Đề án thạc sĩ ứng dụng mô hình tạo sinh ảnh tạo màn chơi casual puzzle game tại PTIT

Nghiên cứu ứng dụng mô hình tạo sinh ảnh và LLM hỗ trợ thiết kế màn chơi casual puzzle game, thực nghiệm qua quy trình tạo màn game Color Block Jam.

• Tác giả: Đào Đại Dương
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Minh Tuấn
• Trường học: Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
• Chuyên ngành: Hệ thống thông tin
• Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng mô hình tạo sinh ảnh hỗ trợ tạo màn chơi casual puzzle game
• Loại tài liệu: Đề án thạc sỹ
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan mô hình tạo sinh ảnh tạo màn chơi casual puzzle game

Ngành công nghiệp game casual phát triển rất nhanh trên toàn cầu. Người chơi đòi hỏi nội dung mới liên tục mỗi ngày. Thể loại casual puzzle game thu hút lượng người dùng khổng lồ nhờ lối chơi đơn giản. Tuy nhiên, việc thiết kế hàng nghìn màn chơi chất lượng cao luôn đòi hỏi nguồn lực lớn. Tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông PTIT, nghiên cứu ứng dụng trí tuệ nhân tạo tạo sinh mở ra hướng tiếp cận đột phá. Đề án thạc sĩ ngành Hệ thống thông tin tập trung xây dựng giải pháp hỗ trợ thiết kế màn chơi tự động. Mô hình kết hợp giữa mô hình ngôn ngữ lớn và mô hình khuếch tán hình ảnh. Hệ thống này phân tích yêu cầu thiết kế qua ngôn ngữ tự nhiên. Sau đó, cơ chế khuếch tán tạo ra hình ảnh màn chơi hoàn chỉnh với độ chi tiết cao. Quy trình này loại bỏ các bước thao tác thủ công rườm rà. Các nhà thiết kế game có thể thử nghiệm ý tưởng mới chỉ trong vài giây. Nghiên cứu mang tính thực tiễn cao đối với các studio phát triển game hiện đại.

1.1. Khái niệm game casual puzzle và vai trò thiết kế màn chơi

Game casual puzzle là thể loại trò chơi giải đố nhẹ nhàng. Trò chơi sở hữu cơ chế điều khiển trực quan và thời gian mỗi ván ngắn. Thiết kế màn chơi giữ vị trí trọng tâm trong việc duy trì trải nghiệm người dùng. Mỗi màn chơi là một cấu trúc thử thách có tính toán kỹ lưỡng. Nhà phát triển phải sắp xếp độ khó tăng dần đều đặn. Nhịp điệu câu đố cần tạo sự bất ngờ và kích thích trí tò mò. Nếu màn chơi quá dễ, người chơi sẽ nhanh chóng cảm thấy nhàm chán. Ngược lại, thử thách quá khó sẽ tạo cảm giác ức chế và dẫn đến tỷ lệ rời bỏ cao. Việc tạo ra hàng trăm màn chơi cân bằng đòi hỏi sự khéo léo cùng thời gian tinh chỉnh liên tục.

1.2. Định hướng ứng dụng mô hình tạo sinh trong đề án PTIT

Đề án thạc sĩ tại PTIT tập trung giải quyết bài toán tự động hóa sản xuất game. Nghiên cứu vận dụng sức mạnh tổng hợp của công nghệ trí tuệ nhân tạo. Mô hình ngôn ngữ lớn đóng vai trò tiếp nhận thông tin mô tả. Hệ thống dịch các ý tưởng thô thành đặc tả cấu trúc dữ liệu màn chơi. Kế tiếp, mô hình khuếch tán tiếp nhận tham số để sinh hình ảnh đồ họa tương ứng. Quy trình này giúp rút ngắn chu kỳ thiết kế từ vài ngày xuống vài phút. Chất lượng hình ảnh vẫn đáp ứng yêu cầu mỹ thuật khắt khe. Mô hình tạo ra sự đồng bộ phong cách trên mọi màn chơi. Nghiên cứu của học viên Đào Đại Dương tại PTIT cung cấp khung kỹ thuật hoàn chỉnh cho các studio nội địa.

II. Phân tích mô hình tạo sinh ảnh tạo màn chơi casual puzzle game

Thực trạng phát triển game tại Việt Nam đang bộc lộ nhiều điểm nghẽn. Quy trình sản xuất màn chơi phụ thuộc nặng nề vào các thao tác thủ công. Nhà thiết kế phải tự vẽ từng chi tiết và sắp đặt vật phẩm câu đố bằng tay. Cách làm truyền thống này tiêu tốn nhiều thời gian và nhân lực. Tốc độ sản xuất không theo kịp nhu cầu tiêu thụ nội dung nhanh chóng từ người chơi. Khi game ra mắt phiên bản mới, studio cần hàng trăm màn chơi trong thời gian ngắn. Sự chậm trễ dẫn đến nguy cơ người dùng rời bỏ ứng dụng. Hơn nữa, việc tạo màn thủ công dễ gây ra lỗi mất cân bằng độ khó. Các nhà thiết kế thường dựa trên cảm quan cá nhân thay vì dữ liệu định lượng. Điều này làm cho trải nghiệm của người chơi trở nên thiếu nhất quán. Chi phí sản xuất đồ họa 2D cũng tăng cao theo từng dự án lớn. Những hạn chế trên đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc tự động hóa. Công nghệ tạo sinh ảnh kết hợp trí tuệ nhân tạo chính là lời giải tối ưu cho bài toán này.

2.1. Hạn chế của quy trình thiết kế thủ công tại studio Việt

Hầu hết các studio game Việt Nam hiện nay vẫn sản xuất màn chơi theo lối thủ công. Quy trình đòi hỏi họa sĩ vẽ từng asset riêng lẻ. Sau đó, đội ngũ kỹ thuật ghép nối các thành phần vào công cụ thiết kế. Phương pháp này bộc lộ sự chậm chạp khi khối lượng màn chơi tăng lên hàng nghìn cấp độ. Nhân sự dễ rơi vào tình trạng kiệt sức do lặp lại các công việc đơn điệu. Sai số giữa bản vẽ ý tưởng và màn chơi thực tế xuất hiện thường xuyên. Việc kiểm thử chất lượng đồ họa cũng tốn kém thời gian và ngân sách. Nếu xảy ra thay đổi về ý tưởng, toàn bộ tài nguyên hình ảnh phải vẽ lại từ đầu. Sự phụ thuộc quá mức vào kinh nghiệm cá nhân làm giảm tính linh hoạt của dự án.

2.2. Nhu cầu ứng dụng trí tuệ nhân tạo tạo sinh tự động

Thị trường game casual toàn cầu đòi hỏi sự đổi mới liên tục. Người chơi mong muốn tiếp cận những thử thách mới lạ mỗi tuần. Áp lực cạnh tranh buộc các nhà sản xuất phải tìm kiếm giải pháp công nghệ mới. Trí tuệ nhân tạo tạo sinh mang đến bước chuyển dịch mang tính chiến lược. Các thuật toán học sâu có khả năng học hỏi phong cách mỹ thuật đặc trưng của dự án. Hệ thống tự động tạo ra hàng loạt phương án màn chơi đa dạng. Quá trình này giúp đội ngũ phát triển tiết kiệm đến 70% thời gian dựng hình. Các nhà thiết kế có thể tập trung nâng cao trải nghiệm người chơi thay vì xử lý đồ họa thủ công. Việc áp dụng AI tạo sinh giúp nâng tầm quy mô sản xuất của ngành game.

III. Phương pháp mô hình tạo sinh ảnh tạo màn chơi casual puzzle game

Giải pháp công nghệ cốt lõi trong nghiên cứu là sự kết hợp giữa mô hình ngôn ngữ lớn và mô hình khuếch tán. Mô hình ngôn ngữ lớn chịu trách nhiệm phân tích ý tưởng câu đố. Hệ thống chuyển đổi các câu lệnh mô tả tự nhiên thành cấu trúc dữ liệu JSON chi tiết. Bản mô tả này chứa đầy đủ thông tin về vị trí ô cờ, vật cản và quy tắc câu đố. Tiếp theo, mô hình khuếch tán tiếp nhận dữ liệu và tiến hành sinh hình ảnh tương ứng. Quá trình tạo sinh được kiểm soát chặt chẽ qua các điều kiện ràng buộc không gian. Nhờ đó, hình ảnh đầu ra giữ vững tính nhất quán về mặt hình học và màu sắc. Nghiên cứu áp dụng kỹ thuật tinh chỉnh LoRA trên nền mô hình khuếch tán sẵn có. Phương pháp này giảm thiểu chi phí tính toán phần cứng so với việc huấn luyện mô hình mới từ đầu. Hệ thống chỉ cần vài trăm mẫu ảnh huấn luyện để nắm bắt phong cách đồ họa đặc thù. Thời gian sinh màn chơi diễn ra nhanh chóng, cho kết quả ổn định và chất lượng đồng đều.

3.1. Kiến trúc kết hợp mô hình ngôn ngữ và mô hình khuếch tán

Kiến trúc tích hợp LLM và Diffusion tạo nên cơ chế sinh nội dung hai giai đoạn. Giai đoạn một khai thác năng lực suy luận logic của mô hình ngôn ngữ. Mô hình chuyển đổi yêu cầu từ văn bản tự nhiên thành đặc tả cấu trúc màn chơi. Bản mô tả chứa tọa độ, quy luật vật phẩm và logic vượt ải. Giai đoạn hai sử dụng mô hình khuếch tán để hiện thực hóa đồ họa. Thuật toán tiếp nhận cấu trúc logic và tiến hành khử nhiễu để sinh ảnh. Nhờ sự phân định rõ ràng giữa tầng logic và tầng hiển thị, hệ thống đảm bảo màn chơi vừa đẹp mắt vừa giữ đúng nguyên lý câu đố. Đây là cấu trúc tối ưu cho sản xuất game casual quy mô lớn.

3.2. Kỹ thuật tinh chỉnh mô hình và kiểm soát đầu ra hình ảnh

Việc lựa chọn chiến lược tinh chỉnh quyết định tính khả thi của đề án. Thay vì tự huấn luyện một mô hình mới tiêu tốn hàng trăm nghìn USD, nghiên cứu áp dụng kỹ thuật LoRA. Phương pháp này chỉ cập nhật một phần nhỏ trọng số của mô hình khuếch tán nền. Tập dữ liệu huấn luyện chỉ cần vài trăm mẫu ảnh đạt chuẩn phong cách của dự án game. Nhờ đó, tài nguyên máy tính và thời gian thực thi được cắt giảm đáng kể. Mô hình nền đã qua kiểm chứng rộng rãi giúp đầu ra đạt độ ổn định rất cao. Hiện tượng biến dạng hình học hay lỗi chi tiết được hạn chế triệt để. Nhà phát triển kiểm soát hoàn toàn màu sắc và phong cách nghệ thuật trên từng màn chơi sinh ra.

IV. Kết luận ứng dụng mô hình tạo sinh ảnh tạo màn chơi puzzle game

Ứng dụng mô hình tạo sinh ảnh trong phát triển game mang lại giá trị thực tiễn to lớn. Nghiên cứu tại PTIT chứng minh tính khả thi của giải pháp kết hợp LLM và Diffusion. Phương pháp này giúp rút ngắn chu kỳ sản xuất màn chơi casual puzzle game đáng kể. Các studio game có thể tự động hóa khâu dựng asset và sắp xếp màn chơi phức tạp. Năng suất lao động của đội ngũ thiết kế tăng lên gấp nhiều lần. Chi phí sản xuất dự án được tối ưu hóa rõ rệt. Quan trọng hơn, chất lượng trải nghiệm của người chơi luôn được đảm bảo nhờ sự kiểm soát logic chặt chẽ. Hệ thống mở ra tiềm năng cá nhân hóa màn chơi theo trình độ của từng game thủ. Các thử thách có thể được tạo sinh tự động theo thời gian thực dựa trên hành vi chơi. Đề tài khẳng định năng lực ứng dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo tiên tiến vào giải quyết bài toán thực tế. Đây là tiền đề quan trọng thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp game Việt Nam trên trường quốc tế.

4.1. Hiệu quả thực tiễn đối với các studio game trong nước

Việc triển khai mô hình tạo sinh giúp nâng cao sức cạnh tranh của studio nội địa. Doanh nghiệp game giải quyết triệt để bài toán thiếu hụt nhân lực thiết kế chất lượng cao. Thời gian phát hành các bản cập nhật trò chơi được rút ngắn từ hàng tháng xuống vài tuần. Chi phí sản xuất đồ họa giảm sâu, giải phóng nguồn vốn cho các hoạt động tiếp thị. Đội ngũ họa sĩ chuyển đổi vai trò từ người vẽ thủ công sang chuyên gia định hướng mỹ thuật và kiểm định chất lượng AI. Môi trường làm việc trở nên sáng tạo hơn khi các thao tác rập khuôn được máy móc đảm nhiệm. Các studio game Việt Nam có thêm điều kiện bứt phá trên thị trường khu vực.

4.2. Tiềm năng mở rộng và phát triển nghiên cứu tương lai

Nghiên cứu tại PTIT mở ra triển vọng tích hợp mô hình tạo sinh trong nhiều thể loại game khác. Trong tương lai, hệ thống có thể kết hợp với các mô hình học tăng cường. Sự kết hợp này hỗ trợ tự động đánh giá và tinh chỉnh độ khó màn chơi dựa trên dữ liệu người chơi thực tế. Hệ thống AI có thể tự động cân bằng câu đố theo thời gian thực nhằm tối đa hóa mức độ gắn kết của game thủ. Ngoài ra, khả năng sinh nội dung 3D cũng là hướng phát triển giàu tiềm năng từ nền tảng 2D hiện tại. Việc chuẩn hóa quy trình triển khai sẽ giúp các trường đại học và viện nghiên cứu chuyển giao công nghệ dễ dàng hơn cho doanh nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về thể loại game casual Trong giai đoạn gần đây, sự mở rộng mau chóng của lĩnh vực game đã kích thích sự ra đời và đa dạng hóa của nhiều thể loại trò chơi khác nhau. Trong số đó, dòng game casual trở nên nổi bật như một phân khúc có tốc độ phát triển ấn tượng. Đây là nhóm trò chơi được xây dựng để đáp ứng nhu cầu của số đông, không bị giới hạn bởi lứa tuổi, giới tính hay mức độ am hiểu về game.

Không giống với các trò chơi đòi hỏi kỹ năng phức tạp, thời gian luyện tập dài hoặc thiết bị chuyên biệt, game casual tập trung vào lối chơi đơn giản, dễ dàng tiếp cận và thích hợp với người chơi rộng rãi. Nhờ những ưu điểm này, thể loại game casual đã và đang chiếm giữ vị thế then chốt trong ngành công nghiệp trò chơi điện tử, đặc biệt trong bối cảnh điện thoại thông minh và các nền tảng di động ngày càng phổ biến [1, 2].1: Tý lệ người dùng internet chơi game theo thiết bị tại Việt Nam Theo định nghĩa của Kuittinen và cộng sự, game casual là những trò chơi sở hữu cơ chế điều khiển trực quan, mục tiêu rõ ràng và mang lại khả năng tiếp cận nhanh chóng cho người chơi. Các nhà nghiên cứu cho rằng điểm nổi bật nhất của thể loại này nằm ở việc người chơi có thể hiểu được cách chơi chỉ sau vài lượt thao tác [3]. Yếu tố thân thiện với người mới chính là đặc trưng phân biệt game casual với 6 nhiều thể loại khác, vốn yêu cầu kiến thức phức tạp hơn hoặc thời gian đầu tư nhiều hơn để làm quen [4].2: Top 10 gam được tải nhiều nhất thế giới năm 2024 Hình 1.3: Tố c độ tăng trưởng doanh thu game Việt Trong khi đó, Juul tiếp cận khái niệm casual game từ góc nhìn hành vi người chơi và thời lượng trải nghiệm.

Theo ông, game casual thường được thiết kế sao cho một vòng chơi có thể diễn ra trong thời gian ngắn, phù hợp với những phút nghỉ trong ngày [5], chẳng hạn như khi chờ xe buýt, nghỉ giữa giờ làm, hoặc những lúc người chơi chỉ muốn giải trí nhanh. Tính chất chơi nhanh – dừng nhanh – tiếp tục dễ khiến 7 game casual trở thành lựa chọn phổ biến đối với những người không có nhiều quỹ thời gian dành cho game, nhưng vẫn mong muốn được thư giãn [5]. Bên cạnh sự đơn giản trong cơ chế, yếu tố tâm lý người chơi cũng được khai thác sâu trong thể loại này. Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng game casual mang lại cảm giác giải trí tức thời, giảm căng thẳng, tạo cảm giác thành tựu nhờ vào việc thiết kế mục tiêu nhỏ gọn, rõ ràng.

Những màn chơi được chia nhỏ thành các thử thách ngắn, mỗi thử thách kéo dài chỉ vài phút nhưng vẫn đủ để người chơi cảm nhận sự tiến bộ. Nhờ đó, thể loại này không chỉ hấp dẫn người chơi truyền thống mà còn mở rộng sang phạm vi nhóm người dùng trước đây ít tiếp xúc với game như người lớn tuổi hay trẻ em [6] [4].4: Ảnh một số tựa game casual Xu hướng tối giản hóa giao diện cùng với việc tập trung nâng cao trải nghiệm người dùng đã trở thành nhân tố quan trọng thúc đẩy sự phát triển của game casual. Các trò chơi trong thể loại này thường có cơ chế điều khiển đơn giản với số lượng thao tác hạn chế, giao diện trực quan và hệ thống hướng dẫn rõ ràng nhằm giúp người chơi nhanh chóng làm quen. Bên cạnh đó, việc sử dụng hình ảnh sinh động, gam màu sáng, âm thanh nhẹ nhàng và phong cách đồ họa gần gũi góp phần tạo ấn tượng tích cực ngay từ lần trải nghiệm đầu.