Khóa Luận Xây Dựng Game Engine 2D Phục Vụ Giảng Dạy Lập Trình Game

• Tác giả: Vũ Đức Trung
• Người hướng dẫn: ThS. Đinh Nguyễn Anh Dũng
• Trường học: Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ sư ngành kỹ thuật phần mềm
• Đề tài: Xây Dựng Game Engine 2D Cho Giảng Dạy Lập Trình Game
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỤC LỤC TÓM TẮT KHÓA LUẬN
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Mục tiêu của dự án
• 1.3. Đối tượng hướng đến
• 1.4. Phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Giới thiệu sơ lược về Game Engine
• 1.6. Các thành phần có trong một Game Engine
• 1.7. Lợi ích của việc sử dụng Game Engine trong giảng dạy lập trình game
• 1.8. Tổng quan về các Game Engine hiện có trên thị trường
• 1.9. Các tính năng, ưu nhược điểm của các Game Engine đã đề cập
• 2. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT
• 2.1. Sơ lược về khái niệm, nguyên tắc, phương pháp phát triển game
• 2.1.1. Khái niệm về phát triển game
• 2.1.2. Nguyên tắc thiết kế game
• 2.1.3. Công nghệ phát triển game
• 2.1.4. Hình ảnh và đồ họa
• 2.1.5. Âm thanh và hiệu ứng âm thanh
• 2.1.6. Cách một game hoạt động
• 2.1.7. Sự cần thiết của Game Engine trong phát triển game
• 2.1.8. Các khái niệm cơ bản trong lĩnh vực phát triển Game Engine
• 2.1.9. Các mô hình thiết kế thường được sử dụng để phát triển Game Engine
• 2.1.9.1. Component-based Design (CBD)
• 2.1.9.2. Entity-Component-System (ECS)
• 2.1.9.3. So sáng CBD với ECS
• 2.1.10. Các Design Pattern phổ biến được dùng trong phát triển Game/Game Engine
• 2.1.10.1. Dirty Flag Pattern
• 2.1.10.2. Object Pool Pattern
• 2.1.10.3. Type Object Pattern
• 2.1.11. Cách thức dạy môn Lập trình game phổ biến tại các trường đại học tại Việt Nam hiện nay
• 2.1.12. Lý luận về tầm quan trọng và ưu điểm của việc phát triển Game Engine
• 2.1.12.1. Tầm quan trọng của việc phát triển Game Engine
• 2.1.12.2. Ưu điểm của việc phát triển Game Engine riêng
• 2.1.12.3. Các lý do để phát triển một Game Engine riêng
• 2.1.12.4. Giả thiết về tính khả thi và hiệu quả của việc phát triển Game Engine dựa trên kiến thức và kinh nghiệm có sẵn
• 2.1.12.5. Giả thiết về mức độ tiếp cận và sự dễ dùng của Game Engine đối với người mới bắt đầu
• 2.1.12.6. Giả thiết về việc ứng dụng sản phẩm vào việc giảng dạy lập trình game
• 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Phương pháp nghiên cứu
• 3.2. Ngôn ngữ lập trình và công nghệ sử dụng
• 3.2.1. Ngôn ngữ lập trình: Java
• 3.2.2. Công nghệ/Thư viện sử dụng trong quá trình phát triển sản phẩm
• 3.3. Kiến trúc sử dụng
• 4. PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG
• 4.1. Sơ đồ và danh sách Use-case
• 4.2. Đặc tả use-case
• 4.2.1. Use-case “Tạo Project”
• 4.2.2. Use-case “Mở Project”
• 4.2.3. Use-case “Tạo Game Object”
• 4.2.4. Use-case “Sửa Game Object”
• 4.2.5. Use-case “Xoá Game Object”
• 4.2.6. Use-case “Quản lý Animation”
• 4.2.7. Use-case “Quản lý Prefab”
• 4.2.8. Use-case “Quản lý Spritesheet”
• 4.2.9. Use-case “Quản lý Resource”
• 4.2.10. Use-case “Tạo/Chỉnh sửa game”
• 4.2.11. Use-case “Chạy game”
• 4.2.12. Use-case “Dừng game”
• 5. KẾT QUẢ, ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN
• 5.1. Danh sách tính năng của sản phẩm
• 5.2. Giao diện người dùng đồ họa
• 5.3. Quản lý Game Object
• 5.4. Vật lý, va chạm
• 5.5. Quản lý tài nguyên
• 5.6. Hỗ trợ âm thanh
• 5.7. Thiết kế thế giới game trên màn hình EditorScene
• 5.8. Chạy thử game ngay trên màn hình GamePlayingScene
• 5.9. Sơ lược giao diện Engine
• 5.9.1. Danh sách màn hình giao diện
• 5.9.2. Màn hình EditorScene
• 5.9.3. Màn hình GamePlayingScene
• 5.9.4. Màn hình SpritesheetWindow
• 5.9.5. Màn hình AddSpritesheetWindow
• 5.9.6. Màn hình PrefabsWindow
• 5.9.7. Màn hình AssetsWindow
• 5.9.8. Màn hình ConsoleWindow
• 5.9.9. Màn hình HierarchyWindow
• 5.9.10. Màn hình InspectorsWindow
• 5.9.11. Màn hình OpenProjectWindow
• 5.9.12. Màn hình AddProjectWindow
• 5.9.13. Màn hình FileDialog
• 5.10. Đánh giá hiệu suất và độ ổn định
• 5.11. Ưu nhược điểm và đánh giá với các Engine khác
• 5.11.1. Nhược điểm
• 5.11.2. Đánh giá so với các Engine khác
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

I. Tổng Quan Về Xây Dựng Game Engine 2D Cho Giảng Dạy Lập Trình Game

Xây dựng một Game Engine 2D phục vụ cho việc giảng dạy lập trình game là một nhiệm vụ quan trọng trong bối cảnh công nghệ hiện đại. Game Engine không chỉ giúp sinh viên tiếp cận dễ dàng hơn với lập trình mà còn tạo ra môi trường học tập sáng tạo và thú vị. Việc phát triển một Game Engine đơn giản, dễ sử dụng sẽ giúp sinh viên có thể nhanh chóng nắm bắt các khái niệm cơ bản trong lập trình game.

1.1. Khái Niệm Về Game Engine Và Vai Trò Của Nó Trong Giảng Dạy

Game Engine là phần mềm hỗ trợ phát triển game, cung cấp các công cụ cần thiết cho lập trình viên. Trong giảng dạy, nó giúp sinh viên dễ dàng hình dung và thực hành lập trình game mà không cần quá nhiều kiến thức kỹ thuật.

1.2. Lợi Ích Của Việc Sử Dụng Game Engine Trong Giáo Dục

Việc sử dụng Game Engine trong giảng dạy giúp sinh viên tiết kiệm thời gian, tập trung vào sáng tạo và phát triển kỹ năng lập trình. Nó cũng tạo ra môi trường học tập tương tác, khuyến khích sự hợp tác giữa các sinh viên.

II. Những Thách Thức Trong Việc Giảng Dạy Lập Trình Game

Giảng dạy lập trình game không phải là một nhiệm vụ dễ dàng. Có nhiều thách thức mà giảng viên và sinh viên phải đối mặt. Những thách thức này bao gồm độ phức tạp của ngôn ngữ lập trình, sự thiếu hụt tài nguyên và công cụ hỗ trợ. Đặc biệt, việc tiếp cận các Game Engine hiện có trên thị trường cũng gặp nhiều khó khăn.

2.1. Độ Phức Tạp Của Ngôn Ngữ Lập Trình

Ngôn ngữ lập trình như Java có thể gây khó khăn cho sinh viên mới bắt đầu. Việc hiểu và áp dụng các khái niệm lập trình cơ bản là một thách thức lớn.

2.2. Thiếu Tài Nguyên Và Công Cụ Hỗ Trợ

Nhiều sinh viên không có đủ tài nguyên máy tính để chạy các Game Engine phức tạp. Điều này làm giảm khả năng tiếp cận và thực hành lập trình game.

III. Phương Pháp Phát Triển Game Engine 2D Đơn Giản

Phát triển một Game Engine 2D đơn giản là một giải pháp hiệu quả cho việc giảng dạy lập trình game. Phương pháp này bao gồm việc thiết kế kiến trúc hệ thống, xây dựng các thành phần cốt lõi và tối ưu hóa hiệu suất. Mục tiêu là tạo ra một công cụ dễ sử dụng cho sinh viên.

3.1. Thiết Kế Kiến Trúc Hệ Thống

Kiến trúc của Game Engine cần được thiết kế sao cho dễ hiểu và dễ sử dụng. Điều này bao gồm việc phân chia các thành phần như đồ họa, âm thanh và vật lý.

3.2. Xây Dựng Các Thành Phần Cốt Lõi

Các thành phần như quản lý đối tượng, xử lý va chạm và điều khiển hình ảnh là rất quan trọng. Chúng cần được phát triển để đảm bảo tính ổn định và hiệu suất cao.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Game Engine Trong Giảng Dạy

Việc ứng dụng Game Engine trong giảng dạy lập trình game đã mang lại nhiều kết quả tích cực. Sinh viên có thể thực hành lập trình một cách trực quan và dễ dàng hơn. Các dự án thực tế giúp sinh viên củng cố kiến thức và kỹ năng lập trình của mình.

4.1. Các Dự Án Thực Tế Được Thực Hiện

Sinh viên có thể thực hiện các dự án game đơn giản như Mario hay Cờ vua. Những dự án này giúp họ áp dụng lý thuyết vào thực tiễn.

4.2. Đánh Giá Hiệu Quả Của Game Engine Trong Giảng Dạy

Đánh giá hiệu quả của Game Engine cho thấy sinh viên có khả năng tiếp thu kiến thức tốt hơn và phát triển kỹ năng lập trình nhanh chóng.

V. Kết Luận Về Tương Lai Của Game Engine Trong Giáo Dục

Tương lai của Game Engine trong giảng dạy lập trình game rất hứa hẹn. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, việc cải tiến và phát triển các Game Engine sẽ giúp sinh viên tiếp cận dễ dàng hơn với lập trình game. Điều này không chỉ nâng cao chất lượng giáo dục mà còn thúc đẩy sự sáng tạo trong ngành công nghiệp game.

5.1. Xu Hướng Phát Triển Game Engine Trong Tương Lai

Các Game Engine sẽ ngày càng trở nên thân thiện hơn với người dùng, giúp sinh viên dễ dàng tiếp cận và học hỏi.

5.2. Tác Động Đến Ngành Giáo Dục Và Ngành Game

Sự phát triển của Game Engine sẽ tạo ra nhiều cơ hội cho sinh viên trong ngành công nghiệp game, đồng thời nâng cao chất lượng giảng dạy lập trình game.