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为什么魂斗罗只有128KB却可以实现那么长的剧情?

2016-08-27游戏

统一声明:有好几位网友发私信评论告诉我,最近著名公众号「差评」也发布了与这个知乎问题主题一致的文章,核心内容借鉴了本问题下几个答主的主要思想。

我认为红白机时代的资源压缩技术属于网络上公开的知识,并不是某个答主的专利,所以每个人都可以用自己的话总结成科普文章发表。将文章结构分为数据容量、图形、音乐三部分,算是思路上的借鉴。

互联网时代的「原创」文章内容总会出现重叠和交集,如果是某人原创的思想被别人借用,就涉嫌「抄袭或洗稿」;如果是公开的知识则不算。还是要具体问题具体分析。

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现代程序员A和1980年代游戏程序员B的对话:

A:为什么你用128KB能实现这么多画面、音乐、动画?

B:128KB还不够么?其实为了表现力已经相当奢侈了,加了很多不重要的细节。

A:就说你们的音乐,这个音乐,我压到最低码率的mp3,也得至少1MB吧。

B:你怎么压的?一首背景音乐怎么可能超过1KB。

A:那你实现全屏卷轴,用了多少显存?

B:一共就只有2KB显存,多了也放不下啊。

A:……

1、我们对「数据量」无法直观认识

除非是专家,一般人根本无法估算到底多大算大,多小算小。

一般人对「数据量」并没什么概念。一篇800字的作文有多少数据量?按照GBK编码,约1.6KB,按照UTF-8编码,则是2.4KB。

只写了1个字的作文,按理来说1字节~3字节就够了。但只写1个字的word文档,有10956字节【汗】。而由于硬盘格式化要求,再多占用1332字节【再汗】。

我就写了一个字,真的什么都没干

现实中常见的产品、流行的技术,实际上和时代背景密切相关。

当你抱着15寸笔记本还嫌小的时候,1990年代初的家庭,可是一家人围着14~18寸的球面电视看的。把雪碧拿给古代人喝一口,估计他会齁得要死,必须喝点水压压惊。

当物质基础变得十分丰富的时候,一定会产生无法避免的「浪费」,这种「浪费」会进一步改变人感受的阈值,对度量的估计都变得紊乱了。

2、FC时代的图形技术

由于早期的记忆芯片(ROM)非常贵,而且大容量磁盘的技术也不成熟,所以暂且不论硬件计算能力,仅仅是想增加游戏的总容量也非常困难。所以自然会使用符合当时水平的数据结构。

以红白机FC为例,它的分辨率为256x240。分辨率不算低,但却只有2KB显存,而且还要实现全屏卷轴效果。所以在FC设计之初,从硬件上就提供了充分利用显存的方法——使用Tile(瓦片)。

对每一个场景来说,使用若干数量的瓦片,场景用有限的瓦片拼接即可。这种「二级」表示方法能极大节约存储量。具体一些原理讲解可以看一些科普,比如这个:

3、音频容量和代码容量

现代音乐格式往往直接保存声道的波形,这种做法保真度高、通用性强,但很显然占用空间多,一首曲子的容量以千字节、兆字节计算。

而八位芯片时代的音频解决方案,关键是一颗专用芯片,例如FC用的理光2A03:

下:理光2A03

音频芯片可以产生合成音效,能提供的音色可以在一定程度上配置,但非常有限。听听FC游戏的音乐可以体会到常用的音色几乎一样。我觉得这个音频芯片最厉害的地方是可以同时播放几个音轨(但不能是和弦那种「同时」),【魂斗罗】、【沙罗曼蛇】、【忍者龙剑传】的殿堂级音乐,主要是靠多个音轨的交替配合实现的。

每个音符只要记录音色、频率和音高就足够了,音频芯片自然会识别出来。把音符按时间排列好就是「乐谱」了,可以简单理解为「简谱」。这种简谱需要的数据量十分有限,而且大部分游戏音乐都是循环播放,数据量更是小的可怜。

代码也是类似的。

FC时代的游戏,没有所谓的「引擎层」,或者说引擎层就是「硬件层」。任天堂的主机完全是为游戏而设计的,瓦片、调色板、音乐、音效等基本功能已经预先考虑到了,这样一来就节约了大量底层代码。

程序员要仔细研究文档,在硬件框架下思考问题,比如如何显示图片、如何卷动屏幕等等;而且还要非常熟悉硬件底层和汇编,不要浪费代码空间。

一来二去,代码也能写的非常小。

总的来说,128KB的游戏大作,在30年前稀松平常,放到现在简直就是黑科技。科技的剧烈变革带来技术指标非线性的变化,让我们的记忆和直觉彻底落伍 :)