Dzięki nowoczesnym konsolom oferującym graczom grafikę tak fotorealistyczną, że zacierają granicę między CGI a rzeczywistością, łatwo zapomnieć, jak kreskówkowo blokowisko byli w erze 8-bitowej. W swojej nowej książce, Tworzenie Q * Bert i innych klasycznych gier zręcznościowych legendarny projektant gier i programista Warren Davis wspomina swoje halcyon dni wyobrażając sobie i projektując jedne z największych hitów, które kiedykolwiek grace arcade. W poniższym fragmencie Davis wyjaśnia, w jaki sposób przemysł dokonał skoku technologicznego z 8 – do 12-bitowej Grafiki.
Santa Monica Press
© 2019 Santa Monica Press
Wracając do mojej codziennej pracy, szczególnie zafascynował mnie nowy produkt, który pojawił się na komputer Amiga: digitizer wideo firmy o nazwie a-Squared. Rozpakujmy to powoli.
Amiga to niedawno wydany komputer domowy zdolny do niespotykanej grafiki i dźwięku: 4096 kolorów! Ośmiobitowy dźwięk stereo! Były programy do manipulacji obrazami, które mogły robić rzeczy, których nie mógł zrobić żaden inny komputer, w tym IBM PC. Mieliśmy go w Williams nie tylko ze względu na jego możliwości, ale również dlatego, że nasz Jack Haeger, niezwykle utalentowany artysta, który pracował nad Sinistarem w Williams kilka lat wcześniej, był również dyrektorem artystycznym zespołu projektowego Amigi.
Digitalizacja wideo to proces przechwytywania obrazu wideo z jakiegoś źródła wideo, takiego jak kamera lub taśma wideo, i przekształcania go w dane Pikselowe, z których może korzystać system komputerowy (lub gra wideo). Pełnokolorowe zdjęcie może zawierać miliony kolorów, Wiele tylko subtelnie różniących się od siebie. Mimo że Amiga mogła wyświetlać tylko 4096 kolorów, to wystarczyło, aby zobaczyć obraz na monitorze, który wyglądał niemal idealnie fotograficznie.
Nasz system gier wideo nadal mógł wyświetlać tylko 16 kolorów. Na tym poziomie ZDJĘCIA FOTOGRAFICZNE nie były możliwe. Ale my (I przez to mam na myśli wszystkich pracujących w branży gier wideo) wiedział, że to się zmieni. Ponieważ pamięć stała się tańsza, a procesory szybsze, wiedzieliśmy, że systemy 256 kolorów wkrótce będą możliwe. W rzeczywistości, kiedy zacząłem przyglądać się zdigitalizowanemu wideo, nasz projektant sprzętu, Mark Loffredo, już bawił się pomysłami na nowy 256-kolorowy system sprzętowy.
Porozmawiajmy przez chwilę o rozdzielczości kolorów. Wiesz, że tego chcesz. Nie martw się, jeśli nie, możesz pominąć te następne kilka akapitów, jeśli chcesz. Rozdzielczość kolorów to liczba kolorów, które system komputerowy jest w stanie wyświetlić. I to wszystko jest związane z pamięcią. Na przykład nasz system gier wideo może wyświetlać 16 kolorów. Ale artyści nie byli zamknięci w 16 konkretnych kolorach. W sprzęcie zastosowano ” paletę.”Artyści mogli wybierać z dość szerokiej gamy kolorów, ale tylko 16 z nich mogło być zapisanych w palecie w danym momencie. Te kolory można zaprogramować tak, aby zmieniały się podczas gry. W rzeczywistości dynamiczna zmiana kolorów w palecie pozwoliła na powszechną technikę stosowaną w starych grach wideo o nazwie ” Kolarstwo kolorów.”
Aby sprzęt wiedział, jaki kolor ma być wyświetlany w każdej lokalizacji piksela, każdy piksel na ekranie musiał zostać zidentyfikowany jako jeden z tych 16 kolorów w palecie. Zbiór pamięci, który zawierał wartości kolorów dla każdego piksela na ekranie, nazwano ” pamięcią ekranu.”Numerycznie potrzeba 4 bitów (pół bajtu), aby reprezentować 16 liczb (zaufaj mi w matematyce tutaj), więc jeśli 4 bity = 1 piksel, to 1 bajt pamięci może pomieścić 2 piksele. Natomiast jeśli wanted, aby móc wyświetlić 256 kolorów, potrzeba 8 bitów, aby przedstawić 256 liczb. To jest 1 bajt (lub 8 bitów) na piksel.
Potrzebujesz więc dwa razy więcej pamięci ekranu, aby wyświetlić 256 kolorów, niż aby wyświetlić 16. Pamięć nie była jednak tania, a producenci gier chcieli obniżyć koszty w jak największym stopniu. Tak więc ceny pamięci musiały spaść, zanim Zarząd zatwierdził podwojenie pamięci ekranu.
Dziś bierzemy za pewnik rozdzielczości kolorów 24 bitów na piksel (co potencjalnie pozwala na 16 777 216 kolorów i prawdziwą jakość fotograficzną). Ale wtedy 256 kolorów wydawało się luksusem. Mimo, że nie zbliżał się do 4096 kolorów Amigi, byłem przekonany, że taki system może zaowocować zbliżeniem do fotorealistycznych obrazów. Pomysł posiadania obrazów o jakości Filmowej w grze wideo był dla mnie bardzo ekscytujący, więc przedstawiłem kierownictwu zalety uzyskania przewagi nad tą technologią. Zgodzili się i kupili digitizer dla mnie do zabawy.
Digitizer Amigi był surowy. Bardzo prymitywne. Do kompletu dołączono sprzęt, który z jednej strony był podłączony do Amigi, a z drugiej do wyjścia wideo czarno-białej kamery monitorującej (sprzedawanej osobno). Kamera musiała być zamontowana na statywie, aby się nie ruszała. Wycelowałeś go w coś (co również nie mogło się ruszyć) i umieściłeś koło kolorów między kamerą a obiektem. Koło kolorów było okrągłym kawałkiem plastiku podzielonym na ćwiartki o różnych odcieniach: czerwonym, zielonym, niebieskim i przezroczystym.
Kiedy rozpocząłeś proces digitalizacji, silnik bardzo powoli obracał koło kolorów i w około trzydzieści do czterdziestu sekund otrzymałeś pełnokolorowy zdigitalizowany obraz obiektu. “Full-color” na Amidze oznaczało 4 bity koloru czerwonego, zielonego i niebieskiego lub 12—bitowego, co dało w sumie 4096 kolorów.
Trudno uwierzyć, jakie to było ekscytujące! W tym czasie, to było jak coś z science fiction. I chłód tego nie był tak bardzo, jak to działało (bo było cholernie niezdarne), ale potencjał, który tam był. Amiga digitizer nie był praktyczny-aparat i obiekt musiały być nieruchome przez tak długi czas, a czas potrzebny na uchwycenie każdego obrazu sprawił, że proces ten był niesamowicie powolny-ale tylko możliwość tworzenia obrazów 12—bitowych w ogóle pozwoliła mi zacząć odkrywać algorytmy redukcji kolorów.
Redukcja kolorów to proces robienia obrazu z dużą ilością kolorów (powiedzmy do 16 777 216 możliwych kolorów w obrazie 24-bitowym) i znajdowania mniejszej liczby kolorów (powiedzmy 256), aby jak najlepiej reprezentować ten obraz. Gdybyś mógł to zrobić, te 256 kolorów utworzyłoby paletę, a każdy piksel na obrazie byłby reprezentowany przez liczbę – “indeks”, który wskazywał jeden z kolorów w tej palecie. Jak wspomniałem wcześniej, z paletą 256 kolorów, każdy indeks mógł zmieścić się w jednym bajcie.
Ale potrzebowałem algorytmu, by wymyślić, jak wybrać najlepsze 256 kolorów spośród tysięcy, które mogą być obecne na zdigitalizowanym obrazie. Ponieważ nie było wtedy Internetu, poszedłem do bibliotek i zacząłem przeczesywać czasopisma naukowe i czasopisma techniczne, szukając badań w tej dziedzinie. W końcu znalazłem! Na ten temat napisano wiele prac, z których każda przedstawiała inne podejście, niektóre łatwiejsze do zrozumienia niż inne. W ciągu kilku następnych tygodni zaimplementowałem kilka z tych algorytmów do generowania 256 palet kolorów za pomocą obrazów testowych z digitizera Amigi. Niektóre dawały lepsze wyniki niż inne. Obrazy, które z natury były monochromatyczne, wyglądały najlepiej, ponieważ wiele z 256 kolorów można było przypisać do różnych odcieni jednego koloru.
W tym czasie Loffredo był zajęty opracowywaniem swojego 256-kolorowego sprzętu. Jego plan polegał na obsłudze wielu płytek drukowanych,które można było wstawiać do gniazd w razie potrzeby, podobnie jak komputer. Pojedyncza deska dałaby ci jedną płaszczyznę do rysowania. Druga plansza dała Ci dwie płaszczyzny, pierwszy plan i tło, i tak dalej. Z wystarczającą ilością płaszczyzn i poprzez przewijanie każdej płaszczyzny poziomo w nieco innym tempie, możesz dać złudzenie głębi w grze przewijania po bokach.
Wszystko szło gładko, aż do dnia, w którym pojawiły się wieści, że Eugene Jarvis ukończył studia MBA i wraca do Williamsa, aby kierować działem wideo. To była wielka wiadomość! Myślę, że większość ludzi była tym podekscytowana. Wiem, że tak, ponieważ pomimo naszego ruchu w kierunku sprzętu 256-kolorowego, dział wideo wciąż nie miał silnego lidera na czele. Eugene, biorąc pod uwagę jego już legendarny status w Williamsie, był idealną osobą, aby objąć prowadzenie, częściowo dlatego, że miał kilka mocnych pomysłów, gdzie przejąć dział, a także ze względu na wiarę kierownictwa w niego. Podczas gdy każdy inny musiałby przekonać kierownictwo, aby zgodziło się na pomysł, Eugene miał w oczach carte blanche. Kiedy wrócił, powiedział kierownictwu, co musimy zrobić, a oni upewnili się, że on i my mamy na to środki.
Oznaczało to jednak, że planarny system sprzętowy Loffredo został odrzucony. Eugene miał swoje własne pomysły i wszyscy szybko wskoczyli na pokład. Chciał stworzyć 256-kolorowy system oparty na nowym układzie CPU firmy Texas Instruments, 34010 GSP (Graphics System Processor). Model 34010 był rewolucyjny, ponieważ zawierał w sobie funkcje związane z Grafiką. Normalnie Procesory nie miałyby bezpośredniego połączenia z częścią graficzną sprzętu, chociaż może istnieć jakiś współprocesor do obsługi prac graficznych (takich jak zastrzeżony VLSI blitter Williamsa). Ale 34010 miał taką możliwość na pokładzie, eliminując potrzebę współpro-procesora graficznego.
Patrząc na specyfikację modelu 34010, okazało się jednak, że szybkość jego funkcji graficznych, podczas gdy dobrze nadaje się do lekkich prac graficznych, takich jak arkusze kalkulacyjne i edytory tekstu, z pewnością nie była wystarczająco szybka, aby pchnąć piksele tak, jak tego potrzebowaliśmy. Więc Mark Loffredo wrócił do deski kreślarskiej, aby zaprojektować układ VLSI blitter dla nowego systemu.
Mniej więcej w tym czasie na rynek pojawił się nowy sprzęt, który sygnalizował kolejną generację digitalizacji wideo. Został on nazwany Image Capture Board (ICB) i został opracowany przez grupę w AT&T o nazwie epicentrum (która ostatecznie oddzieliła się od AT&T i stała się Truevision). ICB był jedną z trzech oferowanych płyt, Pozostałe to VDA (Video Display Adapter, bez możliwości digitalizacji) i Targa (który był dostępny w trzech różnych konfiguracjach: 8-bitowym, 16-bitowym i 24-bitowym). ICB dostarczyło oprogramowanie o nazwie TIPS, które pozwoliło na digitalizację obrazów i drobne edytowanie ich. Wszystkie te płyty zostały zaprojektowane do podłączenia do wewnętrznego gniazda na komputerze z systemem MS-DOS, oryginalnym systemem operacyjnym opartym na tekście dla IBM PC. (Możesz się zastanawiać . . . gdzie był Windows? Windows 1.0 został wprowadzony w 1985 roku, ale był strasznie niezgrabny i nie był powszechnie używany ani akceptowany. Windows naprawdę nie osiągnął żadnej popularności, dopóki version 3.0, który pojawił się w 1990 roku, kilka lat po wydaniu płyt Truvision.)
Trochę ciekawostki: format plików TGA, który istnieje do dziś (choć nie tak popularny jak kiedyś), został stworzony przez Truevision dla serii płyt TARGA. ICB był ogromnym krokiem naprzód w stosunku do digitizera Amigi, ponieważ można było użyć kolorowej kamery wideo (nie więcej czarno-białej kamery lub koła kolorów), a czas uchwycenia klatki został drastycznie skrócony-nie całkiem natychmiastowy, o ile pamiętam, ale tylko sekundę lub dwie, a nie trzydzieści lub czterdzieści sekund. I wewnętrznie zapisywał kolory jako 16-bitowe, a nie 12 jak w Amidze. Oznaczało to 5 bitów koloru czerwonego, zielonego i niebieskiego—tych samych, których używał nasz sprzęt do gry—w wyniku czego obraz w prawdziwym kolorze wynosił do 32 768 kolorów, a nie 4 096. Redukcja palety nadal będzie kluczowym krokiem w tym procesie. Największą zaletą tablic Truevision było to, że były wyposażone w Software Development Kit (SDK), co oznaczało, że mogłem napisać własne oprogramowanie do sterowania tablicą, dostosowując ją do moich konkretnych potrzeb. To było naprawdę niesamowite! Po raz kolejny byłem tak podekscytowany możliwościami, że moja głowa się kręciła.
Myślę, że można śmiało powiedzieć, że większość ludzi tworzących gry wideo w tamtych czasach myślała o przyszłości. Zdaliśmy sobie sprawę, że ograniczenia prędkości i pamięci, w których byliśmy zmuszeni pracować, były tymczasowym ograniczeniem. Zdaliśmy sobie sprawę, że niezależnie od tego, czy branża gier wideo Była modą, czy nie, byliśmy na czele nowej formy opowiadania historii. Może to było dla mnie trochę bardziej prawdziwe ze względu na moje zainteresowanie filmowaniem, a może nie. Ale moje dotychczasowe doświadczenia w branży gier napędzały moją wyobraźnię na temat tego, co może nadejść. Dla mnie Święty Graal był interaktywnym filmem. Pomysł opowiedzenia historii, w której gracz nie był biernym widzem, ale aktywnym uczestnikiem, był niezwykle przekonujący. Ludzie już eksperymentowali z nim pod ograniczeniami obecnej technologii. Zork i reszta tekstowych gier przygodowych Infocom były prawdopodobnie najwcześniejszymi przykładami, a kolejne następowały po każdym ulepszeniu technologii. Ale nie wiedziałem, czy technologia potrzebna do osiągnięcia mojego celu końcowego—w pełni interaktywnych filmów z filmową grafiką-będzie kiedykolwiek możliwa w moim życiu. Nie rozwodziłem się nad wizjami przyszłości. To były tylko myśli w mojej głowie. Chociaż miło jest marzyć, w pewnym momencie musisz wrócić na ziemię. Jeśli nie zrobisz jednego kroku przed sobą, możesz być pewien, że nigdy nie dotrzesz do celu, gdziekolwiek to jest.
Zagłębiłem się w to zadanie i zacząłem poznawać specyficzne możliwości planszy, a także jej ograniczenia. Z pierwszą iteracją mojego oprogramowania, które nazwałem WTARG (“W” dla Williams, “TARG” dla TARGA), można było pobrać pojedynczy obraz z kamery na żywo lub Kasety Wideo. Dodałem kilka różnych algorytmów redukcji palety, abyś mógł wypróbować każdy z nich i znaleźć najlepszą paletę dla tego obrazu. Co ważniejsze, dodałem możliwość znalezienia najlepszej palety dla grupy obrazów, ponieważ wszystkie obrazy animacji musiały mieć spójny wygląd. We wczesnych planszach nie było funkcji klucza chroma, więc artyści musieli ręcznie usuwać tło. Dodałem kilka narzędzi, aby pomóc im to zrobić.
To był daleki krzyk od tego, na co ostatecznie liczyłem, czyli systemu, w którym mogliśmy skierować kamerę na żywych aktorów i natychmiast uzyskać animację ich akcjiing na naszym sprzęcie gry. Ale to był początek.
Wszystkie produkty polecane przez Engadget są wybierane przez nasz zespół redakcyjny, niezależnie od naszej firmy macierzystej. Niektóre z naszych historii zawierają linki partnerskie. Jeśli kupisz coś za pośrednictwem jednego z tych linków, możemy zarobić prowizję partnerską.
