看科学：为什么现在的电子游戏人物看起来更棒？

关键概念
计算机
图片
分辨率
技术
数据

导言
你有没有想过为什么今天的电子游戏看起来比 1980 年代的更好？今天我们有了具有相对逼真的人物、丰富的色彩和大量细节的电子游戏——但这些并不是三十年前游戏的特点。那时到现在的一个主要变化是用于表示电子游戏物体的像素或屏幕上的点数。在这个科学活动中，你将运用你的艺术才能，并研究增加像素数量如何使电子游戏人物看起来更好。

背景
像素是数字图片中最小的数据单位。如果你能够多次放大你的电视屏幕或电脑显示器，你会看到整个屏幕排列着数千个小点或方块，就像一张方格纸。每个点或方块都是一个像素。为了制作图片，每个像素都填充一种颜色，并且将许多像素彼此相邻放置以形成图像。

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第一批家用电子游戏机，如任天堂娱乐系统 (NES)，无法存储或显示太多数据，因此一次可以在屏幕上显示的像素不多。因此，电子游戏人物和其他电子游戏美术使用了更少的像素。但今天的电子游戏机可以存储更多数据，因此人物具有更高的分辨率。当任天堂在 1985 年首次为其 NES 推出超级马里奥兄弟游戏时，马里奥的尺寸仅为 16 x 12 像素。几十年后，《超级纸片马里奥 Wii》中的马里奥角色由超过 17 倍的像素组成。（他是 67 x 50 像素！）

材料

• 可上网和打印机的电脑

• 两张不同的自定义方格纸（你可以从免费的方格纸网站打印，例如 Incompetech.com，或者你可以使用尺子、钢笔或铅笔和两张纸绘制自己的方格纸。）

• 钢笔或铅笔

• 尺子

• 彩色铅笔、蜡笔或记号笔

准备

• 如果您使用 Incompetech.com 的免费方格纸网站，请制作并打印一张“网格间距”为每英寸五行的方格纸。然后制作并打印第二张每英寸 1.25 行的方格纸。

• 使用尺子和钢笔或铅笔，在第一张方格纸（方格较多的那张）上绘制一个 32 x 32 方格的框。每个方格将代表一个像素，因此框内总共有 1024 个像素。

• 类似地，在第二张方格纸上绘制一个 8 x 8 方格的框。此框内总共有 64 个像素，它应该与另一张纸上的框大小大致相同。

• 如果你想绘制自己的方格纸（而不是打印），在一张纸上制作一个线条间距约为四分之一英寸的网格。以这种方式制作 33 x 33 行的网格。在第二张纸上，制作一个线条间距约为四分之三英寸的网格。制作 9 x 9 行的此网格。

步骤

• 用彩色铅笔、蜡笔或记号笔在你制作的 32 x 32 像素框内绘制一个人物。人物可以是任何你想要的人物。你可以画一些你自己的想象力中的东西，或者尝试复制一个现有的人物。尽可能多地为你的角色添加细节，但每个像素只能包含一种颜色（并且必须完全着色）。人物不必占用所有 1024 个像素（你可以留一些空白），但它应该几乎到达你绘制的大框的每一侧。当你完成时，你的人物看起来怎么样？

• 使用彩色铅笔或其他绘画工具，再次绘制你的人物，但这次在另一张方格纸上的 8 x 8 像素框中。绘制与之前相同的人物，尽量保持两个绘图之间尽可能多的细节相同。但同样，每个方格只能使用一种颜色，并且每个方格必须完全填满。这个人物在这张纸上看起来怎么样？在这个版本中绘制人物感觉如何？

• 比较人物的高分辨率（32 x 32 像素）绘图和同一人物的低分辨率（8 x 8 像素）绘图。哪个绘图具有更多细节？哪个绘图看起来更逼真？

• 附加：你可以多次重复此活动，但绘制其他人物、怪物或物体。你的结果总是相同的吗？

• 附加：在更精细的网格中再次尝试此活动，但这次在 64 x 64 像素和 128 x 128 像素的分辨率下添加人物的其他绘图（但保持整体绘图尺寸相同）。添加更多像素如何影响图片中的细节级别？

• 附加：比较制作不同形状所需的最小像素数。你可以尝试的一些形状是三角形、菱形、星星、圆形和六边形。使用少量像素制作某些形状是否比其他形状更容易？

观察和结果
高分辨率框（32 x 32 像素）中的人物是否比低分辨率框（8 x 8 像素）中的人物具有更多细节并且总体上看起来更逼真？

分辨率是指图像的宽度和高度的像素数。通常，图像的分辨率越高（它包含的像素越多），我们能看到的细节就越多，它对我们来说就越逼真。与 8 x 8 像素框（包含 64 个像素）中的人物相比，你在 32 x 32 像素框中绘制的人物具有更多像素 (1024)，但它们都应占用大致相同的空间（因为 32 x 32 框中的像素比 8 x 8 框中的像素小得多）。具体来说，当尝试在 8 x 8 像素框中绘制相同的人物时，你可能会发现很难保持你在 32 x 32 像素框中绘制它时的许多细节，并且你不得不就包含哪些细节以及如何在不完全扭曲图像的情况下显示它们做出艰难的决定。

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此活动由 科学伙伴合作推出