游戏时光VGtime - 为了压缩游戏容量,人们都祭出过哪些奇招?

上一篇(左方向键) 下一篇(右方向键) 回目录(回车键) 粗体(B键)  正常(N键) 随机浏览(S键)   浏览次数:47    发布时间:2018/11/11 9:34:49   出处:游戏时光VGtime   

  《荒野大镖客 救赎2》无疑是一部蕴含魔力的作品,在游戏正式发售之前,与它相关的花边消息就屡次让人们发出感叹。Rockstar 压榨员工、受到众媒申讨的“加班丑闻”自不必说;因游戏容量过大,改为“双碟装”的实体销售策略,也让人回忆起6~7张光盘打包贩卖的 CD 时代。

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  在电子游戏成为商业娱乐的40年间,传播媒介一直是一道难以挣脱的枷锁。从早期以 KB 为计量单位的卡带算起,到刻录 CD 的盛行,再到双层 DVD 的诞生与数字平台的发展,时至如今,就连能够空腹吃下 80GB 的蓝光光盘,在承载持续膨胀的内容时也略显乏力。

  传播媒介的选择,以及它们的大小和数量,几乎直接影响到游戏的制作成本和宣传效果。久经沙场的开发者们自然不会熟视无睹,每个世代他们都能为游戏找到一些古怪的“瘦身方法”,而一场关于容量的战争,其实在很久之前就已经打响了。

  字节之间的博弈

  你可能难以想象,那些有着完整动作和音乐,甚至包含剧情和文字叙述的 FC 作品,在数十 KB 的卡带中也能完好运行。《超级马里奥》初代的容量仅为 40KB,《勇者斗恶龙》初代也不过只有 64KB。直到1991年,FC 上才诞生了第一款容量达到 1MB 的游戏。

  耗容如此小的原因,与当初拮据的开发环境脱不开干系。

  FC 卡带的存储部分,大致由两块主要芯片组成:一块是 PRG,负责存储程序;一块是 CHR,用来容纳游戏中所有的图形素材。而在一张标准的 40KB 卡带中,开发者只能用 8KB 来处理所有活动块和背景,放到现在简直就是天方夜谭。

  

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中间的两块就是 PRG 和 CHR 了

  你大概已经理解那个年代程序员们锱铢必究的原因,幸运的是,从 FC 游戏的低分辨率和硬件的寻址逻辑中,他们还是找到了一种较为合理的处理方式。

  FC 的分辨率仅仅只有256x224,但即便现找一张同样大小的 JPG 图,它的容量也能达到 20KB。因此,FC 的画面并不能当成一整张图来看待,以大家最为熟悉的《超级马里奥》为例,整个屏幕实际上由8x8像素的896个方块组成,而每一个方块所显示的内容,其实都是从 CHR(图形库)里调用过来的。

  

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右上角:CHR 中的拼图库

  这使得无论画面如何变动,也不会产生更多容量需求,用来用去都是 CHR 里面的 8KB 内容。由于 CHR 只能存得下256个方块,玩家们最终看到的动作、敌人、场景,无非都是素材的重复堆叠和利用。比如《超级马里奥》的代表角色“板栗仔”,它走路的“特效”就源于同一张图片不断的水平翻转。

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  8bit 音乐也有着同样的韵味,通过 MIDI(音乐数字接口),开发者仅在卡带中记录乐谱的音调、波形、音量等数据,再用这份数据告知主机应该如何演奏,相比录制音乐要小上4~5个数量级。这也是你在 FC 游戏中听不到鼓声、琵琶声、人声的原因,它们都被替换成了单一的曲调和脉冲信号。

  这些方法不仅影响了第三、第四世代主机,还影响了街机游戏的开发思路。以 CPS1 基板上的《圆桌骑士》为例,它的颜色就采取了“索引”的处理方式,主要从调色板中调取颜色,自己仅记录索引值,每个像素只需用到半个字节。作为对比,在 RGBA 的色彩格式下,1个像素就要占到4个字节。

  

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圆桌骑士

  “通用方法”帮助开发者们度过了诸多难关,但为了往卡带中塞入更多内容,有时还得去想一些旁门左道的方法。DQ 之堀井雄二就是使用“旁门左道”的好手,《勇者斗恶龙》中那些奇怪的咒术和怪物命名,与节省游戏容量有着直接的关系。

  FC 上之所以没有太多 RPG 游戏,其中一个原因就是该类作品的文本容量过大。堀井雄二在项目设计阶段想到了这个问题,他先是针对咒术和怪物自由命名,然后将所有用到的假名进行统计,最终选出了最为常用的18个片假和2个平假字符。如果之前拟定好的咒术和怪物名称不包含在内,则对其重新命名。

  尽管堀井在接受采访时声称这些名字都是胡邹,但它们背后却有一套不成文的逻辑,从中也能看出老一辈制作人的才华。

  以游戏中的雷击系咒语为例,从弱到强分别是莱汀(ライデイン)、基加汀(ギガデイン)和米那汀(ミナデイン)。即使你没有学过日文,应该也能轻易看出莱汀(ライデイン)取自英文“Lightning”,基加汀的“基加”(ギガ)等同于 Giga,形容数量很大。而米那汀的“米那”(ミナ)则代表“大家一起”,都是形容程度的词。

  勇者斗恶龙的咒语在表意上有些发散,比如火球术“美拉”(メラ),参考自日文中的拟声词 めらめら(可以读成美拉美拉),用来表现火焰熊熊燃烧的状态。而以“加词”来表现程度的设计思路,可能参考自当年在日本很火的 DND 游戏《巫术》。靠着20个字符和奇思妙想,堀井的咒语体系现在看起来也颇具韵味。

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  为了向前辈们致敬,如今仍有人甘愿去面对严苛的开发环境。Morphcat Games 就打算将旗下作品《Micro Mages》塞到 40KB 的卡带中,在此基础上它们还决定做出26个小型关卡。

  在 FC 发售了十年之后,开发者们才跳出了最初的苦难。受益于磁碟机和 CD-ROM 的应用,业内陆续出现了使用整张图片、整段音乐的作品,开发语言也逐渐从汇编转化为 C,似乎一切都在向着更好的方向发展。

  下一页:压缩奇才与内容解放

  卡带与光盘的两面

  进入第五世代后,人们最为耳熟能详的故事可能就是索尼和 PS1 的崛起了,这与传播媒介同样有着千丝万缕的联系。CD-ROM 可谓是 PS1 的一大杀器,凭借着这套系统,索尼开始大批量的使用 CD 这种容量大、成本低、产出快的存储介质。700MB 的可用空间,也使得游戏开发商可以轻易在其中加入人声、动画和影片。

  执迷于卡带的 N64 很快就落于下风,受到技术限制,当时卡带的容量大多为 8~16MB,最大的 N64 游戏也不过 64MB。但即便如此,游戏总还是得做啊!于是,任天堂那一套近乎科幻的压缩技术再一次亮相人前。

  作为启发游戏操作的标杆作品,《超级马里奥64》控制容量的手段同样值得参考。丰富的游戏元素,多达十几个世界的大地图,硬是被老任塞到了 8MB 的卡带中。如果将《侠盗猎车手5》拿过来对比,两者的体积差了5000多倍。

  《超级马里奥64》最重要的压缩技巧在于“少用贴图”。贴图是一种强化建模材质的处理方式,将物件区分成金属、木头通常都是它的功劳。作为参考,《杀戮空间2》的硬盘需求大致为 20GB,其中环境网格和贴图就占到了 17.4GB,可以说是绝对的大头。

  不难发现,《超级马里奥64》中的草地、沙地、树木,甚至主角本身,都是直接在 3D 建模上抹一层色完事。偶尔见到的石堆和城堡,大概是为数不多用了贴图的地方,同时期的 PS1 游戏可是高出了几个档次。

  

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《超级马里奥64》的贴图可以说极其简陋

  当时也有从 PS1 移植到 N64 的作品,比如《生化危机2》。为了把耗容两张 CD 的游戏缩小成 64MB,负责移植工作的 Angel Studios(RAGE 引擎开发小组)采取了暴力的有损压缩,主要表现在视频和动画上。PS1 采用了 MJPEG 视频格式,这种格式会基于 JPEG 图片生成运动图像,可以单独对某一帧进行压缩,所以压缩倍数能够达到80倍。

  除此视频之外,背景、贴图在高压之后也有很明显的退化。层次更少的颜色导致画面变浅,背景的精细程度明显降低,动态模糊时的颗粒感也更为严重。但即使如此,Angel Studios 的技术力却不容小觑,它们在如此严苛的条件下,仍然较为完整的保证了《生化危机2》的体验。

  

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《生化危机2》画面对比:N64(左)/PS1(右)

  任天堂从那时起就相当重视游戏容量的控制,2011年它们收购了视频软件播放器公司 Mobiclip,意图借助它们的技术和算法,塑造高画质、耗能低、高压缩率的视频。而位于法国巴黎的任天堂欧洲研发(NERD)部门,主要处理的也是数据压缩与中间件等软件。随着技术进步,Wii U 版的《大金刚:热带寒流》在移植到 Switch 后,容量从 11.3GB 变成了 6.6GB。

  反观之下,在光盘中找寻到自由的开发者,很快就从“解放阶段”踏入了“暴走阶段”。他们想着法子增加贴图的维度,加入体积庞大的录制音乐和视频,意图全方位的强化视听感官。

  由于植入了大量的真人互动电影,土星上的 AVG 游戏《Phantasm》就有8张光盘,这在1997年实属罕见。PS1 平台的《心跳回忆2》同样容量惊人,为了实现死宅们的愿望,Konami 突发奇想,为所有角色加装了 EVS 系统(Emotional Voice System),使得她们可以叫出玩家的名字,最终导致游戏的总容量扩充到7张 CD。

  

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谁都想美少女叫自己的名字

  虽然后续出现了容量更大的 DVD,但玩家的需求已经一发不可收拾。《侠盗猎车手5》PC 版就用到了7张 DVD,耗容达到 60GB。体积增加的原因源于贴图、音频、视频文件的进一步变大。镜面贴图、法线贴图等新花样层出不穷,音频也是一路从 12KHz 到 44KHz,最后成长为5.1环绕立体声。

  在玩家需求和内容呈现的双向推进下,6~7张光盘捆绑贩售的状态持续了很多年。直到蓝光的全面应用,一款游戏一张碟的“正常状态”才重回眼帘。然而,《荒野大镖客 救赎2》的双碟制式又让人陡然警醒,游戏的存储空间,如今再一次向着天花板靠拢。

  下一页:介质瓶颈和解决方案

  介质瓶颈和解决方案

  低成本和无成本并不能划等号,特别是针对那些数量多、易损耗的消费品。不妨拿 CD 来算一笔账。在20世纪80年代到20世纪90年代初期,一张 CD 的制作开销为3~4美元,虽然相比卡带便宜了不少,但如果把8张 CD 捆起来卖,它的价格也已经是游戏售价的一半了。

  虽然 CD 的制作费用后来大幅下降,但考虑到专利、流水线租赁、次品率、物流,市场推广和玩家的接受程度,增加光盘的开支也是肉眼可见的。光盘生产商 Europadisk 总裁 James Shelton 曾在接受《纽约时报》的采访时表示,它们也很难从 CD 中捞到多少利润。

  

  我们的 CD 标价75美分。除了原材料,机器和劳动力的成本,公司生产的每张 CD 都要向三个不同的发明者支付专利使用费(飞利浦、汤普森和 DiscoVision)。

  

  蓝光光盘最终也可能面对相同的情况。仅从制作成本来看,2010年时,每耗费 1GB 的蓝光容量,你就要为此多付5美分。尽管对于大型开发商而言这只是隔靴搔痒,但随着越来越多 4K 资源的引入,游戏容量还会进一步提升,再加上劳工和物流成本的增加,传播媒介遭遇瓶颈恐怕也只是时间问题。

  

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1080P 贴图与 4K 贴图的占用容量相差了十几倍

  在“给游戏瘦身”这件事上,本世代的开发者倒也没有全权放弃治疗。

  以《泰坦天降》为例,这款在 PC 上需要占用 49GB 空间的作品,在 Xbox One 上就只用到了 17GB。主要原因是 PC 中多了 35GB 的未压缩音频,而利用 Xbox One 内置的音频解码器,开发商 Respawn 成功缩小了游戏的体积。

  从更深入的技术层面来看,早些年遭到口诛笔伐的《无人深空》,反倒是让大众觉察到另一种可能:过程生成技术(Procedural Generation)。

  某种程度上,Hello Games 还真将“容纳 1.8×10^19 颗星球的无缝宇宙”塞到了 3.4GB 的光盘里。利用数学上的递归和分形概念,游戏中的模型、纹理均由玩家的本地机器生成,安装文件仅仅储存程序和算法。

  《kkrieger》同样采用了过程生成技术,尽管它的容量只有 96KB,但其模型和细节却达到了 200~300MB 游戏应有的水平。该作的场景几乎完全依靠动态生成,预载资源中只有用于递归和分形的几何形状,在 exe 内置建模引擎的情况下,程序通过几个简单形状就能自我拼接出很多复杂形体。

  

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《kkrieger》,你能看出它只有96KB吗?

  微软的思路则是将游戏进行“模块化”,它们去年公开了一项名为 Intelligent Delivery 的分配技术,即在安装游戏时,智能选取人们“需要”的模块。

  尽管 Intelligent Delivery 暂时还只牵扯到语音和材质,但它应用于具体内容的未来值得期待 —— 如果你是中国玩家,那么就只为你拆分中文模块;如果你是 Xbox 玩家,那么就只安装 Xbox 相关的文件;如果你讨厌竞技对战,多人模块也可一并剔除。

  试想一下,将过场动画拆分成可用模块,或许是个不错的“应急”办法。《量子破碎》的真人过场就达到 70GB,《合金装备崛起:复仇》的动画部分占到游戏总容量的72%,而《最终幻想13》甚至达到了76%。

  相比二三十年前的游戏开发者,如今的从业人员已经不必要对作品容量锱铢必较。越来越好的网络环境,看起来绰绰有余的实体介质,让他们可以将精力集中于那些日益膨胀的需求。不过,这又让人开始盲信摩尔定律下传播媒介的成长速度,而缩减容量的主要方法,在过去的十年间步伐缓慢。

  作为代价,厂商们在游戏扩容的过程中势必徒添成本,玩家也得为自己整捣更大、更快的硬盘和网络。若要提供更好的体验,媒介迭代和“瘦身”技术都是必不可少的条件。而“水多加面、面多加水”的死循环,也终归不是整个行业期望迈向的未来。当人们长吁一口气时,或许也应该回头遥望。需求、游戏容量和技术之间的角力,时至如今还远未结束。

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