Cách Trình Bày Dữ Liệu Trò Chơi
Quy trình từ logic trò chơi đến việc hiển thị hình ảnh có nhiều điểm tương đồng nhưng cũng khác biệt so với hệ thống GUI. Trong thiết kế phần mềm, xu hướng phổ biến là tách biệt dữ liệu và giao diện. Trong hệ thống GUI, dữ liệu thường được gọi là Model, còn giao diện là View. Mô hình MVC (cùng các biến thể như MVP, MVVM) được xây dựng dựa trên nguyên tắc này: logic trò chơi cập nhật Model, sau đó ánh xạ Model thành View thông qua module trình bày.
Trong thiết kế hướng đối tượng truyền thống, nhiều người chia nhỏ đối tượng thành hai phần: dữ liệu và giao diện. Tuy nhiên, với trò chơi, tôi không ưa chuộng cách tiếp cận này. Thay vào đó, tôi đề xuất tách hoàn toàn dữ liệu và giao diện thành hai hệ thống độc lập, liên kết chúng thông qua ID. Điều này đặc biệt quan trọng trong các trò chơi thế giới mở, nơi màn hình chỉ hiển thị một phần cực nhỏ của thế giới ảo. Phần lớn dữ liệu không cần phải render, thậm chí có thể không tồn tại trong bộ nhớ cục bộ.
Tôi chia trò chơi thành hai module hoàn toàn độc lập: gameplay (xử lý logic) và view (xử lý hình ảnh). Gameplay phải có thể hoạt động độc lập mà không phụ thuộc vào view, trong khi engine đồ họa chỉ tập trung vào view. Vấn đề then chốt là làm thế nào để gameplay truyền thông tin cần thiết đến view một cách hiệu quả.
Giao diện engine đồ họa: Chế độ tức thời vs. chế độ lưu giữ
Thiết kế hệ thống phải cân nhắc cách engine đồ họa hoạt động. Có hai kiểu giao diện phổ biến:
- Chế độ tức thời (Immediate Mode): Mỗi khung hình bắt đầu từ đầu, render tất cả đối tượng cần hiển thị.
- Chế độ lưu giữ (Retained Mode): Engine duy trì một tập hợp các đối tượng cần render, cho phép thêm/bớt hoặc cập nhật trạng thái của chúng.
Các API đồ họa cấp thấp thường chỉ hỗ trợ chế độ tức thời, trong khi engine 2D có thể dùng cả hai chế độ. Ngược lại, engine 3D gần như luôn dùng chế độ lưu giữ do độ phức tạp cao của đối tượng 3D. Ví dụ: một đối tượng 3D có thể thay đổi vật liệu, vị trí, hoạt ảnh, hoặc gắn thêm các đối tượng con trong quá trình chạy.
Khi thế giới trò chơi quá lớn: Vai trò của Viewport
Trong trò chơi có bản đồ nhỏ, view thường phản ánh đầy đủ gameplay – mỗi thực thể trong gameplay có một bản sao trong view. Khi trạng thái gameplay thay đổi, view sẽ cập nhật tương ứng. Tuy nhiên, engine render sẽ tự động loại bỏ các đối tượng ngoài tầm nhìn của camera.
Với thế giới lớn hoặc nhiều bản đồ song song, việc render toàn bộ gameplay là không khả thi. Giải pháp là thêm một module viewport – đại diện cho vùng gameplay cần hiển thị. Viewport là một đối tượng có trạng thái riêng, mỗi khung hình sẽ truy vấn gameplay để lấy danh sách các thực thể cần render (dựa trên ID). So sánh kết quả truy vấn hiện tại với lần trước, viewport chỉ gửi những thay đổi cần thiết đến view. Ví dụ: nếu vị trí của một đối tượng không đổi, viewport sẽ không gửi thông tin này. Cách tiếp cận này tối ưu hóa hiệu suất khi dùng engine chế độ lưu giữ.
Phân loại đối tượng trong View
Không phải mọi đối tượng trong view đều có mặt trong gameplay. Cần phân biệt rõ:
- Đối tượng phụ thuộc gameplay: Ví dụ nhân vật, quái vật – trạng thái của chúng được cập nhật từ gameplay.
- Đối tượng độc lập: Ví dụ giao diện người dùng, hiệu ứng môi trường, hoặc cảnh nền – không liên quan đến logic trò chơi.
Đồng bộ hóa giữa Viewport và View
Mỗi khung hình, hệ thống sẽ:
- Duyệt qua tất cả thực thể gameplay.
- So sánh với kết quả truy vấn viewport để xác định:
- Những đối tượng cần cập nhật trạng thái.
- Những đối tượng mới cần thêm vào.
- Những đối tượng cần ẩn đi.
Viewport không chỉ giúp render hiệu quả hơn mà còn thay thế engine đồ họa trong việc loại bỏ đối tượng không cần thiết. Một trò chơi có thể có nhiều viewport độc lập. Ví dụ:
- Viewport chính: Hiển thị toàn cảnh trò chơi, tập trung vào nhân vật và quái vật.
- Viewport mini-map: Phản ánh khu vực rộng hơn nhưng với thông tin đơn giản hơn.
Ứng dụng trong trò chơi trực tuyến
Trong MMORPG, gameplay trên client chỉ là bản sao cục bộ của dữ liệu server. Viewport đóng vai trò như một bộ lọc thông minh, chỉ đồng bộ những dữ liệu cần thiết để render. Ví dụ:
- Khi ở trong phòng kín, viewport sẽ bỏ qua các đối tượng bên ngoài.
- Khi ở tầng 2, viewport render có thể không quan tâm đến người chơi tầng 3, nhưng một viewport âm thanh riêng biệt vẫn có thể phát tiếng bước chân từ tầng trên.
Kết luận
Viewport là module then chốt để tách biệt gameplay và view. Tôi khuyến khích các nhà phát triển ưu tiên thiết kế viewport ngay từ giai đoạn đầu, đặc biệt với trò chơi thế giới mở hoặc đa người chơi. Một viewport được thiết kế tốt không chỉ tối ưu hiệu suất mà còn mở ra khả năng sáng tạo cho các hệ thống phụ như âm thanh, AI, hoặc mạng lưới.