Hệ Thống Tạo Địa Hình Ngẫu Nhiên

Anonymous trong Điện Toán Đám Mây và Chia Sẻ

2014-09-01 Khoảng 500 từ 3 phút

Bất cứ ai từng chơi Dwarf Fortress (Pháo Đài Lùn) đều phải kinh ngạc trước hệ thống tạo địa hình độc đáo của trò chơi. Nếu bạn chưa quen với nghệ thuật ASCII, hãy thử tìm kiếm hình ảnh về “stonesense” trên Google để hình dung rõ hơn.

Dwarf Fortress sử dụng hệ thống địa hình 3D cực kỳ phức tạp. Trang wiki chính thức của game đã công bố chi tiết các thông số kỹ thuật của hệ thống tạo địa hình. Về cơ bản, quy trình này bao gồm nhiều lớp bản đồ thông số chồng lên nhau:

Bản đồ độ cao (Elevation Map) - Xác định vị trí cao nhất/thấp nhất của từng ô tọa độ trên bản đồ.
Bản đồ lượng mưa (Rainfall Map) - Quyết định hệ sinh thái thực vật và hướng chảy của các con sông. Lượng mưa thường được tính toán dựa trên độ cao và ảnh hưởng từ bờ biển/mùa gió.
Bản đồ nhiệt độ (Temperature Map) - Được xác định bởi vĩ độ địa lý và độ cao, ảnh hưởng trực tiếp đến sự phân bố sinh vật.
Khả năng thoát nước (Drainage) - Quy định sự hình thành hồ nước, đầm lầy và hệ thống sông ngòi, đồng thời tác động đến thành phần đất đai.
Phân bố núi lửa (Volcanism) - Thiết lập vị trí núi lửa và khoáng sản đặc biệt.
Mức độ hoang dã (Savagery) - Ảnh hưởng đến sự phân bố động vật và tài nguyên thiên nhiên.

Điều đặc biệt là người chơi có thể nhập các bản đồ thông số này từ bên ngoài thay vì dùng hệ thống tạo ngẫu nhiên của game. Cộng đồng yêu thích Dwarf Fortress đã tạo ra công cụ cao cấp PerfectWorldDF để tinh chỉnh mọi yếu tố địa lý. Việc sử dụng công cụ này giúp bạn trực quan nắm bắt cách các thông số kết hợp với nhau tạo thành thế giới game.

Trong PerfectWorldDF, bản đồ độ cao được tạo ra bằng sự kết hợp giữa thuật toán turbulent flow và Perlin noise. Dù không được mở mã nguồn, bạn có thể tìm hiểu quy trình tương tự thông qua thư viện mã nguồn mở libnoise. Tài liệu hướng dẫn của libnoise trình bày rất rõ ràng về quy trình và thuật toán tạo địa hình giả lập tự nhiên.

Nếu muốn tìm hiểu sâu hơn, bạn có thể tham khảo tài liệu “Tạo thế giới nhân tạo” (Artificial Terrain Generation). Ngoài địa hình mặt đất, hệ thống tạo ngẫu nhiên hầm ngục trong Dwarf Fortress cũng rất đặc biệt. Một trong những thuật toán phổ biến là Herringbone Wang Tiles - giúp tạo ra mê cung vừa ngẫu nhiên vừa có cấu trúc hợp lý.

Bài viết này được viết sau khi mình trải nghiệm nhiều game thế giới mở gần đây. Đây như một ghi chú nhanh về những điều thú vị mình tìm hiểu được trong quá trình nghiên cứu.