Game Programming. Tài liệu thiết kế cho SV Khoa CNTT – ĐHBK HN

• Theo số liệu của Game Business việc bán các phần mềm giải trí thu được 20 tỉ$ mỗi năm • Chi phí thông thường để sản xuất một game vào khoảng 10 triệu$ • Tuy nhiên thành công của game c

Hanoi University of Technolgy Faculty of Information Technolgy

Game Programming

Tài liệu thiết kế cho SV Khoa CNTT – ĐHBK HN

Lê Tấn Hùng

hunglt@it-hut.edu.vn

Hà nội

I Giới thiệu về phát triển Games

Kỹ thuật đồ họa đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: y học, thiên văn học, khí tượng học, kiến trúc, quy hoạch đô thị, thiết ké kiểu dáng công nghiệp, làm phim hoạt hình, khảo cổ, phục chế,… hầu hết là mọi lĩnh vực trong cuộc sống Đặc biệt trong các ứng dụng này chúng ta phải kể đến các trò chơi giải trí với các game thực tế ảo 3 chiều làm say

mê nhiều game thủ

Không thể phủ nhận được sức hấp dẫn của các trò chơi giải trí và các tác động của nó đến cuộc sống và xã hội Thậm chí người ta đã bắt đầu xây dựng một khái niệm văn hóa mới – văn hóa games và đồng thời với khái niệm này là sự ra đời của một ngành công nghiệp cũng rất mới mẻ nhưng phát triển như vũ bão theo đà phát triển của công nghệ thông tin: nền công nghiệp sản xuất games

• Theo số liệu của Game Business việc bán các phần mềm giải trí thu được 20 tỉ$ mỗi năm

• Chi phí thông thường để sản xuất một game vào khoảng 10 triệu$

• Tuy nhiên thành công của game cũng không hề dễ dàng (chỉ có 5%

số game tạo ra cung cấp 95% tổng lợi nhuận)

Hiện nay ngành công nghiệp sản xuất game đang phát triển rất mạnh mẽ

do đó nhu cầu về nguồn nhân lực trong lĩnh vực này là rất lớn Không chỉ các công ty chuyên về game của nước ngoài mà cả các công ty games trong nước cũng đang thực hiện mở rộng quy mô hoạt động, tăng cường đội ngũ thiết kế và lập trình Điều này đang tạo ra một sức hút lớn cho các bạn trẻ yêu thích game nhưng đồng thời cũng đặt ra vấn đề then chốt

là cần phải có các chương trình đào tạo chuyên nghiệp để cung cấp nguồn nhân lực đáp ứng được thị trường games đòi hỏi rất cao về tính chuyên nghiệp và sáng tạo

Lập trình game có thể nói là một công việc rất thú vị bởi nó đem lại cơ hội cho người lập trình tạo ra một thế giới ảo với các sinh vật huyền bí, các vùng đất chưa từng được biết đến Với nó chúng ta có thể đem đến cho mọi người khả năng trở thành bất cứ một nhân vật nào, một con

người nào mà họ mong muốn và hơn cả là một môi trường để họ có thể sống theo đúng sở thích

Các yếu tố quyết định một game hay:

• Ý tưởng căn bản

• Cốt truyện, tình tiết

• Đồ họa

• Âm thanh

• Điều khiển

• Các chế độ chơi

• Quan trọng nhất đó là: Vui!

II Lịch sử của game

Vào thuở "sơ khai" của ngành game, những tên tuổi hay được nhắc tới là Ralph Baer, A.S Douglas, Willy Higinbotham và Steve Russell

Năm 1951, chàng kỹ sư trẻ Ralph Baer được giao nhiệm vụ thiết kế một chiếc tivi thuộc loại cao cấp nhất để gây cú sốc trên thị trường Đây

không phải là việc khó khăn với Baer, nhưng anh chàng đầy ý tưởng này muốn vượt lên những gì đã có và thế là một sáng kiến loé lên trong đầu anh: phải đưa một trò chơi gì đó vào máy truyền hình Tất nhiên lúc đó anh không mường tượng chính xác được đó là loại game gì và ông chủ của anh ở Loral Electronics (New York, Mỹ) không ủng hộ Phải đến 18 năm sau, ý tưởng của anh mới biến thành sự thực Năm 1966, Ralph Baer, lúc này đang làm việc cho Sanders Associates, đã tạo ra Chase, một trò chơi video đơn giản có thể chơi trên một tivi tiêu chuẩn Game bao gồm 2 điểm nhỏ hình vuông có thể được hai người chơi di chuyển trên màn hình theo hai hướng để đuổi nhau

Vào năm 1952, A.S Douglas đã phát triển trò chơi OXO, mà tiếng Việt gọi là trò cờ ca-rô, để minh hoạ cho luận văn về sự tương tác của con người với máy tính Game được chơi trên máy tính EDSAC "cổ lỗ sỹ", dùng đèn ca-tốt để thể hiện đồ hoạ và đây cũng là game đồ hoạ đầu tiên chạy trên máy tính

Vào năm 1961, một nhóm sinh viên tại Học viện công nghệ

Massachusetts, trong đó có Steve Russell, đã phải mất tới 200 giờ để thiết

kế trò chơi Spacewar trên máy tính DEC PDP-1 thuộc loại "đời mới" nhất hồi đó Hai người tham gia sẽ đấu với nhau, mỗi người điều khiển một con tàu vũ trụ có khả năng phóng tên lửa Một lỗ đen ở giữa sẽ tạo ra trường trọng lực lớn để gây khó khăn cho các game thủ Trò chơi nhanh chóng được phổ biến trên các máy DEC thế hệ mới và được "bán" thông qua mạng Được giới thiệu tại Phòng trưng bày khoa học tại Học viện công nghệ Massachusetts năm 1962, đây được đánh giá là game có ảnh hưởng và phổ biến đầu tiên trên thế giới

Vào năm 1971, kỹ sư người Mỹ Nolan Bushnell và Ted Dabney đã sáng tạo ra loại máy thùng (arcade) dùng tiền xu để vận hành (tiếng Việt gọi

nôm na là "điện tử xèng") dành cho game Spacewar (nhưng ông gọi game này là Computer Space) Hãng Nutting Associates đã mua lại trò chơi này,

đồng thời thuê Bushnell làm việc cho họ Kết quả là họ đã sản xuất được

1.500 máy chơi Computer Space Trong game này, người chơi điều khiển

một con tàu phóng rocket và phải tránh hoả lực của kẻ thù phóng ra từ hai chiếc đĩa bay có dùng hai nút xoay chiều Bạn có thể phá huỷ đĩa bay bằng cách bắn tên lửa vào chúng với 4 nút điều khiển

Việc phát triển game trên hệ máy tính lớn trong các trường đại học cũng tăng tốc trong những năm 70, mặc dù các nhà thiết kế game thời kỳ này coi đó là một thú vui chứ không phải công việc kinh doanh Vào thời kỳ này có ít nhất hai mạng lưới phân phối lớn cho các nhà thiết kế game sinh viên Một là hệ thống Plato do công ty Kiểm soát dữ liệu (CDC) hỗ trợ và vận hành trên các máy trạm CDC Plato này là hệ thống đầu tiên kết hợp

đồ hoạ và màn hình cảm ứng để đào tạo kỹ năng tương tác Hai là hệ thống chia sẻ phần mềm DECUS do công ty Thiết bị kỹ thuật số (DEC) điều hành cho các trường, học viện có sử dụng máy tính DEC như dòng PDP-10

Cũng trong giai đoạn này, trò chơi nhập vai dnd (viết tắt của Dungeon and Dragons) lần đầu tiên xuất hiện trên hệ máy tính Plato của CDC ở

các trường đại học khác

Vào năm 1972, máy chơi game video chuyên dụng (console) lần đầu tiên được phát hành dành cho thị trường giải trí gia đình với cái tên ấn tượng

là Magnavox Odyssey Được thiết kế bằng cách dùng công nghệ điện tử

mô phỏng (analog), thiết bị này chính là sản phẩm mà Ralph Baer phát triển lên từ thiết bị ông chế tạo năm 1968 và được nối với tivi

Trò chơi điện tử cho máy cầm tay đầu tiên trên thế giới là Tic Tac Toe, được công ty Waco sản xuất năm 1972 Phần thể hiện game là một bảng gồm 9 nút có thể chuyển sang màu đỏ hoặc xanh khi được bấm vào Máy chơi game cầm tay đầu tiên là Microvision do Smith Engineering thiết kế

và được hãng Milton-Bradley bán ra thị trường vào năm 1979 Tuy vậy,

do được thể hiện trên màn hình LCD nhỏ và dễ hỏng, ít game nên loại máy này chỉ đứng trên thị trường được hai năm

Game Platform

• PC

o Single player

o Match Makings

o MMOG (Massive Multi-player Online Game)

o Web-based Games

• Console

o Sony PS2

o MS Xbox

o Nintedo GameCube

• Mobile

o GBA

o Hand-held

• Phát triển game trên PC

o Được thiết kế cho các ứng dụng PC

o A Virtual Memory System

o Có thể sử dụng bộ nhớ không giới hạn

o Video Memory is Limited

o Open Architecture

o Compatibility Test is Important

o Development is Easy to Setup

• Phát triển game trên Console

o Specific Hardware Designed for Games

o Single User / Single Process OS

o In General no Hard Disk Drive

o Closed System

o Very Native Coding Way

o Hardware related features

o Limited Resources

o Memory

o One Console runs, the others do!

III Phân loại Game

Action (hành động)

Gồm tất cả tựa game có liên quan đến hành động, đề cao khả năng chiến đấu của nhân vật trong từng khu vực rộng lớn; ít sử dụng câu đố, thông điệp phức tạp, trận đánh tay đôi (nếu có thì là lúc đánh trùm)

Dạng phổ biến nhất là các trò chơi first-person point-of-view (1st PPOV, góc nhìn người thứ nhất): người chơi “nhìn” bằng mắt của chính nhân vật Dạng này yêu cầu người chơi phải có khả năng phản xạ nhanh, phối hợp tay-mắt tốt, am tường các loại vũ khí trong game và hợp phong cách

“chạy và bắn”; nên còn gọi first-person shooter (FPS) Half-Life 2 là game tiêu biểu cho FPS Trong game, người chơi sẽ phải tự “nghiên cứu” công dụng và sức sát thương của từng loại vũ khí để sử dụng hiệu quả nhất

Một dạng khác là third-person point-of-view (3rd PPOV, góc nhìn người thứ ba): người chơi quan sát từ phía trên hoặc từ sau lưng nhân vật; và vị trí quan sát có thể thay đổi Dòng game Prince of Persia (chuyến phiêu lưu của chàng hoàng tử Ba Tư) được xếp vào dạng third-person action (TPA) Còn kiểu chơi “chạy đâu bắn đó” của siêu chiến binh trong Lost Planet là đại diện cho dạng third-person shooter (TPS)

Role-playing (nhập vai, RPG)

Với RPG, người chơi vào vai một nhân vật hoặc một nhóm để tham gia các sự kiện, giao tiếp với các nhân vật “phụ” NPC (non-player characters),

tham gia các cuộc chiến (theo lượt hoặc thời gian thực) với một quá trình xây dựng nhân vật thông qua việc tăng cấp độ (level up), phát triển các kỹ năng (skill), tính cách Thế giới trong RPG thường lấy bối cảnh châu Âu xưa với các phép màu huyền bí, hoặc lấy bối cảnh giả tưởng đậm chất

“fantasy”

Action-role-playing (nhập vai hành động, Action RPG) nhấn mạnh sự khám phá các vùng đất và áp dụng kiểu chiến đấu theo thời gian thực, ví

dụ game Two Worlds Action RPG tương đối dễ chơi

Còn dạng RPG nhấn mạnh vị trí, tốc độ, tầm đánh của nhân vật trong trận chiến được gọi là tactical role-playing (nhập vai chiến thuật, Tactical RPG) hoặc turn-based role-playing (nhập vai theo lượt), ví dụ Final

Fantasy Tactics, Disgaea Dạng này thường phức tạp và “khó nuốt” hơn Action RPG

Adventure (phiêu lưu)

Nét cơ bản của adventure là khám phá các vùng đất, tìm các vật dụng và giải đố; có rất ít hoặc không có các cảnh mang tính “hành động” Khác với RPG, adventure có rất ít hoặc không có sự phát triển nhân vật, cũng như không tăng cấp độ

Các game “tiên phong” của thể loại này vốn được thể hiện dưới dạng chữ (text-based) Ngày nay, khi adventure được phát triển theo phong cách di chuyển chuột “point-and-click”, người chơi có thể quan sát nhân vật và khung cảnh xung quanh bằng góc nhìn người thứ nhất hoặc thứ ba Tuy nhiên, góc nhìn ít ảnh hưởng đến lối chơi của thể loại game này

Game phiêu lưu có cốt truyện rất chặt chẽ và rất dài, đòi hỏi người chơi phải vận dụng “trí tuệ”, lòng nhẫn nại và sự quyết đoán để chọn hướng đi tốt nhất

Strategy (chiến thuật)

Strategy chú trọng cách quản lý nguồn tài nguyên và quân đội trước những đối thủ do máy hoặc người chơi khác điều khiển và hầu hết đều

“dính dáng” chiến tranh Nhìn chung, có 2 dạng phân biệt được là real-time strategy (chiến thuật thời gian thực, RTS) và turn-based strategy (chiến thuật theo lượt, TBS)

RTS có đặc trưng là hành động (diễn biến) xảy ra liên tục, không ngừng

do danh sách các lệnh được đưa ra liên tục, đòi hỏi người chơi phải có

cách “điều binh khiển tướng” hợp lý Tiêu biểu là Starcraft: Brood War hay Warcraft III: Frozen Throne

Còn với đặc thù các hành động bắt buộc dừng theo định kỳ để đặt vào các lệnh, TBS đòi hỏi người chơi phải biết cách tính toán “nặng nhẹ” cho mỗi lượt đi của mình Dòng game “trung thành” với TBS là Heroes of Might and Magic

Thể loại này có một số rất ít game không lấy đề tài chiến tranh mà hướng

về kinh tế hoặc chính trị, như Monopoly Tycoon

Các thể loại khác

• Survival horror (kinh dị) Gần giống action-adventure nhưng luôn tạo ra cảm giác sợ hãi và tình trạng hồi hộp cho người chơi Yếu tố kinh dị

thường được tạo ra từ ma quỷ, linh hồn, các xác chết di động (zombie) Game dạng này không dành cho những người mắc bệnh tim Không tin? Bạn có thể “so tim” cùng hai dòng game Silent Hill và Resident Evil, hoặc tập làm quen với Cold Fear

• Simulation (mô phỏng) Yêu cầu duy nhất của simulation là phải mô phỏng làm sao cho càng giống thế giới thực càng tốt, thường mô phỏng một “nghề” nào đó như Virtual Skipper 3, hoặc là cả một “thế giới ảo” The Sims Một số game “tycoon” thuộc thể loại này còn được xem là nhánh rẽ từ thể loại strategy như Zoo Tycoon, Hospital Tycoon Chính vì mang yếu tố “bắt chước” giống simulation, một số game được gán thành dạng “sinh sau” như racing simulation, flight simulation , chẳng hạn Microsoft Flight Simulator

• Sports (thể thao) Được xem là một nhánh rẽ của simulation, sports mô

tả một môn thể thao của thế giới thực diễn ra trong môi trường 3D Game thường được tổ chức theo cơ cấu mùa giải, và cho phép người chơi đảm nhận các vị trí huấn luyện viên, ông bầu bên cạnh các tính năng trao đổi, chuyển nhượng cầu thủ, quản lý ngân sách Ở thể loại này, hiện nay ít game nào có thể qua mặt “vua bóng đá” FiFa của Electronic Arts

• Puzzle (giải đố) Đây là lĩnh vực dành cho những người yêu thích các câu đố cực khó, hơn hẳn adventure Game đòi hỏi người chơi giải quyết nhanh chóng (và phải chính xác) các vấn đề đã được đặt ra theo hướng suy luận logic Đôi khi các vấn đề này lại được lồng ghép, xâu chuỗi để tăng độ khó Không ít người đã tỏ ra bối rối trước Chain Reaction vì

không tìm được lời giải phù hợp

• Rhythm (âm nhạc) Game tập trung âm nhạc và thời gian, điều khiển bằng cách nhấn nút trên một bộ điều chỉnh thông thường hoặc thực hiện thao tác trên một thiết bị đặc biệt như dance pad hay microphone Ví dụ: Dance Dance Revolution

• Fighting (đối kháng) Đặc trưng của thể loại này là những trận so tài tay đôi giữa các nhân vật Dòng game tiêu biểu: Tekken, Street Fighter

• Racing (đua xe) Đặc trưng là các cuộc đua có tính thời gian giữa các nhân vật hoặc các loại xe cộ

• Vehicular combat (đua xe chiến đấu) Có thể xem là một dạng action

“lai” racing nhưng chú trọng nhiều vào chiến đấu hơn là các thao tác “bẻ cua” trong khi chơi Thể loại này có Twisted Metal: Black, Destruction Derby

• Party- hay Entertainment (giải trí) Là dạng game ngắn, đơn giản, được thiết kế cho nhiều người chơi và dễ chơi, như Fuzion Frenzy 2

• Massively-multiplayer online (MMO) Đặc trưng của thể loại này là có một số rất đông người tham gia trong một thế giới liên tục, qua sự giao tiếp cộng đồng trực tuyến với những người chơi khác Dạng gặp nhiều nhất là massively-multiplayer online role-playing game (MMORPG - game nhập vai trực tuyến nhiều người chơi) như Võ Lâm Truyền Kỳ hay Thế Giới Hoàn Mỹ Dạng “rồng cuộn hổ phục” đang chờ cơ hội khai hỏa

là massively-multiplayer online first-person shooter (MMOFPS - game bắn súng trực tuyến góc nhìn người thứ nhất nhiều người chơi) với tiêu điểm Huxley của Webzen (Hàn Quốc) Còn một dạng nữa đang trong giai đoạn “tìm thành công” là MMO Strategy (game chiến thuật trực tuyến)

Phân loại Game theo ESRB

Entertainment Software Rating Board (ESRB), đây là bảng phân loại phần mềm giải trí được áp dụng ở rất nhiều nước

EC - Early Childhood: Nội dung phù hợp cho trẻ em từ 3 tuổi trở lên Những game này chủ yếu cho trẻ mới tập chơi với máy tính, tập tư duy phát triển não qua hình ảnh và những câu đó đơn giản nhất như dòng game Dr Brain hay một số game trong shools bus

E — Everyone: Nội dung thích hợp cho gamer trên 6 tuổi Game giải trí nhẹ nhàng dành cho trẻ tập tư duy và học hỏi

VD: Sonic Advance, Super Mario Advance 4, Luigi's Mansion, and Pokémon Ruby and Sapphire