摘要：超级马里奥创客游戏设计启示

关键词：超级马里奥，游戏设计，启示，NES，像素画，Tile网格

撰文&编辑：三二 

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超级马里奥创客（Super Mario Maker）发布引起了新的关注，特别是在非开发人员中。自从游戏在2014年E3 Digital Direct 揭幕以来，评论家和玩家都对业余设计师在制作《超级马里奥》关卡方面的潜力感到高兴。

基于Tile的游戏世界

任天堂凭借巧妙的视觉提示，展示了隐藏在平台游戏内部基于Tile图块的框架。老手和像素画爱好者可能会理解，早期NES游戏依赖Tile来构建游戏角色和世界，但是新人可能并没有意识到这些参数的重要性。

超级马里奥兄弟的共同设计师宫本茂和手冢卓志解释说，

马里奥创客的灵感来自任天堂的内部编辑工具。该工具如此出色，以至于我们越努力使用它，就越意识到可以将其变成每个人都可以享受的东西。

只有少数专门的ROM黑客和NES自制开发人员深入研究马里奥的来源，以了解其机制的发展历程。

30年历史的游戏引擎

从反编译Nintendo源代码的法律挑战到解密NES CPU 6502汇编语言的技术挑战，有许多障碍阻止此类研究。但是，当代开发人员可能也想知道：在巨大的计算机性能约束条件下设计的具有30年历史的超级马里奥引擎现在还有什么意义？

40KB的超级马里奥兄弟

如今，随着代码和资产不断填满越来越丰富的磁盘空间，蓝光，云存储等奢侈品已经改变了游戏开发人员的观念。但是30年前，宫本和手冢的小团队设法将32个关卡，十几个敌人，物理引擎，一系列声音效果以及令人难忘的4乐器音轨压缩到40KB的ROM中去，这就是我们称之为超级马里奥兄弟的NES游戏包。

在现代开发环境中，40KB的存储空间相当于：一个115像素见方的.psd（缩小的Bootstrap JS文件），1/5的未压缩音频。但是40K在1985年是昂贵的。当任天堂的工程师在1980年代初设计Famicom硬件时，他们使用了Donkey Kong作为规格软件，而40K所需的ROM数量增加了一倍多，以容纳街机游戏。

Famicom盒带将40K的内存分为两个不同的芯片：8KB的角色内存（CHR-ROM）和32KB的程序内存（PRG-ROM）。后者包含游戏代码，并直接传送到NES的CPU，这是MOS 6502的略微修改版本，称为2A03，可在Commodore 64和Apple II等众多8位平台中找到。较小的CHR-ROM存储包含游戏图形的8×8像素图片，并直接传送到NES的图像处理单元（PPU）。

8KB依次分成相等的部分以容纳角色和背景Tile图块。尽管它们看起来相同，但它们的功能却不同：角色可以在屏幕上自由移动，但是最大数量（一次只能在屏幕上显示64个）和密度（每个扫描线只有八个）受到限制。相比之下，背景图块可以在整个屏幕上自由地进行重复，但必须使用32x30Tile的网格。

任天堂Famicom于1983年夏天到达日本时，40K的卡带存储器足以逼近当时主流游戏行业的街机游戏。任天堂的最初几年发展重点是提供令人信服的大型街机游戏，例如大金刚和大力水手。

随着街机技术的发展以及个人计算机变得越来越强大和普及，家庭娱乐的需求也发生了变化。玩家有时间和渴望探索更大的游戏世界，而《超级马里奥兄弟》是任天堂首次尝试适应玩家需求不断变化的重点项目。

要欣赏《超级马里奥兄弟》将32个关卡打包到40K中是多么出色，请考虑在屏幕上构建NES图像所需的资源。显示背景Tile的单个屏幕需要960字节的ROM。假设我们没有其他代码或资产的空间，则40K将为41个屏幕提供足够的内存。快速浏览超级马里奥兄弟地图，我们很快发现2个大型关卡就已经用光内存配额。那么，马里奥又如何达到8个大型关卡？

超级马里奥场景引擎

首席程序员中乡俊彦（Toshihiko Nakago）和他的团队设计了一个聪明的“基于对象”引擎，该引擎将Mario场景分为几个不同的层次。“布置装饰”层旋转出重复的背景Tile图案，以描述每个关卡的风景图案。

例如，在世界1-1中，山丘，云层，灌木丛，山丘，云层，灌木丛，云层，云层，灌木丛的节奏明显跨越了96个Tile。Nakago将布景装饰算法编程为“自动”，这意味着引擎会生成这种模式，无论关卡多长时间，直到特定关卡对象触发为止。那些幸运的玩家跳了旗杆（或拥有Game Genie）可以看到工作中的固定装饰程序，因为直到计时器用完为止，相同的场景装饰一直在重复。

随后的两个图层-区域对象和敌人对象-构成了Mario关卡设计的实质。前者包括放置的砖块，管道和其他可碰撞的元素，而后者则包括了Goombas，Koopas和其他威胁马里奥前进的敌人。可以根据简单的一维字节列表将这些对象放置在固定装饰的“顶部”，这些字节的格式设置为包括有关对象的特定类型，大小和位置的数据。翻转几下可以将弹簧移到位，提高管子的高度，或将绿色的Koopa换成红色。

超级马里奥创客

30年后，Super Mario Maker的引人注目的是如何将NES的场景约束转化为设计空间。玩家不会因为固定的布置而大惊小怪，用云彩或丘陵费力地填充地面场景。相反，在屏幕上拖动地形会触发灌木和树木自动设置。

Mario Maker的核心机制是对象放置。玩家选择敌人，砖块，道具和物品，然后将它们放到网格化的场景上。尽管Wii U不再将其图形元素划分为精灵和背景图块，但它们的逻辑仍然适用于Mario Maker的工具集。马里奥（Mario）的行为举止就像一个精灵，可以在整个网格中自由移动。

在Super Mario Maker中，对象放置的便利性，可用对象的种类以及“播放”和“编辑”模式之间的快速对齐鼓励频繁的迭代和优化，这都是关卡设计过程的标志。毫不奇怪，超级马里奥兄弟的引擎支持相同的方法。将块向左移动8个像素或将Goomba换成双Goomba并不需要程序员重新设计整个关卡。编辑几个字节就足够了。Nakago的引擎在当时一直非常高效和灵活，这些功能使Miyamoto和Tezuka能够专注于改进游戏关卡设计而不是代码。

实际上，Nakago引擎的灵活性以及汇编语言的可变性意味着，在规避某些数据保护措施的情况下，超级马里奥兄弟可以自动生成意想不到的效果-不仅有32个世界，而且有200多个世界。

年龄较大的NES玩家可能还记得传说中的隐藏世界，这是一个偶然发现的“秘密”关卡，他们使用游戏的碰撞检测功能在世界1-2的尽头滑过墙壁，然后可以选卡。实际上，循环的世界证明了惩罚多于奖励，但它促使玩家怀疑马里奥团队是否藏匿了其他隐藏关卡。

超级马里奥隐藏关卡出现的原因

首先NES所有信息（无论是指令，图形还是变量）最终都以字节表示。NES如何解释这些字节取决于上下文。有时，十六进制值A9指示CPU将值加载到特殊的存储器寄存器中。其他时候，它仅表示值169。由于误读字节，马里奥就会出现在隐藏关卡中，但是不能玩。

其次这些字节序列存储在ROM的特定位置。因此，只要引擎在其指定的内存位置开始和结束，关卡就会按预期展开。但是，如果发生某些代码意外事故，并且引擎在内存中的任意点开始工作，则无法区分“有效”字节和“无效”字节。引擎的灵活性使其可以将任何字节（无论是声道数据还是Mario操作指令）转换为关卡场景对象。

玩家发现的隐藏关卡

这种神秘的事物可能超出了许多开发人员的视野，但是这种游戏考古学使我们想起，新一代游戏机不一定意味着更好的游戏。“过时”的技术仍然可以用于新的秘密和惊喜。关于“超级马里奥创客”的许多新奇是旧的但未知的东西。任天堂尤其擅长将其设计传统与设计未来联系起来。

超级马里奥兄弟的引擎提醒我们，巨大的约束条件可以孕育出非凡的，甚至是神话般的创造力。

参考资料