Cách vận hành quy trình phát triển game (game development pipeline)

Maksim Makovsky, Giám đốc nghệ thuật 3D của Room 8 Studio, sẽ trình bày chi tiết về quy trình sản xuất game điển hình mà những ai mới vào nghề buộc phải nắm vững.

Maksim Makovsky là giám đốc nghệ thuật bộ phận 3D tại Room 8 Studio. Với mười năm kinh nghiệm trong ngành video game, ông đã làm việc trên một số tựa game lớn nhất trong ngành gồm Call of Duty, Control, Overkill’s The Walking Dead, Warthunder và World of Tanks.

Mọi video game đều bắt đầu với một ý tưởng đòi hỏi rất nhiều suy nghĩ và lên kế hoạch trước khi nó xuất hiện trên bảng vẽ. Để biến ý tưởng đơn giản nhất thành hiện thực, cần có một đội ngũ nhà thiết kế, nhà phát triển và nghệ sĩ để đưa nó vào sản xuất.

Đội ngũ này phụ trách thiết kế và tạo ra tất cả các ý tưởng trò chơi có các bộ kỹ năng và trách nhiệm khác nhau. Thiết kế trò chơi đòi hỏi các khả năng khác nhau phải được kết hợp chính xác để tạo ra trải nghiệm thú vị và hấp dẫn.

Các nhà thiết kế ghi dấu ấn tầm nhìn nghệ thuật và sự sáng tạo của họ lên tất cả các yếu tố sản xuất trò chơi. Tuy nhiên, nghệ thuật thôi là chưa đủ. Team cần có mục tiêu rõ ràng và cách thức đảm bảo tất cả các nguồn lực được phân bổ hợp lý nhằm tạo ra hiệu quả và sự phối hợp. Người quản lý dự án phải cung cấp cho mọi người những công cụ tốt nhất cho công việc của họ.

Nói cách khác, thách thức chủ yếu mà các studio phải đối mặt là tìm ra sự cân bằng hoàn hảo giữa sáng tạo và hiệu quả. Có một tầm nhìn vĩ đại cũng chẳng ích gì nếu không có một quy trình sản xuất để đảm bảo rằng sản phẩm sẽ được chào đời.

Bài viết này cung cấp tổng quan về quy trình phát triển trò chơi và cách các công cụ phát triển đang thay đổi bối cảnh thiết kế. Nếu bạn là người đứng đầu studio hoặc là producer mới vào nghề, hãy tiếp tục nhé.

Khi nói chuyện với một nhà thiết kế video game (game designer) hoặc người đứng đầu studio về quy trình sản xuất game, thường họ sẽ bắt đầu bằng cách mô tả thành phần trong đội ngũ và các nhiệm vụ khác nhau của họ.

Hầu hết các studio được chia thành các bộ phận với trách nhiệm và mục đích cụ thể để giúp xây dựng sản phẩm cuối cùng mà không giẫm lên chân nhau.

Đó là cái chúng ta hay gọi là 1 quy trình sản xuất (production pipeline).

Một quy trình có thể được hình dung như một chuỗi sản xuất được chia thành các bước khác nhau, mỗi bước tập trung vào một phần của sản phẩm cuối cùng.

Chúng ta có thể chia nó thành ba giai đoạn:

• Tiền sản xuất
• Sản xuất
• Hậu kỳ

Quy trình phát triển game – Tiền sản xuất

Tại đây, một nhóm nhỏ gồm các nghệ sĩ và giám đốc nghệ thuật cùng nhau tạo ra ý tưởng nghệ thuật, thiết kế nhân vật và bảng phân cảnh (storyboard). Lý tưởng nhất là các vai trò của nhóm phải luôn có người mỗi khi dự án mới bắt đầu.

Vai trò đầu tiên cần xem xét là giám đốc điều hành (director of operations). Dưới vị trí đó, thường sẽ có các bộ phận thiết kế, diễn hoạt, lập trình và nghệ thuật. Nó có thể bao gồm cả âm thanh, văn bản và QA, tùy vào phạm vi và quy mô của dự án.

Trong giai đoạn tiền sản xuất, chúng ta làm rõ các chi tiết như cốt truyện, phong cách chơi, bối cảnh, môi trường, truyền thuyết, đối tượng mục tiêu và nền tảng.

Những yếu tố này cực kỳ có giá trị khi tạo ra những bản phác thảo đầu tiên cho nhân vật, đạo cụ, địa điểm và vũ khí.

Lý do chính mà tiền sản xuất tồn tại là để loại bỏ càng nhiều phỏng đoán càng tốt trong các giai đoạn phát triển sau này. Tại đây, chúng ta có thể thử nghiệm các cách tiếp cận khác nhau, thêm hoặc loại bỏ các chi tiết và thử các biến thể trong bảng màu. Việc thay đổi bất kỳ yếu tố nào trong các giai đoạn sau đều tốn thời gian và có xu hướng rất tốn kém, vì vậy chúng ta cố gắng hoàn thiện mọi thứ trong giai đoạn tiền sản xuất.

Sau đó, chúng ta chuyển sang giai đoạn bảng phân cảnh, giai đoạn này sẽ hiển thị các nhân vật tương tác với nhau hoặc với môi trường. Ở đây, chúng ta tưởng tượng góc máy quay, chuyển cảnh, ánh sáng và các hiệu ứng khác. Điều này sẽ giúp giai đoạn tiếp theo, diễn hoạt thô (animatics), áp dụng một số hiệu ứng camera, âm thanh được sử dụng như tham chiếu, tường thuật và nhạc nền. Quá trình này giúp gọt giũa game và câu chuyện.

Sau khi thử nghiệm tất cả các yếu tố này, cuối cùng chúng ta đi đến thống nhất về phong cách tường thuật của câu chuyện và quyết định về phong cách nghệ thuật. Tại thời điểm này, con game có được cá tính của nó, có thể là cảm giác chân thực để gia tăng sự đắm chìm, đến pixel art, đến cell-shaded animation (diễn hoạt đổ bóng) để có cảm giác hoạt hình hơn.

Khi các mô hình, bản phác thảo, bảng phân cảnh và phong cách game đầu tiên đều được phê duyệt, chúng sẽ chuyển sang giai đoạn tiếp theo của quy trình sản xuất.

Quy trình phát triển game – Sản xuất

Sản xuất là nơi tạo ra phần lớn nội dung của trò chơi. Thông thường, đây là giai đoạn đòi hỏi nhiều tài nguyên nhất.

Dựng mô hình (Modeling)

Ở giai đoạn này, các nghệ sĩ bắt đầu chuyển hoá tầm nhìn thành tài sản (asset) được sử dụng trong các giai đoạn sau. Rồi thì các modeler (người dựng mô hình) sẽ sử dụng phần mềm chuyên dụng để diễn giải các phác thảo và ý tưởng thành mô hình 3D. Địa hạt phần mềm 3D ngày nay bị thống trị bởi Maya, 3DS Max và Blender.

Khi thiết kế đạo cụ, khởi đầu rõ ràng nhất là với các đỉnh ở giai đoạn bắt đầu của quá trình dựng mô hình. Sau đó, các đỉnh được nối với các đường để tạo thành các cạnh, rồi đến các mặt, đa giác và bề mặt. Quá trình này tốn nhiều thời gian và độ phức tạp của nó phụ thuộc vào mức độ chi tiết mà chúng ta muốn các mô hình của mình trông như thế nào.

Hãy bắt đầu với một mô hình 3D đơn giản, sau đó thêm nhiều chi tiết và nếp nhăn thông qua điêu khắc (sculpting). Nền tảng đích sẽ thông tin mức độ chi tiết mà chúng ta muốn cho một mô hình; mô hình càng chi tiết, số lượng tam giác càng nhiều và sức mạnh xử lý để kết xuất càng nhiều.

Một bước đột phá lớn là việc sử dụng phép quang trắc (photogrammetry) để tạo ra các mô hình siêu thực. Bao gồm từ các vật thể ngoài đời thực đến các khảo sát địa hình của toàn bộ khu vực, chẳng hạn như các thành phố và đường đua, tạo ra sự đắm chìm nâng cao. Các trò chơi như Forza Motorsports và Call of Duty: Modern Warfare đã sử dụng rộng rãi phép chụp ảnh để làm sống động các đối tượng và kịch bản thực, đồng thời cung cấp cho người chơi môi trường và đạo cụ thực tế.

Phép quang trắc (photogrammetry) cũng cho phép các studio tạo ra hình ảnh chân thực hơn với một phần chi phí cần thiết để điêu khắc tài sản theo cách thủ công. Nhiều studio đang chuyển sang công nghệ này vì nó tiết kiệm rất nhiều thời gian tạo mô hình và điêu khắc, khiến khoản đầu tư cần thiết trở nên xứng đáng.

Về phần mềm, ZBrush cho phép chúng ta điêu khắc hoặc thao tác các mô hình có độ phân giải cực cao cho các nhân vật và đạo cụ có thể đạt tới 30 triệu đa giác ở phía bắc. Sau đó, chúng ta có thể retopo (tái cấu trúc) các mô hình của mình thành các polycount cụ thể tùy thuộc vào yêu cầu kỹ thuật và nền tảng đích. Điều này đã làm cho ZBrush trở thành tiêu chuẩn ngành.

Nhiều hãng phim đã tận dụng sức mạnh của Autodesk 3Ds Max và Maya trong hơn mười năm, nhờ các tính năng tích hợp quy trình và dễ sử dụng của chúng. Nhưng Blender mang lại sự linh hoạt hơn rất nhiều cho các nghệ sĩ solo trong việc triển khai các giải pháp tùy chỉnh cho quy trình làm việc của họ mà không gặp sự cố.

Lắp khung (Rigging)

Đây là nơi các thứ trở nên kỹ thuật hơn một chút. Rigger chịu trách nhiệm tạo khung xương cho các mô hình 3D và khớp nối mọi bộ phận theo cách có ý nghĩa. Sau đó, họ buộc các xương này vào khối hình học xung quanh, giúp người làm hoạt hình dễ dàng di chuyển từng phần riêng lẻ khi cần.

Họ cũng xây dựng các điều khiển (control) sẽ chi phối chuyển động của nhân vật dưới dạng tập lệnh tự động. Điều này làm cho quá trình trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn rất nhiều, vì các điều khiển tương tự cũng có thể được sử dụng cho các nhân vật và dự án khác.

Diễn hoạt (Animation)

Người làm diễn hoạt (Animator) sử dụng các mô hình 3D được thiết kế phù hợp để tạo ra chuyển động mượt mà và mang lại sự sống động cho nhân vật. Cần phải chú ý đến chi tiết trong giai đoạn này, vì mọi chi và cơ bắp phải di chuyển một cách tự nhiên.

Quá trình làm hoạt ảnh đã thay đổi đáng kể trong những năm qua, đặc biệt là sau khi áp dụng các quy trình phi tuyến tính.

Sau khi diễn hoạt được phê duyệt, hoạt ảnh sẽ được đưa vào định dạng hình học để phân tách mọi khung hình thành các tư thế riêng lẻ sẽ được sử dụng cho mô phỏng và ánh sáng.

Ngoại hình

Đây là nơi áp dụng kết cấu và đổ bóng cho tất cả nội dung. Mỗi đối tượng và bề mặt cần phải tuân theo một bảng màu. Những thứ như màu da, quần áo và các vật dụng đều được sơn trong giai đoạn này.

Chúng ta cũng áp dụng họa tiết cho các đối tượng theo phong cách đã thống nhất ở giai đoạn tiền sản xuất.

Để kết xuất dựa trên vật lý (PBR – physically based rendering), ta có thể sử dụng rất nhiều công cụ. Bộ Adobe Substance đã được chứng minh là vô cùng linh hoạt, làm cho nó được yêu thích ngay cả với những ông lớn trong ngành như Pixar.

Ví dụ: Substance Designer cho phép tạo kết cấu và vật liệu một cách dễ dàng, sau đó có thể được tạo theo thủ tục tùy vào thành phần của lưới mục tiêu.

Substance Painter giúp việc tạo và áp dụng họa tiết cho các đối tượng 3D trở nên dễ dàng hơn nhiều, làm cho quy trình được sắp xếp hợp lý hơn rất nhiều và cho phép các artist nhập trực tiếp sản phẩm của họ vào game engine. Nó cũng cung cấp các công cụ baking tuyệt vời giúp bạn có thể bake các mắt lưới poly cao vào lưới poly thấp mà không làm mất đi các đặc tính của chúng (baking – phương pháp tiền xử lý hiệu suất trên tài nguyên và dữ liệu game nhằm đảm bảo chúng tải và chạy tốt theo thời gian thực). Đó là một điều may mắn khi xử lý ngân sách đa giác chặt chẽ.

Sau khi áp dụng họa tiết cho các đối tượng của mình, chúng ta quyết định cách chúng sẽ tương tác với các nguồn sáng, kết hợp các thuộc tính của bề mặt với họa tiết đã chọn và đi đến giao diện cuối cùng.

Unreal Engine 5, một trong những công cụ mạnh mẽ nhất trong quy trình, nó có một công cụ kết xuất có tên là Lumen, cho phép Chiếu sáng toàn cầu (Global Illumination) mà không cần phải bake bản đồ ánh sáng (lightmap) để cung cấp ánh sáng chính xác. Điều này rất quan trọng đối với các nghệ sĩ vì chúng ta không còn cần phải xử lý các UV của lightmap và các quy trình tẻ nhạt khác khiến quy trình chiếu sáng trở nên khó khăn.

Ngược lại, khi tạo một địa điểm, trước đây ta phải thiết lập lightmap và bake chúng vào cảnh quay để có thể có được ánh sáng toàn cầu, bóng tối chân thực và tất cả những khía cảnh giúp tạo ra một bối cảnh đáng tin cậy. Quá trình này có thể khiến chúng ta mất cả ngày chỉ để xác định đúng các kênh UV.

Lumen cũng cung cấp cách thức (đã được tối ưu cao) để tạo ánh sáng động bao phủ cả không gian ngoài trời và trong nhà vì nó chuyển đổi hiệu quả giữa ba phương pháp truy vết mà không cần sử dụng nhiều tài nguyên.

Mô phỏng

Có những thứ quá phức tạp để tạo hiệu ứng bằng tay. Đây là nơi bộ phận mô phỏng bước vào. Tính ngẫu nhiên của sóng nước và gợn sóng, hoặc tác động của gió và chuyển động trên bề mặt và tóc, tất cả đều được lập trình bởi trình người làm mô phỏng (simulator).

Các thuật toán mô phỏng và công nghệ ngày nay cho phép tạo ra các chuyển động chân thực cao đối với chất lỏng, khí, lửa, quần áo và thậm chí cả khối cơ bắp trên các nhân vật.

Lắp ráp

Giai đoạn này, chúng ta đặt mọi thứ lại với nhau để tạo ra sản phẩm cuối cùng. Mỗi asset giống như một mảnh Lego đóng vai trò là khối xây dựng cho một cấp độ. Tùy thuộc vào game engine được sử dụng trong quy trình (Unreal, Unity hoặc các công cụ khác), chúng ta cần đảm bảo quá trình tích hợp nội dung diễn ra suôn sẻ. Do đó, trong quá trình lắp ráp, điều cần thiết là phải có một quy trình vững chắc cho phép chúng ta có mọi thứ trong tầm tay và tránh mọi tắc nghẽn có thể ảnh hưởng đến hiệu quả.

Một khía cạnh thay đổi cuộc chơi của Unreal Engine 5 (UE5) là tính năng Nanite. Giải pháp độc quyền này đã thay đổi mạnh mẽ các quy trình bằng cách cho phép nhập và kết xuất các mô hình 3D có số lượng lớn trong thời gian thực mà không làm giảm hiệu suất.

UE5 thực hiện điều đó bằng cách chuyển đổi tài sản thành các mắt lưới hiệu quả hơn, thay đổi linh hoạt tùy thuộc vào khoảng cách từ camera. Vì vậy, ví dụ, hình tam giác sẽ nhỏ hơn khi máy ảnh đến gần hơn và ngược lại. Điều này có nghĩa là việc mày mò LOD (level of detail) truyền thống không còn cần thiết nữa.

Quy trình phát triển game – Hậu kỳ

Có nhiều khía cạnh trong giai đoạn hậu kỳ, nhưng quan trọng nhất là hiệu chỉnh màu sắc và ánh sáng, vì chúng thiết lập tông màu cuối cùng cho game hoặc đoạn giới thiệu. Đây là nơi cung cấp cho trò chơi phong cách hình ảnh độc đáo bằng cách thêm các tông màu hoặc bộ lọc cụ thể vào hình ảnh. Màu xanh lá cây mang tính biểu tượng được sử dụng xuyên suốt phim Ma trận đã được áp dụng trong giai đoạn hậu kỳ.

Nhưng có những yếu tố khác làm cho hậu kỳ trở thành một giai đoạn quan trọng. Ví dụ: lập hồ sơ, đo số lượng tốc độ khung hình và thời gian khung hình, đảm bảo ngân sách đa giác phù hợp với bộ nhớ được phân bổ bởi nền tảng đích và quyết định ánh sáng và bóng tối nào sẽ được đưa vào hoặc coi là động lực học.

Trong các studio hoạt hình, theo truyền thống, phần lớn tài nguyên sẽ được chuyển vào các giai đoạn sản xuất. Điều này hoàn toàn trái ngược với những gì xảy ra trong các studio ngoài đời thực, nơi chi phí hoàn thiện sản phẩm có trọng lượng lớn hơn trong giai đoạn hậu kỳ.

Ví dụ: các đạo diễn phim được hưởng nhiều tự do và linh hoạt hơn trong các giai đoạn sản xuất so với những gì được phép đối với các studio hoạt hình truyền thống, vì vòng phản hồi thời gian thực cho phép các đạo diễn, diễn viên và đoàn làm phim biến tầm nhìn của studio thành hiện thực trong một vài cảnh quay.

Ngày nay, các công cụ như Unreal Engine 5 trao sự tự do tương tự cho các nhà làm diễn hoạt. Các nhà phát triển có thể chọn nội dung, nhân vật và vị trí cũng như di chuyển camera và các góc xung quanh, giúp họ có khả năng trực quan hóa các sản phẩm có thể phân phối. Nếu họ muốn biết cách thao túng một tài sản, họ có thể thực hiện trực tiếp thông qua công cụ trong thời gian thực. Điều này giúp loại bỏ chênh lệch previs-director (kỹ thuật tạo ra tài liệu giúp hình dung trước cảnh quay có giống với ý đồ của đạo diễn hay không) bằng cách cho phép đạo diễn điều khiển tài sản và cung cấp phản hồi ngay lập tức.

Hơn nữa, giờ đây chúng tôi có thể tổng hợp mọi tài sản vào công cu, vì vậy quy trình di chuyển tự do giữa các giai đoạn sản xuất. Với các quy trình phi tuyến tính, các studio thậm chí có thể phân bổ chi phí và phân bổ chi phí đồng đều hơn giữa các giai đoạn sản xuất.

Một trong những tác dụng chính của phương pháp này là giờ đây chúng tôi có thể loại bỏ nội dung cấp sản xuất ngay từ giai đoạn tiền sản xuất và sau đó truyền chúng qua toàn bộ quy trình mà không gặp sự cố.

Trong các bước cuối cùng của quy trình này, bộ phận đảm bảo chất lượng thực hiện kiểm tra chức năng và tuân thủ để đảm bảo sản phẩm hoạt động như quảng cáo và tuân thủ các yêu cầu do nền tảng đặt ra.

Các hãng phim ngày nay phải thiết lập một hệ thống quy trình linh hoạt, tận dụng sức mạnh của các công cụ và xu hướng công nghệ mới nhất để đảm bảo tầm nhìn trở thành hiện thực trong khi vẫn duy trì tính cạnh tranh. Việc chuyển sang các quy trình phi tuyến tính và công cụ thời gian thực được coi là yếu tố thay đổi cuộc chơi, cho phép ngay cả những nhóm nhỏ nhất cạnh tranh với những người khổng lồ trong ngành mà không rớt 1 nhịp.

Tuy nhiên, việc sử dụng thành thạo các công cụ thiết kế, hoạt hình và phát triển mạnh mẽ hơn bao giờ hết vẫn là điều tạo nên sự khác biệt trong ngành này. Cho dù công nghệ có tiến xa đến đâu, nếu không có một đội ngũ tài năng và giàu kinh nghiệm hiểu cách tận dụng những công cụ này và kết hợp một chuỗi sản xuất hiệu quả, thì những công cụ này chỉ có thể giúp bạn đi tới 1 giới hạn mà thôi.

GAMBA Team, tham khảo: gamesindustry.biz