Vì sao game vũ trụ chưa thể mô phỏng đúng độ lớn không gian

Ảnh minh họa: Frontier Developments

Game vũ trụ luôn phải đối mặt với một nghịch lý về khoảng cách. Riêng dải Ngân Hà, nơi chứa hàng trăm tỷ ngôi sao, đã kéo dài tới 100.000 năm ánh sáng, trong khi con người hiện chưa sở hữu công nghệ nào đủ sức vượt qua những khoảng cách như vậy trong một khoảng thời gian hợp lý. Việc tái hiện chân thực độ lớn ấy trên máy tính vì thế trở thành câu hỏi hóc búa cho toàn ngành công nghiệp game.

Tốc độ nhanh nhất con người từng đạt được trong hành trình rời Trái Đất vẫn chưa thấm vào đâu so với khoảng cách giữa các vì sao. Module Orion trong sứ mệnh Artemis 2 đạt vận tốc khoảng 25.000 dặm một giờ trong giai đoạn đốt động cơ chuyển quỹ đạo hướng Mặt Trăng, và nếu bỏ qua các vấn đề nhiên liệu cùng an toàn, con tàu vẫn cần tới 80.000 năm mới tới được Alpha Centauri, ngôi sao gần Trái Đất nhất trong dải Ngân Hà.

Câu hỏi đặt ra cho các nhà phát triển là làm sao truyền tải được sự choáng ngợp của vũ trụ trong khi vẫn giữ không gian chơi ở mức có thể khám phá được, không quá nhỏ đến mức gò bó cũng không quá lớn đến mức bất khả thi. Tiến sĩ vật lý thiên văn Jeffrey Bennett, người sáng lập tổ chức Big Kid Science và là tác giả cuốn sách The Scale of the Universe, chia sẻ góc nhìn của mình về bài toán này.

Ảnh minh họa: Wasan prunglampoo/Getty Images

Độ lớn thực của vũ trụ vượt xa những gì phim ảnh và game từng thể hiện

Theo Bennett, nếu thu nhỏ hệ Mặt Trời theo tỷ lệ 1 trên 10 tỷ, Mặt Trời chỉ còn to bằng một quả bưởi lớn, còn Trái Đất nhỏ hơn cả đầu bi của một chiếc bút và cách Mặt Trời khoảng 15 mét. Ở cùng tỷ lệ đó, Mặt Trăng, nơi xa nhất con người từng đặt chân tới, chỉ cách Trái Đất chừng 4 cm, trong khi các hành tinh còn lại nằm xa hơn nhiều nhưng vẫn có thể đi bộ tới hành tinh ngoài cùng chỉ trong khoảng 10 phút.

Bennett cho rằng phần lớn phim khoa học viễn tưởng và game đều mô tả sai lệch việc di chuyển khoảng cách xa, khiến nó trông dễ dàng hơn thực tế rất nhiều. Vẫn với tỷ lệ 1 trên 10 tỷ nói trên, trong khi đi tới hành tinh ngoài cùng của hệ Mặt Trời chỉ mất 10 phút đi bộ, một quãng đường xa hơn bất kỳ chuyến du hành nào con người từng thực hiện, thì để tới được ngôi sao gần nhất, người ta phải đi bộ xuyên qua cả nước Mỹ.

Ảnh minh họa: Egosoft

Việc mô phỏng dù chỉ một phần nhỏ của vũ trụ thực cũng đủ sức kéo phần cứng máy tính hiện nay tới giới hạn, ngay cả khi các studio áp dụng kỹ thuật sinh ngẫu nhiên theo thuật toán. Nhiều hãng phát triển buộc phải kết hợp các phương pháp như điều chỉnh mức độ chi tiết theo khoảng cách, nhân bản đối tượng và truyền dữ liệu theo luồng để tạo cảm giác bao la mà không làm sập hệ thống.

Một chi tiết khác mà Bennett chỉ ra là cách phim ảnh và game thường phóng đại độ nguy hiểm của vành đai tiểu hành tinh. Ông cho biết vành đai tiểu hành tinh trong hệ Mặt Trời chứa tới hàng triệu tiểu hành tinh, nhưng toàn bộ khu vực này lại rộng lớn tới mức một con tàu vũ trụ phải cực kỳ xui xẻo mới va phải một tiểu hành tinh nào đó một cách tình cờ. Chính vì vậy, các sứ mệnh nghiên cứu tiểu hành tinh trong thực tế đòi hỏi tính toán tỉ mỉ để đưa tàu vũ trụ tới đủ gần một tiểu hành tinh nhằm thu thập hình ảnh và dữ liệu. Trên thực tế, ngay ở những khu vực dày đặc nhất của vành đai, các tiểu hành tinh vẫn cách nhau từ hàng trăm nghìn tới hàng triệu km, đến mức nếu đứng trên một tiểu hành tinh, con người khó lòng nhìn thấy tiểu hành tinh lớn khác bằng mắt thường.

Ảnh minh họa: Egosoft

Cách các hãng game thu nhỏ vũ trụ mà không đánh mất cảm giác bao la

Bernd Lehahn, người sáng lập kiêm giám đốc điều hành Egosoft, hãng phát triển dòng game mô phỏng không gian X nổi tiếng với phiên bản mới nhất X4 Foundations, khẳng định đây là mâu thuẫn thiết kế mà mọi game vũ trụ đều phải giải quyết. Theo Lehahn, không gian trong game phải mang lại cảm giác thực sự rộng lớn nếu không người chơi sẽ cảm thấy bị lừa dối, bởi dòng game không gian và khoa học viễn tưởng vốn luôn gắn liền với giấc mơ về những khoảng cách vô tận và hành trình khám phá trong một vũ trụ dường như không có điểm dừng. Ông cũng nhấn mạnh phần lớn các game, bao gồm cả dòng X, đều không muốn buộc người chơi trải qua những chuyến bay dài lê thê hoặc tệ hơn là cảm giác nhàm chán.

Egosoft giải quyết mâu thuẫn này bằng cách cân bằng giữa những khu vực dày đặc nội dung và những vùng mang cảm giác biên giới chưa được khai phá, nhằm truyền tải phần nào sự trống rỗng thật sự của vũ trụ. Lehahn giải thích rằng game cần có chỗ cho cả hai thái cực, những vùng đông đúc dân cư thường đi kèm phương tiện di chuyển nhân tạo giúp người chơi tìm đến các địa điểm quan trọng tương đối nhanh chóng, song song với những vùng biên trống trải và xa xôi, nơi trải nghiệm chậm rãi hơn nhiều nhưng lại là nơi diễn ra hoạt động khám phá, với bản đồ chưa được vẽ hết mở ra không gian cho bí ẩn và bất ngờ.

Ảnh minh họa: Egosoft

Bài toán mô hình hóa và di chuyển trong không gian bao la đã ám ảnh Egosoft từ khi phiên bản X đầu tiên ra mắt năm 1999 và vẫn tiếp tục là thách thức của studio cho tới hiện tại, bởi phần lớn vũ trụ thực chất trống rỗng đến mức người chơi thậm chí không có bất kỳ tín hiệu thị giác nào để nhận biết mình đang di chuyển. Theo Lehahn, X4 Foundations sở hữu giải pháp tinh vi nhất cho mâu thuẫn này khi kết hợp nhiều cơ chế cùng lúc, bắt đầu từ các cấp độ động cơ khác nhau với khả năng điều khiển giảm dần, động cơ càng mạnh và nhanh thì việc di chuyển càng có xu hướng theo đường thẳng hoặc chạy theo lộ trình định sẵn. Đội ngũ phát triển còn dùng cổng dịch chuyển để đưa người chơi vượt qua những khoảng không gian rộng lớn chỉ trong chớp mắt, cùng công nghệ dịch chuyển tức thời và tăng tốc thời gian để nén ngắn thời gian di chuyển, bên cạnh hệ thống đường cao tốc vũ trụ với dòng chảy gia tốc giúp hành trình nhanh hơn.

Ngoài các công cụ rút ngắn thời gian, dòng game X cũng chủ động tạo ra những nhiệm vụ nhỏ hoặc yếu tố gây xao nhãng để lấp đầy quãng thời gian di chuyển kéo dài. Lehahn cho biết X4 Foundations vẫn trước hết là một trò chơi, nên đội ngũ phát triển muốn mang lại trải nghiệm chân thực nhất có thể, để người chơi tin rằng các khu vực trong game là vô tận, các hành tinh có kích thước thực và người chơi có thể di chuyển tương quan với hành tinh hay thậm chí những thiên thể lớn hơn. Ông thừa nhận rằng khi tính chân thực xung đột với trải nghiệm chơi thú vị, đội ngũ đôi khi buộc phải nhượng bộ phần chân thực.

Ảnh minh họa: Frontier Developments

Elite Dangerous chọn hướng đi khác, mô phỏng vũ trụ ở tỷ lệ 1:1

Trong khi Egosoft chọn cách nén vũ trụ lại thành một không gian vừa đủ để khám phá, đội ngũ phát triển Elite Dangerous tại Frontier Developments lại theo đuổi một tham vọng lớn hơn nhiều. Nhà sản xuất điều hành Gauthier Verquerre cho biết trò chơi sở hữu một dải Ngân Hà được mô phỏng ở tỷ lệ 1 trên 1, với khoảng 400 tỷ hệ sao.

Để tạo ra tấm bản đồ khổng lồ này, Frontier sử dụng công nghệ mang tên Stellar Forge, dựa trên dữ liệu danh mục thiên văn thực tế và mô hình hóa các hiện tượng như va chạm giữa các hệ sao hay cách sao và hành tinh hình thành để tự động sinh ra các hệ sao. Stellar Forge chỉ tạo ra mỗi hệ sao một lần, ngay khi người chơi phát hiện ra nó, và tái tạo lại đúng hệ sao đó theo cùng cách thức mỗi khi có người chơi khác ghé thăm.

Ảnh minh họa: Frontier Developments

Một trong những thách thức lớn nhất của Elite Dangerous nằm ở việc trò chơi phải mô phỏng thiên hà ở cấp độ vĩ mô, đồng thời dựng cả bề mặt hành tinh và nội thất trạm vũ trụ để người chơi khám phá. Verquerre cho biết vũ trụ trong game mang tới những hiện tượng thiên văn ngoạn mục mà người chơi liên tục phát hiện mỗi ngày, nhưng đội ngũ phát triển cũng phải xử lý tình huống người chơi gặp nhau trong cùng một hệ sao hoặc trên cùng bề mặt hành tinh, buộc studio phải thể hiện đồng thời hai quy mô hoàn toàn khác nhau, một bên là không gian liên sao khổng lồ ở tỷ lệ 1 trên 1 như các đám mây Lagrange hay tinh vân, một bên là quy mô cá nhân khi người chơi đi bộ trong một khu định cư trên hành tinh.

Ảnh minh họa: Frontier Developments

Dù ra mắt từ năm 2014, người chơi mới chỉ khám phá một phần rất nhỏ trong không gian mà Elite Dangerous mô phỏng. Verquerre cho biết hơn 99% vũ trụ trong game vẫn đang chờ được khám phá, nơi bất kỳ chỉ huy nào cũng có thể trở thành người đầu tiên đặt tên mình vào một hệ sao và tự hào rằng mình là người đầu tiên nhìn thấy nơi đó. Ông cho biết thêm Frontier bổ sung tính năng Thuộc địa hóa hệ thống vào năm ngoái, cho phép người chơi xây dựng trạm vũ trụ và khu định cư trên hành tinh, và điều này mang lại cảm giác rất đáng giá khi chứng kiến tốc độ mở rộng của khu vực trung tâm trong game.

Để giúp người chơi tiếp cận sân chơi gần như vô hạn này, Elite Dangerous, giống dòng game X, áp dụng cách tiếp cận theo nhiều cấp độ với ba phương thức di chuyển mang mức độ nén khoảng cách và thời gian khác nhau. Theo Verquerre, cấp Deep Space cho phép tàu di chuyển ở tốc độ chậm khoảng 300 mét một giây, dưới tốc độ âm thanh Mach 1, phục vụ các hoạt động riêng lẻ như chiến đấu hay khai thác khoáng sản. Cấp Supercruise về bản chất là một dạng du hành nhanh hơn ánh sáng trong phạm vi một hệ sao, hữu ích cho việc quét dữ liệu hệ thống, còn cấp Hyperspace cho phép người chơi di chuyển giữa các hệ sao thông qua một đường hầm không gian.

Ảnh minh họa: Frontier Developments

Trò chơi gần đây bổ sung thêm cấp độ di chuyển thứ tư mang tên Supercruise Overcharge, cho phép người chơi di chuyển trong hệ sao với tốc độ lớn hơn nhiều. Ngay cả với nhiều cơ chế tăng tốc như vậy, việc vượt qua những khoảng cách khó tưởng tượng vẫn tiêu tốn rất nhiều thời gian, nên Frontier cố gắng lồng ghép các sự kiện và yếu tố quản lý tài nguyên xuyên suốt hành trình để giữ chân người chơi. Verquerre cho biết nhóm người chơi khám phá thường tìm kiếm sự cô độc hoặc một cuộc chạm trán bất ngờ, trong khi nhóm thương nhân phải cân nhắc rủi ro của hàng hóa đang vận chuyển, còn việc quản lý nhiên liệu và nhiệt độ luôn là mối bận tâm hàng đầu vì không ai muốn bị mắc kẹt giữa không gian sâu thẳm. Ngoài ra, cơ chế đánh chặn có thể kéo một chỉ huy ra khỏi cú nhảy không gian và biến người đó thành con mồi bị săn đuổi bất cứ lúc nào.

Verquerre cũng chia sẻ rằng những hành trình dài vào không gian sâu khiến hư hỏng nhỏ cộng dồn theo thời gian. Vết nứt trên khoang lái cùng những khoảnh khắc căng thẳng có thể biến vẻ đẹp của vũ trụ thành nỗi sợ hãi gần như ngay lập tức.

Ảnh minh họa: Frontier Developments

Sức hút kỳ diệu từ quy mô khổng lồ của vũ trụ vẫn luôn là phần cốt lõi làm nên sức hấp dẫn riêng của Elite Dangerous, điều mà chính Verquerre cũng thừa nhận. Ông kể lại hành trình từng thực hiện tới Beagle Point, một trong những hệ sao xa xôi nhất được tìm thấy trong game, và coi đó là một trong những khoảnh khắc chơi game đáng nhớ nhất cuộc đời mình. Theo ông, cảm giác thành tựu khi tới được một hệ sao đã lên kế hoạch từ trước, sau một hành trình dài, là điều rất thực và luôn khiến ông mong chờ chuyến phiêu lưu tiếp theo.

Việc game vũ trụ chưa thể mô phỏng trọn vẹn quy mô của vũ trụ không xuất phát từ sự thiếu tham vọng hay thiếu sáng tạo của các nhà phát triển. Vũ trụ vận hành ở một quy mô vượt quá giới hạn tưởng tượng của con người, đồng thời cũng vượt quá năng lực tái tạo của máy móc hiện có. Thu hẹp khoảng cách đó đòi hỏi những tấm bản đồ lớn hơn, cần thêm cả thiết kế thông minh hơn, cùng với sự thừa nhận rằng đôi khi cảm giác choáng ngợp trước sự vô tận quan trọng hơn những con số đằng sau nó.