Ghép Nối Các Texture Trong Game 3D

Trong các trò chơi 3D, số lượng texture sử dụng thường rất lớn. Nhiều loại card đồ họa yêu cầu kích thước texture phải là lũy thừa của 2, điều này khiến các góc cạnh của texture không được tận dụng triệt để. Đặc biệt với những texture nhỏ không liên quan đến nhau, việc chúng ta thường làm là gom chúng lại thành một texture lớn, lấp đầy không gian có thể.

Bài toán này trong học thuật được gọi là bài toán cắt gọt vật liệu (cutting stock problem). Tuy nhiên, hiện chưa có giải pháp tối ưu hoàn hảo nào được áp dụng rộng rãi, nên mình sẽ không đi sâu vào phần này. Thay vào đó, mình muốn tập trung vào cách quản lý những texture nhỏ này.

Giải pháp hiện tại của chúng ta là xây dựng một hệ thống ở tầng cao của động cơ game, nơi mà các lập trình viên không cần quan tâm texture được lưu ở đâu, thuộc vùng nào trên file hình. Nhờ đó, các texture logic không bị gò bó trong một file vật lý duy nhất, mà có thể được công cụ tự động phân mảnh, đóng gói linh hoạt. Dù vậy, việc phân tán quá nhiều texture không liên quan vào nhiều file vật lý khác nhau có thể làm giảm hiệu suất. Tuy nhiên, vấn đề này tương tự như bài toán phân mảnh bộ nhớ trong quản lý bộ nhớ máy tính - một vấn đề không thể tránh khỏi nhưng có thể cải thiện bằng nhiều kỹ thuật.

Thực tế, DirectX đã đóng vai trò như một trình quản lý bộ nhớ video. Việc chúng ta làm chỉ là thêm một lớp tối ưu hóa trong giai đoạn phát triển, giúp tối ưu hóa việc phân bổ texture trước khi runtime.

Cách triển khai rất đơn giản: Dùng một tệp văn bản mô tả vùng chứa texture trong một file hình ảnh khác. Hệ thống chỉ cần đọc tệp này như một texture logic, còn việc quản lý các file hình vật lý sẽ do mô-đun quản lý tài nguyên đảm nhiệm.

Để tạo và quản lý các tệp mô tả này, chúng ta cần một công cụ riêng. Nếu có thể phát triển công cụ tự động ghép texture thông minh thì tốt, nhưng nếu không, một công cụ hỗ trợ ghép hình thủ công kiểu “xếp khối” cũng là lựa chọn khả thi. Người dùng có thể trực quan kéo thả các texture nhỏ vào không gian trống, biến việc tối ưu hóa này thành một trải nghiệm sáng tạo đầy thú vị!

Về phần thuật toán tự động, mình có tham khảo một nghiên cứu rất hữu ích, bạn đọc quan tâm có thể tìm đọc thêm.