Bật mí cách xây dựng Game Air Hockey 3D đa người chơi thời gian thực với React, Three.js và Yjs

Lê Lân

14/06/2025

Xây Dựng Trò Chơi Air Hockey 3D Hợp Tác Thời Gian Thực Với React, Three.js và Yjs

Mở Đầu

Bạn đã bao giờ tưởng tượng chơi Air Hockey ngay trên trình duyệt, cùng bạn bè và đối thủ trên khắp thế giới, trong một không gian 3D sống động? Công nghệ web hiện đại không chỉ làm điều đó trở nên khả thi mà còn mang lại trải nghiệm gần như thực tế với độ trễ cực thấp.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng khám phá cách xây dựng một trò chơi Air Hockey 3D đa người chơi theo thời gian thực, hoàn toàn chạy trên trình duyệt. Sử dụng React, Three.js (thư viện đồ họa 3D dựa trên WebGL) và Yjs (thư viện đồng bộ dữ liệu theo thời gian thực), dự án tạo ra một môi trường chơi game mượt mà, tương tác và đầy hấp dẫn mà không cần cài đặt phần mềm riêng biệt. Bài viết sẽ phân tích chi tiết về kiến trúc hệ thống, bộ công nghệ sử dụng, các phương pháp thiết kế tối ưu và những cân nhắc quan trọng trong quá trình phát triển.

1. Mục Đích Và Mục Tiêu Dự Án

1.1 Cho Trải Nghiệm Đa Người Chơi Tương Tác

Mục tiêu hàng đầu là cho phép nhiều người chơi cùng tham gia trong một phiên game duy nhất, dễ dàng truy cập từ mọi trình duyệt hiện đại mà không cần tải ứng dụng. Trò chơi cần duy trì sự đồng bộ trong vị trí của mọi người chơi và trạng thái tấm bàn (puck) theo thời gian thực.

1.2 Hiển Thị 3D Sống Động

Sử dụng WebGL, trò chơi mang đến hiệu ứng đồ họa 3D chân thực và mượt mà. Các đối tượng như gậy chơi, bàn Air Hockey và puck được dựng hình chi tiết qua Three.js kết hợp React Three Fiber, giúp quản lý cảnh và hiệu ứng dễ dàng trong React.

1.3 Mô Phỏng Vật Lý Thực Tế

Không chỉ là chuyển động đơn giản, puck trong trò chơi được mô phỏng theo cơ chế vật lý — bao gồm va chạm, ma sát và lực tác động — để tạo trải nghiệm chân thực và thỏa mãn.

Điều này đồng nghĩa với việc tính toán lực va chạm, chuyển động trượt và gia tốc phải chính xác và đồng nhất giữa tất cả các người chơi.

1.4 Đồng Bộ Dữ Liệu Thời Gian Thực

Bằng cách áp dụng Yjs cùng máy chủ WebSocket nhẹ, mọi thao tác của người chơi (di chuyển gậy, vị trí puck) được cập nhật gần như ngay lập tức đến các client còn lại với độ trễ dưới 100ms.

2. Kiến Trúc Hệ Thống

2.1 Cấu Trúc Tổng Quan

Client: Chịu trách nhiệm giao diện và xử lý đồ họa, xây dựng bằng React kết hợp Three.js với React Three Fiber cho render 3D.

Server WebSocket: Máy chủ đơn giản giúp truyền tải dữ liệu đồng bộ giữa các client qua Yjs.

Yjs: Thư viện giúp đồng bộ trạng thái dữ liệu một cách phân tán trong thời gian thực, sử dụng cấu trúc dữ liệu CRDT (Conflict-free Replicated Data Type).

2.2 Mô Hình Đồng Bộ

Dữ liệu trạng thái game như vị trí gậy, hành động người chơi, vị trí và vận tốc puck được lưu trong shared document của Yjs. Khi một client thay đổi trạng thái, Yjs sẽ tự động phát tán thay đổi đó tới các client khác thông qua server WebSocket.

2.3 Lợi Ích Của CRDT và Yjs

Không có điểm lỗi trung tâm: Giúp hệ thống ổn định, giảm thiểu mất dữ liệu

Cập nhật bất đồng bộ: Cho phép người chơi kết nối và rời khỏi phiên chơi mà không ảnh hưởng tới trạng thái chung.

Giảm độ trễ: Các client cập nhật gần như tức thời, tăng trải nghiệm mượt.

3. Công Nghệ Sử Dụng

Công nghệ	Vai trò	Lý do chọn lựa
React	Framework UI	Linh hoạt, dễ mở rộng, có mạnh về quản lý trạng thái
Three.js	Thư viện đồ họa 3D WebGL	Render 3D nhanh, ổn định trên trình duyệt
React Three Fiber	Kết nối React với Three.js	Quản lý hiệu quả scene 3D trong React
Yjs	Đồng bộ trạng thái thời gian thực	CRDT mạnh mẽ, phù hợp ứng dụng đa người chơi
WebSocket Server	Truyền dữ liệu đồng bộ	Giao tiếp nhanh, đa hướng

3.1 React và React Three Fiber

React giúp quản lý UI theo component, dễ bảo trì và tái sử dụng. React Three Fiber là cầu nối giúp xây dựng cảnh 3D theo cách React-friendly, giúp developer dễ dàng tạo animation và tương tác.

3.2 Yjs: Giải Pháp Đồng Bộ Mạnh Mẽ

Yjs quản lý cấu trúc dữ liệu phân tán, tự xử lý xung đột khi nhiều client cập nhật cùng lúc. Đây là yếu tố then chốt đảm bảo trạng thái trò chơi luôn đồng bộ và nhất quán.

4. Thiết Kế Gameplay Và Vật Lý

4.1 Cách Tương Tác Người Chơi

Người chơi di chuyển gậy bằng con trỏ chuột hoặc cảm ứng.

Vị trí gậy được gửi liên tục tới các client khác.

Phản hồi trực quan ngay lập tức, đảm bảo độ trễ nhìn thấy rất thấp.

4.2 Mô Phỏng Puck

Puck được điều khiển bởi các luật vật lý:

Va chạm với gậy, thành bàn: Tính toán vector lực phản xạ.

Ma sát: Giảm dần vận tốc, tạo cảm giác real.

Tác động lực: Khi gậy chạm hay đẩy puck tạo lực xung kích.

4.3 Đồng Bộ Trạng Thái Puck

Để tránh tình trạng khác biệt trạng thái giữa các client, trạng thái vật lý của puck được tính toán trên từng client và đồng bộ qua Yjs. Kỹ thuật dự đoán vị trí cũng được áp dụng để giảm thiểu hiện tượng giật lag.

Điều chỉnh các tham số vật lý và cơ chế đồng bộ là phần quan trọng để đảm bảo trò chơi vừa mượt, vừa chân thực.

5. Thách Thức Và Cân Nhắc Trong Phát Triển

5.1 Xử Lý Độ Trễ Mạng

Độ trễ dưới 100ms là mục tiêu để trải nghiệm người dùng không bị gián đoạn. Các giải pháp:

Sử dụng WebSocket thay vì HTTP.

Cơ chế kiểm soát băng thông nhằm giảm thiểu hiện tượng trễ dữ liệu.

Dự đoán chuyển động (prediction) để tạo cảm giác liền mạch hơn.

5.2 Đồng Bộ Và Trùng Lặp Dữ Liệu

Xung đột trong cập nhật trạng thái được Yjs xử lý tự động, tuy nhiên phải thiết kế chia sẻ dữ liệu hợp lý tránh cập nhật thừa gây tải nặng.

5.3 Khả Năng Mở Rộng

Hệ thống sử dụng server WebSocket nhẹ, dễ dàng triển khai trên nhiều máy chủ để đáp ứng lượng người chơi lớn. Ngoài ra, có thể tích hợp các tính năng bảo mật và quản lý phiên hiệu quả hơn.

Kết Luận

Trò chơi Air Hockey 3D hợp tác thời gian thực trên trình duyệt là minh chứng rõ nét cho sức mạnh của các công nghệ web hiện đại như React, Three.js và Yjs. Với thiết kế linh hoạt, mô phỏng vật lý chính xác cùng cơ chế đồng bộ dữ liệu tối ưu, dự án mang đến trải nghiệm người chơi sống động, mượt mà và tương tác tuyệt vời.

Nếu bạn đam mê phát triển game đa người chơi hoặc muốn xây dựng ứng dụng 3D tương tác trên web, đây chắc chắn là một dự án tham khảo đáng giá để bắt đầu!

Hãy thử ngay tại https://airhokey-3d.netlify.app để cảm nhận sự khác biệt!

Tham Khảo

Yomero243. "Collaborative 3D App Overview". DeepWiki. April 10, 2024. https://deepwiki.com/yomero243/collaborative-3d-app/1-overview

"Air Hockey 3D Multiplayer Game". Netlify App. https://airhokey-3d.netlify.app

"Yjs: Real-time Collaboration Framework". https://github.com/yjs/yjs

Three.js Documentation. https://threejs.org/docs