Khóa luận Nghiên cứu và xây dựng thử nghiệm 3D Engine - Phần 1

 5-6 Minh họa kết hợp chuyển động các phần trong khung xương ..................97 
Hình 5-7 Sơ đồ lớp của hệ thống điễn hoạt...............................................................99 
Hình 6-1 Ví dụ bao bọc đối tượng Game bằng đối tượng của NovodeX ...............108 
Hình 6-2 Các lớp chính trong hệ thống vật lý.........................................................109 
Hình 6-3 Điều khiển nhân vật với NovodeX ..........................................................113 
Hình 8-1 Đặc điểm của 1 particle dạng smoke .......................................................124 
Hình 8-2 Đặc điểm của 1 particle dạng spark.........................................................125 
Hình 8-3 Một số hệ thống hạt được sử dụng trong Game ......................................126 
Hình 8-4 Các thuộc tính biễu diễn cho hành vi của quái vật ..................................128 
Hình 8-5 Sơ đồ trạng thái của quái vật ...................................................................129 
Hình 9-1 Màn hình giới thiệu..................................................................................135 
Hình 9-2 Màn hình tác giả ......................................................................................135 
Hình 9-3 Màn hình chơi Game ...............................................................................136 
Hình 9-4 Người chơi sẽ gặp nhiều quái vật trong quá trình chơi ...........................137 
Hình 9-5 Các vật thể tương tác với nhau theo đúng các định luật vật lý................138 
Hình 9-6 Cửa tự động mở khi người chơi đến gần .................................................138 
Hình 9-7 Nhiều chi tiết được thiết kế cho khẩu súng .............................................139 
Hình 9-8 Khi bắn trúng quái vật, máu sẽ phun ra ...................................................140 
Hình 9-9 Lửa bốc lên từ người quái vật ..................................................................140 
Hình 9-10 Hiệu ứng ánh sáng khi quái vật chết hay xuất hiện ...............................141 
 - x - 
DANH SÁCH CÁC BẢNG 
Bảng 1-1 So sánh một số Game Engine......................................................................7 
Bảng 3-1 Các cờ của texture .....................................................................................44 
Bảng 3-2 Các hằng mặc định cơ bản.........................................................................49 
Bảng 3-3 Các tổ hợp nguồn sáng ..............................................................................52 
Bảng 8-1 Các trạng thái của quái vật ......................................................................129 
Bảng 8-2 Các hành động của quái vật.....................................................................130 
Bảng 9-1 Các phím điều khiển toàn cục .................................................................133 
Bảng 9-2 Các phím điều khiển nhân vật .................................................................133 
Bảng 9-3 Các phím điều khiển camera ở chế độ đi theo người chơi ......................134 
Bảng 9-4 Các phím điều khiển camera ở chế độ tự do ...........................................134 
 - xi - 
MỘT SỐ TỪ VIẾT TẮT 
 3D 3 Dimension 3 chiều 
 AI Artificial Intelligence Trí tuệ nhân tạo 
 ALU Arithmetic Logic Unit Đơn vị số học và luận lý 
 API Application Program Interface Hệ giao tiếp lập trình ứng dụng 
 GPU Graphic Processor Unit Đơn vị xử lý đồ hoạ 
 HLSL High Level Shader Language Ngôn ngữ shader cấp cao 
 PS Pixel Shader 
 VS Vertex Shader 
 Chương 1. Tổng quan 
 - 1 - 
Chương 1 Tổng quan 
 • Game Engine và 3D Engine 
 • Mối quan hệ giữa Game Engine và Game 
 • Phân loại Game Engine 
 • Một số Game Engine hiện nay 
 • Tóm tắt 
 Chương 1. Tổng quan 
 - 2 - 
1.1. Game Engine và 3D Engine 
 Game Engine gồm một tập hợp các thành phần khác nhau làm nền tảng tạo nên 
một Game (trò chơi) trên máy tính. Các thành phần cơ bản bao gồm: 
 Hệ thống toán học (Math system). 
 Hệ thống xử lý tập tin dữ liệu (File system). 
 Hệ thống hiển thị đồ hoạ (Render system). 
 Hệ thống quản lý diễn hoạt (Animation system). 
 Hệ thống xử lý nhập và xuất (Input and Output system). 
 Hệ thống xử lý các tương tác vật lý (Physics system). 
 Hệ thống xử lý trí tuệ nhân tạo (Artificial intelligence system). 
 Hệ thống xử lý mạng (Network system). 
 Hệ thống tạo hiệu ứng khác như khói lửa, âm thanh, …(Effect system). 
 Trong các Game khác nhau thì vai trò của các thành phần trên sẽ khác nhau. 
Thông thường xây dựng Game ta chỉ cần một số trong các thành phần trên mà thôi. 
Việc xây dựng và quản lý tất cả các thành phần trên của một Game Engine đòi hỏi 
một lượng lớn thời gian cũng như công sức và đôi khi đòi hỏi nhiều kĩ thuật và kiến 
thức của nhiều lĩnh vực khác nhau. 
 3D Engine bao gồm một tập các hệ thống trong Game Engine nhằm giải quyết 
các vấn đề chính của đồ hoạ 3D là dựng hình 3D. Do đề tài tập trung nghiên cứu và 
xây dựng một 3D Engine nên chúng tôi tập trung vào xây dựng hệ thống hiển thị và 
hệ thống quản lý tập tin. Ngoài ra, do chúng tôi hướng đến sẽ xây dựng 3D Engine 
Nwfc của mình trở thành Game Engine thật sự và hiện tại cần các hệ thống khác để 
xây dựng Game demo hoàn chỉnh nên chúng tôi cũng đã tìm hiểu và xây dựng một 
số hệ thống khác của Game Engine (hiện tại chưa tích hợp vào Nwfc Engine). 
 Do 3D Engine là một thành phần đặc trưng của Game Engine nên chúng ta sẽ 
tìm hiểu về 3D Engine thông qua việc tìm hiểu về Game Engine. 
 Chương 1. Tổng quan 
 - 3 - 
1.2. Mối quan hệ giữa Game Engine và Game 
Hình 1-1 Vai trò của Game Engine 
 Game Engine chính là thành phần cốt lõi làm nền móng xây dựng nên Game. Sự 
khác biệt giữa Game Engine và bản thân Game tương tự như sự khác biệt giữa động 
cơ và chiếc xe. Chúng ta có thể đem động cơ ra khỏi xe, chỉnh sửa và dùng lại. Một 
Game Engine có thể được xem như là một phần không phụ thuộc vào Game, nó 
cũng có thể được thay đổi độc lập với Game mà không làm thay đổi cấu trúc logic 
của Game. 
1.3. Phân loại Game Engine 
1.3.1. Isometric Engine 
 Đây là Game Engine dùng trong các trò chơi 2D. Các Game Engine này hiện 
nay có một số phần là 2D nhưng một số phần là 3D và có thể trong thời gian sắp 
đến sẽ chuyển hẳn sang 3D. Lý do chính của việc chuyển đổi sang 3D là để tận 
dụng các tính năng về ánh sáng (light) và đổ bóng (shadow) lên các đối tượng 2D. 
 Các Game Engine này thường được sử dụng trong các Game chiến lược 
(strategy) và trong các thể loại Game nhập vai (RPG: Role Game Play Genre). Một 
số Game được xây dựng trên Isometric Engine có thể kể đến như Baldur’s Gate 2, 
Diablo 2 và Warlords Battle Cry 2. 
 Chương 1. Tổng quan 
 - 4 - 
 Isometric Engine không phải là một Game Engine tốt cho việc xây dựng các 
Game chuyên về đồ hoạ 3D và các ứng dụng thực tại ảo (Virtual Reality) vì nó 
không hoàn toàn là một 3D Engine mà chỉ có một số chức năng 3D. 
1.3.2. 3D FPS (First Person Shooter) Engine 
 Đây là Game Engine dùng nhiều nhất trong các 3D Game hiện nay. Với sự phát 
triển vược bật về công nghệ Game trong vài thập niên gần đây thì người dùng mong 
muốn có những Game bắt mắt nhất và loại Game Engine này đã đáp ứng được nhu 
cầu đó. 
 Một số trong rất nhiều Game được xây dựng trên các 3D FPS Engine như: 
Doom, Quake, Half Life, Counter Strike, Unreal, Duke Nuke’m, DeusEx, Halo, 
Wolfenstein, Medal of Honor, Serious Sam, Spec Ops, Dessert Storm và Hitman. 
3D FPS Engine đã tạo ra những thay đổi lớn lao trong các Engine xây dựng thực tại 
ảo. 
 Các Game Engine này thông thương còn kèm theo các công cụ để tạo ra các sản 
phẩm mang tính nghệ thuật và tương tác cao. Các ứng dụng tạo ra các mô hình 3D 
nổi tiếng như 3DSMax, Maya, và Softimage đều có thể kết xuất (export) kết quả 
vào các Game Engine này. Các đặt trưng cơ bản của các Game Engine này là nó hỗ 
trợ nhiều chức năng như tô bóng điểm (pixel shader), quản lý diễn hoạt (animation), 
mô phỏng vật lý, mô phỏng chuyển động của các hạt nhỏ (như bụi, lửa, khói), mô 
phỏng chất lỏng, áo quần, và các hiệu ứng khác mà ta hiếm khi được thấy ở các 2D 
Engine. 
1.3.3. MMOG (Massive Multiplayer Online Game) Engine 
 Sự khác biệt chính giữa các Game Engine đã đề cập và MMOG Engine là Game 
Engine này dựa trên việc lập trình trên mạng và quản lý dữ liệu thông qua mạng. 
Các Game xây dựng trên MMOG Engine thường chứa một cơ sở dữ liệu lớn và 
thực hiện trên một mạng phân tán và xử lý cho một số lượng lớn người chơi trong 
cùng lúc. Cũng chính vì vậy mà sự tối ưu trong việc sử dụng băng thông mạng hết 
 Chương 1. Tổng quan 
 - 5 - 
sức quan trọng và có thể nói là yếu tố sống còn của MMOG Engine. Việc nén dữ 
liệu và chọn lọc dữ liệu truyền trên mạng tốt có thể tiết kiệm được rất nhiều chi phí. 
 Hầu hết các MMOG Engine hiện này đều tương thích và được tích hợp với một 
FPS Engine. Nhờ vậy ngoài các yếu tố liên quan đến mạng thì loại Engine này có 
các chức năng đáp ứng được các ứng dụng thực tại ảo và các yếu tố nghệ thuật được 
đảm bảo và đây là một yếu tố quan trọng để các người chơi hứng thú ngồi hàng giờ 
để chơi các Game mạng. 
 Một số Game được xây dựng trên MMOG Engine có thể kể đến như: Ultima 
Online, Ever Quest, Asheron’s Call và Anarchy Online. 
1.4. Một số Game Engine hiện nay 
 Ngày nay trên thế giới có rất nhiều Game Engine. Mỗi Game Engine được tạo ra 
với những mục đích, đặc tính và độ phức tạp khác nhau và do đó sẽ rất khó khăn 
cho người dùng trong việc chọn ra một Game Engine cho chính mình sử dụng. Hầu 
hết các Game Engine ngày nay cung cấp tốt các tính năng cơ bản của một Game 
Engine và tuỳ thuộc vào nhu cầu cũng như khả năng mà chúng ta chọn ra một Game 
Engine phù hợp cho ứng dụng của mình. Một số Game Engine tiêu biểu có thể kể 
đến như: Unreal - $10,000, Quake2 - $10,000, Quake3 - $250,000, Torque - $100, 
3D Game Studio – $80, Genesis - $10,000, Lithtech - $75,000, Crystal Space – 
Free, Power Render - 5,500, OpenSceneGraph, XEngine, NeoEngine, OpenApp…