История создания компьютерных игр. Часть 2. Лекция 3

1.

История создания
компьютерных игр (часть 2)
Лекция 3
Муравьева ЕМ ДГТУ 2022

2.

Домашние игровые консоли (приставки):
первое поколение (1972–1977)
Еще в декабре 1966 года ведущий инженер
компании Sanders Associates, Inc. (США, шт. Нью
Хэмпшир) Ральф Байер (Ralph Baer) показал
простую видеоигру «Chase Game» для двух
игроков, использовавшую обычный телевизор в
качестве средства вывода изображения, в
которой две точки гонялись друг за другом на
экране.
В 1966–1968 годах Байер изобрел сеть
прототипов, которые стали известны как «Brown
Box». На этих прототипах можно было играть в
понг и стрелять по мишеням из световой
винтовки.
Ralph Henry Baer

3.

Домашние игровые консоли (приставки):
первое поколение (1972–1977)
В 1972 году свет увидела первая в мире
телевизионная игровая приставка Magnavox
Odyssey (модель 1TL200). Она стала первой
коммерчески доступной игровой приставкой в
мире.
Magnavox Odyssey была построена на 40 дискретных
транзисторах и 40 диодах и использовала комбинацию
цифровых и аналоговых (для вывода и управления игрой)
схем. Графика была минималистична. Работала приставка
от батареек и обходилась без поддержки цвета и звука для
удешевления стоимости приставки.
Демонстрация
Magnavox
Odyssey
вызвала
массу
восторженных отзывов. Заинтересованность дилеров в
Magnavox Odyssey была большая. Первая в мире домашняя
игровая видеоприставка Odyssey (с 12 играми) поступила в
продажу в 1972 году и предлагалась покупателям за 100
долларов США. В первый год удалось продать около 100
тысяч приставок – это был большой успех. Р. Баер в 1982
году получил патент США на «метод и аппарат для
Ralph Henry Baer

4.

Magnavox Odyssey

5.

Домашние игровые консоли (приставки):
первое поколение (1972–1977)
В 1973 году Atari выпустила аркадный автомат «PONG».
Идея перенести эту игру на экраны домашних
телевизоров пришла сотруднику Atari Гарольду Ли
(Harold Lee). Домашняя приставка в форме небольшой
коробки с двумя ручками управления (по одной для
каждого игрока) появилась в магазинах в 1975-м под
брендом Atari Tele-Games. Зимой 1975 года аппарат
разошелся тиражом в 150 тыс. штук (100 долларов за
каждую), в три раза превысив прогнозы.
Уже в следующем году Atari начала дистрибуцию
аппарата
Home
PONG,
который
получил
феноменальный
успех.
Основное
отличие
от
оригинальной версии – способность отображать на
экране очки игроков в цифровом виде, поддержка звука
(характерное визгливое пищание системы до сих пор
остается настоящим аудиосимволом видеоигр) и более
доступная цена.

6.

Atari Home PONG

7.

Развитие
Coleco Telstar Classic. Классической ее называли только потому, что в
корпусе имелась вставка «под дерево». Игр на этой системе было только три
(«Tennis», «Hockey», «Handball»). Каждая из них имела по три уровня
сложности.
Fairchild Channel F – вторая в мире игровая приставка со сменными играми
на картриджах (первой была Magnavox Odyssey) и первая приставка с
картриджем, содержащим программу, была выпущена компанией Fairchild
Semiconductor в августе 1976 года под названием Video Entertainment System
(VES). На приставке можно было играть в разновидности ПОНГ-игр. Звук
проигрывался через встроенный динамик-спикер, который мог воспроизводить
тон в 500 Гц, 1 кГц либо 1,5 кГц с возможностью переключения между ними.
Atari в 1977 году выпускает Video Computer System (VCS), позже названную
Atari 2600. Для этой консоли было разработано и выпущено девять игр, в том
числе ставшая хитом «Space Invaders».

8.

Развитие
Звуковой чип в VCS был создан специально, чтобы воспроизводить
приемлемого качества звук в видеоиграх, и был интегрирован в Television
Interface Adapter (TIA chip), отвечавший за графику, звук и данные с
контроллеров. Чип давал возможность воспроизводить одновременно только
два голоса. Таким образом, музыка и звуковые эффекты должны были
проигрываться в монофоническом режиме, чтобы иметь возможность
звучать совместно.
На каждом канале стоял 4-битный генератор волноформ, генерировавший
до 16 простейших комбинаций, по звучанию не сильно отличавшихся друг от
друга. Обычно генерировались две прямоугольные формы волны (одна – в
качестве тремолирующего звука, другая – для баса) либо одна
синусоидальная и одна пилообразная формы волны, использовался эффект
«белого шума»13, чтобы производить специальные эффекты или
перкуссионные звуки.

9.

Развитие
Следующим важным шагом стало
появление
консоли
Intellivision,
которая была представлена компанией
Mattel в 1980 году. Работала эта
приставка
на
чипе
General
Instruments PSG AY-3-8914, который к
тому
времени
уже
хорошо
зарекомендовал себя в стационарных
игральных автоматах. Благодаря такой
мощной звуковой системе Intellivision
была
способна
проигрывать
узнаваемые музыкальные фрагменты,
например «Полет шмеля» (РимскийКорсаков) в игре «Buzz Bombers»
(Intellivision Productions, 1983).

10.

Кризис
В 1982 году американский рынок был уже перенасыщен игровыми
приставками и новыми играми. Полки магазинов стали заполнять игры от
«сторонних» разработчиков, поставлявших игры невысокого качества.
Это стало одной из причин кризиса индустрии видеоигр. Огромная
конкуренция привела к падению цен на видеоигры. В целях экономии
фирмы были вынуждены снижать зарплату разработчикам, что привело к
ухудшению качества.
Кризис стал причиной того, что рынок видеоигр переместился из США в
Японию, где видеоприставки все еще пользовались спросом. В
результате большая часть игровых консолей следующих поколе- ний так
или иначе разрабатывалась и выпускалась прежде всего для динамично
развивавшегося японского рынка.

11.

Эра персональных компьютеров
Кроме перепроизводства и стагнации, еще одной причиной кризиса стало появление к
1983–1985 годам на рынке относительно недорогих (400–600 долларов) домашних
компьютеров. Они, так же как и приставки, подключались к телевизору, но в качестве
носителей ин- формации применялись магнитные ленты или дискеты.
Домашний компьютер Commodore 64(C64) от компании Commodore International
поступил в продажу в августе 1982 года. Он был оснащен восьмиразрядным
центральным процессором MOS6510 фирмы Texas Instruments, отдельными
процессорами для графики и звука, имел оперативную память 64 Кб и подключаемую
станцию дисков.
Звуковой процессор SID имел три канала с несколькими типами волновых сигналов,
эффектом «ring modulation» и возможностью использования частотных фильтров. Он
был передовым для своего времени. Процессор SID позволял получать характерный
звук, у которого до сих пор сохранилось много ценителей. Зачастую музыка для игр
С64 становилась среди пользователей очень популярной. Среди авторов и
программистов музыки для таких игр хорошо известны Роб Хаббард (Rob Hubbard),
Бен Даглиш (Ben Daglish), Мартин Галвэй (Martin Galway).

12.

Commodore 64(C64)

13.

Возрождение
Несмотря на появление конкурентов – первых персональных
компьютеров, индустрия игровых приставок стала возрождаться
после 1984 года.
«Донки Конг» («Donkey Kong») – одна из первых видеоигр, ставшая
звездным хитом. Именно эта аркада вывела индустрию приставок из
кризиса в начале 1980-х годов. Здесь впервые появился знаменитый
впоследствии персонаж Марио. В этой игре он сражается против
огромной гориллы Донки Конга. Жуткая обезьяна украла принцессу,
стоит на вершине небоскреба и швыряет бочки в Марио. «Donkey
Kong» был разработанфирмой Nintendo еще в 1981 году для игровых
автоматов. Donkey Kong стала одной из первых игр жанра
«платформеров».

14.

Donkey Kong

15.

Игровые приставки в 1980–1990-е годы
Эпоха 8-битных приставок является третьим поколением игровых систем.
Наиболее популярными системами третьего поколения стали Nintendo
Entertainment System и Sega Master System.
Игровая приставка Famicom (сокр. от англ. family computer – семейный
компьютер) стала очень популярна в Японии в 1983 году. Через два года после
выхода Famicom компания Nintendo представила ее измененную версию,
Nintendo Entertainment System (NES), в Северной Америке, где приставка стала
доминирующей на рынке электронных развлечений и сыграла значительную
роль в возрождении видеоигровой индустрии.
В 90-х годах XX века поддельные копии этой системы наводнили российские
рынки и позволили жителям России «прикоснуться» к видеоигровым
развлечениям. Наиболее выделялась приставка «Денди». Основным успехом
приставка NES была обязана новому пакету игр и в первую очередь серии игр
«Super Mario»

16.

«Super Mario»
В видеоигре «Super Mario Bros» (1985) композитор Коджи Кондо (Kоji
Kondо) впервые ввел разнообразную фоновую музыку, которая помогала
создать для игроков соответствующее настроение при прохождении каждого
нового уровня игры. Музыка точно следовала за действиями игрока: была
медленной и таинственной, когда персонаж игрока спускался в подземелья,
и становилась радостной и бодрой, как только он выходил на свет. Во
вражеском замке музыка звучала диссонантно и напряженно. Музыка
отражала состояния в соответствии с ходом геймплея: темп музыки
увеличивался, когда персонаж вынужден был бежать, и в случае если герой
становился сильнее, проигрывалась победная мелодия. Музыка для «Super
Mario Bros» на несколько лет вперед задала планку качества для игровой
музыки в целом: музыкальные фрагменты в последующих играх для
приставки Famicom/NES были весьма похожи и сочинялись в том же стиле,
теми же методами композиции.

17.

«Super Mario»
За звук в NES отвечал пятиканальный чип пи-си-джи. Музыкальные тоны приставки
Famicom формировались четырьмя генераторами: треугольная волна выполняет роль
бас-гитары, две пульсирующие волны диапазоном синтеза до 8 октав имитировали две
обычные гитары или могли создавать эффекты партаменто в качестве звука летающих
тарелок и лазерных пушек, и «шумовой» канал с эффектом «белого шума» как замена
барабанам. Изменяя уровень громкости и задержку между двумя звуковыми
генераторами, можно было реализовать эффект фазера, эхо, вибрато, что, например,
было сделано в видеоиграх «Mother Brain» и «Kraid» (Nintendo, 1987).
Кроме того, имелся один «голосовой» канал (delta modulation channel, или DMC) с
возможностью воспроизведения 7-битных семплов, который представлял из себя по
сути семплер. Он поддерживал два метода семплирования: первый – основанный на
импульсно-кодовой модуляции, который чаще использовался для проигрывания
человеческого голоса, например голоса Майка Тайсона в видеоигре «Punch-Out!»
(Nintendo, 1987); второй метод позволял воспроизводить однобитный звук из памяти и
использовался в основном для коротких по продолжительности звуковых эффектов.

18.

«Punch-Out!» (Nintendo, 1987)

19.

«Super Mario»

20.

«Super Mario sound effects»

21.

Игровые приставки в 1980–1990-е годы
Эпоха 16-битных приставок, являющаяся четвертым поколением игровых систем,
началась 30 октября 1987 года с японского релиза приставки NEC PC Engine
(известной как TurboGrafx-16).
Главными конкурентами в этом поколении были игровые консоли Super Nintendo
Entertainment System и Sega Mega Drive. Благодаря популярности игровых
приставок четвертого поколения эту эпоху часто называют «золотым веком» игровой
индустрии.
Если оригинальная версия приставки NES в 1985 году использовала только пять
монофонических звуковых генераторов, система NEC Turbo Grafx к 1989 году
обзавелась уже шестиголосной полифонией и стереовыходом. NEC была первая на
рынке, кто начал выпускать игры на CD, в которые можно было играть, используя
специальное устройство – Turbografx CD (1989). Turbografx-16 – первая консоль, в
которой был реализован CD-ROM-привод для воспроизведения самых настоящих
саундтреков и даже полноэкранного видео! Игры, например «Blazing Lazers», «Super
Star Soldier», «Parodius», «Salamander», «R-Type» и «Soldier Blade», получили более
разнообразные саундтреки и семплированные звуковые эффекты.

22.

Blazing Lazers, Slamander

23.

CD-DA
Еще в 1980 году компании Philips и Sony выпустили международный стандарт
цифровой звуковой системы «Red Book» (Красная книга), ставший затем стандартом
компакт-дисков (Compact Disc Digital Audio – CD-DA).
Стандарт Red Book определяет, что на звуковом компакт-диске может быть не более
99 дорожек продолжительностью не менее четырех секунд каждая. Пауза перед
первым треком – не менее двух секунд. Компакт-диск позволяет воспроизводить два
звуковых канала квантованием 16 бит, частотой дискретизации 44 100 Гц и до 74–80
минут звучания. CD-ROM-привод производил большую часть работы, связанной с
воспроизведением звуковой дорожки, так что разгружал мощности процессора, a CD
содержал настолько большое количество информации (650 Мб), что место для
хранения звука не было проблемой.
В то же время Sega Genesis (Sega Mega Drive) еще больше совершенствовала свои
звуковые возможности: она не только имела 10-голосную полифонию, но и
позволяла воспроизводить более качественно и реалистично звук, используя новый
вид синтеза. Sega Genesis стала самой успешной приставкой, в которой был
реализован ФМ-синтез и CD-ROM.

24.

FM-синтез
Одним из главных завоеваний эпохи 16-битного звука стало появление в игровых
приставках возможности использования синтеза частотной модуляции, или ФМ-синтеза
(Frequency Modulation synthesis, FM). ФМ-синтез был изобретен еще в 1967–68 годах
американцем Джоном Чоунингом (John Chowning) – сотрудником исследовательской
лаборатории и преподавателем Стенфордского университета. Метод синтеза был
лицензирован фирмой Yamaha.
Звуковой чип Genesis – Texas Instruments SN76489, работал совместно с чипом
высокочастотной модуляции Yamaha YM 2612, который обрабатывал шесть осцилляторов
(генераторов) и выдавал дополнительно один 8-битный «голосовой» PCM-канал.
В сравнении с субтрактивным синтезом , использовавшимся в большинстве пи-си-джи
чипов 8-битных приставок предыдущего поколения, чипы с FM-синтезом были более
предпочтительны для производителей видеоигр, предлагая широкие возможности
генерации звуков. Лучше всего на ФМ-чипах получались звуки органов, электропиано,
перкуссии, разреженные непродолжительные звуки, которые и стали характерными для
музыкального и звукошумового сопровождения видеоигр этого периода. Задействуя ФМсинтез, Genesis при этом заимствовала концепции многих видеоигр, уже ставших
успешными на других версиях приставок Sega, например аркад «Space Harrier» (1985),
14

25.

FM-синтез
Примерами новаторских игр этого периода можно считать «Wizard of
Wor» (Midway, 1980) – одна из первых использовала голосовой синтез для
подражания человеческой речи);
«Legend of Kage» (Taito, 1984) – одна из первых продемонстрировала
синтезированные звуки музыкальных инструментов, очень похожие на
натуральные;
«Lifeforce» (Konami, 1986) – включала семплы с записями голоса;
«Afterbuеrner» (Sega, 1987) – проигрывала гитарные семплы, очень
украшавшие звук к игре);
«Skull and Cross-bones» (Atari, 1989) с динамичной, следовавшей
геймплею музыкой.

26.

FM-синтез

27.

Final Fantasy 3
Одна из известных видеоигр для Nintendo
SNES «Final Fantasy 3» (Square Enix, 1994)
отличалась
продуманным
музыкальным
решением. Благодаря талантливой работе
композитора и дизайнера звука Нобуо Уэмацу
(Nobuo Uematsu) каждый герой и злодей в игре
имел свой музыкальный лейтмотив. В музыке
находили отражения основные события
геймплея, и музыкальные звуки становились
главным рассказчиком, передавая игроку
изменения
внутреннего
состояния
персонажей, без слов объясняя игроку, как
следует действовать в тот или иной момент.
Во
многом
такому
расширенному
использованию музыки способствовали новые
технические возможности видеоприставки

28.

Final Fantasy 3

29.

SNES
SNES значительно превосходила графические и звуковые
возможности приставки Genesis и стала на то время самой
продаваемой 16-битной приставкой в мире. Звуковой модуль
приставки SNES включал в себя 8-битный сопроцессор Sony SPC700, работавший совместно с 16-битным процессором Sony digital
signal processor и 16-битным стерео DAC-конвертером. Главный
звуковой процессор представлял из себя таблично-волновой
синтезатор с поддержкой 8 стереоканалов со свободно
устанавливаемой
частотой
синтеза,
уровнями
громкости,
генераторами огибающих, эффектами реверберации, эквализации,
панорамирования и вшитыми во внутреннюю память семплами
МИДИ-инструментов.
В отличие от систем, использовавших простейшие методы синтеза
звука, SNES представила новый метод – таблично-волновой
синтез. Этот метод синтеза позволял использовать цифровые
семплы реальных инструментов и комбинировать их с частотами,
генерируемыми аналоговыми методами, чтобы получить более
реалистичное звучание.

30.

Персональные компьютеры IBM
Когда IBM в 1981 году выпустила свой первый настольный компьютер IBM PC, его
характеристики (цена, приближенная к стоимости малолитражного автомобиля, и
примитивный монохромный монитор) не позволяли надеяться на равноценную
конкуренцию с видеоприставками.
До начала 1990-х годов встроенный в основную плату PC Speaker оставался буквально
единственным источником звука в IBM-совместимых персональных компьютерах. PC
Speaker мог издавать только простейшие звуковые тоны «бип» и «пип» с разной высотой
и одинаковой громкостью, что было приемлемо для сообщения пользователю об
ошибках или сбоях системы, но не для воспроизведения музыки и звуковых эффектов.
Из исключительно монофонического чипа PC Speaker композиторам удавалось
«выжимать» довольно забавные вещи: полифония имитировалась быстрыми арпеджио
(например, «звенящий» саундтрек к PC-версии игры «Golden Axe»). PC Speaker являлся
простым широтно-импульсным синтезатором, но некоторые разработчики добивались от
«пищалки» довольно оригинальных звуков: например, характерное вибрато в музыке к
игре «Zeliard», «скрипучий» тембр основной мелодии в заставке «Prince of Persia».
Некоторые шли еще дальше: из PC Speaker выдавливались, хотя и с очень плохим
качеством, оцифрованная музыка и даже речь. Примеры: «Ishar: Legend of the Fortress»
15

31.

Golden Axe

32.

Появление нового формата
файлов
Чтобы хоть как-то поправить ситуацию, IBM предложила использовать дополнительные
звуковые карты со встроенными звуковыми чипами-синтезаторами, которые помогали
воспроизводить короткие звуковые файлы. Файлы могли быть уменьшены в размерах при
помощи специальных алгоритмов компрессии. Так появляется звуковой формат «.voc».
Качество аудио было сопоставимо со звучанием плохой АМ-радиостанции. Звук был
монофоническим, при частоте дискретизации сигнала 11 кГц и разрядности 8 бит.
MOD – формат файлов, разработанный для создания, хранения и воспроизведения
музыкальных композиций. Свое название MOD получил от того, что стал первым форматом,
хранящим свои фрагменты (например, семплы) в других файлах (принцип модульности).
Каждый файл формата MOD содержит в себе оцифрованные записи реального звучания
инструментов (семплы). Композитор, пишущий в формате MOD, использует программу
(секвенсор), называемую трекером, в которой указывает, какой именно инструмент, в какое
время, какой нотой и какой из октав должен прозвучать. Завершенная музыкальная композиция
состоит из нескольких небольших многоканальных фрагментов – «паттернов», порядок
воспроизведения которых определяется главным списком – так называемым ордер-листом.
Термин «трекер» происходит от названия первой трекерной программы Ultimate Soundtracker.
Ultimate Soundtracker был разработан Карстеном Обарски (Karsten Obarski) и выпущен в 1987
году компанией Electronic Arts для компьютера Commodore Amiga.
16

33.

Появление нового формата
файлов
Компьютер Comodore Amiga 1000 впервые был продемонстрирован публике
в 1984 году. Он проигрывал стереомузыку с потрясающим качеством, графика
не имела аналогов по плавности и быстроте. Также были предусмотрены
управление мышью, очень удобная операционная система, многозадачность.
Первой компьютерной игрой, использовавшей трекерную музыку, была
«Amegas» (1987 год) для Comodore Amiga.
Музыка в формате MOD звучала значительно лучше, чем генерируемая при
FM-синтезе, потому что MOD использовал семплированные фрагменты, а не
математическую аппроксимацию, построение звуковых спектров «в реальном
времени». Формат MOD изначально поддерживал четыре звуковые дорожки,
и в любое заданное время любая из них могла воспроизводить один семпл.
Звуковое качество не было идеальным – большая часть семплов
записывались с частотой 11 кГц или 22 кГц, но это было гораздо лучше, чем
FM-синтезатор. Данная технология в дальнейшем легла в основу таблично-

34.

«Amegas» (1987 год)

35.

Появление нового формата
файлов
С появлением MOD-музыки композиторы более не были ограничены лимитами
формата Redbook Audio. Любой энтузиаст, даже непрофессиональный
композитор, мог загрузить семплы, WAV-файлы или любой другой формат,
основанный на PCM, и работать с семплами почти так же, как музыканты и
композиторы из крупных компаний-разработчиков программного обеспечения.
После загрузки семплов общий файл проекта обычно не превышал размера 2
Мб общей памяти, что увеличивало скорость обработки и дополнялось
возможностью использования MIDI-команд для управления эффектами
обработки и музыкальными событиями. Звуковые семплированные дорожки
могли плавно вводиться по громкости, микшироваться с синтезируемыми
звуками и так же плавно отключаться из микса. Использование MOD-музыки
(файлы Impulse Tracker) в игре «Unreal» (Epic Games, 1989) обеспечило
команде разработчиков широкие возможности для творческого решения
звукового оформления геймплея этой культовой видеоигры, сохраняя качество
звучания близким к качеству компакт-диска.

36.

Deus Ex
Одной из самых успешных игр,
использовавших трекерную му- зыку,
остается «Deus Ex». «Deus Ex» –
культовая киберпанк-игра от первого
лица с ролевыми элементами,
разработанная Ion Storm, Inc. и
изданная Eidos Interactive 22 июля
2000 года. «Deus Ex» не раз был
отмечен критиками за красивую и
разнообразную музыку и звуки,
характеризующиеся
необычайной
атмосферностью
и
многожанровостью, при том что
написана она целиком и полностью с

37.

МIDI-революция
Параллельно с использованием FM-синтеза и развитием форматов трекерной музыки
происходила другая «революция» – на этот раз в технологиях MIDI.
MIDI – аббревиатура от Musical Instrument Digital Interface (цифровой интерфейс
музыкальных инструментов). MIDI версии 1.0 появился в 1983 году и был быстро принят
профессионалами видео-игровой индустрии. MIDI был похож на трекерный: формат
трекерной музыки создавался как закрытая система – центральный процессор делал все:
сохранял инструменты, ноты, использовал эффекты и проигрывал конечный результат
через собственные динамики. Это означало, что мелодии звучали одинаково независимо
от аппаратуры, на которой они воспроизводились. Недостаток был в том, что файлы,
содержавшие эти мелодии, были большими (тогда 100–200 Кб – это было очень много,
почти четверть емкости 3,5-дюймовой дискеты!). Они также требовали большой мощности
центрального процессора. Информация же MIDI записывалась в специальный файл,
представляющий собой ссылки на конкретные звуки в синтезаторе звуковой карты и
список команд, таких как тональность, продолжительность, скорость звука и т. д. Это
позволяло разгрузить процессор и получать более качественный звук. MIDI-файлы обычно
очень малы (не более 100 Кб), так как семплы инструментов, которыми исполнялся

38.

МIDI-революция
Введение MIDI стало наиболее важным свершением эпохи 16-битных игр.
Это был период перемен, когда звук в видеоиграх перестал рассматриваться
как дополнение к графике и разработчики видеоигр стали уделять
значительное внимание качественному и интересному звуковому
сопровождению своих игровых продуктов. MIDI способствовал увеличению
качества
и
полифонии
мелодических
фрагментов,
увеличению
продолжительности звучания и разнообразию звукошумовых эффектов.