20世纪创造的大多数电脑和视频游戏都采用了块状、像素化的图形。如果你不是和他们一起长大的（或者从来没有注意过技术细节），你可能会想为什么。我们将探索像素艺术的起源，以及随着时间的推移，图形是如何在复杂程度上爆炸的。

简而言之：分辨率受到成本和可用技术的限制

在旧的视频游戏中，像素化的艺术品显示分辨率很低，以至于像素很明显、很块状，这在很大程度上是由于低分辨率电视机以及那些游戏创建时相对于今天的存储芯片和数字逻辑的高成本造成的。

虽然在20世纪70年代末有可能**出高清分辨率的数字静止图像，但实时**动画的技术直到很久以后才出现。这种技术投入到大规模生产的娱乐产品中成本太高，直到21世纪中期消费者才能负担得起。

游戏设计师们利用当时有限的技术，用马赛克般的块状、像素化图形来展示游戏机的游戏，比如雅达利2600、NES、世嘉创世等等。

“我们会在图纸上画草图，然后将这些图纸数字化，”Joe Decuir说，他是Atari 2600游戏机的共同创造者，并为其最早的一款游戏编程。“我清楚地记得坦克在战斗中是多么笨重。”

与今天相比，即使是电脑游戏方面的艺术家也不得不处理相对低分辨率、低色彩的图像。马克·法拉利在IBM PC上为Lucasfilm游戏绘制了EGA图形，如Zak McCracken、Loom和the Secret of Monkey Island，马克·法拉利（Mark Ferrari）说：“必须在这些纯色的巨型砖块上工作，并且只能使用16种事先为我们选择的可怕颜色，这些颜色没有变化，这是一个巨大的障碍。”。

但艺术家们接受了这些限制，创造了永恒的经典。让我们更深入地了解是什么技术能力导致了这些限制，以及为什么随着时间的推移，像素化游戏艺术变得不那么必要。

视频游戏图形的工作原理

数字游戏图形都是关于像素，你如何存储它们，如何处理它们，以及如何显示它们。每英寸像素越多意味着细节越多，但像素越多，驱动它们所需的硬件能力就越强。

“像素”一词起源于“图像元素”一词的缩写，由计算机研究人员在20世纪60年代发明。像素是任何数字图像中可能最小的部分，无论分辨率如何。在现代计算机中，它们通常表示为方块，但并不总是如此，这取决于显示设备的性质和纵横比。

抽象地说，大多数视频游戏图形的工作原理是将像素网格（称为位图）存储在称为帧缓冲区的视频内存部分中。然后一个特殊的电路读取内存并将其转换为屏幕上的图像。图像中可存储的细节（分辨率）和颜色数量与计算机或游戏机中可用的视频内存直接相关。

一些早期的游戏机和街机游戏没有使用帧缓冲区。事实上，1977年发布的Atari2600控制台通过使用专用逻辑在电视扫描线沿屏幕向下移动时动态生成信号，从而保持了较低的成本。“我们试图廉价，但这把垂直的手程序员，谁是聪明得多的硬件设计师意识到，”德奎尔说，2600。

在帧前缓冲游戏的情况下，图形细节受到支持电路成本（如Atari早期的离散逻辑街机游戏）或程序代码大小（如Atari 2600）的限制。

内存和分辨率的指数变化

在过去的50年里，计算机和游戏机的技术能力的提高是指数级的，这意味着数字内存和计算能力的成本以一种违背常识的速度下降。

这是因为芯片**技术的改进使得**商能够在硅片上的某个特定区域中以指数级的速度填充更多的晶体管，从而大幅提高了内存、CPU速度和图形芯片的复杂度。

“真的，你能用多少个晶体管？雅达利7800图形芯片的联合设计师、《吃豆人》和其他游戏的联合创始人史蒂夫·戈尔森说。“有了几万个晶体管，你就拥有了雅达利2600。有了数百亿个晶体管，你就有了现代化的控制台。那可不止一百万倍。时钟频率也从几兆赫提高到了几千兆赫。增加了一千倍。”

晶体管的成本影响到每一个使用它们的电子元件，包括RAM存储器芯片。在1976年电脑游戏机问世之初，数字内存非常昂贵。Fairchild Channel F仅使用2千字节的RAM来存储屏幕的位图图像，仅128×64像素（102×58可见），每个像素只有四种颜色中的一种。容量与F频道使用的四块RAM芯片相似的RAM芯片当时的零售总额约为80美元，经通胀调整后为373美元。

快进到2021年，任天堂交换机包含4G内存，可以在工作内存和视频内存之间共享。假设一个游戏在交换机中使用2GB（2000000千字节）的视频RAM。以1976年的内存价格计算，这200万千字节的内存在1976年就要花费8000万美元，而现在已经超过3.73亿美元。疯了，对吧？这就是指数变化违背逻辑的本质。

随着1976年以来内存价格的下降，游戏机**商已经能够在游戏机中安装更多的视频RAM，从而获得更高分辨率的图像。随着分辨率的提高，单个像素变得更小，更难看到。

1985年发布的任天堂娱乐系统可以产生256×240分辨率的图像（61440像素）。如今，索尼PlayStation5游戏机可以产生3840×2160的图像（4K），甚至可能高达7680×4320（33177600像素）。在过去的36年里，视频游戏机的分辨率增加了53900%。

即使在20世纪80年代有可能显示高清图像，也无法将这些图像从内存中移出来，以每秒30或60次的速度绘制到屏幕上。戈尔森说：“想想皮克斯精彩的动画短片《安德烈和沃利的冒险》。1984年，这部电影需要一台价值1500万美元的克雷超级计算机来**

在《安德烈和沃利B历险记》中，皮克斯以大约每2-3小时一帧的速率绘制了512×488分辨率的详细帧。后来尝试更高分辨率的作品需要更长的渲染时间和数百万美元的世界级设备。据戈尔森说，当谈到实时照片级真实感图形时，“用1984年可用的硬件根本做不到。更不用说以一个价格点卖给消费者了。”

电视机分辨率低，细节有限

当然，对于像今天的高端游戏机那样显示4K分辨率图像的游戏机来说，你需要一个能够这样做的显示器，这在70年代和80年代是不存在的。

在HDTV时代之前，大多数游戏机使用的是20世纪50年代开发的相对古老的显示技术，远远早于人们预期的玩高分辨率家用视频游戏。这些电视机被设计成通过插在背面的天线接收空中广播。

“连接电视的唯一方法是通过天线输入，”史蒂夫·戈尔森回忆起他1984年在雅达利7800上的工作时说。因此，控制台必须产生一个兼容的信号，看起来像是来自你的天线。因此，您受到模拟NTSC广播信号可能分辨率的限制。”

理想情况下，NTSC模拟电视信号可以处理约640像素宽的约486条隔行扫描线（尽管由于标准的模拟性质，这取决于实现）。但很早以前，游戏机设计师就发现，他们可以节省内存，只需使用NTSC每秒两个隔行扫描场的一半，就可以**出非常稳定的240像素高的图像，现在在爱好者中被称为“240p”。为了保持4:3的纵横比，他们将水平分辨率限制在320像素左右，尽管这一精确数字在不同的控制台之间有很大差异。

NTSC信号也限制了你可以产生的颜色的数量，而不会让它们一起流血或被洗掉。“你必须让它看起来很好，因为许多人仍然有黑白电视机！这进一步限制了你的颜色选择。

为了绕过这一限制，个人电脑在20世纪80年代初开始使用更高分辨率的非电视显示器。“IBM PC及其克隆产品激发了独立彩色显示器的巨大市场，这种显示器至少可以处理VGA（640×480）”乔·德奎尔补充道。“然而，游戏玩家直到20世纪90年代才得到这些，用于PC连接的游戏。”

一些老式的街机游戏，如任天堂的大力水手（1982年），利用了更高的分辨率（512×448）使街机显示器可以使用非标准的隔行视频模式，但这些游戏不能在家庭游戏机上玩的时候没有图形化的妥协翻译到家庭游戏机。

而且，今天的显示器在清晰度和精确度上都有所不同，在一些老游戏中夸大了像素化的效果。在现代液晶显示器上看起来方形和块状的东西，在老式CRT显示器或电视机上显示时，往往会变得平滑。

存储空间也限制了图形的复杂性

在游戏机和电脑游戏中，图形的复杂性不仅受到显示能力和逻辑速度的限制，还受到如何将图形存储在可分发给客户的可移动媒体上的限制。

马克·法拉利说：“现在，人们还没有真正开始了解我们在存储空间和处理时间方面所处的有限环境。”。“当时磁盘空间非常宝贵。”

法拉利为卢卡斯电影绘制了他的图形时，一个游戏必须安装在一把软盘上，每个软盘只能存储大约140兆字节。尽管卢卡斯电影压缩了游戏艺术品，但法拉利所能包含的细节的限制不仅来自IBM PC图形卡的分辨率，还来自软盘本身的存储容量。

但是，与内存价格一样，在可移动媒体上存储图形数据的成本也呈指数级下降。在游戏机方面，1976年，一个Fairchild Channel F盒带可以存储大约2千字节的数据，而任天堂Switch游戏卡可以存储多达3200万千字节的数据（32GB）。这是1600万倍的存储空间，为详细的图形数据提供了更大的空间。

可见像素的结束…和一个新的开始

2010年，苹果公司在iphone4上推出了一款“视网膜显示器”——分辨率高到肉眼（在标准视距下）无法分辨单个像素的屏幕。从那时起，这些超高分辨率显示器已经转移到平板电脑、台式机和笔记本电脑上。

有一段时间，看起来像素艺术的时代终于完全结束了。但低分辨率像素艺术并没有消失。事实上，它正在上升。

从21世纪末开始，独立游戏开发商开始认真地接受复古像素艺术美学。他们这样做部分是出于怀旧的原因，也因为在某些情况下，对于一个小的开发团队来说，创建更简单的块图形要比详细的、高分辨率的、看起来很专业的插图更容易。（例如，与其他情况一样，使用2D精灵创建令人信服且平滑的动画是一个非常劳动密集型的过程。）

《星露谷》和《Minecraft》等块状像素游戏唤起了人们对简单时代的感觉，同时也提供了现代游戏设计带来的便利。

马克·法拉利以敬畏和崇敬的眼光看待这些现代像素艺术家。“我做像素艺术是因为别无选择。这不是一个选择，这是一个必要的，说：“法拉利。“现在做像素艺术的人都是自己选择的。现在世界上已经没有必要再做像素艺术了。但他们之所以选择这一点，是因为他们喜欢它。”

因此，尽管像素艺术曾经是一种限制，但它现在是一种珍贵的艺术美学，可能永远不会消失，这一切都要归功于历史上非常短暂的时期，艺术家们用当时有限的技术做了力所能及的事情。像素永远！