De fleste datamaskin- og videospill som er opprettet i det 20. århundre, kjente blokkert, pixelert grafikk. Hvis du ikke vokste opp med dem (eller aldri oppmerksom på de tekniske detaljene), kan du kanskje lure på hvorfor. Vi vil utforske opprinnelsen til Pixel Art og hvordan grafikk har eksplodert i kompleksitet over tid.
Det korte svaret: Oppløsning var begrenset av kostnad og tilgjengelig teknologi
Det pixelerte kunstverket i eldre videospill-hvor skjermoppløsningen er lav nok til at pikslene er åpenbare og blokkerte, i stor grad var resultatet av lavoppløselige TV-apparater og den høye kostnaden for minnesko og Digital Logic. På den tiden ble disse spillene opprettet i forhold til i dag.
Selv om det var mulig å lage et digitalt bilde for HD-oppløsning på slutten av 1970-tallet, eksisterte teknologien til å animere den i sanntid ikke til mye senere. Slik teknologi var altfor dyrt å sette inn et masseprodusert underholdningsprodukt som forbrukere kunne ha råd til i midten av 2000-tallet.
Spilldesignere gjorde hva de kunne med den begrensede teknologien tilgjengelig på den tiden, ved hjelp av mosaikk-lignende Blocky, pixelert grafikk for å illustrere sine spill for konsoller, for eksempel Atari 2600. , NES, SEGA Genesis, og mange flere.
"Vi ville skisse på grafpapir, og digitaliserer deretter disse tegningene," sier Joe Decuir, som sam-opprettet Atari 2600 spillkonsollen og programmert en av sine tidligste spill. "Jeg husker levende hvordan clunky tanker så inn Kamp . "
Selv kunstnere på PC-spillsiden måtte håndtere relativt lavoppløselige, lav-fargebilder i forhold til i dag. "Å måtte jobbe i disse gigantiske mursteinene med solid farge og være begrenset til bare 16 forferdelige farger som hadde blitt valgt for oss på forhånd, hvorfra det ikke var varierende, var en enorm hindring," sier Mark Ferrari, som trakk Ega grafikk for lucasfilm spill på IBM PC som Zak McKracken. , Vevstol , og Hemmeligheten til Monkey Island .
Men artister omfavnet begrensningene og gjorde tidløse klassikere uansett. La oss ta en dypere titt på hva tekniske evner førte til de begrensningene, og hvorfor pixelert spillkunst ble mindre nødvendig over tid.
Hvordan Video Game Graphics jobber
Digital spillgrafikk handler om piksler-hvordan du lagrer dem, hvordan du behandler dem, og hvordan du viser dem. Flere piksler-per-tommers betyr flere detaljer , Men jo flere piksler du har, jo mer maskinvarekraft du trenger for å kjøre dem.
Ordet "piksel" oppsto som en forkortelse av begrepet "bildeelement" Coined av datamaskinforskere på 1960-tallet . Piksler er den minste mulige delen av et digitalt bilde, uavhengig av oppløsning. I moderne datamaskiner er de vanligvis representert som firkantede blokker - men ikke alltid , avhengig av naturen og Aspect-forholdet på displayet .
I abstrakte vilkår jobber de fleste videospillgrafik ved å lagre et rutenett av piksler (kjent som en bitmap) i en del av videominnet som heter a ramme buffer . En spesialkrets leser deretter det minnet og oversetter det til et bilde på skjermen. Mengden detalj (oppløsning) og antall farger du kan lagre i det bildet er direkte relatert til hvor mye videominne du har tilgjengelig i datamaskinen eller spillkonsollen.
Noen tidlige konsoll og arkadespill brukte ikke rammebuffere. Faktisk holdt Atari 2600-konsollen, utgitt i 1977, og holdt kostnadene lave av bruker dedikert logikk for å generere et signal på flyet som TV-skanningslinjen flyttet ned på skjermen. "Vi prøvde å være billig, men det satte vertikal i hendene på programmørene, som var mye smartere enn maskinvaredesignere realisert," sier Decuir på 2600.
I tilfeller av pre-frame buffer spill var den grafiske detaljene begrenset av kostnaden for støttekretsen (som i Ataris tidlige diskrete logiske arkadespill ) eller størrelsen på programkoden (som i ATARI 2600).
Eksponentielle endringer i minne og oppløsning
Omfanget av forbedring i de tekniske egenskapene til datamaskiner og spillkonsoller har vært eksponentiell I løpet av de siste 50 årene, noe som betyr at kostnaden for digital minne og databehandlingskraft er redusert med en hastighet som tåler sunn fornuft.
Det er fordi forbedring av chip fabrikasjon teknologier har tillatt produsenter å cram eksponentielt flere transistorer inn i et gitt område på et stykke silisium, noe som gjør det mulig for dramatiske økninger i minnet, CPU-hastighet og grafikkchip-kompleksitet.
"Egentlig, det er hvor mange transistorer du kan bruke?" sier Steve Golson, meddesigner av Atari 7800. 'S grafikkbrikke og a co-skaperen av Ms Pac-Man , blant andre spill. "Med noen få titusenvis av transistorer, har du Atari 2600. Med titalls milliarder transistorer får du moderne konsoller. Det er en million ganger mer. Og klokkehastighetene har økt fra noen få megahertz til noen få gigahertz. Det er en tusen ganger økning. "
Kostnaden for transistorer påvirket hver elektronisk komponent som benyttet dem, inkludert RAM-minnespill. Ved begynnelsen av den datastyrte spillkonsollen i 1976 var digitalt minne veldig dyrt. De Fairchild Channel F. Brukte bare 2 kilobytes RAM for å lagre et bitmappet bilde av skjermen - bare 128 × 64 piksler (102 × 58 synlig), med bare en av fire farger per piksel. RAM-sjetonger av lignende kapasitet til fire ram chips brukes i kanalen f Retailing for rundt $ 80 totalt på den tiden , som er $ 373 justert for inflasjon.
Raskt frem til 2021, når Nintendo-bryteren inneholder 4 gigabyte RAM som kan deles mellom arbeidsminne og videominne. La oss anta at et spill bruker 2 GB (2.000.000 kilobytes) av video RAM i bryteren. På 1976 RAM-prisene vil de 2.000.000 kilobytes RAM ha kostet $ 80 millioner i 1976-det er over $ 373 millioner i dag. Insane, ikke sant? Det er den logiske definerende naturen av eksponensiell endring.
Ettersom prisen på minnet har falt siden 1976, har konsollprodusentene vært i stand til å inkludere mer video RAM i konsollene sine, noe som gir mye bilder med høyere oppløsning. Med mer oppløsning har individuelle piksler blitt mindre og vanskeligere å se.
De Nintendo Entertainment System. , utgitt i 1985, kunne produsere et 256 × 240 oppløsningsbilde (61.440 piksler). I dag kan en Sony PlayStation 5-konsoll produsere et 3840 × 2160 bilde (4k), og potensielt, en så høy som 7680 × 4320. (33,177,600 piksler). Det er en 53 900% økning i videospillkonsolloppløsningen de siste 36 årene.
Selv om det var mulig å vise HD-grafikk på 1980-tallet, var det ingen måte å flytte de bildene mot minne og male dem på en skjerm på 30 eller 60 ganger i sekundet. "Vurder Pixars fantastiske animerte kortfilm Eventyrene i André & amp; Wally B. , "Sier Golson. "I 1984 krevde denne filmen en $ 15 millioner cry supercomputer å skape."
Til Eventyrene i André & amp; Wally B. , Pixar gjengitt detaljert 512 × 488 resolusjon rammer med en hastighet på omtrent en ramme per 2-3 timer . Høytidsoppløsningsarbeid forsøkte senere tok mye lengre tid og multi-million dollar verdensklasse utstyr. Ifølge Golson, når det gjaldt real-time photorealistisk grafikk, "det ikke kunne gjøres ved hjelp av maskinvaren som er tilgjengelig i 1984. enn si til et prispunkt for å bli solgt til forbrukere."
TV-settoppløsning var lav, begrensende detalj
Selvfølgelig, for en konsoll som skal vise et bilde med en 4K-oppløsning som dagens high-end-konsoller, trenger du et skjermbilde som er i stand til å gjøre det, som ikke eksisterte på 1970-tallet og 80-tallet.
I forkant av HDTV ERA. , de fleste spillkonsoller utnyttet relativt antikke visningsteknologi utviklet på 1950-tallet, før noen forventet å spille høyoppløselige hjemmevideospill. Disse TV-apparatene ble designet for å motta sendinger over luften via en antenne som koblet til baksiden.
"Den eneste måten å koble til TVen var gjennom antenneinngangen," sier Steve Golson, og husker sitt arbeid på Atari 7800 i 1984. "Således måtte konsollen generere et kompatibelt signal som så ut som det kom fra antennen din. Så du var begrenset av mulig oppløsning av en analog NTSC-kringkastingssignal . "
Ideelt sett kan NTSC analoge TV-signalet håndtere ca 486 interlaced linjer som er ca 640 piksler brede (selv om dette varierer basert på implementering på grunn av standardens analoge natur). Men tidlig på, oppdaget spillkonsolldesignere at de bare kunne spare minne ved bare å bruke halvparten av NTSCs to interlaced-felter per sekund for å lage et veldig stabilt 240 pikselhøyt bilde, nå kalt "240p" blant entusiaster . For å holde 4: 3-aspektforholdet, begrenset de den horisontale oppløsningen til ca. 320 piksler, selv om dette nøyaktige tallet varierte betydelig mellom konsoller.
NTSC-signalet begrenset også antall farger du kunne generere uten at de bløder sammen eller vasker ut. "Og du måtte gjøre det fint ut for de mange som fortsatt hadde svart-hvite TVer! Dette begrenset fargevalgene ytterligere, sier Golson.
For å komme seg rundt denne begrensningen, begynte personlige datamaskiner å bruke høyere oppløsning ikke-tv-skjermer på begynnelsen av 1980-tallet. "IBM-PCen og dets kloner inspirerte et stort marked for separate fargeskjermer som kunne håndtere minst VGA (640 x 480)," legger Joe Decuir. "Men spillspillere fikk ikke de til 1990-tallet, for PC-tilkoblet spill."
Noen vintage arkadespill, som Nintendo's Popeye. (1982), benyttet seg av mye høyere oppløsninger (512 × 448) som er mulig med arkademonitorer ved hjelp av en ikke-standard interlaced videomodus, men disse spillene kunne ikke spilles på hjemmekonsoller på den tiden uten grafiske kompromisser når oversatt til hjemmekonsoller.
Også, skjermer er forskjellige i dag i skarphet og nøyaktighet, overdriver pixelasjonseffekten på noen eldre spill. Det som ser square og blokkere på en moderne LCD-skjerm var ofte glattet når det vises på en Vintage CRT-skjerm eller TV-apparat.
Lagringsplass Angi grenser på grafisk kompleksitet, også
I både konsoll og dataspill, var kompleksiteten i grafikken begrenset ikke bare ved visningskapasitet og logisk hastighet, men også av hvordan de ble lagret på flyttbare medier som kunne distribueres til kunder.
"I dag begynner folk egentlig ikke å forstå hva et begrenset miljø vi jobbet i når det gjelder lagringsplass og behandlingstid," sier Mark Ferrari. "Diskplass var virkelig verdifull i disse dager."
På den tiden trakk Ferrari sin grafikk for Lucasfilm, et spill måtte passe på en håndfull disketter Det kan bare lagre ca 1,4 megabyte stykker. Selv om LucasFilm komprimerte sitt spill-kunstverk, kan begrensningen på hvor mye detalj Ferrari kunne inkludere, ikke bare fra oppløsningen av IBM PC-grafikkortet, men også fra lagringskapasiteten til diskettene selv.
Men som minnepriser har kostnaden for å lagre grafikkdata på flyttbare medier falt eksponentielt. På konsollsiden av ting holdt en Fairchild Channel F-patron ca. 2 kilobytes data i 1976, mens Nintendo Switch-spillkort kan lagre opptil 32.000.000 kilobytes data (32 GB). Det er 16 millioner ganger mer lagringsplass, noe som gir mye mer plass til detaljerte grafikkdata.
Slutten av den synlige pikselet ... og en ny begynnelse
I 2010, Apple introdusert en "retina display" på iphone 4 -En skjerm med en oppløsning høy nok til at det blotte øye (ved en standard visningsavstand) ikke lenger kan skille individuelle piksler. Siden da har disse Ultra High Res-skjermene flyttet til tabletter, skrivebord og bærbare datamaskiner.
For en liten stund så det ut som kanskje pixel kunsts dager var endelig over helt. Men lav-res pixel kunst har ikke forsvunnet. Faktisk er det på en oppgang.
Begynnelsen på slutten av 2000-tallet begynte Indie-spillutviklere å omfavne Retro Pixel Art Estetic på alvor. De gjorde det delvis av nostalgiske grunner, og også fordi det i noen tilfeller er lettere for et lite team av utviklere å skape enklere blokkgrafikk enn detaljerte, høyoppløselige illustrasjoner som ser profesjonelt ut. (Som med alt er det unntak - å skape overbevisende og glatte animasjoner med 2D sprites er en veldig arbeidsintensiv prosess, for eksempel.)
Blocky-pixel spill som Stardew Valley. og Minecraft fremkalle følelser av en enklere tid, samtidig som de gir de bekvemmelighetene som følger med moderne spilldesign.
Mark Ferrari ser på disse moderne pixelartister med ærefrykt og ærbødighet. "Jeg gjorde pixel kunst fordi det ikke var noe alternativ. Det var ikke et valg, det var en nødvendighet, sier Ferrari. "Folk som gjør Pixel Art, er nå alt som gjør det ved valg. Det er ikke en teknisk imperativ i verden akkurat nå for å gjøre Pixel Art lenger. Men de velger dette som en estetisk fordi de elsker det. "
Så selv om Pixel Art var en gang en begrensning, er det nå en verdsatt kunst estetikk som sannsynligvis aldri vil forsvinne, og det er alt takket være den svært korte perioden i historien når kunstnere gjorde det de kunne med den begrensede teknologien til tiden. Piksler for alltid!
