满屏的游戏性，满屏的情怀，浅谈FC的图像显示技术

FC（Family Computer）诞生于1983年，90年代开始在中国大面积流行。想必FC（NES/红白机/小霸王）是各位80后、90后大叔的童年回忆。还记得那个火热的夏天，刚放学的我们，约上几个小伙伴，围坐在电视机前，双打魂斗罗的场景吗？FC上诞生了太多太多经典的游戏，《魂斗罗》《超级马里奥兄弟》《双截龙》《坦克大战》《雪人兄弟》......陪我们度过童年美好的时光。

大家一定很想知道FC是如何用孱弱的机能实现精美的游戏画面的吧。（好吧，大家其实并不想）。

在这里我就简单介绍一下FC的显示技术，顺便带大家找寻童年的记忆。绝不采用生涩难懂的专业术语，力求以最轻松的方式向大家科普，我的目标是，让我奶奶也看得懂。

（0）角色与背景

先考大家一个单选题。

一款游戏最重要的组成部分是（）：

A开箱与氪金

B欧皇与非酋

C奸商与冷饭

D外挂与土豪

答对有奖（才怪）。

聪明的观众肯定一下子就选出了正确答案。

没错，正如大家所选的，一款游戏最重要的组成部分就是角色与背景。

人类历史上第一款家用主机 奥德赛（Odyssey）

最新的游戏《战神4》

两个游戏都是由背景和角色构成。

最老和最新，两者隔了46年，在这46年的岁月里游戏画面的基本组成元素从未改变过。

我们就以这两方面入手，说说FC游戏的画面技术吧。

文章分为4个章节。

1.背景

2.角色

3.水平切割

4.某些游戏运用的奇技淫巧

（1）背景

背景，顾名思义，就是游戏人物活动的场景。没有背景，只有黑漆漆的一片，这游戏还怎么玩？

FC的分辨率很低，只有区区256x224，什么概念呢，我们的“真4K”游戏机ps4 pro的分辨率是FC的145倍，换句话说，ps4 pro能装下145个FC画面。

有人说，低分辨率的点阵图也能表现出很好的效果啊。

没错，点阵组成的图片也能做的很精美。

比如说：

等会儿再开车

很遗憾，FC不可能达到这种效果（如果能达到，各位小伙伴的童年该会是多么愉快啊），到底为什么，看完以下内容，大家就明白了。

FC的背景绘制存在极大的限制，毕竟是1983年的硬件，当年的程序猿和美工狮是在如此恶劣的环境中开发游戏。

这个场景大家肯定再熟悉不过（为了突出背景，去掉了人物）。玩过FC的人不可能没玩过这个游戏。没错，这个游戏就是大名鼎鼎的《魂斗罗》，又名《双截龙》，俗称《坦克大战》，诨名《沙罗曼蛇》......

大家猜猜，绘制这个背景使用了多大的内存？

这个截图以png格式保存，大小为2.43KB。然而，FC的显存只有2KB。所以，用现代的方法连一个最简单的场景都做不出来。

聪明的程序猿用一个很聪明的方法完成了这个“Mission: Impossible”。

大家仔细观察一下这个背景，有没有发现，地板和砖块都是用方块拼出来的？

对了，就是用方块（tile）拼！

加上网格就很直白了，FC游戏的背景就是用一个个方块拼出来的。

每个网格就是一个方块，方块是8x8像素，横着数32个方块，竖着数28个方块，总共32x28=896个方块。

这些方块都是大量地重复使用。

FC游戏里有个拼图库（个人翻译，专业术语叫CHR）。

如下图所示。

里面一个有16x16=256个方块。

大家仔细找找，这个场景里的所有方块都能在拼图库里找到。库里甚至还能找到一些奇奇怪怪的东西，那是之后的场景素材。

比如说这个问号，就是由4个方块组成。

库里每个方块都有自己的索引，简单说就是编号。

如果想用一个方块，直接从拼图库里按编号找就行了。

所以，FC游戏的画风其实是这样的

逼死密集恐惧症。

整个屏幕被分成32x28个方块，每个方块包含一个编号，根据编号找到拼图库里对应的拼图，然后显示出来。

大家注意到没有，屏幕一共有32x28个方块，拼图库一共有16x16个方块，所以，拼图库的方块必然有很多被重复使用的。比如说满屏幕的24号......拼图库里24号对应的就是蔚蓝的天空。

16x16/(32x28)=28%，整个背景只有28%的内容是不重复的，剩下的72%必须重复，这是逼死美工狮的节奏啊。

所以，FC游戏的过场动画大多都是很小的一块屏幕，比如

全屏？美工狮：“臣妾做不到啊！”

FC游戏已经把素材重复利用发挥到了极致。

大家有没有发现，这朵云和这颗树长得一模一样。

没错，云和树用了拼图库里同样的6个方块，只是换了颜色而已 。

它们是如何换颜色的呢？

用调色板（PALETTE）。

调色板，顾名思义，就是给方块上色的。

FC一共可以用53种颜色，调色盘从这53种颜色里选取3种颜色，“透明”也算一种颜色（此时显示背景的底色），一共4种颜色。

这4种颜色用来给方块上色。

这就意味着每个方块只能有4种色彩。

绝对不可能有超过4种颜色的方块存在，请大家发动写轮眼找吧，找到第5种颜色，奖励游研社社长的初吻。

调色板可以有4个，每个方块就有4个配色方案。

4个调色板如图所示。

每一行就是一个调色板，数字表示该颜色的号码，0F代表透明色。

小伙伴们知道云和树分别用的是哪个调色板吗？

当年的程序猿就是用如此巧妙的方法绘制背景来节省内存的。

但是，这种背景绘制方法是美工狮的灾难。

大家有没有发现，这些平台的边缘有点不正常，有锯齿状的东西。

给图片加上网格。

大家明白了吧。

这些锯齿就是因为方块与方块之间的过度没处理好所造成的。

前文说过，每个方块只能有4种颜色，如果两个方块用的调色盘颜色差异比较大，处理不好就容易出现这种问题。

所以，背景的绘制很考验美工狮的水平。

美工狮：“总监，我实在肝不动了......”

也有很多天才的美工狮用如此苛刻的条件做出精密的作品。

比如这个场景，惊为天人，完全看不出方块的痕迹，也看不出太多重复的东西。堪称FC游戏美工的典范。

总监：“嗯，干的不错，晚上加鸡腿......麻呆，刚才那个背景也是你画的吧？”

其实这两张图出自同一个游戏，《忍者蛙》。

说了那么多，终于到了万众期待的开车时间。

大家终于知道为什么FC做不出开头那些galgame的效果了吧。

我带大家复习一下这章的内容。

1.FC画面是由方块组成，而且方块只能在拼图库里找。

2.构成背景所用的方块至少有72%的内容重复。

3.每个方块只能有4种颜色，且总共有4种配色方案。

那么，用FC到底能不能画出美女来呢？

答案是肯定的。

大家坐稳，老司机开车了。

拿走，不谢，请叫我雷锋。

（2）角色

现在我们已经有背景了，再加上角色，就可以愉快地游戏了。

很幸运，角色和背景一样，也是由方块构成，然后由调色盘上色。

为什么说幸运呢？因为我可以不用把同样的内容讲两遍了......

就用大家最熟悉的《双截龙2》做例子。

《双截龙2》的主角就是大家最喜爱的比♂利。

Oh不，应该是这个比利。

第一章里已经对方块进行过介绍了，在这里我就直接把网格画上。（为何裆部有一块迷之凸起？）

在这里，我们就不能把这个叫做方块了，我们要叫它“活动块”（sprite）。

活动块，顾名思义，就是“可以活动的方块”，背景的方块无法灵活活动，但是，活动块就没有这个限制，所以我们控制的角色可以上天入地，无所不能。

大家可以看出，比♂利一共由10块活动块拼成。游戏里，主角，敌人，子弹等一切活动的东西都是由活动块构成。

但是，活动块也不是无限使用的，不然为何真三国无双不出FC版（删除这句话）？

同一个画面最多能使用64个活动块。

而且，64块也不能随便乱用，因为FC是用“行”为单位逐行输出画面的，由于机能的限制，同一行最多只能输出8块活动块。

那么，万一同一行活动块超过这8块，会怎么样呢？FC会爆炸？

我们先来玩一个找茬的游戏。

大家来找茬

无奖竞猜，以上3张图有几处不同？

每张图的活动块都有不同程度地缺失。

想必大家已经知道答案了吧。

当同一行活动块的数量超过8个的时候怎么办？只要让超过部分消失就行了。

程序猿：“我是处女座，每行活动块数量绝对不能超过8个！”

但是，消失过狠了，这游戏就没法玩了，可以看出来，图上有2颗子弹，一颗红色，一颗绿色，但是3张图都没有把子弹显示全。也就是说，子弹隐身了。

“子弹隐身？玩毛啊！”摔手柄。

在消失活动块时有个优先级设置，优先级低的活动块消失。

程序猿在设计游戏时，通常让每个活动块的优先级轮流起来。这一帧你优先级低，你滚蛋，下一帧我优先级低，我消失，谁也不吃亏。

此时，在玩家眼里就表现出闪烁的现象。

子弹并没有消失，只是变闪了，还能愉快玩耍。

此时，有些观众肯定想拿这张图打我脸。

看这个BOSS，宽度明显已经超过8个活动块了，为何它没有闪烁？

这个问题问的太好了（观众：明明是你自己问的好不好）。

我偷偷告诉大家，其实这个BOSS不是敌人，而是背景。

惊不惊喜，意不意外？

用背景如何做出BOSS来？请看下一章。

（3）水平切割

上两章内容，已经介绍了FC画面的基本原理，这一章就是进阶内容。

水平切割（Raster Scroll）是背景处理的一个特殊技巧，能大幅提高游戏画面效果，广泛运用于FC后期的大作中，由于它比较重要，所以单独列出一章。

第一章讲了背景的组成，但是这种方法组成背景有局限性。背景只能有一张，缺乏层次感。

众所周知的一个道理，离我们近的东西走的快，离我们远的东西走的慢。当所有东西都绘制在同一张背景里时，就看不出快慢的区别了。

比如这张图：

当马里奥往前走时，所有的背景（山树云砖块）都是同步运动的，就像在一张巨大的墙纸前移动，没有层次感，这显然和实际生活体验不服。

玩家对画质的追求是无止境的。

但这显然难不倒我们聪明的程序猿。

前面提到过，FC是用“行”为单位逐行输出画面，那么，在输出完一行时，重写背景的坐标，就能造成背景行的错位现象，就能实现行与行之间的相对运动。层次感就这样处来了。

看这个图，是不是舒服多了呢？

近的东西走的快，远的东西走的慢。

水平切割不止能制造出层次感，还能制造出巨大的boss来。

回到第二章的结尾。

第一章说过，活动块有64个总数限制和同行8个限制。直接用活动块做BOSS就难免显得小家子气。

《忍者龙剑传3》的这个boss，和隼龙差不多大，没有boss应有的魄力。但是没办法，这是活动块所能达到的极限了。

怎么办？

中国有句古话，“活动块不够，背景来凑！”

聪明的程序猿想到了用背景充当boss的方法。

大家有没有发现一个有趣的现象，凡是打这些用背景做的巨大boss时候，背景画面都是纯色的（以纯黑色居多）。

就拿刚才的《超级魂斗罗》为例。

在打boss前，天上有云。

走过这个房子之后，云消失了，背景变成纯黑色。

打完boss之后，云又回来了。

让云消失，背景变成纯黑色，就是为了利用背景来绘制boss。

假如云没消失，boss战时云就会跟着boss一起动，那就露馅了。

（4）某些游戏运用的奇技淫巧

看完了前三章内容，相信大家对FC打画面技术有一定的了解，下面我们就进行实战吧，对一些有特殊效果的画面进行分析，运用之前学的知识，看看这些特殊效果到底是如何实现的。

FC游戏，堪称奇技淫巧的大合集，程序猿和美工狮们大显神通，运用这孱弱的机能实现了很多不可思议的效果。玩FC游戏的其中一个乐趣就是，看到一个不错的画面，思考它的实现原理。我将举一些例子，在我公布答案之前，大家可以思考一下，看看聪明的你能不能猜到答案。

1.震惊！一个方块居然出现了第五种颜色

第一章曾经说过，调色盘只能用4种颜色，所以一个方块最多只能有4种颜色。

但是，请大家看这张图。

请看箭头指出的那个位置，组成龙嘴的那个方块。

大家发现了什么没有？

把方块单独拿出来，放大看看。

数数有几种颜色。

黑白浅绿深绿红！

一共5种颜色！

我之前说过，一个方块绝对找不出第5种颜色，如果找出来，奖励什么来着？

看来社长的初吻不保了。

但是这到底是怎么实现的，莫非是用了特殊芯片不成？

我就公布答案吧。

刚才说了，中国有句古话，“活动块不够，背景来凑！”

其实美国也有句俚语，“背景不够，活动块来凑！”

没错，这第5种颜色就是用活动块凑出来的。

这是去掉活动块之后的样子。只剩4种颜色。

一口洁白的牙就这么没了。

一个方块+一个活动块，里最多能显示7种颜色。为何不是4+4=8种？留给聪明的观众自己思考。

FC游戏里，活动块和背景难舍难分，背景可以做boss弥补活动块的数量限制，活动块也能做一部分背景弥补背景不够灵活的缺点。一些boss就是背景和活动块共同组成。

比如《魂斗罗》中的这个boss，身体是背景，灵巧的双手是活动块。

活动块：“我和背景君通力合作，不信阻止不了你！”

2.两根粗又硬打架，究竟是为何？

《鸟人战队》的关底boss战，机器人和boss对打。

两者的体型都比较大，那么，他们到底是活动块构成还是背景构成？

如果是活动块构成，同行的活动块数量肯定超过8个了，但是却没有出现活动块消失现象。

如果是背景构成，它们就无法相对运动。

给大家一分钟思考时间。

其实答案很简单，只要把对方打败就能看出来。

把对方打败之后，出现爆炸效果。

眼尖的朋友一下子看出来了，对方没有活动块消失，而我方却出现了活动块消失现象。游玩时候很明显感受到，此时我方在闪烁，对方没有闪烁。

这是因为爆炸效果是活动块构成的，同一行的活动块增加到超过8个，势必会产生闪烁现象。

我方闪烁，对方没闪烁。这意味着什么？我方是活动块，对方是背景。

活动块大战背景！大家猜对了吗？

原本还准备了2个奇技淫巧的例子，但由于篇幅的关系，就不展示了。

感谢大家观看。

在这里，我只想说一句话——奶奶，我对不起你，没让你看懂。