Большинство компьютерных и видеоигр, созданных в 20-м веке, представленном блочной, Pixelated Graphics. Если вы не вырастели с ними (или никогда не обращали внимания на технические детали), вы можете задаться вопросом, почему. Мы исследуем происхождение пикселя и как графика взорвалась в сложности со временем.
Краткий ответ: разрешение было ограничено стоимостью и доступной технологией
Pixelated Artwork в старых видеоиграх - где разрешение дисплея достаточно низкое, что пиксели очевидны и блокируются - в значительной степени был результатом телевизионных наборов с низким разрешением и высокой стоимости микросхем памяти и Цифровая логика В то время эти игры были созданы относительно сегодня.
Хотя можно было создать цифровое изображение HD-разрешения на конец 1970-х годов, технология, которая в режиме реального времени в режиме реального времени не существовала до сих пор. Такая технология была слишком дорогой, чтобы ввести в массовый развлекательный продукт, который потребители могли позволить себе до середины 2000-х годов.
Дизайнеры игровых игр делали то, что они могли с ограниченными технологиями, доступными в то время, используя Мозаика Bloady, Pixelated Graphics, чтобы проиллюстрировать свои игры для консолей, таких как Atari 2600. , NES, Sega Genesis, и многие другие.
«Мы бы нарисовали на графике бумаги, а затем оцифрируйте эти чертежи», - говорит Джо Декуэр, который совместно создал игровую консоль Atari 2600 и запрограммировал одну из своих ранних игр. «Я вспоминаю ярко, насколько неуклюже посмотрели танки Бой "
Даже художники на игровой стороне ПК должны были иметь дело с относительно низким разрешением, низкоцветными изображениями по сравнению с сегодняшней. «При необходимости работать в этих гигантских кирпичах сплошного цвета и ограничиваться всего 16 ужасных цветов, которые были выбраны для нас раньше времени, от которого не было изменено, было огромным препятствием», - говорит Марк Феррари, который нарисовал Графика EGA Для игр Lucasfilm на IBM PC, например Зак Макксан С Острие , а также Секрет острова обезьян Отказ
Но художники обняли ограничения и все равно сделали вечную классику. Давайте посмотрим, какие технические возможности привели к этим ограничениям и почему Pixelated Game Art стало менее необходимым со временем.
Как работает видеоигра Графическая работа
Цифровая игра Graphics Все о пикселях - как вы их храните, как вы их обработаете, и как вы их отображаете. Больше пикселей-на-дюймов означает Подробнее , но более пиксели у вас есть, тем более аппаратная мощность вам нужно для их вождения.
Слово «пиксель» возник в качестве аббревиатуры термина «элемент изображения», придуманы компьютерными исследователями в 1960-х годах Отказ Пиксели - самая маленькая возможная часть любого цифрового изображения независимо от разрешения. В современных компьютерах они обычно представлены как квадратные блоки, но не всегда , в зависимости от природы и Соотношение сторон устройства отображения Отказ
В абстрактных терминах большинство видеоигрной графики работают, хранив сетку пикселей (известный как растровое изображение) в порции видео памяти под названием кадровый буфер Отказ Специальная цепь затем читает эту память и переводит его в изображение на экране. Сумма детализации (разрешение) и количество цветов, которые вы можете хранить в этом изображении, напрямую связаны с возможностью видео памяти, доступного вами на вашем компьютере или игровой консоли.
Некоторые ранние консоли и аркадные игры не использовали буферы кадров. На самом деле, консоль ATARI 2600, выпущенная в 1977 году, сдержалась низкая стоимость используя выделенную логику для генерации сигнала на лету Поскольку линия телевизионного сканирования переместилась по экрану. «Мы пытались быть дешевыми, но которые ставят вертикали в руках программистов, которые были намного умнее, чем реализованные аппаратные дизайнеры», - говорит Декур из 2600.
В случаях предварительного кадра буферных игр графическая деталь была ограничена стоимостью вспомогательной схемы (как в Ранние дискретные логические аркады Atari ) или размер программного кода (как в ATARI 2600).
Экспоненциальные изменения в памяти и разрешении
Масштаб улучшения технических возможностей компьютеров и игровых консолей был экспоненциальный За последние 50 лет, что означает, что стоимость цифровой памяти и вычислительной мощности уменьшилась со скоростью, которая выступает в здравый смысл.
Это потому, что улучшенные технологии изготовления чипов позволили производителям добрать экспоненциально больше транзисторов В данную область на куске кремния, позволяющий драматическим увеличением памяти, скорости процессора и графической сложности чипов.
«Действительно, это сколько транзисторов вы могли бы использовать?» говорит Стив Голсон, совместный дизайнер Atari 7800. Графический чип и со-создатель Г-жа Пак-человек , среди других игр. «С несколькими десятками тысяч транзисторов у вас есть Atari 2600. С десятками миллиардов транзисторов вы получаете современные консоли. Это больше миллиона раз. И тактовые скорости увеличились с нескольких мегагерц до нескольких гигахерц. Это в тысяче сгиба.
Стоимость транзисторов повлияла на каждый электронный компонент, который их использовал, включая чипсы памяти RAM. На рассвете компьютеризированной игровой консоли в 1976 году цифровая память была очень дорогой. То Fairchild Channel F. Используется просто 2 килобайта оперативной памяти для хранения растрового изображения экрана - всего 128 × 64 пикселей (102 × 58 видимых), с одним из четырех цветов на пиксель. ОЗУ одинаковых мощности к четыре фишки используется в канале F рознично воспользоваться около 80 долларов в то время , который составляет 373 доллара для инфляции.
Быстро вперед до 2021 года, когда переключатель Nintendo включает в себя 4 гигабайта оперативной памяти, которые могут быть переданы между рабочей памятью и видеопамятой. Предположим, что игра использует 2 ГБ (2 000 000 килобайт) видеозамной памяти в коммутаторе. В 1976 году цены RAM, эти 2 000 000 килобайт ОЗУ будут стоить 80 миллионов долларов в 1976 году - сегодня более 373 миллионов долларов. Безумен, верно? Это логика - бросающая проблема экспоненциальных изменений.
Поскольку цена памяти упала с 1976 года, у консоли Makers смогли включить больше видео RAM в их консолях, что позволяет для гораздо более высоких изображений. С более чем разрешением отдельные пиксели стали меньше и сложнее увидеть.
То Система развлечений Nintendo Выпущено в 1985 году, может создать изображение разрешения на 256 × 240 (61 440 пикселей). Сегодня консоль Sony PlayStation 5 может производить изображение 3840 × 2160 (4K) и, потенциально, как высоко, как 7680 × 4320. (33 177 600 пикселей). Это на 53,900% увеличение разрешения консоли видеоигр за последние 36 лет.
Даже если бы можно было отобразить графику высокой четкости в 1980-х годах, не было способа переместить эти изображения из памяти и нарисовать их на экран в 30 или 60 раз в секунду. «Рассмотрим замечательный анимационный короткометражный фильм Pixar Приключения André & AMP; Уолли Б. , - говорит Гольсон. «В 1984 году этот фильм требовал создания суперкомпьютера Cray $ 15 млн.».
Для Приключения André & AMP; Уолли Б. , Pixar представил подробные рамки разрешения 512 × 488 в скорости примерно один кадр за 2-3 часа Отказ Работы с более высоким разрешением пытались позже взяли гораздо дольше оказание времени и многомиллионного оборудования мирового уровня. По словам Гольсона, когда он пришел к фотореалистической графике в режиме реального времени: «Это просто не может быть сделано с использованием оборудования, доступного в 1984 году. Не говоря уже о цене, которая будет продана потребителям».
Разрешение телевизора было низким, ограничивающим деталь
Конечно, для консоли для отображения изображения с разрешением 4K, такими как современные высококачественные консоли, вам нужен дисплей, способный сделать это, который не существовал в 1970-х и 80-х годах.
До HDTV ERA Большинство игровых консолей использовали относительно античные технологии отображения, разработанные в 1950-х годов, прежде чем кто-либо ожидал играть в домашних видеоигры с высоким разрешением. Эти телевизоры были разработаны для получения трансляций по воздуху через антенну, которая подключена к спине.
«Единственный способ подключения к телевизору был через вход антенны», - говорит Стив Гольсон, вспомнив свою работу на ATARI 7800 в 1984 году. «Таким образом, консоль пришлось создать совместимый сигнал, который выглядел, как будто он исходил из вашей антенны. Так что вы были ограничены возможным разрешением аналогового NTSC широковещательный сигнал "
В идеале, аналоговый телевизор NTSC может обрабатывать около 486 чересстрочных линий, которые имеют ширину около 640 пикселей (хотя это зависит от реализации из-за аналогового характера стандарта). Но в начале игровых консольных дизайнеров обнаружили, что они могут сохранить память, используя половину двух чересстрочных полей NTSC, чтобы сделать очень стабильный 240 пиксель-высокого изображения, Теперь называется «240P» среди энтузиастов Отказ Чтобы сохранить соотношение сторон 4: 3, они ограничивали горизонтальное разрешение до около 320 пикселей, хотя это точное число значительно варьировалось между консолями.
Сигнал NTSC также ограничил количество цветов, которые вы можете генерировать, не опережая их и не промыть. «И вы должны были заставить это выглядеть красиво для многих людей, которые все еще были черно-белые телевизоры! Это дополнительно ограничивает ваш выбор цвета », - говорит Гольсон.
Чтобы обойти это ограничение, персональные компьютеры начали использовать без телевизионные дисплеи с более высоким разрешением в начале 1980-х годов. «IBM PC и его клоны вдохновили большой рынок для отдельных цветовых мониторов, которые могут обрабатывать по крайней мере VGA (640 x 480)», - добавляет Джо Декуэр. «Тем не менее, игровые игроки не получили теми до 1990-х годов для подключенных к ПК для игр».
Некоторые старинные аркадные игры, такие как Nintendo's Папа (1982), воспользовались гораздо более высокими разрешениями (512 × 448), сделанные возможными с помощью аркадных мониторов с использованием нестандартного чересстрочного видео режима, но эти игры не могут быть воспроизведены на дому игровых консолей в то время без графических компромиссов При переводе на домашние консоли.
Кроме того, отображения сегодня различны в резкости и точности, преувеличивая эффект пикселирования на некоторые старые игры. Что выглядит квадрат и блокирует на современном ЖК-мониторе часто сглаживаются при отображении на винтажном мониторе CRT или телевизором.
Место для хранения Установленные ограничения на графическую сложность тоже
В консоли, так и в компьютерных играх сложность графики была ограничена не только путем возможностей отображения и логической скорости, но и о том, как они были сохранены на съемных носителях, которые могут быть распространены с клиентами.
«В наши дни люди действительно не начинают понимать, какова ограниченная среда, в которой мы работали с точки зрения места для хранения и времени обработки», - говорит Марк Феррари. «Дисковое пространство было действительно драгоценным в те дни».
В то время Ferrari нарисовал свою графику для Lucasfilm, игра должна была соответствовать горстке дискеты Это может хранить только около 1,4 мегабайта за штуку. Несмотря на то, что Lucasfilm сжимали свою игру произведения искусства, ограничение на то, насколько деталь Ferrari может включать в себя не только из разрешения видеокарты IBM PC, но и от емкости хранения самих дисков.
Но, как и цены на память, стоимость хранения графических данных на съемных носителях также упала экспоненциально. На консольной стороне вещей картридж Fairchild Channel F в 1976 году состоялся около 2 килобайт данных в 1976 году, в то время как Nintendo Switch Game Cards может хранить до 32 000 000 килобайт данных (32 ГБ). Это 16 миллионов раз больше места для хранения, обеспечивая гораздо больше места для подробных графических данных.
Конец видимого пикселя ... и новое начало
В 2010 году Apple представил «дисплей сетчатки» на iPhone 4 - Экран с разрешением достаточно высоко, чтобы невооруженным глазом (на стандартном расстоянии просмотра) больше не мог отличить отдельных пикселей. С тех пор эти дисплеи Ultra High-Res переместились в планшеты, настольные компьютеры и ноутбуки.
Накоми, на некоторое время это выглядело так, как будто дни арт пикселей, наконец, были окончательно закончены. Но с низким вызовом пиксель искусства не исчез. На самом деле, это на подъем.
Начиная с конца 2000-х годов, разработчики INDie Game стали принять эстетику ретро пиксель эстетическими. Они сделали это частично для ностальгических причин, а также потому, что в некоторых случаях легче для небольшой команды разработчиков создать более простую блочную графику, чем подробные, иллюстрации высокого разрешения, которые выглядят профессионально. (Как и во всем, есть исключения - создание убедительных и гладких анимаций с 2D-спрайтами - очень трудоемкий процесс, например.)
Blocky-Pixel игры, как Stardew долина а также Шахтерское ремесло Согласите чувство более простых временем, а также предоставляя удобства, которые поставляются с современным дизайном игры.
Марк Феррари смотрит на эти современные пиксельные художники с AWE и почтением. «Я делал пиксель искусства, потому что не было альтернативы. Это был не выбор, это была необходимость », - говорит Феррари. «Люди делают пиксель арт сейчас, все это делает по выбору. В мире нет технического императива, прямо сейчас, чтобы больше делать пиксельные арт. Но они выбирают это как эстетика, потому что они это любят. "
Таким образом, хотя пиксель искусства был когда-то ограничением, теперь теперь это заветное искусство эстетики, которое, вероятно, никогда не исчезнет, и все это благодаря этому очень короткому периоду в истории, когда художники делали то, что они могли с ограниченными технологиями времени. Пиксели навсегда!
