Trong điện toán, thế hệ thủ tục là một phương pháp tạo dữ liệu theo thuật toán trái ngược với thủ công. Trong đồ họa máy tính, nó còn được gọi là thế hệ ngẫu nhiên và thường được sử dụng để tạo họa tiết và mô hình 3D. Trong các trò chơi video, nó được sử dụng để tự động tạo ra một lượng lớn nội dung trong một trò chơi. Ưu điểm của việc tạo thủ tục bao gồm kích thước tệp nhỏ hơn, lượng nội dung lớn hơn và tính ngẫu nhiên để chơi trò chơi ít dự đoán hơn.

Tổng quan [ chỉnh sửa ]

Thuật ngữ thủ tục dùng để chỉ quy trình tính toán một chức năng cụ thể. Fractals là các mẫu hình học thường có thể được tạo theo thủ tục. Nội dung thủ tục phổ biến bao gồm kết cấu và mắt lưới. Âm thanh cũng thường được tạo theo thủ tục và có các ứng dụng trong cả tổng hợp giọng nói cũng như âm nhạc. Nó đã được sử dụng để tạo ra các tác phẩm trong nhiều thể loại nhạc điện tử của các nghệ sĩ như Brian Eno, người đã phổ biến thuật ngữ "âm nhạc tổng quát". ^[1]

Trong khi các nhà phát triển phần mềm đã áp dụng các kỹ thuật tạo thủ tục trong nhiều năm, rất ít sản phẩm đã sử dụng phương pháp này một cách rộng rãi. Các yếu tố được tạo theo thủ tục đã xuất hiện trong các trò chơi video trước đó: Elder Scrolls II: Daggerfall diễn ra trong một thế giới được tạo ra theo thủ tục, tạo ra một thế giới gần bằng 2/3 kích thước thực của Quần đảo Anh. Soldier of Fortune từ Raven Software sử dụng các thói quen đơn giản để mô tả chi tiết các mô hình kẻ thù, trong khi phần tiếp theo của nó có chế độ cấp độ được tạo ngẫu nhiên. Avalanche Studios đã sử dụng thế hệ thủ tục để tạo ra một nhóm lớn các hòn đảo nhiệt đới chi tiết cho Chỉ là nguyên nhân . No Man's Sky một trò chơi được phát triển bởi studio trò chơi Hello Games, tất cả đều dựa trên các yếu tố được tạo theo thủ tục.

Demoscene hiện đại sử dụng thế hệ thủ tục để đóng gói rất nhiều nội dung nghe nhìn vào các chương trình tương đối nhỏ.

Các phương pháp và ứng dụng mới được trình bày hàng năm trong các hội nghị như Hội nghị về trí tuệ và trò chơi điện toán và trí tuệ nhân tạo và giải trí kỹ thuật số tương tác. ^[2]

Ứng dụng đương đại [ chỉnh sửa ]

Trò chơi điện tử [ chỉnh sửa ]

Lịch sử ban đầu [ chỉnh sửa ]

Trước các trò chơi video định hướng đồ họa, trò chơi roguelike, bao gồm cả Manor (1978) và tên của thể loại, Rogue (1980), đã sử dụng tạo thủ tục để xây dựng các hầm ngục cho các hệ thống dựa trên gạch thông thường hoặc ASCII. Thế hệ thủ tục sẽ xác định các phòng, hành lang, quái vật và kho báu mà người chơi sẽ tìm thấy. Roguelike, và các trò chơi dựa trên các khái niệm roguelike, cho phép phát triển lối chơi phức tạp mà không phải mất quá nhiều thời gian để tạo ra một thế giới trò chơi. ^[3]

1978 Mê cung Craze Atari VCS đã sử dụng một thuật toán để tạo ra một mê cung ngẫu nhiên, thị trấn hàng đầu cho mỗi trò chơi. ^[4]

Một số trò chơi sử dụng trình tạo số giả ngẫu nhiên thường được sử dụng với các giá trị hạt giống được xác định trước để tạo ra rất lớn thế giới trò chơi đã xuất hiện để được ra mắt. Sentinel được cho là có 10.000 cấp độ khác nhau được lưu trữ chỉ trong 48 và 64 kilobyte. Một trường hợp cực đoan là Elite ban đầu được dự kiến ​​chứa tổng cộng 2 ⁴⁸ (khoảng 282 nghìn tỷ) thiên hà với 256 hệ mặt trời. Tuy nhiên, nhà xuất bản sợ rằng một vũ trụ khổng lồ như vậy sẽ gây ra sự hoài nghi đối với người chơi và tám trong số các thiên hà này đã được chọn cho phiên bản cuối cùng. ^[5] Các ví dụ ban đầu đáng chú ý khác bao gồm trò chơi 1985 Giải cứu Fractalus sử dụng fractals để tạo thủ tục, trong thời gian thực, những ngọn núi hiểm trở của một hành tinh xa lạ và River Raid trò chơi Activision năm 1982 sử dụng chuỗi số giả ngẫu nhiên được tạo bởi một thanh ghi phản hồi tuyến tính để tạo ra một cuộn mê cung chướng ngại vật.

Sử dụng hiện đại [ chỉnh sửa ]

Mặc dù các trò chơi máy tính hiện đại không có cùng hạn chế về bộ nhớ và phần cứng như các trò chơi trước đây, việc sử dụng tạo thủ tục thường được sử dụng để tạo các trò chơi ngẫu nhiên , bản đồ, cấp độ, nhân vật hoặc các khía cạnh khác là duy nhất trên mỗi lần phát. ^{[6] [7]}

Vào năm 2004, một game bắn súng góc nhìn thứ nhất trên PC có tên .kkrieger được phát hành bởi một nhóm demo Đức. Nó hoàn toàn được chứa trong 96 kilobyte thực thi cho Microsoft Windows, tạo ra hàng trăm megabyte dữ liệu 3D và kết cấu khi chạy. Theo một trong những lập trình viên, "đó là một thất bại hoàn toàn khi có liên quan đến trò chơi (chủ yếu là vì không ai liên quan thực sự quan tâm sâu sắc đến khía cạnh đó)." ^[8]

Sky's RoboBlitz đã sử dụng tạo thủ tục để tối đa hóa nội dung trong tệp có thể tải xuống dưới 50 MB cho Xbox Live Arcade. Will Wright's Spore cũng sử dụng tổng hợp thủ tục.

Tạo thủ tục thường được sử dụng trong các hệ thống loot của các trò chơi điều khiển nhiệm vụ, chẳng hạn như trò chơi nhập vai hành động và trò chơi nhập vai trực tuyến nhiều người chơi. Mặc dù các nhiệm vụ có thể có phần thưởng cố định, các chiến lợi phẩm khác, như vũ khí và áo giáp, có thể được tạo cho người chơi dựa trên cấp độ của nhân vật người chơi, cấp độ của nhiệm vụ, hiệu suất của họ trong nhiệm vụ và các yếu tố ngẫu nhiên khác. Điều này thường dẫn đến việc loot có chất lượng hiếm được áp dụng để phản ánh khi hệ thống tạo thủ tục đã sản xuất một mặt hàng có thuộc tính tốt hơn mức trung bình. Ví dụ, sê-ri Borderlands dựa trên hệ thống tạo thủ tục của nó, có thể tạo ra hơn một triệu khẩu súng độc đáo và các thiết bị khác. ^[9]

Nhiều thế giới mở hoặc trò chơi sinh tồn theo thủ tục tạo một thế giới trò chơi từ một hạt giống ngẫu nhiên hoặc một thế giới do người chơi cung cấp, sao cho mỗi lần chơi là khác nhau. Các hệ thống thế hệ này tạo ra nhiều quần xã sinh vật dựa trên pixel hoặc voxel với sự phân phối tài nguyên, vật thể và sinh vật. Người chơi thường có khả năng điều chỉnh một số thông số thế hệ, chẳng hạn như chỉ định mức độ bao phủ của nước trong một thế giới. Ví dụ về các trò chơi như vậy bao gồm Pháo đài lùn và Minecraft . Một yếu tố của thế hệ thủ tục xung quanh các trò chơi này là nếu không gian mà người chơi được phép khám phá không bị giới hạn, thì tính ngẫu nhiên của thế hệ thủ tục sẽ bắt đầu tạo ra nhiều tiếng ồn hơn nội dung; điều này được minh họa trong ý tưởng về "Vùng đất xa xôi" trong một số phiên bản trước đó của Minecraft trong đó sự chuyển đổi trơn tru thông thường giữa các quần xã sinh vật đã được thay thế bằng sự hình thành của haphazard. ^[10] Tạo thủ tục cũng được sử dụng trong các trò chơi khám phá và giao dịch không gian. Elite: Nguy hiểm mặc dù sử dụng 400 tỷ ngôi sao được biết đến của thiên hà Milky Way làm cơ sở thế giới, sử dụng thế hệ thủ tục để mô phỏng các hành tinh trong các hệ mặt trời này. Tương tự, Star Citizen sử dụng công nghệ cho các hành tinh của mình, để tạo ra một bộ sưu tập các hành tinh có kích thước hành tinh được nạp liền mạch trong vũ trụ thủ công của nó. I-Novae Infinity có rất nhiều hành tinh được tạo theo thủ tục giữa đó người chơi có thể du hành qua tàu không gian. Outerra Antewworld là một trò chơi video đang phát triển sử dụng dữ liệu thế hệ thủ tục và thế giới thực để tạo ra một bản sao ảo của hành tinh Trái đất ở quy mô thực. No Man's Sky có một vũ trụ chứa 18 triệu hành tinh được tạo ra theo cách thủ công khi người chơi bắt gặp chúng, bao gồm địa hình, thời tiết, hệ thực vật và động vật, cũng như một số người ngoài hành tinh không gian loài. Vũ trụ này được xác định bằng cách sử dụng một số hạt giống ngẫu nhiên duy nhất cho động cơ xác định của họ, đảm bảo rằng cùng một nội dung sẽ được tạo ra tại cùng một nơi cho tất cả người chơi, cho phép người chơi chia sẻ khám phá chỉ sử dụng kiến ​​thức về vị trí của các hành tinh trong thiên hà ảo. ^[11][12]

Phim [ chỉnh sửa ]

Giống như trong trò chơi điện tử, thế hệ thủ tục thường được sử dụng trong phim để tạo ra không gian trực quan thú vị và chính xác. Điều này đi kèm trong một loạt các ứng dụng.

Một ứng dụng được gọi là nhà máy không hoàn hảo nơi các nghệ sĩ có thể tạo ra một số lượng lớn các vật thể tương tự một cách nhanh chóng. Điều này cho thấy rằng, trong cuộc sống thực, không có hai đối tượng nào giống nhau hoàn toàn. Chẳng hạn, một nghệ sĩ có thể mô hình hóa một sản phẩm cho kệ cửa hàng tạp hóa, và sau đó tạo ra một nhà máy không hoàn hảo sẽ tạo ra một số lượng lớn các vật thể tương tự để đưa vào kệ.

MASSIVE là gói phần mềm hoạt hình máy tính và trí tuệ nhân tạo cao cấp được sử dụng để tạo hiệu ứng hình ảnh liên quan đến đám đông cho phim và truyền hình. Nó được phát triển để tạo ra đội quân chiến đấu của hàng trăm ngàn binh sĩ cho bộ phim Chúa tể của những chiếc nhẫn của Peter Jackson [13]

Tiếng ồn kết hợp có thể cực kỳ quan trọng đối với thủ tục quy trình làm việc trong phim. Tiếng ồn Simplex thường nhanh hơn với ít tạo tác hơn, mặc dù chức năng cũ hơn có tên là tiếng ồn Perlin cũng có thể được sử dụng. Tiếng ồn kết hợp, trong trường hợp này, đề cập đến một chức năng tạo ra giả ngẫu nhiên trơn tru trong các kích thước n .

Xem thêm [ chỉnh sửa ]

Tài liệu tham khảo [ chỉnh sửa ]

Đọc thêm [ chỉnh sửa ]

Liên kết ngoài [ chỉnh sửa ]