圖片是怎么畫到屏幕上的?(如何理解游戲系列)


圖片來源:Lima Sky

《游戲和動畫有什么不同?》一文里,提到過這么一個說法:游戲的狀態決定了游戲的畫面,這篇文章將繼續討論一下“具體怎么畫”這個事情。

我們知道iPhone5的分辨率是1136x640,如果把顯示屏上的每個像素都想象成一個格子,那么整個顯示屏就像是一個巨大的圍棋盤。棋盤上的每一個格子都有自己的顏色。

什么是顏色呢?人類眼睛的視網膜上有許許多多的視錐細胞,這些視錐細胞可以分成三類,分別對紅、綠、藍三種顏色的光分外敏感。當一抹紅色的光射到視網膜上時,對紅色光敏感的這些細胞會被刺激到,并向大腦傳遞紅色信號。這意味著,不管我們看到什么顏色的光,我們的大腦只知道紅色光有多少,綠色光有多少,藍色光有多少。因此我們就用三個數字來表示一種顏色:R表示這個顏色有多紅、G表示它有多綠、B表示它有多藍。例如(1, 0, 0)表示純正的紅色,(1,1,0)表示紅綠各半的顏色,也就是黃色,(0.5, 0.5, 0)表示比較暗的黃色。棋盤上每個格子都有自己的顏色,就是說每個格子都有自己的三個數字。(剛才在搜索資料的時候,發現蝦蛄居然有12種感光細胞,特此感慨一下:煮湯的時候看不出來它們這么有個性啊?)。

ok,現在假設你正在開發《涂鴉跳躍》這個游戲。你在PhotoShop里把那個綠色的主角畫出來后,你就得到一個圖片文件叫“主角.png”。這是一張100x100的圖片。跟剛才一樣,我們把這張圖片想象成一個棋盤,棋盤上每個格子同樣也有自己的顏色。如果你用取色器去點主角身上的某個格子,你可以看見這個格子的顏色是(0,1,0)。

游戲運行的時候,它會不斷改變主角的參數,如果某一幀它計算出主角的當前位置是(10,20),那么它該怎么把“主角.png”畫到這個位置上呢?

首先,從iPhone屏幕左下角開始,往右數10格,再往上數20格,找到目標格子;然后,用一個釘子把圖片釘在這個目標格子上并挪正,這時圖片的格子和屏幕的格子之間就形成一個對應關系;接著,它會把圖片上每個格子的顏色值抄一份給屏幕上與之對應的格子,等所有格子都抄完,這幅圖片就被畫到屏幕上去了。

圖片上那個被釘子穿透了的格子,叫做圖片的錨點。錨點可以是圖片上的任何一個格子,這取決于你的方便。很顯然,同一個位置,不同的錨點,圖片是會被畫在屏幕上的不同地方的。

每次游戲計算完當前的狀態后,都會得到一個新的位置,然后根據這個位置,按照上面的方法,把圖片畫到屏幕上去。這樣,我們就看到一個動來動去的主角了。

實際情形當然比這個要復雜很多,除了移動以外,圖片還可能做各種變換,例如旋轉縮放等,此外還得處理圖片的透明度,至于3D模型的渲染,則涉及更復雜的變換,但不管如何,我們都可以把iPhone畫圖(渲染)的過程,看做是給屏幕上每個格子賦顏色值的過程。格子們根據這個顏色值,發出不同頻率、不同強度的光。

順便說說前不久剛被Facebook收購的Oculus VR。這家公司研發的顯示設備Rift能讓穿戴者置身于無邊框的虛擬世界中。盡管在分辨率、渲染效率等方面還不夠完美,但Rift已能給人們帶來及其震撼的視覺感受,很難想象在不久的將來這類設備會在多大程度上提升人們玩游戲、看電影時的體驗。試想一下,你通過體感設備輸入信息,游戲通過虛擬現實設備反饋狀態,別說《極品飛車》,就算是《神廟逃亡》也會玩你一身汗吧。

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