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「上古」游戏中的声音是如何诞生的?

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游戏史 2023-08-29
游戏史 > 「上古」游戏中的声音是如何诞生的?

褪色时代的余烬笔墨,仍书写着乐曲的终章。

1970 年代末存在一个多变的转折点,这不仅是对于日本、美国和欧洲娱乐产业的发展来讲,还是一次对当时硬件水平迅速提升的映射。在充斥着电传打字机、街机机台等名词的时代中,声音在游戏中的切合总不是那么引人注意的。

相对早期的 IBM PC,和后些年的 Apple II 等家用电脑,大多会配以一个简易的蜂鸣器,用于基本的发声互动。不过限于家用电脑的体积和制造成本,扬声器则直接由计算机的 CPU 控制了。通过每一次对蜂鸣器的精确计时,计算机会产生出类似于“咔哒咔哒”的特定音调。

追溯到最早一批由计算机开发构建的游戏,游戏机 Magnavox Odyssey 绝对有着一定的影响力。它的创建者之一 诺兰·布什内尔(Nolan Bushnell)就在 1972 年发行了一部具有里程碑意义的游戏作品——《Pong》。

准确来说,《Pong》的成功似乎并不是和诺兰密不可分的。一个移动点、一个记分系统和两个球拍——这份来自于早期“电子版网球”的灵感设想,被寄托到同样没有接触过游戏开发的员工-艾伦·奥尔康(Allan Alcorn)的手上。反复审视着诺兰给出的概念图,奥尔康决定尝试用学过的编程语言,去制作一个简易的碰撞模型。


来自最初的系统设想

在完善了速度和面积等主干反馈后,奥尔康对其中的碰撞系统做了进一步的升级:将球拍的接触面积划分成八个小段,以来改变球的回弹角度。如果被球拍的中心部分接住,那么球会接近于 90° 角被弹回;而球接触到球拍的外侧部分,程序会先分析球的速度、球拍的接触点、球拍的速度来计算出弹回的轨迹。

球在球拍上停留的时间越长,它的速度就越快,这也符合了现实中的动量守恒。事实上,这样的想法在如今的细节设计中也是颇具新颖的。那时的开发者仿佛像是一个个初学者,他们每一步的尝试与探索,都是对当时匮乏玩法的再次定义和创造。

此时距离游戏开发已经有了三个月之多。当诺兰凝视着旋绕在机器中的光盘时,他告诉奥尔康:“电脑性能的限制是有目共睹的,但怎样才能为游戏添加一些氛围,让它就像是一场真实的比赛一样呢?”

在1972年开发电子游戏,硬件设备就已经占用了大量的空间。若再增加一个声音区块,各类线材的散乱程度可想而知。于是奥尔康从当地商店购买了一个约 1.2 米高的木柜、一台用作显示的黑白电视机。他先是用锯子和打孔机把电视机和木柜固定在一起,再将要焊接的电路集成在了木柜的后面和底部中。

这也是早期大多数街机的内部构造这也是早期大多数街机的内部构造

从数字电路研究到信号调频器,奥尔康发现通过改变其中的波形和频率,可以产生出不同的音调——即使那仍是很单调的“滋滋”声。他将已经做好的音调分成几组,穿插于游戏的各个音效中。在球碰到边界和球拍上时,游戏会反馈出两个声调不同的短音;而当玩家输掉一轮游戏时,游戏则会发出一段略长的音节。

如今我们不得而知,这样做的初衷是为了让音效更加真实,像是欢呼的观众一样,还是另有其他的意图。但在奥尔康研究电路中接通声音信号的原理时,精细地为每个音节编译、变频、调试的过程中,已然形成了一段“历史性的声调”。

作为第一款融入了音乐的电子游戏,《Pong》所体现的新颖玩法,似乎掩盖了声音被引入到游戏的过渡。但随着未来几年中音频设备的突飞猛进,开发者们显然注意到了这一点。


连续音轨的诞生之路

1967年,本计划着毕业后在索尼工作的西角友宏,未能如愿通过公司的最后一轮选拔,“阴差阳错”地加入了一家名为 Takt 的音频公司。在长达一年的工作中,西角友宏并未如愿加入到开发部门,心灰意冷的他决定再找一份新工作。恰好在朋友那里听闻到游戏公司-Taito 在高薪寻求着一位音频工程师,他把自己对音乐的独特想法和工作经验做成了简历,便顺手投递了过去。

从考核到正式录用,西角友宏甚是珍惜这次不易而来的机会。在 1971-1974 的这三年中,他着力于各类体育游戏的玩法构建;不论是最先从《Pong》中汲取足球灵感的《Davis Cup》,还是创立了区别于市面上驾驶系统的赛车游戏《Speed Race》,都体现着他天赋异禀的想法和创造力。

西角友宏(右)和他开发的游戏《Basketball》西角友宏(右)和他开发的游戏《Basketball》

虽然说《Pong》开辟了游戏界的声音系统,但和游戏急剧下滑的销量一样——单个的声调需要进一步向“音乐”发展。西角友宏在实验了数款声音芯片的音色水平、音阶调度、以及拓展性和多元性后,他注意到了Chiptune芯片(后续也被称为芯片音乐、8/16位音乐)在游戏市场的潜力。

恰好当时西角友宏正在开发一个游戏项目,主题是两个西部牛仔之间的射击对决。在首次使用了微处理器(Microprocessor)新技术的同时,他尝试把更多的音节采样加入到Chiptune芯片中,再把这些音节拼凑成一小段乐曲,从而在游戏中的特定场景播放。

来自游戏机 Game Boy 的 Chiptune 芯片来自游戏机 Game Boy 的 Chiptune 芯片

不过在 1970 年中期的游戏制作中,储存和内存这两个硬件水平还是捉襟见肘的。西角友宏就面临着这个困境,他想要在游戏中添加声音,就只能从仅有的单声道音节中,反复地重复某个旋律,并以此来阶段性地使用它们。

游戏最终被命名为《Gun Fight》,得益于题材和微处理器的强大,游戏的街机版最终在美国售出了超过 8600 台。其中西角友宏的音乐制作显然让游戏多了一番风味,而那时的玩家们也注意到了,未来的游戏中将会出现更多的音乐元素。

但西角友宏对此仍不满意,他认为把音乐完全切合到游戏中才是“完美的作品”,于是他凭借着不错的业绩,开始向公司申请一个高经费的项目。

从电子硬件到开发工具,几乎都采用了当时先进的设备和系统。在声音方面,他使用了由模拟电路和 德州仪器SN76477 声音芯片组合的单声道系统。这样切入的电路设计不仅能让 CPU 更快地计算图形帧缓冲区中的像素,还能保留之前《Gun Fight》中移位器电路的流畅动画。

游戏的早期的场景设计包括了坦克、战斗机和战列舰。不过当西角友宏看到 1974 年在日本上映的动画《宇宙战舰大和号》时,他决定把这些元素总合成一个太空主题,这样一来也能减少员工们在建模时的工程量。

《宇宙战舰大和号》中的太空飞船《宇宙战舰大和号》中的太空飞船

而在那时蓬勃发展的游戏产业,很多的游戏厂商都想把自家的游戏和“休闲类标签”区分开来,于是限制玩家行动时间的计时器设计出现了。这种设计理念推进了游戏的紧张感和挑战性,可西角友宏还是觉得读秒计时过于刻意,不如把时间系统换成逐渐向玩家靠近的敌人。

除此之外,配合着 Midway 版《Gun Fight》中开发的“多芯片桶式移位器电路”,游戏的动画则会更加流畅。在游戏中玩家控制飞船射击,一次射击便能摧毁一个目标。而子弹撞击到敌人时精确的爆炸音效,让游戏具有了更多的打击感。

事实上,《太空侵略者》也是第一个使用连续背景音轨的游戏。西角友宏使用了四个半音阶加低音音符的方式,来循环重复以模仿出“侵略者”和玩家的距离。随着敌人离玩家越来越近,音乐的频率将会显著的加快。

在许多早期的视频游戏中,仅是单一节奏的音乐互动就足以极大地提高游戏性,开发者也越来越注重如何把音乐融入到游戏中。并伴随着此后硬件设备的飞速发展,音乐的制作变得更加系统化,也不会出现先辈们突发奇想而衍生出的“实验性作品”。


实体音游的过渡交织

可以这么说,《Pong》是世界上首款获得成功,并且对后世电子游戏影响最深远的游戏之一。雅达利仅是把装有的《Pong》机台散布在商场、酒吧等娱乐场所,就让每台街机在 1972 年达到了 35-40 美元的日营收额。

只不过这个时期是短暂的——在那个版权保护薄弱的年代,许多厂商推出了《Pong》的山寨版本。随着“打砖块”玩法的局限性和硬件水平的提升,玩家们逐渐对同类游戏感到了些许乏味,而《Pong》那创世纪般的生命力也逐渐走向了枯竭。

凭借着这笔不菲的收入,雅达利在随后的 1974 年发行了一款名为《Touch Me》的街机游戏。游戏的操作很简单:机台上有四个会发出声音的按钮,并且会随机闪烁出黄色的灯光。玩家则须观察记忆按钮闪烁的先后顺序,等到灯光熄灭后再依次拍击按钮。

游戏刚开始时,只会有两个按钮会闪光,闪烁的序列也相对简单。随着玩家完成一组后,游戏会添加一个额外的按钮,最多直至四个。街机的显示屏则会显示玩家正确重复的次数,不过玩家只有三次失误的机会。

雅达利想要用这台街机,与那时流行的弹球机和老虎机来争夺吸引力。然而大多数人确实被游戏吸引到了,但简陋的游戏机制配合上略显刺耳的音效,让很多人玩了几分钟便退下了机台。这样不能让玩家持续买账、且造价昂贵的《Touch Me》,显然没有达到雅达利的预期。

1977 年,拉尔夫·贝尔(Ralph Baer)和霍华德·莫里森(Howard J. Morrison)在一场商场音乐展会上看到了《Touch Me》的展台。与很多开发者受到的启发相同,他们十分欣赏游戏的玩法机制,但游戏后期设计的缺陷与瓶颈也是他们所惋惜的。

于是他们决定用这个灵感做一款新的游戏,把《Touch Me》中的亮点“发掘”出来。在移植游戏的过程中,他们发现这种玩法其实根本用不到街机的体积,所以选择了轻量化的 TMS 1000 微控制器芯片。当抛去前者中复杂的逻辑电路,游戏的设计成本也显得低廉很多。

拉尔夫·贝尔和他设计的游戏拉尔夫·贝尔和他设计的游戏

游戏的玩法和《Touch Me》类似,玩家根据按键闪烁的顺序,依靠先前的记忆力顺次按下各个按钮。但不同的是,贝尔和他的团队为每一个按钮都添上了不同的色彩,以及按下按钮后反馈出“不再刺耳”且各异的音效。

当他们拿着这个 8 英寸大小的游戏机,去向各大硬件生产厂家进行演示时,一家叫做 MB(Milton Bradley)的公司看准了游戏的市场前景。在完成了对游戏的收购和生产规划后,游戏名则采用了双方协商而来的《Simon》。

游戏机采用了实体售卖的方式,在 1978 年一经推出便登上了当时玩具的热销榜首。容易上手、小巧便携、老少皆宜也是《Simon》特色宣发的代言词。截止至 1982 年的 4 年内,游戏机的销售量就已经超过了 1000 万台。

看到模仿自家游戏还赚的盆满钵满的《Simon》,雅达利自然是眼红的,于同年推出了《Touch Me》的掌机版本。但就像是当初《Pong》那铺天盖地的盗版一样,《Simon》的玩法也迅速被厂商们模仿,待到雅达利发布掌机时,“音游掌机”的市场已经被瓜分地很明细了。

随着音乐旋律按下按键,清脆有力的回弹反馈,让《Simon》把一个实验性地概念逐渐过渡到了一项音乐互动玩法。而把雅达利的游戏再创造,不仅是对这项理念的延伸,也是定义了现代音乐游戏玩法的雏形。


逐渐成熟的制作系统

到了 1980 年代初期,大多数的计算机和游戏机都有了专用的声音芯片,这时 CPU 和内存的负担也被减轻了。并且每个系统都有着特色的图形和音轨。也是从那时起,音乐开始在游戏中迅速发展,特别是渗透到了日本和西方的游戏文化中。

要知道,不同的系统一般都有不同的复音数,或称为音轨。具有多个音轨当然是有一定优势,但音轨中的波形也需要变化。如家用电脑 Commodore 64 可以产生出正方形、三角形、锯齿形、噪声四种不同类型的波形。

对比于 Commodore 64 的 3 个音轨通道,任天堂的 NES 有 5 个音轨之多,那么后者的音乐水平会更加专业吗?答案并不是。原因在于 NES 中的音轨大部分情况下都只能发出一种类型的波形。

在图片中,NES 的前两个音轨只能产生方波。第三个音轨只会产生出像是三角形的波,通常用于低音基调。第四个音轨只能产生噪音波形。第五个音轨是 PCM 采样现实中乐器的声音。

在《超级马里奥兄弟3》中,玩家可以清楚地听到第五个音轨——PCM 所使用的钢鼓声音。不过介于 NES 音乐芯片的特殊设计,使得很多乐曲中的音节听起来几乎是相同的。而这点在乐曲的曲调上有所体现,毕竟同一种乐器的音节频率是固定的。

《超级马里奥兄弟3》中已经有了一套成熟的音乐制作系统《超级马里奥兄弟3》中已经有了一套成熟的音乐制作系统

在当时,大多数开发者会尽量在不同曲目中,对同一个音轨切换不同的波形。但很快就有人发现了,在同一曲目中把波形任意地分配给各个音轨,也不是什么难事。再加上后期的调音适配,就完全能带以玩家超过原有音轨数量的错觉。

1981 年的经典街机游戏《Frogger》就是一个很好的例子。除关卡开始和结束的音乐外,游戏制作了 11 种不同的独立曲目,并全程采用了不同音轨的不同波形。欢快的背景音乐配合着角色移动时即时反馈的动感音效,也标志着 80 年代的音乐系统逐渐成熟了起来。

随着家用游戏机进入 16 位时代,音乐创作中的采样和音调被使用得更加频繁。相比于 NES 的 5 个单声道音轨,世嘉md(Mega Drive)则使用了 10 个可以立体声混用的音轨,其中也包括了一个用于采样乐器的 PCM 样本。

当然,先前《Simon》留下的实体音游理念并没有消逝,只是这个理念的确立需要一个更长跨度的积淀。在硬件设备系统性发展的 20 世纪末,音乐游戏机们终于开始崭露头角。

科乐美于 1998 年率先推出了跳舞机——DDR(Dance Dance Revolution)。与传统使用手柄或摇杆操作的游戏机台不同,跳舞机需要玩家观察屏幕上切合的音符,并配合着所选曲目的鼓点节拍,来逐个踩到街机对应的箭头踏板之上。

跳舞机的设备系统则通常由背后的一根后扶杆,以及前、后、左、右四个方向键的踏板构成。在跳舞机的发展中,之后跳舞机的踏板演变为了八个,能够捕捉玩家的动作,并推出了双人对战模式,生命条系统等现代音游模式。

21 世纪初,由 Namco 开发的《太鼓达人》登陆街机平台,游戏放弃了大多数音游的方向判定系统,玩家需要配合屏幕上流动的音符点,用鼓槌敲打机台上的日本传统乐器“太鼓”的鼓面,从而击打出正确的节奏。除此之外,游戏的选曲目录也是用击鼓的方式来进行的。

其实相比于常规的音乐游戏,这样的击鼓方式会对玩家的节奏感要求更高,而 Namco 也在刻意地提高游戏的难度。不过这也揭露出目前延长音乐游戏寿命的最佳方法,就是尽量添加不同风格的曲目,并且为玩家划分不同的难度梯度。

而在这约为三十年的历程中,最初的一个个音节被串联到了一起,再由开发者们逐步地缝合成数个基本曲调。伴随着硬件设备的发展,当初的蓝图也被填上了色彩,最终演变为一幅绚丽多彩的画卷。而这些刻画着历史性的音符,仿佛在演奏着一首对音乐游戏的赞歌。


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作者:IceError
这个人很懒,什么都没留下
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