3D游戏如何在Super Nintendo上出现:Super FX协处理器的历史



90年代初是第四代游戏机大战之时市场的主要竞争者和游戏迷的钱包是任天堂和世嘉,它们拥有Super NES(Super Famicom)和Sega Mega Drive(Genesis)游戏机。两家公司都试图吸引具有特殊效果的玩家,但是游戏机的计算能力有限。它们在物理上无法独立提供三维图形的计算。

但是,找到了解决方案,它包含了盒带的概念,盒带不仅是带有游戏的驱动器,而且还可以用作扩展卡。1993年3月,出现了第一个带有Starfox空间模拟器的SNES磁带。内置了Super FX协处理器,这是人们期待已久的3D突破。任天堂协处理器的开发委托了英国游戏开发商Argonaut Software。这是一家什么样的公司?它与任天堂的关系如何?要回答这个问题,您需要追溯到十年前。

淘金人简史



Jeremy Sen

1982年,年仅16岁的英国黑客Jeremy Jez San创立了自己的公司Argonaut Software,该公司为大型企业提供IT安全咨询服务。该公司的名称来自双关语:J.San的发音与Jason非常相似,而Jason所在的地方有大宇航员。杰里米(Jeremy)是个神童,他13岁那年学习了几种计算机体系结构的汇编语言。后来,他利用这些知识消除了商用计算机系统安全性中的“漏洞”。

后来,杰里米(Jeremy)和他的朋友Fouad“ Foo” Katan开始开发游戏,并于1984年发布了Commodore 64 的水平射击射击天际线攻击,但真正的名声却在发行后滑翔机。它是用于Commodore Amiga和Atari ST 16位计算机的3D空间主题FPS。它被认为是第一个流行的3D游戏,已移植到其他平台并售出了数十万份。



Skyline Attack




Starglider

1988年,Argonauts发行了Starglider的第二部分。同时,16岁的开发商Dylan Cuthbert加入了公司。一年后,任天堂发布了第一个8位GameBoy掌上游戏机的日语版本。杰里米·塞纳(Jeremy Sena)对控制台感兴趣,他从日本订购了该控制台,并为她创建了一个实验开发套件。尽管GameBoy在世界其他地方仍然无法访问,但使用此工具包,Cuthbert设法从他微薄的资源中获得最大收益,并编写了3D矢量引擎的演示


Dylan Cuthbert

有充分的理由使用“矢量”一词,而不使用“多边形”一词-引擎只能绘制连接点的线段,而不能在多边形上绘制。演示中的所有对象都由线框组成,这些线框始终可见。


1980年的《战地风云》矢量线框游戏

Jez在“消费电子展”上自豪地展示了一个演示。最重要的是,他对任天堂的代表感到震惊。

迪伦·库斯伯特(Dylan Cuthbert)回忆说:
“任天堂意识到,我们之前没有人尝试在GameBoy上实现3D,甚至没人认为这是可能的,尤其是任天堂本身。他们认为这只是一个2D系统,它没有其他用途。”
两个星期后,Argonauts被邀请到该公司的日本办事处,并提出在未来的Nintendo产品中使用其技术。这次,他们向整个领导层展示了3D引擎,宫本茂Shigeru Miyamoto)亲自祝福Dylan与银河战士 系列导演坂本夫(Yoshio Sakamoto)一起合作开发完整版引擎。

在1992年,该项目的工作完成了,并且该游戏的简称(X)的公告已经发布在Nintendo Power自己的杂志中。但是,任天堂突然改变了计划,拒绝在全球市场上推广这款游戏,将其局限于日本。因此,GameBoy的首款3D射击游戏并没有成为世界经典。


图表X清楚显示了Starglider的影响

Argonaut的最大成功仍然是Starglider。为了提高标准,他们没有足够的先进软件技术。

让我们回到Argonaut与日本宫本和任天堂代表的第一次会面。在上面,杰里米(Jeremy)展示了另一个基于Starglider创建并设计用于NES的游戏的示例(它的名称对应为NESglider)。反过来,任天堂认为是时候将Jes和Dylan引入公司的最新项目了:当时不知名的Super Famicom系统的非常原始的原型,带有游戏Pilotwings的早期版本。管理层表示,这是任天堂在未来的游戏机中首次实现3D的尝试,这可能会受益于年轻程序员的知识。


超级Famicom原型

超级外汇发展


Argonaut的下一步是将NESglider演示移植到宫本前缀的不完整原型上的工作。多年后,杰兹在一次采访中告诉:
“我告诉他们,如果让我们开发设备,这样更好,这样SNES会对3D充满信心。令我惊讶的是,尽管我缺乏经验,他们还是同意并给了我一百万美元出售。”
Argonaut Software聘请了一支经验丰富的剑桥芯片设计师团队,以首批RISC处理器之一为基础,创建了全球首款3D加速器。
“我们是NVidia和ATI现在在3D加速市场上的第一家……并且我们拥有专利来证明这一点。”
Super Famicom原型的文献资料很少,因此为了使芯片与16位硬件更完整地集成并提高整个系统的性能,有必要执行反向工程。“ Argonauts”成功了,但是他们不得不忍受将协处理器放入游戏卡带中(这增加了卡带的成本,而不是游戏机本身的成本)。结果就是MARIO芯片(数学,Argonaut,旋转和输入/输出),后来更名为Nintendo,成为Super FX。
“它不仅是图形芯片,而且是设计用于与图形软件一起工作的微处理器,而且还执行其他功能(例如,快速数学计算)。”

带有剩余MARIO CHIP 1标记的Argonaut图形加速器的


第一个版本,用于Starfox,Stunt Race FX,Vortex和Dirt Trax FX

超级NES 的处理器的最终版本本身具有有限的数学功能,但著名的Mode 7模式除外。仅缩放和旋转单个2D背景。而且,SNES CPU甚至都不包含乘法指令!

处理器规格在附录A中列出。

第一款带有图形加速器的游戏


Dylan在X上的工作与Super FX的发展相吻合(大约1990-1992年)。在1992年,这两个项目几乎同时完成。继Argonaut发行后,Dylan加入了Giles Goddard和Krister Wombell,这是日本唯一的单色游戏,这是Argonaut和Nintendo之间的新联合项目:使用新开发的3D加速器创建了第一款游戏。


美国Starfox游戏封面

现在著名的Nintendo系列游戏Starfox 最初Starglider 3,是与Amiga合作的热门太空射击游戏的延续。因此,Argonaut再次使用了她非常喜欢的星际战争主题。任天堂这次的任务是开发一种比“ X模拟器”更轻松的“街机”游戏风格

创建可爱的角色和简单的脚本仅完成了一半。他们还必须简化控制流程,从以前的Argonaut游戏的典型免费飞行过渡到受Namco的StarbladeSolvalou游戏启发的更加用户友好的基于铁路的街机游戏。这种变化使一些Argonaut粉丝不安(Dylan本人想要Starfox等级(不是线性的),但据我们所知,最终产品的游戏性接近理想状态。


Starfox

游戏的情节是精英雇佣军集团Starfox(由Falco鹰,Peppy兔,Slippy蟾蜍和Fox领队组成)与险恶的科学家Andross的战斗。福克斯的团队必须用他们的飞船(箭号)捍卫本国行星Corneria和Lylat系统的其余部分,进行反击并遵循最终选择的三种途径之一到达邪恶之源-毒液行星。每条路线(在游戏中称为关卡)以其复杂性和阶段而著称。它穿过系统的各个行星,小行星场,深空区域,甚至是一个神秘的黑洞和一个隐藏的替代维度。

如前所述,StargliderX中提供的移动自由尚未移植到Starfox中。取而代之的是,玩家的弓箭会在每个阶段自动遵循给定的路径,射击敌人并躲避障碍物,然后到达阶段的末尾和boss。与以前的Argonaut游戏相比,这似乎大大削弱了玩家的能力,但是3D引擎仍然为躲避和移动留下了足够的途径。摄像头同时跟随他上下,左右移动。

游戏以一整套能量和三个生命开始。玩家的飞船配备了改进的主激光,受到炸弹数量的限制,炸弹可以消灭屏幕上的所有敌人,可以制造“炮筒”以避免开枪,还可以加速飞行几秒钟,以穿越大门和瓶颈。

敌人不仅表现为典型的各种小型小战士和大型巡洋舰形式的太空歌剧,而且还长满了昆虫,龙,水蛇和辅助机器人。当然,最令人印象深刻的是关卡末期的大老板,要想取得胜利,就需要快速的反应和战术。


星狐地图

这些阶段比常规的射击游戏更为独特,在某些阶段中,您甚至可以选择多达三个摄影机视角(最有趣的是在Arwing驾驶舱内)。游戏Starfox是主控制和快速拍摄之间不断变化的平衡。玩家正忙于穿透敌人的隧道,躲避小行星并安全地穿过敌人的空间站,同时尝试射击尽可能多的敌人。

玩家不是一个人玩游戏。可能是Starfox中最好的Nintendo 创意-增加了三个狐狸同伴,不断保护他的弓箭的“后方”,并在近战中跟随玩家。他们以愚蠢,扭曲的声音样本进行交流(玩家对此细节笑得最多),甚至可以逃跑,当敌人攻击他们的能量线减少时,向Fox寻求帮助。与团队的这种互动,甚至是非常有限的互动,都极大地增加了球队的归属感,迫使球员照顾队友。如果他们离开战场,玩家会立即注意到缺乏火力支援。


滑溜的感谢球员的帮助

10.5兆赫兹的Super FX芯片的适度功能在当时令人印象深刻,尽管它们不符合现代标准。最明显的缺点是令人难以置信的“参差不齐”的帧速率(在仿真器中不是那么明显)以及屏幕周围呈黑框的视频输出分辨率低(Super FX最多可以绘制192行)。幸运的是,这些问题并未严重影响游戏玩法。

有趣的是,Starfox的世界并不仅仅由多边形组成。背景是美丽的静止图像和动画图像,Super FX处理器不仅计算矢量,还缩放和旋转2D子图形,例如圆形激光,小行星和Andross凸台最终形状本身。Starfox

成功结果是,在Argonaut的创新技术和任天堂的精心做工之间取得了很好的平衡。可破坏的Arwing机翼,可互换的相机以及简短的Scramble简介(已成为经典)是Argonaut工作的结果;任天堂的优点是任天堂的游戏设计,简化的控件,团队合作和出色的配乐。



星狐之后的生活


Starfox取得巨大成功之后 Dylan开始着手制作他的SNES续集。Starfox 2已经处于其最终Beta版中,但任天堂决定完全放弃它,转而使用新型N64的改进的3D功能。之后,卡斯伯特(Cuthbert)离开了Argonaut,来到了美国索尼计算机娱乐公司(Sony Computer Entertainment America),在那里他为Playstation 开发Blasto。几年后,他被调到索尼东京办事处,开发了Ape Escape,并于2001年离开公司,成立了自己的开发工作室Q-Games。他继续住在日本,他的公司为Nintendo DS,Playstation 3和Playstation 4创建了多个项目。


未发行的Starfox 2

Success 的标题屏幕Starfox和Super FX芯片扩展了Argonaut的性能。Jez和他的团队为其他游戏机开发了处理器:飞利浦GreenPiece,Apple VeggieMagic和Hasbro MatriArc;他们都没有被释放。受此困扰的Argonaut团队最终创建了自己的微处理器(“ Argonaut RISC Core”),并以非专有权利出售了其设计。

2002年,Jez荣获大英帝国勋章,该勋章因其在计算机游戏行业的成就而首次获得殊荣。不幸的是,两年后,Argonaut Software Ltd因重大损失被清算。Jez现在担任他于2005年成立的在线扑克公司的总裁。

附录A:Super FX处理器的详细信息


芯片硬件由英国公司Ben Cheese Electronic Design设计


Ben Cheese,Super FX开发人员

Super FX(GSU-1)的第一个版本的频率为21.477 MHz,但内部时钟分频器将其降低为10.74 MHz。处理器有100个引脚。 Super FX 2(GSU-2)的工作频率为21.477 MHz,它具有112个触点,可以访问更大容量的SRAM。

带有Super FX芯片的游戏卡带具有其他引脚,这些引脚连接到卡带插槽中通常不使用的其他引脚。诸如Game Genie之类的墨盒适配器没有与这些以前未使用的触点的连接,因此带有Super FX的游戏不能在此类设备上使用。

除了渲染多边形外,该芯片还经常用于帮助SNES / Super Famicom提供复杂的2D效果。

对于游戏开发商而言,该芯片的价格为10美元。

超级效果器(GSU-1)超级FX 2(GSU-2)
频次10.74兆赫21.477兆赫
联系人数100112
SRAM32 kb64 KB(最大支持128 KB)

附录B:使用Super FX进行的游戏


超级效果器(GSU-1)
StarFox(8 Mbit ROM,1993,任天堂/ Argonaut)
超级StarFox周末(8 Mbps,1993,Nintendo / Argonaut)
特技竞赛FX(8 Mbps,Nintendo / Argonaut)
涡流(4 Mbps,Electrobrain / Argonaut)
越野赛车手(4 Mbit,1995,精英系统/ MotiveTime)
Dirt Trax FX(4 Mbit,1995,Acclaim /雕刻软件)
超级FX 2(GSU-2)
DOOM(16 Mbps,1995,威廉姆斯)
冬金(16 Mbps,1996,任天堂/ Funcom)
超级马里奥世界2:耀西岛(16 Mbps,1995,Nintendo)

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN397955/


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