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為什麽魂鬥羅只有128KB卻可以實作那麽長的劇情?

2016-08-27遊戲

統一聲明:有好幾位網友發私信評論告訴我,最近著名公眾號「差評」也釋出了與這個知乎問題主題一致的文章,核心內容借鑒了本問題下幾個答主的主要思想。

我認為紅白機時代的資源壓縮技術屬於網路上公開的知識,並不是某個答主的專利,所以每個人都可以用自己的話總結成科普文章發表。將文章結構分為數據容量、圖形、音樂三部份,算是思路上的借鑒。

互聯網時代的「原創」文章內容總會出現重疊和交集,如果是某人原創的思想被別人借用,就涉嫌「抄襲或洗稿」;如果是公開的知識則不算。還是要具體問題具體分析。

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現代程式設計師A和1980年代遊戲程式設計師B的對話:

A:為什麽你用128KB能實作這麽多畫面、音樂、動畫?

B:128KB還不夠麽?其實為了表現力已經相當奢侈了,加了很多不重要的細節。

A:就說你們的音樂,這個音樂,我壓到最低碼率的mp3,也得至少1MB吧。

B:你怎麽壓的?一首背景音樂怎麽可能超過1KB。

A:那你實作全螢幕卷軸,用了多少視訊記憶體?

B:一共就只有2KB視訊記憶體,多了也放不下啊。

A:……

1、我們對「數據量」無法直觀認識

除非是專家,一般人根本無法估算到底多大算大,多小算小。

一般人對「數據量」並沒什麽概念。一篇800字的作文有多少數據量?按照GBK編碼,約1.6KB,按照UTF-8編碼,則是2.4KB。

只寫了1個字的作文,按理來說1字節~3字節就夠了。但只寫1個字的word文件,有10956字節【汗】。而由於硬碟格式化要求,再多占用1332字節【再汗】。

我就寫了一個字,真的什麽都沒幹

現實中常見的產品、流行的技術,實際上和時代背景密切相關。

當你抱著15寸筆記本還嫌小的時候,1990年代初的家庭,可是一家人圍著14~18寸的球面電視看的。把雪碧拿給古代人喝一口,估計他會齁得要死,必須喝點水壓壓驚。

當物質基礎變得十分豐富的時候,一定會產生無法避免的「浪費」,這種「浪費」會進一步改變人感受的閾值,對度量的估計都變得紊亂了。

2、FC時代的圖形技術

由於早期的記憶芯片(ROM)非常貴,而且大容量磁盤的技術也不成熟,所以暫且不論硬體計算能力,僅僅是想增加遊戲的總容量也非常困難。所以自然會使用符合當時水平的數據結構。

以紅白機FC為例,它的分辨率為256x240。分辨率不算低,但卻只有2KB視訊記憶體,而且還要實作全螢幕卷軸效果。所以在FC設計之初,從硬體上就提供了充分利用視訊記憶體的方法——使用Tile(瓦片)。

對每一個場景來說,使用若幹數量的瓦片,場景用有限的瓦片拼接即可。這種「二級」表示方法能極大節約儲存量。具體一些原理講解可以看一些科普,比如這個:

3、音訊容量和程式碼容量

現代音樂格式往往直接保存聲道的波形,這種做法保真度高、通用性強,但很顯然占用空間多,一首曲子的容量以千字節、兆字節計算。

而八位芯片時代的音訊解決方案,關鍵是一顆專用芯片,例如FC用的理光2A03:

下:理光2A03

音訊芯片可以產生合成音效,能提供的音色可以在一定程度上配置,但非常有限。聽聽FC遊戲的音樂可以體會到常用的音色幾乎一樣。我覺得這個音訊芯片最厲害的地方是可以同時播放幾個音軌(但不能是和弦那種「同時」),【魂鬥羅】、【沙羅曼蛇】、【忍者龍劍傳】的殿堂級音樂,主要是靠多個音軌的交替配合實作的。

每個音符只要記錄音色、頻率和音高就足夠了,音訊芯片自然會辨識出來。把音符按時間排列好就是「樂譜」了,可以簡單理解為「簡譜」。這種簡譜需要的數據量十分有限,而且大部份遊戲音樂都是迴圈播放,數據量更是小的可憐。

程式碼也是類似的。

FC時代的遊戲,沒有所謂的「引擎層」,或者說引擎層就是「硬體層」。任天堂的主機完全是為遊戲而設計的,瓦片、調色盤、音樂、音效等基本功能已經預先考慮到了,這樣一來就節約了大量底層程式碼。

程式設計師要仔細研究文件,在硬體框架下思考問題,比如如何顯示圖片、如何卷動螢幕等等;而且還要非常熟悉硬體底層和組譯,不要浪費程式碼空間。

一來二去,程式碼也能寫的非常小。

總的來說,128KB的遊戲大作,在30年前稀松平常,放到現在簡直就是黑科技。科技的劇烈變革帶來技術指標非線性的變化,讓我們的記憶和直覺徹底落伍 :)