為什么128KB的魂斗羅可以實現(xiàn)那么長的劇情?
為什么魂斗羅只有 128KB 卻可以實現(xiàn)那么長的劇情?下面來給新生代程序員講講這里面的奧秘吧。
現(xiàn)代程序員 A 和 1980 年代游戲程序員 B 的對話:
A:為什么你用 128KB 能實現(xiàn)這么多畫面、音樂、動畫?
B:128KB 還不夠么?其實為了表現(xiàn)力已經(jīng)相當奢侈了,加了很多不重要的細節(jié)。
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:你怎么壓的?一首背景音樂怎么可能超過 1KB。
A:那你實現(xiàn)全屏卷軸,用了多少顯存?
B:一共就只有 2KB 顯存,多了也放不下啊。
A:……
1我們對“數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)量”并沒什么概念。一篇 800 字的作文有多少數(shù)據(jù)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(jié)~3 字節(jié)就夠了。但只寫 1 個字的 word 文檔,有 10956 字節(jié)。而由于硬盤格式化要求,再多占用 1332 字節(jié)。
我就寫了一個字,真的什么都沒干
現(xiàn)實中常見的產(chǎn)品、流行的技術(shù),實際上和時代背景密切相關(guān)。
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(zhì)基礎(chǔ)變得十分豐富的時候,一定會產(chǎn)生無法避免的“浪費”,這種“浪費”會進一步改變?nèi)烁惺艿拈撝?,對度量的估計都變得紊亂了。
2FC 時代的圖形技術(shù)
由于早期的記憶芯片(ROM)非常貴,而且大容量磁盤的技術(shù)也不成熟,所以暫且不論硬件計算能力,僅僅是想增加游戲的總?cè)萘恳卜浅@щy。所以自然會使用符合當時水平的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
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 顯存,而且還要實現(xiàn)全屏卷軸效果。
所以在 FC 設(shè)計之初,從硬件上就提供了充分利用顯存的方法——使用 Tile(瓦片)。
對每一個場景來說,使用若干數(shù)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(jié)約存儲量。
具體一些原理講解可以看一些科普,比如這個:
https://www.bilibili.com/video/BV19J411e763
3,音頻容量和代碼容量
現(xiàn)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(jié)、兆字節(jié)計算。
而八位芯片時代的音頻解決方案,關(guān)鍵是一顆專用芯片,例如 FC 用的理光 2A03:
下:理光 2A03
音頻芯片可以產(chǎn)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 游戲的音樂可以體會到常用的音色幾乎一樣。
我覺得這個音頻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”),《魂斗羅》、《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現(xiàn)的。
每個音符只要記錄音色、頻率和音高就足夠了,音頻芯片自然會識別出來。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(shù)據(jù)量十分有限,而且大部分游戲音樂都是循環(huán)播放,數(shù)據(jù)量更是小的可憐。
代碼也是類似的。
FC 時代的游戲,沒有所謂的“引擎層”,或者說引擎層就是“硬件層”。任天堂的主機完全是為游戲而設(shè)計的,瓦片、調(diào)色板、音樂、音效等基本功能已經(jīng)預(yù)先考慮到了,這樣一來就節(jié)約了大量底層代碼。
程序員要仔細研究文檔,在硬件框架下思考問題,比如如何顯示圖片、如何卷動屏幕等等;而且還要非常熟悉硬件底層和匯編,不要浪費代碼空間。
一來二去,代碼也能寫的非常小。
總的來說,128KB 的游戲大作,在 30 年前稀松平常,放到現(xiàn)在簡直就是黑科技。
科技的劇烈變革帶來技術(shù)指標非線性的變化,讓我們的記憶和直覺徹底落伍!