De flesta datorer och videospel skapade i 20-talet presenterade Blocky, pixelated grafik. Om du inte växte upp med dem (eller aldrig uppmärksammat de tekniska detaljerna), kanske du undrar varför. Vi utforskar ursprunget till pixelkonst och hur grafiken har exploderat i komplexitet över tiden.
Det korta svaret: Resolution var begränsad av kostnad och tillgänglig teknik
Det pixelerade konstverket i äldre videospel - där skärmupplösningen är tillräckligt låg att pixlarna är uppenbara och blocky-var i stor utsträckning resultatet av television med låg upplösning och den höga kostnaden för minneschips och digital logik Vid den tiden skapades dessa spel i förhållande till idag.
Medan det var möjligt att skapa en HD-upplösning digital stillbild i slutet av 1970-talet, existerade tekniken för att animera den i realtid inte förrän mycket senare. Sådan teknik var alltför dyr att sätta in en massproducerad underhållningsprodukt som konsumenterna hade råd till mitten av 2000-talet.
Game Designers gjorde vad de kunde med den begränsade tekniken tillgänglig vid den tiden, med mosaikliknande Blocky, pixelated grafik för att illustrera sina spel för konsoler, som Atari 2600 , Nes, Sega Genesis, och många fler.
"Vi skulle skissa på grafpapper, och sedan digitalisera dessa ritningar", säger Joe Decuir, som co-skapade Atari 2600-spelkonsolen och programmerade ett av de tidigaste spelen. "Jag kommer ihåg levande hur clunky tankarna tittade in Bekämpa .
Även konstnärer på PC-spelsidan var tvungen att hantera relativt låg upplösning, lågfärgbilder jämfört med idag. "Att behöva arbeta i dessa jätte tegelstenar med solid färg och vara begränsad till bara 16 hemska färger som hade valts för oss före tid, varav ingen varierande var ett enormt hinder, säger Mark Ferrari, som drog EgA-grafik för LUCASFILM-spel på IBM-datorn som Zak McKracken , Vävstol och Monkey Islands hemlighet .
Men artisterna omfamnade begränsningarna och gjorde tidlösa klassiker ändå. Låt oss ta en djupare titt på vilka tekniska förmågor som ledde till dessa begränsningar och varför pixelated spelkonst blev mindre nödvändig över tiden.
Hur videospel grafik fungerar
Digital Game Graphics handlar om pixlar-hur du lagrar dem, hur du behandlar dem och hur du visar dem. Fler pixlar-per-tums medel mer detaljer , Men ju fler pixlar du har, desto mer hårdvarukraft måste du köra dem.
Ordet "pixel" härstammar som en förkortning av termen "bildelement", " myntad av datorforskare på 1960-talet . Pixlar är den minsta möjliga delen av någon digital bild, oavsett upplösning. I moderna datorer representeras de vanligtvis som fyrkantiga block - men inte alltid , beroende på naturen och Bildformat för displayenheten .
I abstrakta termer arbetar de flesta videospelgrafik genom att lagra ett rutnät (känt som en bitmapp) i en del av videominnet som heter a rambuffert . En speciell krets läser sedan det minnet och översätter det till en bild på skärmen. Mängden detaljer (upplösning) och antalet färger du kan lagra i bilden är direkt relaterade till hur mycket videominne du har tillgång till i din dator eller spelkonsol.
Några tidiga konsol- och arkadspel använde inte rambuffertar. Faktum är att Atari 2600-konsolen, som släpptes 1977, höll sina kostnader låga av Använda dedikerad logik för att generera en signal på flugan När TV-skanningslinjen flyttade ner skärmen. "Vi försökte vara billiga, men det satte vertikal i programmers händer, som var mycket smartare än de hårdvarudesigners insåg", säger Decuir på 2600.
I fallen av förrambuffertspel var den grafiska detaljen begränsad av kostnaden för stödkretsen (som i Atari's Early Discrete Logic Arcade Games ) Eller storleken av programkoden (som i Atari 2600).
Exponential Förändringar i minne och upplösning
Omfattningen av förbättringen i de tekniska funktionerna i datorer och spelkonsoler har varit exponentiell under de senaste 50 åren, vilket innebär att kostnaden för digital minne och datorkraft har minskat i en takt som trotsar sunt förnuft.
Det beror på att förbättra chip tillverkningstekniker har tillåtit tillverkare att klämma exponentiellt fler transistorer in i ett givet område på en bit av kisel, vilket möjliggör dramatiska ökningar i minnet, processorhastighet och grafikchip komplexitet.
”Verkligen, det är hur många transistorer kan du använda?” säger Steve Golson, co-designer av Atari 7800 ’S grafikkrets och en co-skapare av Ms Pac-Man Bland andra spel. ”Med några tiotusentals transistorer, har du Atari 2600. Med tiotals miljarder transistorer, får du moderna konsoler. Det är en miljon gånger mer. Och klockfrekvenser har ökat från några megahertz till ett fåtal gigahertz. Det är en tusenfaldig ökning.”
Kostnaden för transistorer påverkat alla elektroniska komponent som används dem, inklusive RAM-minneschips. I början av det datoriserade spelkonsolen 1976, digital minne var mycket dyrt. De Fairchild Channel F används bara 2 kilobyte RAM för att lagra en bitmappad bild av de screen-bara 128 × 64 pixlar (102 x 58 synlig), med endast en av fyra färger per bildpunkt. RAM-chips med liknande kapacitet till fyra RAM-chips används i kanal F detaljhandeln för ungefär $ 80 totalt vid tidpunkten , Vilket är $ 373 justerat för inflation.
Snabbspola till 2021, när Nintendo Switch omfattar 4 gigabyte RAM-minne som kan delas mellan arbetsminne och videominne. Låt oss anta en spel använder 2GB (2.000.000 kilobyte) video RAM i växeln. Vid 1976 RAM priser, skulle de 2.000.000 kilobyte RAM har kostar $ 80 miljoner 1976, det är över $ 373 miljoner i dag. Insane, eller hur? Det är logiken föraktande karaktär exponentiell förändring.
Eftersom priset på minne har sjunkit sedan 1976, har konsoltillverkare kunnat inkludera mer video RAM i sina konsoler, vilket möjliggör mycket högre upplösning. Med högre upplösning, har enskilda pixlar blivit mindre och svårare att se.
De Nintendo Entertainment System , Släpptes 1985, skulle kunna producera en 256 x 240 upplösning avbildar (61,440 pixlar). Idag kan en Sony PlayStation 5 konsol producera en 3840 x 2160 bild (4K), och potentiellt, en så hög som 7680 × 4320 (33,177,600 pixlar). Det är en ökning med 53.900% i spelkonsol upplösning under de senaste 36 åren.
Även om det vore möjligt att visa HD-grafik på 1980-talet, det fanns inget sätt att flytta dessa bilder från minnet och måla dem på en skärm på 30 eller 60 gånger per sekund. ”Tänk Pixars underbara animerade kortfilm Äventyr André & amp; Wally B. ”, Säger Golson. ”År 1984, krävs denna film en $ 15 miljoner Cray superdator att skapa.”
För Äventyr André & amp; Wally B. , Pixar FRAMSTÄLLTS detaljerade 512 × 488 upplösning ramar med en hastighet av ungefär en bild per 2-3 timmar . Högre upplösning verk försökte senare tog mycket längre tid gör tid och flera miljoner dollar världsklass utrustning. Enligt Golson, när det kom till realtidsfotorealistiska grafik, ”Det kunde helt enkelt inte göras med hårdvaran finns i 1984. Låt ensam på ett pris för att säljas till konsumenter.”
TV Set Resolution var låg, begränsa Detalj
För en konsol som visar en bild med en 4K-upplösning som dagens avancerade konsoler, behöver du en visning som kan göra det, vilket inte fanns på 1970-talet och 80-talet.
Före HDTV ERA De flesta spelkonsoler utnyttjade relativt antikvitetsdisplaysteknik som utvecklats på 1950-talet innan någon förväntade sig spela högupplösta hem videospel. Dessa TV-apparater var utformade för att ta emot sändningar över luften via en antenn som pluggades in i ryggen.
"Det enda sättet att ansluta till TV: n var genom antenninmatningen", säger Steve Golson, som återkallar sitt arbete på Atari 7800 1984. "Således måste konsolen generera en kompatibel signal som såg ut som den kom från din antenn. Så du var begränsad av den möjliga upplösningen av en analog NTSC-sändningssignal .
Idealiskt kan NTSC-analoga TV-signalen hantera cirka 486 interlaced linjer som är cirka 640 pixlar breda (även om det varierar baserat på implementering på grund av standardens analoga natur). Men tidigt upptäckte spelkonsoldesigners att de kunde spara minnet genom att bara använda hälften av NTSC: s två interlaced-fält per sekund för att göra en mycket stabil 240 pixel-hög bild, Nu kallas "240p" bland entusiaster . För att hålla 4: 3-bildförhållandet begränsade de den horisontella upplösningen till cirka 320 pixlar, även om detta exakta nummer varierade avsevärt mellan konsoler.
NTSC-signalen begränsade också antalet färger du kan generera utan att de blöder ihop eller tvättas ut. "Och du var tvungen att se det trevligt ut för de många som fortfarande hade svartvita TV-apparater! Detta begränsade ytterligare dina färgval, säger Golson.
För att komma runt denna begränsning började persondatorer med hjälp av högupplösta icke-tv-skärmar i början av 1980-talet. "IBM-datorn och dess kloner inspirerade en stor marknad för separata färgmonitorer som kunde hantera åtminstone VGA (640 x 480)," tillägger Joe Decuir. "Men spelspelarna fick inte de fram till 1990-talet, för PC-Connected Gaming."
Några vintage arkadspel, som Nintendo s Karl-Alfred (1982), utnyttjade mycket högre resolutioner (512 × 448) möjlig med arkadmonitorer med hjälp av ett icke-standardt interlaced videoläge, men de spelen kunde inte spelas på hemspelskonsoler vid den tiden Utan grafiska kompromisser när de översätts till hemkonsoler.
Visningar är också olika idag i skärpa och noggrannhet, överdriver pixelationsffekten på vissa äldre spel. Vad ser kvadrat och blockett på en modern LCD-skärm var ofta slätad när den visas på en vintage CRT-skärm eller TV-apparat.
Förvaringsutrymme Ställ in gränser på grafisk komplexitet,
I både konsol och dataspel var grafikkomplexiteten begränsad inte bara genom visningskapacitet och logisk hastighet, men också med hur de lagrades på flyttbara medier som kunde distribueras till kunder.
"Idag börjar folk inte förstå vad en begränsad miljö vi arbetade i när det gäller lagringsutrymme och bearbetningstid", säger Mark Ferrari. "Diskutrymme var verkligen värdefullt i dessa dagar."
Vid tiden Ferrari drog sin grafik för Lucasfilm, var ett spel att passa på en handfull disketter Det kan bara lagra cirka 1,4 megabytes stycke. Trots att Lucasfilm komprimerade sitt spelkonstverk, skulle begränsningen om hur mycket detaljer Ferrari inkluderat kom inte bara från upplösningen av IBM PC-grafikkortet, men också från förvaringskapaciteten hos floppyskivarna själva.
Men som minnespriser har kostnaden för lagring av grafikdata på flyttbara medier sjunkit exponentiellt också. På konsolsidan av saker höll en Fairchild Channel F-patron cirka 2 kilobytes data 1976, medan Nintendo Switch-spelkort kan lagra upp till 32 000 000 kilobytes data (32GB). Det är 16 miljoner gånger mer lagringsutrymme, vilket ger mycket mer utrymme för detaljerad grafikdata.
Slutet på den synliga pixeln ... och en ny början
Under 2010, Apple introducerade en "Retina Display" på iPhone 4 -A-skärm med en upplösning som är tillräckligt hög för att det blotta ögat (med ett vanligt visningsavstånd) inte längre kunde skilja enskilda pixlar. Sedan dess har dessa Ultra High-Res-skärmar flyttat till tabletter, stationära datorer och bärbara datorer.
För ett tag såg det ut som kanske Pixel Art's Days var äntligen över helt. Men lågrespixelkonst har inte försvunnit. Det är faktiskt på en uppsving.
Från och med slutet av 2000-talet började indie spelutvecklare omfamna den retro pixelkonst estetiska i allvar. De gjorde det delvis av nostalgiska skäl, och också för att i vissa fall är det lättare för ett litet team av utvecklare att skapa enklare blockgrafik än detaljerade, högupplösta illustrationer som ser professionell ut. (Som med allt finns det undantag som skapar övertygande och smidiga animationer med 2D sprites är en mycket arbetsintensiv process, till exempel.)
Blocky-pixel spel som Stardy Valley och Minecraft framkalla känslor av en enklare tid, samtidigt som de ger de bekvämligheter som kommer med modern speldesign.
Mark Ferrari tittar på dessa moderna pixelartister med vördnad och vördnad. "Jag gjorde pixelkonst eftersom det inte fanns något alternativ. Det var inte ett val, det var en nödvändighet, säger Ferrari. "Människor som gör pixelkonst gör nu det med val. Det finns inte en teknisk imperativ i världen just nu att göra pixelkonst längre. Men de väljer detta som en estetisk eftersom de älskar det. "
Så även om pixelkonst var en gång en begränsning, är det nu en värdefull konst estetisk som sannolikt aldrig försvinner, och det är allt tack vare den mycket korta perioden i historien när konstnärer gjorde vad de kunde med den begränsade tekniken av tiden. Pixlar för alltid!
