|
برای دیدن فصول قبلی اینجا کلیک کنید.
تاریخچه بازیهای کامپیوتری
فصل دوم
تکنولوژیهای تصویرپردازی
بازیهای ویدئویی به صفحات پردازشی نیاز دارند که بتوانند تصاویر درونشان را به سرعت تغییر دهند.گستره ی متغیری از تکنولوژیهای تصویرپردازی وجود دارد که بازیهای ویدئویی بر اساس آنها شکل میگیرند.این تکنولوژیها میتوانند شامل مواردی همچون Raster Graphics, Vector Graphics, Liquid Crystal Displays, Light Emitting Diodes و یا حتی تصاویر از پیش ضبط شده و ذخیره شده بر روی دیسکهای نوری باشد.چگونگی کنترل تصاویر به وجود آمده بر روی صفحه، به تکنیکهای گرافیکی که توسط بازیسازان پیاده سازی میشود بستگی دارد.
تکنولوژیهای تصویری
محبوبترین و معروفترین تکنولوژی تصویری شناخته شده، لوله ی کاتدی است که هم قابلیت ایجاد تصاویر Raster Based و هم Vector Based (گرافیکهای برداری) را دارد.CRT که در تلویزیونهای خانگی از آن استفاده میشود حاوی یک تفنگ الکترونی است که درون یک محفظه ی استوانه ایی شیشه مانند قرار گرفته است.دسته های الکترونی به کمک اسلحه ی یاد شده به سمت شیشه ی انتهایی استوانه شلیک میشوند.
یک سری دستگاههای ایجاد امواج الکترومغناطیس (که میتوانند شامل الکترودها و یا سیم پیچها باشند) که بر اساس یک سیگنال تغذیه ورودی تغییر میکنند، باعث تغییر مسیریک سری از الکترونها در راه رسیدن به انتهای شیشه میشوند.
در انتهای مسیر، شیشه ی تلویزیون توسط لایه ی خاصی از فسفرسانت قرمز، آبی و سبز (RGB) پوشانده شده است که با برخورد الکترونها به آن، شروع به درخشیدن و ایجاد تصاویر بر روی صفحه ی تلویزیون میکنند.
تفاوت گرافیکهای برداری و گرافیکهای Raster در طرز استفاده ی آنها از تفنگ الکترونی است.گرافیک برداری شامل یک سری از نقاط و خطوط است که به عنوان مختصات درون قسمت فرمان صحنه (Display Commands) ذخیره و نگهداری میشوند.این مختصات از قسمت فرمان صحنه به طرف یک Vector Generator هدایت شده و این دستگاه، اطلاعات داده شده را تبدیل به سیگنالهایی میکند که توسط دستگاههای انحراف مسیر الکترونها درون دستگاههای پخش تصویر (همچون تلویزیون و یا مانیتور) بر روی الکترونها تاثیر میگذارند.به کمک این تکنیک اشعه های الکترونی از انتهای یک سگمنت خطی به ابتدای سگمنت بعدی میروند و بدین صورت باعث میشوند که تصاویر برداری پشت سر هم و در زمانبندی های تقریبا مساوی بر روی صفحه ایجاد شوند.در گرافیکهای برداری تمامی تصاویر از ادغام یک سری خطوط و نقطه بر روی صفحه به وجود می آیند. بخاطر اینکه مسیر اشعه ی الکترونها توسط Display Commands هدایت شده و از یک سیگنال از پیش تعیین شده (مثل سیگنالهای شبکه های تلویزیونی که به کمک آنتنها دریافت میشوند) استفاده نمیکنند، بعضی اوقات به این سیستم تصویرپردازی Random Scan هم گفته میشود.گرافیکهای برداری اولین تکنولوژی گرافیکهای کامپیوتری CRT محسوب میشوند و در اواخر دهه ی 60 به طور گسترده از آنها استفاده میشد.برخی بازیهای Arcade از تکنولوژی گرافیک برداری در اواخر دهه ی 70 و اوایل دهه ی 80 استفاده کردند و از طرفی یک کنسول خانگی نیز با نام GCE/Milton Bradley Vectrex (که در سال 1982 عرضه شد) بهره برد.معروفترین بازیهایی که از گرافیک برداری برای به تصویر کشیدن صحنه های خود استفاده کردند عبارتند از : Asteroids(1979) , Battlezone(1980), Defender(1980), Tempest(1981) و Star Wars که در سال 1983 عرضه شد.(برای اطلاعات بیشتر در مورد بازیهایی که از گرافیک برداری استفاده کردند به فصل 12 رجوع کنید)
طرز استفاده ی گرافیکهای Raster از تفنگ الکترونی بسیار شبیه به شیوه ی استفاده ی تلویزیون برای به تصویر کشیدن صحنه های مختلف که بر روی آنتنها ارسال میشوند است.برخلاف شیوه ی گرافیک برداری، گرافیک Raster اقدام به پردازش ردیف به ردیف صحنه ی تلویزیون از بالا به پایین کرده و باعث به وجود آوردن یک تصویر قابل تشخیص بر روی فسفرهای شیشه ی تلویزیون میشود.در اینحالت، با سرعت تصویرپردازی به اندازه ی 30 تصویر در ثانیه (که در صنعت بازی و تصویرپردازی به آن 30 fps و یا همان 30 فریم در ثانیه نیز گفته میشود) در واقع تصویر بر روی تلویزیون به نظر متحرک می آید.
این نوع تصویرپردازی به نام Raster Graphics شناخته میشود و واژه ی “Video” با این نوع تصویرپردازی شناخته میشود.بخاطر اینکه سیگنالهای Raster باعث پوشش کل صفحه ی تلویزیون توسط تفنگ الکترونی میشوند، در اغلب اوقات تصاویر به دست آمده کل صحنه را به صورت رنگی در بر میگیرد.
از آنجاییکه Raster Graphics از یک نوع همیشگی سیگنال برای منحرف کردن مسیر الکترونها استفاده میکند، این حالت میتواند به صورت از پیش تعریف شده در تمامی دستگاههای مربوط به تصویرپردازی به کمک این نوع گرافیک، به عنوان یک قطعه سخت افزاری قرار بگیرد.از طرفی تصویرپردازی اشکالی همچون شکلهای توپر، متون و تصاویر پیچیده به کمک Raster Graphics بسیار آسانتر از دیگر حالات میباشد و امروزه نیز این متد به صورت گسترده در تمامی بازیهای ویدئویی Arcade، بازیهای خانگی و انیمیشنهای کامپیوتری استفاده میشود.
برخی از تکنولوژیهای تصویرپردازی شامل CRT ها نمیشوند بخصوص که برخی از کنسولهای دستی از LCD ها برای تصویرپردازی استفاده میکنند.یک LCD حاوی لایه ی نازکی از مولکولهای کریستالی بلند است که نور را با پولاریزه کردن بین دو قسمت پولاریزه کننده ها و سیمها قرار میدهد.پولاریزه کننده ها (که میتوانند نورهای خاصی را منعکس کنند) به طوری چیده میشوند تا نوری که از درون کریستالها عبور میکند پولاریزه شده و به سمت بیننده منعکس میشود که در نهایت باعث میشود که تصویری که توسط وی درون LCD خاموش دیده میشود، یک تصویر مستطیلی شکل و روشن به نظر بیاید.
هنگامیکه جریان الکتریکی به سیمها اعمال میشود، مولکولهای کریستال در یک ردیف به طور منظم قرار گرفته و حالت پولاریزه کنندگی شان را از دست میدهند و بدینصورت نور توسط آنها جذب شده و در نظر بیننده ی LCD، صفحه ی دستگاه تیره به نظر آمده و نوری را منعکس نمیکند.
صفحه های LCD اولیه به رنگهای سیاه سفید بودند و در بازیهایی اوایل دهه ی 80 تا کنسولهایی همچون Milton Bradley’s Microvision و یا Nintendo’s GameBoy دیده شدند.پس از آن LCD های رنگی پا به عرصه گذشتند و در سیستمهایی همچون Atari Lynx, GameBoy Color و همچنین صفحات Laptop ها دیده شدند.
تکنولوژی دیگری که به تازگی جان دوباره ایی گرفته است و قبلا کمتر استفاده میشد، تکنولوژی LED ها است که با عبور جریان الکتریکی از یک دیود، نور تابش میشود.LED ها میتوانند به رنگهای قرمز، زرد و سبز باشند ولی LED های قرمز معروفترین آنها هستند.با اینکه بسیاری از دستگاههای بازی اقدام به استفاده از LED ها کرده بودند ولی کنسول Virtual Boy از شرکت نینتندو تنها کنسولی بوده است که از سیستم مبتنی بر پیکسل LED ها استفاده کرده بود.
دیگر تکنولوژی تصویرپردازی که از محبوبیت خوبی برخوردار است، صفحات پلاسما است که برای تلویزیونهای HDTV استفاده میشوند. متد ایجاد تصاویر در این نوع صفحات متفاوت با تلویزیونهای CRT میباشد، بجای استفاده از یک موج الکترونی برای ایجاد تصاویر بر روی صفحه، رنگهای قرمز، آبی و سبز عناصر فسفری روی صفحه هرکدام به صورت جداگانه کنترل میشوند که باعث ایجاد تصاویر بدون لرزش و بدون درخشندگی زیاد میشود که متفاوت با پردازش ردیف به ردیف صفحه در CRT ها است.
تصاویر تولید شده توسط کامپیوتر (Computer Generated Imagery)
با اینکه دستگاههای به تصویر کشیدن صحنه های بازیها در جای خود یک عنصر مهم محسوب میشوند ولی گرافیک بازی به موارد دیگری همچون سرعت پردازنده، میزان RAM دستگاه و چگونگی پیاده سازی برنامه ایی که گرافیک را به تصویر میکشد نیز بستگی دارد.
گرافیکهای کامپیوتری اولیه عموما یا Wireframe و یا Bitmap بودند.گرافیکهای Wireframe غالبا از خطوط، اشکال هندسی و نقاط به هم پیوسته تشکیل شده بودند و شکلی که آنها به تصویر میکشیدند در واقع مجموعه ایی از مختصات ریاضی و رابطه ی بین آنها بود.در واقع گرافیکهای برداری نیز نوعی از گرافیک Wireframe محسوب میشدند که تصاویر در آنها بر اساس ارتباط بین نقاط بود.
یکی از امتیازات گرافیکهای Wireframe، سرعت به تصویر کشیدن اشیاء در چنین حالتی بود و همچنین اینکه این تصاویر بر اساس مختصاتشان میتوانستند شکل سه بعدی نیز به خود بگیرند (هر چند که بازیهای مثل Asteroids نشان دادند که این حالت میتواند سه بعدی نبوده و در بعضی اوقات حالت دو بعدی و Flat نیز به خود بگیرد)
با اینکه این نوع گرافیک برای کشیدن اشکال هندسی بزرگ مناسب بود ولی قدرت آن برای به تصویر کشیدن اشیاء کوچک مثل کاراکترهای بازیها اصلا در حد مناسبی نبود. در طرف دیگر، Bitmap ها گروهی از پیکسلها بودند که برای مفهوم کردن و نشان دادن یک تصویر استفاده میشدند.در واقع Bitmap ها عکسهای بسیار کوچک با گرافیک پایین بودند. Bitmap های کوچکی که در هر Frame بر اساس مختصات حرکت کرده و منتقل میشوند و در طول چند ثانیه به نظر میرسد که در حال حرکت هستند همان Sprite های معروف دنیای بازی هستند.نمونه ایی از Sprite ها موجودات فضایی بازی Space Invaders (سال 1978) یا حتی شخصیت Pacman (سال 1980) و یا حتی گلوله های شلیک شده در بازیهایی همچون قسمت اول Max Payne هستند.
نوعی از گرافیکها که با نام گرافیکهای دو و نیم بعدی شناخته میشوند در واقع قرار دادن چندین تصویر دو بعدی بر روی همدیگر است که هر کدام از این تصاویر با سرعت فریم مختلفی حرکت کرده و به نظر بیننده می آورند که این تصاویر دارای عمق هستند.در اینحالت میتوان کاری کرد که اشیاء به نظر به صورت معلق در پشت صحنه حرکت کرده و اینحالت احساس سه بعدی بودن تصویر را در بازیباز القا میکند.
گرافیک دو و نیم بعدی در بازیهایی همچون Moon Patrol (سال 1982) ، Zaxxon (سال 1982) و بازی بسیار معروف Super Mario Bros. 3 (سال 1990) دیده شده اند. در برخی از بازیها، بازیسازان با استفاده از تکنیک Scaling (تکنیکی که در آن با بزرگ و یا کوچکتر کردن جسم حس دوری، نزدیکی و عمق صحنه به بازیباز القا میشود) صحنه ها را حتی بیش از پیش به صورت دروغین سه بعدی میکردند. بازی Space Harrier از شرکت سگا که در سال 1985 عرضه شد میتوانست به سرعت 32000 اسپرایت را در آن Scale کند.
بازیهای مبتنی بر Sprite سیستمهای Arcade را در دهه ی 80 به قبضه ی خود در آورده بودند ولی این بازیها در دهه ی 90 با به وجود آمدن بازیهای سه بعدی واقعی به سرعت شروع به دمده شدن کردند.
گرافیکهای سه بعدی آن نوع گرافیکهایی هستند که در آنها اشیاء به صورت سه بعدی در حافظه ی کامپیوتر ذخیره میشوند، این اشکال میتوانند استوانه ها، مکعبها، کره ها و یا هرمها باشند.این اشیاء بر خلاف اشیاء دو بعدی میتوانند در زوایای مختلف به نمایش گذاشته شده و دورانهای مختلفی داشته باشند.
اولین گرافیک سه بعدی پویا در سال 1983 و توسط آتاری با بازی I, Robot به نمایش گذاشته شد ولی بازیهای سه بعدی حداقل تا دهه ی 90 نتوانستند جایی را در عرصه ی سیستمهای Arcade به خود اختصاص دهند، هرچند که بعد از آن زمان، این گرافیک در عرصه ی دیگر صنعت بازی یعنی کنسولهای خانگی نیز جا باز کرد.
برخی بازیهای مثل Doom که در سال 1993 عرضه شد، اقدام به تلفیق دو نوع گرافیک Bitmap گونه و سه بعدی با هم کرده بود بطوریکه محیط بازی به صورت سه بعدی رندر میشد و از طرفی هیولاها و دشمنان نیز در واقع هنوز Sprite هایی بودند که باید با آنها دست به گریبان میشدید !
|
سلام !
يه سوال : استفاده از اين مطلب با ذكر منبع مجاز مي باشد آيا ؟