知乎:为什么魂斗罗只有128KB却可以实现那么长的剧情?

本文通过当代程序员与1980年游戏程序员的对话,揭示了早期游戏开发者如何在资源极度有限的环境下创造出丰富的游戏体验。FC游戏时代,由于硬件限制,开发者巧妙利用Tile技术、压缩音频和精简代码,实现了在128KB内存中制作出包含丰富画面、音乐和动画的游戏。对比现代,技术的快速发展使得数据量和计算能力呈现非线性增长,人们的感知阈值也随之改变。文章深入浅出地探讨了技术进步对行业标准和直觉认知的影响,并鼓励读者理解技术历史,更好地把握技术发展脉络。

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本文授权转载自知乎皮皮关https://www.zhihu.com/question/50076174/answer/1101330430

当代程序员A和1980年游戏程序员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】。

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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(红白机)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。

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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:

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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 。


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