游戏分发的演进历程

游戏分发历史

摘要

电子游戏最初通过固定功能设备或游戏机进行分发。随着技术的进步，各种物理介质被用于游戏分发，例如卡带和光盘。尽管这提供了更大的灵活性，但也带来了物理设计上的考量以及向后兼容性方面的复杂问题。如今，数字发行正在迅速发展，并开始超越物理介质。云游戏进一步颠覆了分发模式，通过消除本地存储、计算和渲染，将所有这些任务转移到云计算资源上。

最早的视频游戏机

最早的视频游戏机，例如图1所示的美格福斯奥德逊，作为专用系统或设备运行，只能支持单一或固定数量的游戏。

游戏的设计与实现使用了多种集成电路（IC），这些电路被布置在定制的印刷电路板（PCB）上。例如，由阿尔·阿尔科恩设计的雅达利的乒乓完全通过硬件实现，使用的集成电路原本是为电视机设计的——整个过程中没有使用一行程序代码。由于需要考虑整体系统的成本，游戏设计者在设计时受到诸多限制，只能使用当时 readily available 的集成电路（ICs）来实现。

随着半导体制造工艺的进步，游戏主机开始采用更通用的硬件，例如随机存取存储器（RAM）、中央处理器（CPU）和图形处理器（GPU），游戏主机逐渐转向使用只读存储器（ROM）卡带。

消费者现在可以通过更换卡带，轻松购买并运行新的游戏，而无需更换现有的游戏主机。仙童 Channel F 是最早采用 ROM 卡带的游戏主机之一；此类卡带的示例如图2所示。

ROM卡带在设计和实现上通常是专有的；换句话说，它们仅设计用于某一特定游戏主机。然而，也有一些游戏主机保持向后兼容性的情况。与上一代游戏机的ROM卡带兼容。一个显著的例子是任天堂GameBoy Player，如图3所示。

任天堂Game Boy播放器是一种配件，消费者可以购买并将其连接到任天堂GameCube游戏主机上，从而能够玩上一代游戏机（任天堂Game Boy、任天堂Game Boy Color和任天堂Game Boy Advance）的游戏。

随着游戏数据规模的增加（例如纹理、精灵图、音频等），对能够存储更多信息的物理介质的需求也随之增长。这推动了光存储介质的采用。例如CD‐ROM、DVD‐ROM和蓝光。尽管物理介质符合标准，但内容通常受到数字版权管理工具的保护，以防止未经授权的再分发。一些游戏主机使用专有光存储介质，这不仅增加了复制或重新分发内容的难度，还有助于游戏主机的物理设计和外形尺寸。例如，任天堂GameCube使用任天堂光学光盘，而索尼PSP使用通用媒体光盘（UMD）；图4展示了UMD。传统的光存储介质对于这两种游戏主机来说都过于庞大。

随着全球互联网带宽和普及率的提高，数字发行——即用户将游戏的数字副本直接下载到连接至游戏机的内部或外部存储介质上的方式——逐渐兴起。消费者不再需要前往实体店，只需按下几个按钮，即可立即开始下载所选游戏。实体店的库存问题也不再那么令人担忧。最早的数字游戏分发服务之一是为雅达利2600开发的GameLine。消费者可以将一个专有调制解调器和本地存储卡带安装到游戏机中，并使用通过电话线下载游戏。另一个值得注意的早期数字游戏分发服务是为Intellivision开发的 PlayCable。消费者可以使用专用适配器，利用现有的有线电视（CATV）信号下载游戏。现代游戏机，例如任天堂Switch，可以从任天堂eShop （任天堂的在线游戏市场）下载游戏，并将游戏数据保存到设备的内部存储或外部存储中（对于任天堂Switch，可使用microSD卡）。

数字发行的演进与现代存储技术

如今，现代游戏机通过互联网下载的不仅是数字游戏，还包括系统更新（针对游戏机本身）和游戏补丁（用于修复漏洞或添加内容）。随着越来越多的内容以数字化形式分发和被消费，对大容量本地非易失性存储的需求显著增长。像微软Xbox One和索尼PlayStation 4这样的游戏主机在设计和销售时，内置的非易失性存储容量最高可达1TB。随着现代游戏所需数据量进一步增加（以支持更高分辨率、空间音频等），加载时间——即游戏主机从本地存储设备读取游戏数据所需的时间——也随之增加。更长的加载时间降低了整体用户体验，因为消费者需要等待更长时间才能继续游戏。

当时，由于机电存储设备（如硬盘驱动器（HDD））相对便宜，因此随游戏主机一同出货。然而，它们的速度与固态存储设备（SSD）相比明显慢得多。如今，SSD已大幅比过去更加主流且成本远低于以往；即将推出的游戏机，如微软的Xbox Series S和X以及索尼的 PlayStation 5，都将配备使用NVM Express（NVMe）的固态存储。Xbox Series X能够以2.4 GB/s的速度从其内部存储读取数据，而 PlayStation 5则能够以5.5 GB/s的速度从其内部存储读取数据。微软更进一步，与希捷合作设计了外部存储介质，如图5所示，可插入主机中，为其本地存储额外扩展1TB，并保持其标称数据读取速度。

作为对比，上一代游戏机采用SATA III并配备HDD，其平均读取速度为100 MB/s；一些消费者将游戏主机内的HDD更换为SSD，但仍受限于SATA III总线，其理论最大读取速度为600 MB/s。

PC游戏分发与云游戏的崛起

在个人电脑（PC）上运行的游戏也遵循了类似的发展路径。游戏发行最初使用音频磁带或软盘等介质，随后过渡到光存储介质。如图6所示的 Apple II和TRS-80就是早期个人电脑的例子，它们使用音频磁带作为物理介质。

如今，PC游戏主要通过Valve的Steam和艺电的Origin等在线游戏市场进行分发。与游戏主机一样，这些游戏通过本地内部或外部存储设备下载并保存。

随着数字发行的普及持续增长，通过光存储介质的分发方式开始逐渐淡出。尽管光驱仍在生产，但如今出售的个人电脑，无论是台式机还是笔记本电脑，都很少配备光驱。一些较新的游戏机，例如微软Xbox Series S和索尼PlayStation 5的“数字版”，已完全省去了光驱。

云游戏：分发模式的根本变革

云游戏也改变了游戏分发的格局。游戏不再需要下载并安装到本地存储介质上，也不再在本地主机上进行渲染和处理，而是完全在云端进行存储、渲染和处理。主机的主要处理功能实际上被转移到了云端。渲染好的画面帧只需通过流媒体传输到消费者设备，并在显示器（例如电视）上呈现。所有控制器输入以及触觉反馈均由本地设备发送至云端，并从云端接收，而游戏正是在云端完成渲染和处理的。这种分发方式简化了玩家访问游戏的过程，有助于提升消费者对云游戏平台的整体体验。

然而，现代云游戏架构由于控制器输入需通过互联网发送至云端进行处理（而非直接发送至本地主机处理），因此存在较高的输入延迟问题。尽管这种较高的输入延迟可能导致用户体验下降，目前已有多种解决方案正在开发中，以降低输入延迟。

疫情推动数字分发加速

2020年新冠疫情加速了数字视频游戏分发的普及。疫情期间，被当地政府视为“非必要”的所有企业都被迫关闭其实体店；其中许多包括销售游戏实体版的零售商。消费者只能选择订购游戏实体版并等待其发货和送达，或直接下载游戏，从而以相对较短的等待时间开始游玩。2020年8月，索尼报告称，其在2020年4月至6月期间共售出9100万份游戏。在这9100万份游戏中，有6730万份（74%）为数字方式销售。索尼还表示，数字游戏销售同比增长了154%。

有趣的是，一些早期的游戏主机，例如 Pong，虽然结构极为简单，但运行速度却非常快。Pong 无需加载画面、下载或渲染；你只需打开电源即可立即开始游戏。随着游戏主机的复杂性和性能随时间大幅提升，直到现在，我们才得以重新实现近乎即时的游戏体验。而实现这一目标所依赖的是尖端的存储架构以及云计算技术的应用。