector để vẽ các icon, logo, văn bản, …
Các loại game engine phổ biến hiện nay
Có rất nhiều lựa chọn game engine trên thị trường hiện nay, mỗi engine có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Dưới đây là một số game engine phổ biến:
Unity
- Là một trong những game engine phổ biến và thành công nhất trên thị trường hiện nay.
- Điểm mạnh:
- Dễ học, nhiều tài liệu hướng dẫn
- Cộng đồng lớn, nhiều asset cho phép mua lại giúp tiết kiệm thời gian phát triển
- Xuất bản trên nhiều nền tảng thiết bị
- Điểm yếu: Hiệu năng không cao bằng các engine như Unreal hay CryEngine.
Unreal Engine
- Một trong những engine có khả năng đồ họa cao nhất hiện nay, nổi tiếng với các công nghệ next-gen như: real-time raytracing, AI, physics,…
- Điểm mạnh: Đồ họa tuyệt vời, nhiều công cụ giúp nâng cao năng suất làm game.
- Điểm yếu: Cộng đồng nhỏ hơn, ngưỡng đầu vào cao hơn so với Unity.
CryEngine
- Một engine đồ họa cao cấp với khả năng render hình ảnh chân thực đáng kinh ngạc.
- Điểm mạnh: chất lượng đồ họa tuyệt vời với các công nghệ lighting và material tiên tiến. Sandbox (Crysis) là game đình đám sử dụng CryEngine.
Construct
- Một engine 2D đơn giản, có giao diện drag and drop dễ sử dụng.
- Được thiết kế cho các game thủ không có kinh nghiệm lập trình.
- Xuất bản được lên nhiều nền tảng.
Cách chọn game engine phù hợp cho dự án
Một số yếu tố cần xem xét khi lựa chọn game engine:
- Đồ họa 2D hay 3D: các engine dành riêng cho 2D hoặc 3D sẽ phù hợp hơn.
- Thể loại game: mỗi engine có những điểm mạnh với các thể loại khác nhau.
- Nền tảng xuất bản: mobile, desktop, console?
- Kinh nghiệm lập trình của đội ngũ phát triển.
- Chi phí phát triển và giá cả của engine. Một số engine yêu cầu phí cao.
- Cộng đồng và các nguồn học liệu hỗ trợ: cộng đồng lớn sẽ giúp ích rất nhiều trong quá trình phát triển.
Nên thử nghiệm nhanh các engine có tiềm năng trước khi đưa ra quyết định cuối cùng.
Ưu điểm và nhược điểm của việc sử dụng game engine
Ưu điểm
- Tiết kiệm thời gian phát triển đáng kể so với lập trình từ đầu
- Tập trung nguồn lực vào thiết kế game thay vì xây dựng công nghệ
- Tính di động cao, dễ dàng phát triển trò chơi trên nhiều nền tảng
- Các công cụ, tính năng được tối ưu và nâng cấp liên tục
- Có thể mua thêm các asset, plugin để tiết kiệm thời gian
Nhược điểm
- Phụ thuộc vào công ty phát triển engine, có thể ngừng hoạt động
- Giới hạn khả năng tùy biến so với phát triển riêng từ đầu
- Engine có thể bị lỗi thời nếu nhà sản xuất không cập nhật công nghệ mới
- Giá cả phát triển ban đầu cao nếu mua engine có phí
Cần cân nhắc giữa các ưu điểm và nhược điểm này trước khi quyết định có nên sử dụng game engine hay không.
Các bước để tạo một trò chơi với game engine
Quy trình cơ bản khi phát triển game với sự trợ giúp của game engine:
Lên ý tưởng, thiết kế trò chơi
Xác định rõ ràng thể loại, cốt truyện, nhân vật, các yếu tố thiết kế chính của trò chơi.
Lựa chọn game engine phù hợp
Cân nhắc các yếu tố như đồ họa 2D/3D, thể loại game, nền tảng xuất bản, kinh phí, thời gian phát triển.
Triển khai, lập trình các tính năng chính
Dựng nên bản demo hoạt động cơ bản của trò chơi bao gồm màn hình chính, nhân vật, điều khiển và engine gốc.
Xây dựng nội dung
Thêm các màn chơi chi tiết, các mô hình 3D, âm thanh, giao diện người dùng, cải tiến lối chơi dựa trên phản hồi thử nghiệm.
Kiểm thử, tinh chỉnh và hoàn thiện trò chơi
Sửa lỗi, cân bằng các yếu tố, tối ưu hóa hiệu năng trước khi phát hành.
Tương lai của game engine trong ngành công nghiệp game
Game engine đã và đang thay đổi hoàn toàn cách thức phát triển game. Xu hướng mới của công nghệ game engine trong thời đại tiếp theo là:
Hỗ trợ công nghệ mới
Các engine sẽ tiếp tục học hỏi và áp dụng các công nghệ hiện đại như AI, AR/VR, cloud computing để mang lại những trải nghiệm chơi game đột phá.
Quy trình phát triển nhanh chóng
Với sự giúp sức của các công cụ tự động hóa như procedural content generation (PCG), game engine sẽ giảm thiểu thời gian phát triển để ra mắt game nhanh hơn.
Dễ tiếp cận cho người mới
Các engine tiếp tục đơn giản hóa quy trình làm game để mở rộng cộng đồng nhà phát triển. Cho phép nhiều người có thể dễ dàng tạo ra game mà không cần nhiều kỹ năng lập trình.
Kết luận
Game engine là bộ khung phần mềm quan trọng, tiết kiệm thời gian và chi phí phát triển game đáng kể. Hiện nay, có rất nhiều lựa chọn game engine phù hợp với mọi dự án, ngân sách và mục đích phát triển khác nhau.
Xu hướng tương lai là các game engine sẽ liên tục được nâng cấp và đơn giản hóa để phục vụ tốt hơn cho ngành công nghiệp game ngày càng lớn mạnh.
Nguồn tham khảo: camnanggame.com
