Hedra: Tự viết game nhập vai thế giới mở 3D từ đầu khi còn học cấp 3

Câu chuyện về những dự án cá nhân "vì đam mê" luôn có sức hút riêng, và Project Hedra là một ví dụ đáng chú ý. Tác giả bắt đầu viết tựa game nhập vai thế giới mở 3D này khi mới khoảng 15 tuổi, chỉ với mục tiêu đơn giản là hiểu OpenGL hoạt động ra sao. Thế nhưng "phạm vi dự án" nhanh chóng phình to, và sau vài năm nó đã trở thành một game hoàn chỉnh kiêm engine đồ họa riêng, với khoảng 100.000 dòng mã.

Ảnh minh họa thế giới low-poly của Project Hedra

Một thế giới mở sinh ngẫu nhiên hoàn toàn

Điểm độc đáo nhất của Hedra là thế giới được sinh tự động toàn bộ, không có file lưu thế giới. Game chỉ lưu dữ liệu của người chơi cùng hạt giống (seed) của thế giới, phần còn lại đều được tạo ra ngay lúc chạy. Người chơi có thể chọn lớp nhân vật, khám phá những vùng đất low-poly vô tận, mở khóa kỹ năng và hoàn thành các nhiệm vụ cũng được sinh ngẫu nhiên.

Về mặt kỹ thuật, thế giới nền tảng dựa trên voxel, nhưng tác giả áp dụng thuật toán trích xuất bề mặt đẳng trị gọi là Marching Cubes để tạo ra bề mặt liên tục từ các khối rời rạc. Cái tên "Hedra" cũng bắt nguồn từ tetrahedra (khối tứ diện) — hình dạng dùng trong phiên bản thuật toán Marching Tetrahedra đầu tiên mà tác giả tự triển khai.

Game và engine đều đầy đủ tính năng

Dù bắt đầu như một bài tập học OpenGL, dự án nhanh chóng có đủ thứ mà một game nhập vai thực thụ cần:

• Hơn 100 vật phẩm với hệ thống độ hiếm
• Hệ thống kỹ năng và cây kỹ năng
• 4 lớp nhân vật, mỗi lớp có 2 hướng chuyên môn hóa
• Nhiệm vụ, trùm, NPC giao dịch
• Câu cá, chế tạo, bạn đồng hành và thú cưng
• Nhiều chiều không gian khác nhau, bản đồ và điều hướng

Ảnh minh họa gameplay của Project Hedra

Phía engine cũng không kém phần "nặng đô": renderer viết hoàn toàn bằng OpenGL hiện đại, render lưới có xương (skinned mesh), phản chiếu và che khuất không gian màn hình (SSR, SSAO), hiệu ứng bloom, FXAA và MSAA, đổ bóng, hệ hạt dùng object instancing, tích hợp Bullet Physics, hỗ trợ Python scripting qua IronPython, cùng hệ thống mod, bản địa hóa và CI tự động đẩy bản build lên nhánh beta trên Steam.

Đáng chú ý, toàn bộ giao diện và hệ thống điều khiển (dropdown, nút bấm…) đều được viết tay từ OpenGL thuần. Tác giả còn tự hiện thực lại các kiểu dữ liệu cơ bản của C# như List, Array cùng allocator trên heap và stack, nhằm giảm thiểu cấp phát bộ nhớ tự động và áp lực lên Garbage Collector trong từng khung hình.

Những chi tiết thú vị trong kiến trúc

Cách tổ chức mã nguồn cũng thể hiện tư duy khá "chuyên nghiệp": game được thiết kế như một mod chạy trên engine nền tảng, buộc tác giả phải liên tục cập nhật API mod — qua đó khuyến khích việc tạo mod. Dự án chia thành các phần rõ ràng:

• Hedra: toàn bộ phần game — AI, thành phần, sinh thế giới, đặt vật thể
• Hedra.Engine: render, âm thanh, vòng lặp game, các tính năng nền tảng
• Framework: kiểu dữ liệu và allocator tự viết
• Asset Builder: công cụ dòng lệnh nén tài nguyên thành file nhị phân để tải nhanh
• HedraTests: bộ kiểm thử với hơn 1000 test case

Một chi tiết dễ khiến dân lập trình đồ họa trầm trồ: file WorldRenderer.cs có thể render toàn bộ thế giới trong chỉ 3 lệnh vẽ (nước, địa hình và instanced) nhờ glMultiDrawElements. Ngoài ra còn có Fishing.py — minigame câu cá viết bằng Python dưới dạng mod, giao tiếp trực tiếp với API C#.

Ảnh minh họa thêm về thế giới trong game

Góc nhìn cho cộng đồng lập trình Việt Nam

Câu chuyện của Hedra là lời nhắc thú vị rằng dự án cá nhân nhỏ có thể lớn lên thành thứ đáng nể nếu kiên trì. Với sinh viên CNTT Việt Nam đang muốn dấn thân vào đồ họa máy tính hay phát triển game, đây là nguồn cảm hứng tốt: bắt đầu từ một mục tiêu học tập cụ thể (như hiểu OpenGL), chấp nhận rằng phạm vi sẽ mở rộng, và quan trọng nhất là duy trì dự án đủ lâu để chạm tới những bài toán kỹ thuật thực sự khó như tối ưu cấp phát bộ nhớ hay render hàng loạt vật thể trong vài lệnh vẽ.

Toàn bộ mã nguồn dự án được công khai trên GitHub ở nhánh pre-ai, kèm quy trình build khá đơn giản: checkout các submodule, chạy script cài dependency và biên dịch solution C#. Hiện game hỗ trợ chính thức cả Linux và Windows.

Đôi khi, một dòng chữ đọc một dòng chữ khác để tạo ra những hình ảnh tương tác — và điều đó, với tôi, thật tuyệt vời. — tác giả chia sẻ khi nói về việc game chỉ nạp mô hình định dạng văn bản thuần túy.