电子游戏历史/理解历史技术

在研究电子游戏史时，了解历史技术非常有帮助。本章旨在让读者了解与游戏技术发展相关的重大发展。具有此类历史背景的读者可以考虑继续阅读。

先前发展

许多先前的发展将在电子游戏的发展中证明具有影响力。本节涵盖了为游戏系统铺平道路或展示了早期人们如何看待自动娱乐的技术——游戏行业的社会技术基础。

同时，许多与游戏相关的技术比人们预期的要古老得多。重要的是要注意，本节中的任何发展本身都不是直接的电子游戏，而且其中许多发展在开始大规模生产之前，普通人无法使用。

史前

使用动态图像作为艺术形式可能可以追溯到石器时代。

古代

自古以来，人们就渴望拥有自主的娱乐。这一点在古希腊人身上得到了证明，据说他们曾在亚历山大港建造了一个自动机剧院。 在柏拉图的《洞穴之喻》中，也能看到早期模拟现实的概念。 特别是，亚历山大的希罗在《自动机制造》中描述了自动化的戏剧系统，不仅在 3D 空间中移动自动机演员，而且还包含后来 3D 游戏使用的技巧，例如在 3D 空间中使用 2D 图形令人信服。 古代中国人也在其历史的各个阶段，主要是在机械剧院中使用自动化来娱乐。

古代中国人与古希腊人都知道小孔成像的自然现象，这是一个重要的观察结果，后来导致了更先进的照相机和对光学的理解， 这两项技术后来都将在游戏中使用。

米利都的泰勒斯是一位希腊七贤之一，是最早记录电磁现象的人之一。

希腊哲学家亚历山大的欧几里得开创的数学概念，尤其是与几何相关的概念，后来被游戏开发者普遍使用。 希腊哲学家柏拉图描述了如何使用三角形来表示 3D 形状， 这是一个对计算机 3D 图形至关重要的数学概念，尤其是由电子游戏中使用的实时图形。

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  笛卡尔坐标系，是基于欧几里得几何的常见游戏概念。古代世界在数学方面的进展将成为游戏技术的关键支柱。
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  古希腊人在制造机械设备方面非常熟练。安提基特拉机械可能是已知的最古老的模拟计算机。然而，直到近两千年后，通用可编程计算机才得以开发。
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  希罗的早期的蒸汽机——艾奥利斯球。除了某些可再生能源和化学电池外，几乎所有现代电力生产都基于类似的原理。
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  亚历山大的希罗的风轮驱动风琴的描绘，这是一个有趣的自动新奇事物。
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  巴格达电池的图示。尽管其用途存在争议，但有些人怀疑这些来自波斯帝国的装置被用来利用电力。

启蒙时代和第一次工业革命

虽然电子游戏通常被认为是一种相对较新的媒介，但许多用于游戏的基础技术是在电子游戏出现之前仅仅几十年或一两个世纪前开发出来的，这在大多数历史领域中是一个非常短的时间。

1770 年代的机械土耳其人展示了人们希望与机器玩游戏的愿望， 尽管实际上，这台机器是由一个隐藏在游戏桌下的人操纵的木偶。

从 1830 年代到她早逝，奥古斯塔·艾达·金，洛夫莱斯伯爵夫人（俗称艾达·洛夫莱斯），一位在奥古斯都·德·摩根本人指导下学习的熟练数学家，成为有史以来第一个程序员，她为查尔斯·巴贝奇设计的分析机编写了一个复杂的程序，该程序包含现在常见的编程特征，包括嵌套循环、错误、调试技术和变量。 除了她的数学工作外，艾达·洛夫莱斯还接受过音乐训练，是她第一个写下使用计算机以编程方式生成音乐的文章——这对电子游戏史具有特殊意义。 艾达·洛夫莱斯患病后，巴贝奇对这台机器的进一步开发几乎肯定受到了阻碍，最终导致她英年早逝。

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  机械土耳其人，这是一台著名的“机器”，会下棋，实际上是由隐藏在机器内部的人操控的。
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  1809 年的早期电报。这些装置将帮助为自动计算机通信，以及最终的网络多人电子游戏铺平道路。
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  本杰明·富兰克林进行风筝实验的描绘。在启蒙运动期间和之后，人们对与电力打交道以及后来利用电力的兴趣大大增加。如果没有在这个时期获得的关于电力的知识，我们就无法知道电子游戏。
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  亚历山大·格雷厄姆·贝尔 1876 年的“大盒子电话”模型。像这样的早期商用电话为现代游戏概念（如语音聊天）铺平了道路。
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  1790 年代日本自动机剧院的描绘。这些发展是在与西方相对隔绝的情况下进行的，这表明人们对开发自动娱乐的普遍兴趣。
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  基于查尔斯·巴贝奇设计的差分机的模型。虽然在他的一生中从未建造过，但该装置是计算史上的一个重要里程碑。
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  1833 年查尔斯·巴贝奇的肖像。
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  大约 1840 年艾达·洛夫莱斯的肖像，由于她在巴贝奇的分析机上的工作，她通常被认为是第一个计算机程序员。

录音

1877 年，托马斯·爱迪生发明了留声机，它能够准确地录制音频并在以后播放。

电流之战

在19世纪80年代，电流之战极大地影响了电力标准。^[17][18][19] 随之而来的交流电标准会影响电视的标准刷新率，^[20] 并进而影响标准视频游戏的刷新率。^[21]

要了解更多关于电流之战的信息，可以参考维基教科书尼古拉·特斯拉，但请记住，这位重要人物只是这场事件的一部分。

操纵杆

根据资料来源，操纵杆最早是在1861年至1865年美国内战期间为潜艇使用的，^[22] 或者是在1923年由C. B. Mirick在为美国海军研究实验室工作时发明的。^[23][24] 它们作为专门车辆的控制方案，使其成为早期游戏系统的自然选择。

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  1882年，托马斯·爱迪生公司的员工在纽约市进行电气化工作。电力基础设施的安装为电子游戏铺平了道路。电流之战也是最早的格式之战之一，它将直接影响视频游戏行业。
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  尼古拉·特斯拉在1899年左右科罗拉多斯普林斯实验室的照片。特斯拉在交流电、无线通信和电机方面的研究为消费电子产品，以及视频游戏行业的发展铺平了道路。
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  1913年的福特流水线。大规模生产的兴起以及标准化零件带来的稳定性和效率，使得家用游戏机等复杂但高度标准化物品的大规模消费市场成为可能。
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  托马斯·爱迪生和他第二代留声机，照片拍摄于1878年左右。

街机

赛车游戏作为街机类型可以追溯到1912年。^[25]

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  1910年左右新奥尔良的一家弹珠游戏厅。在电子游戏街机出现之前的几十年里，机械街机的建立使公众熟悉了这一概念。

现代

广播标准以及爵士乐

早期的电流之战会影响电视的广播标准，进而影响计算机和游戏机所使用的帧率、分辨率和其他标准。尽管标准化极大地提高了不同公司设备之间的兼容性，但全球范围内仍出现了许多不兼容的标准。这导致游戏历史上早期出现了巨大的差异和不兼容性，因为系统必须针对NTSC、PAL或SECAM设计，具体取决于其地理区域，而且通常必须针对特定的交流电压和频率进行设计，而这些电压和频率在各国之间有所不同。随着时间的推移，数字标准使得这些早期的电视标准大多变得无关紧要，并且能够处理全球各地使用的几乎所有交流电源标准的更好电源的引入也显著减少了这种担忧。

其他创新

在20世纪30年代的早期发展之后，印刷电路板在第二次世界大战的弹药中得到了广泛的应用。^[26] 这些电路板有助于标准化，并为消费电子产品的批量生产铺平了道路。

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  1929年的早期阴极射线管电视机。在游戏硬件开发之前，显示技术的创新为游戏系统的采用铺平了道路。
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  国际上使用的主电压和频率地图。早期的电源通常针对单个区域，限制了它们的国际使用。一些国家，如日本，在国内使用了多个系统，进一步复杂化了问题。
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  各国模拟电视标准。直到2000年代后期，这在决定主机输出的分辨率和帧率方面发挥着关键作用，以便与那些区域的电视机兼容，这些区域期望特定的刷新率和分辨率才能正常工作。现代数字标准以及能够输出多种分辨率和帧率的设计，大大减少了这种担忧。

信息时代

虽然游戏作为一种媒介先于其基础技术，但这些技术中的大多数与游戏技术一起继续取得重大进步。这意味着自视频游戏作为一种媒介出现以来的每一个十年，支持游戏的核心技术也取得了实质性进步，使得两者之间的关系处于重大变动之中。

计算机行业的兴起与视频游戏行业几乎同时出现，直接导致了两个行业在改进和创新方面的进步。维基教科书计算机历史更详细地介绍了计算机的总体历史。本节讨论这些创新与游戏相关的方面。

晶体管、集成电路和微处理器

小型化以及由此带来的批量生产先进且相对廉价的电子设备的能力，是所有消费电子产品应用，特别是视频游戏历史上的一个关键时刻。一个房间大小的游戏设备，每分钟花费巨额资金运行，并且需要定期停机以由技术人员更换真空管，不太可能存在一个重要的市场。

在1945年发表在《大西洋月刊》上的文章《我们如何思考》中，瓦尼瓦尔·布什博士提出了“美美克斯”，^[27] 这是一个后来发展为超文本的概念，为万维网，以及网络游戏的发展铺平了道路。

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  阿兰·图灵，20世纪30年代。
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  瓦尼瓦尔·布什，20世纪40年代初期，第二次世界大战期间。

电子游戏时代

本节介绍了电子游戏历史上技术使用和采用的常见趋势。

通用硬件

在20世纪80年代后期到2000年代初期，出现了一种趋势，营销人员会通过其设备内部计算机使用的位数来宣传他们的系统。总的来说，更大的位数确实在一定程度上帮助了开发。然而，位数本身与游戏相关的事情几乎没有关系，尤其是在32位处理器开始广泛使用之后。其他因素，如改进的时钟速度、每时钟指令、内部体系结构改进，以及可能最重要的一点，用于图形和音频等应用的专用芯片，对随着时间的推移而出现的性能提升负有更大的责任。媒体存储容量的增加也帮助开发人员更多地关注改进游戏，而不是优化硬件。

硬件范式

在一个世代中，个人系统通常拥有广泛的可用功率。大多数系统都处于一种“金发姑娘”区域，即它们足够强大，可以运行当时的​​游戏，但价格足够低廉，可以在市场上生存。但是，有一些常见的策略打破了这种趋势。

一种常见的替代策略是使用更便宜的低功率硬件，并希望由此带来的低价格带来的高市场份额能够吸引开发人员进入平台。熟练的开发人员通常可以弥补仅略微低功率的硬件，但如果硬件功率过低，就会造成一种“鸡生蛋，蛋生鸡”的问题，消费者不愿购买即使是廉价的硬件，因为它缺乏引人入胜的游戏，第三方开发人员也不愿开发此类硬件，因为它缺乏市场份额并且难以开发。这种模式的一个例子是 Watara Supervision，它在价格上低于流行的 GameBoy，但由于其游戏库质量低下而无法吸引市场份额。

使用更昂贵的超强硬件的逆向策略也经常出现。对于大型游戏主机来说，这种情况尤其如此，在发布时，主机本身往往需要以低于成本的价格出售，利润来自游戏销售。但是，一些系统将这种模式推向极致，通过以无与伦比的价格提供无与伦比的体验来寻找一个小众市场。这种策略的一个很好的例子是 Neo Geo 家用游戏机，它本质上与 SNK 当时制造的街机系统相同。

尤其是在早期，一些公司雇用了技术精湛的工程师，他们可以用更低的价格做比竞争对手更多的事情。一个著名的例子是 Apple II 家用电脑，史蒂夫·沃兹尼亚克巧妙地为其添加了彩色功能，同时将成本控制在比其他彩色电脑低得多的水平。这款价格相对便宜、具有巨大彩色游戏潜力的家用电脑因此席卷了市场。随着时间的推移，这种巨大的飞跃变得越来越少，但有一些公司能够利用其在其他市场的巨大制造能力，通过内部制造产品并消除第三方中间商来压低游戏公司的价格。

偶尔，设备制造商会尝试完全不同的模式，通常是通过引入新的用户界面技术来吸引消费者。

开发人员友好性

另一个经常被忽视的技术方面是开发人员友好性，它随着时间的推移而得到改善。随着时间的推移，系统通常变得更容易开发，允许开发人员使用高级编程语言、标准化 API，以及后来标准化的游戏引擎，更容易在同一代的多个系统上开发游戏。

需要注意的是，架构清晰的低功率系统对开发人员的影响并不大，他们通常可以开发出适合硬件的游戏。但是，历史上发布的许多系统都做出了奇怪的技术决策，这些决策理论上提供了比当时其他硬件更高的性能。在这种情况下，开发人员，尤其是第三方工作室，往往难以真正利用这种难以理解的硬件，性能优势往往会降低、完全消失，甚至会因为实施效果比在更弱的系统上更糟糕而适得其反。随着时间的推移，这种缺陷会随着广泛的采用而减少。

例如，20 世纪 90 年代，许多软件开发人员难以利用具有多个 CPU 的系统。到 2010 年代后期，对多核 CPU 的利用率有了很大提高。这得益于硬件本身的改进，例如设计具有多个内核的 CPU，而不是在同一块板上放置两个独立的 CPU，以及软件改进，例如游戏引擎默认情况下支持多线程。