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图片是怎么画到屏幕上的? 如何理解游戏系列

游戏 12-20

  在《游戏和动画有什么不同?》一文里,提到过这么一个说法:游戏的状态决定了游戏的画面,这篇文章将继续讨论一下“具体怎么画”这个事情。

  我们知道iPhone5的分辨率是1136x640,如果把显示屏上的每个像素都想象成一个格子,那么整个显示屏就是一个巨大的围棋盘。棋盘上的每一个格子都有自己的颜色。

  什么是颜色呢?人类眼睛的视网膜上有许许多多的视锥细胞,这些视锥细胞可以分成三类,分别对红、绿、蓝三种颜色的光分外敏感。当一抹红色的光射到视网膜上时,对红色光敏感的这些细胞会被刺激到,并向大脑传递红色信号。这意味着,不管我们看到什么颜色的光,我们的大脑只知道红色光有多少,绿色光有多少,蓝色光有多少。因此我们就用三个数字来表示一种颜色:R表示这个颜色有多红、G表示它有多绿、B表示它有多蓝。例如(1, 0, 0)表示纯正的红色,(1,1,0)表示红绿各半的颜色,也就是黄色,(0.5, 0.5, 0)表示比较暗的黄色。棋盘上每个格子都有自己的颜色,就是说每个格子都有自己的三个数字。(刚才在搜索资料的时候,发现虾蛄居然有12种感光细胞,特此感慨一下:煮汤的时候看不出来它们这么有个性啊?)。

  ok,现在假设你正在开发《涂鸦跳跃》这个游戏。你在PhotoShop里把那个绿色的主角画出来后,你就得到一个图片文件叫“主角.png”。这是一张100x100的图片。跟刚才一样,我们把这张图片想象成一个棋盘,棋盘上每个格子同样也有自己的颜色。如果你用取色器去点主角身上的某个格子,你可以看见这个格子的颜色是(0,1,0)。

  游戏运行的时候,它不断改变主角的参数,如果某一帧它计算出主角的当前位置是(10,20),那么它该怎么把“主角.png”画到这个位置上呢?

  首先,从iPhone屏幕左下角开始,往右数10格,再往上数20格,找到目标格子;然后,用一个钉子把图片钉在这个目标格子上并挪正,这时图片的格子和屏幕的格子之间就形成一个对应关系;接着,它会把图片上每个格子的颜色值抄一份给屏幕上与之对应的格子,等所有格子都抄完,这幅图片就被画到屏幕上去了。

  图片上那个被钉子穿透了的格子,叫做图片的锚点。锚点可以是图片上的任何一个格子,这取决于你的方便。很显然,同一个位置,不同的锚点,图片是会被画在屏幕上的不同地方的。

  每次游戏计算完当前的状态后,都会得到一个新的位置,然后根据这个位置,按照上面的方法,把图片画到屏幕上去。这样,我们就看到一个动来动去的主角了。

  实际情形当然比这个要复杂很多,除了移动以外,图片还可能做各种变换,例如旋转缩放等,此外还得处理图片的透明度,至于3D模型的渲染,则涉及更复杂的变换,但不管如何,我们都可以把iPhone画图(渲染)的过程,看做是给屏幕上每个格子赋颜色值的过程。格子们根据这个颜色值,发出不同频率、不同强度的光。

  顺便说说前不久刚被Facebook收购的Oculus VR。这家公司研发的显示设备Rift能让穿戴者置身于无边框的虚拟世界中。尽管在分辨率、渲染效率等方面还不够完美,但Rift已能给人们带来及其震撼的视觉感受,很难想象在不久的将来这类设备会在多大程度上提升人们玩游戏、看电影时的体验。试想一下,你通过体感设备输入信息,游戏通过虚拟现实设备反馈状态,别说《极品飞车》,就算是《神庙逃亡》也会玩你一身汗吧。

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