游戏主机、3D显卡、DirectX和网络游戏简史.ppt
第2讲 游戏主机、3D显卡、DirectX和网络游戏简史,曲阜师范大学,吴运明 信息技术与传播学院,内容概要,游戏世界的发展历史3D显卡历史DirectX的发展历史网络游戏发展历史,2.1游戏世界的发展历史,网络游戏成为当前我国游戏的主流，而在国外视频游戏（Console Game）占多数。游戏形成一个行业用了半个世纪的时间，家用视频游戏（Video Game）出现至今三十多年。,1958年，物理学家威利希金博特姆发明了世界上第一款视频游戏双人网球，在示波器上显示，第二年改为在显示器显示。,1961年，麻省理工学院的学生史蒂夫拉塞尔设计出第一款在电脑上运行的游戏太空大战,史蒂夫拉塞尔,PDP-1小型机,第一款交互式游戏 太空大战,不是一般人能玩的,太空大战游戏画面,电子游戏之父：诺兰布什内尔1972年，他和特德达布尼设计出第一款街机游戏电脑空间后来设计了乒乓游戏大获成功1972年，创办了雅达利（Atari），把游戏变成产业，开创了辉煌的街机产业,1976年，任天堂，第一款用枪的视频互动游戏。山内溥：日本游戏界教父级人物，任天堂创始人,1972年，Maganavox公司的“Odyssey”（奥得赛），被拉尔夫贝尔设计而出，成为第一款家庭游戏主机。,被称为始祖游戏机的奥得赛原型机“Odyssey/Brown Box”,1979年 雅达利发布第一个家用游戏机系统,最古老的Asteroids,Atari 400,1980年，日本南梦宫Namco发布Pac-Man游戏，游戏史上最伟大的10款游戏之一,1981年 第一台IBM PC走下生产线，采用巨大的8088处理器，运行速度为4.77mhz。1981年 任天堂发布大金刚游戏Commodore VIC-20,Donkey Kong 大金刚,第一台IBM PC,1983年 任天堂FC问世，又称红白机，全球总销售量6000万台，垫定任天堂在家用电玩硬体领域王者地位。,1984年 市场激烈竞争 众制造商停产,1984年1月24日，Macintosh正式问世。开创了图形界面的先河！高速的小机器有一台内置黑白显视器，配备一颗敏捷的7.83mhz处理器。市价：2000 美元,1985年 任天堂发行NES最古老的俄罗斯方块诞生,任天堂娱乐系统 NES,1988年，第一个CD-ROM游戏“The Manhole”发售，但最先出现在Game&Watch掌上机种。,1989年4月21日，任天堂推出第一台可更换游戏卡的手持式游戏主机Game Boy。NEC推出电视游戏系统Turbografx-16,Game Boy,Turbografx-16游戏画面,1990年 SEGA推出首款掌上彩色游戏机Game Gear SquareSoft推出第一次推出最畅销的角色扮演系列游戏：最后的幻想。,Game Gear,1991年，任天堂推出家庭视频游戏系统超级任天堂 富士通发布FM Towns Marty，世界上第一款32位主机,超级任天堂,富士通FM Towns Marty,1994年，索尼在日本发售32位基于CD的家庭电视游戏系统索尼PlayStation,1995年 任天堂发布拥有真正3D效果的Virtual Boy,1996年，任天堂推出64位的家电视游戏主机任天堂64。它是最后一款使用游戏卡的游戏主机。,1998年10月21日，任天堂发售彩色手提式的电视游戏系统Game Boy Color,2000年 索尼发售迄今最成功的PlayStation 2,2001年，微软公司推出它的第一个家庭电视游戏主机XBOX。以PC架构为概念，微软首次跨足电玩硬件产业，重写家用主机历史。,2004年12月12日，索尼在日本开始发售PlayStation Portable（PSP）。无论是在游戏体验上，在功能上，还是在外形设计上，绝对称得上是一款跨时代的游戏掌机,2.2 3D显卡历史,2.2.1 显卡的概念,显卡又叫显示器适配卡，是一块独立的电路板，安装在主板的扩展槽上，有的显卡被直接集成在主板上。显卡的主要作用：负责将 CPU 送来的影像数据，处理成显示器可以接受的格式，再送到显示屏上形成影像。,2.2.2 显卡的结构,显卡的主要部件有：显示芯片RAMDAC显示内存BIOSVGA接口散热风扇,（1）显示芯片,又叫GPU，作用相当于主板的CPU，是显卡的“心脏”，决定了显卡的档次和大部分性能。GPU通常是显卡上最大的芯片，一般装有散热片或风扇。,（2）显存,相当于主板的内存，负责存储显示芯片与驱动程序之间的控制程序。显存容量的大小、性能的高低直接影响着计算机的显示效果。,作用相当于主板的BIOS，用于存放显示芯片与驱动程序之间的控制程序，以及显卡型号、规格、生产厂家、出厂日期等信息。早期的显卡BIOS固化在ROM中，不可以修改；现在多数显卡采用大容量的EPROM，可以通过专用的程序进行改写升级。,(3)BIOS,BIOS,作用一是将显存中的数字信号转换为能够用于显示的模拟信号。另一个重要作用就是提供显卡能够达到的刷新率。刷新率对屏幕的刷新速度及稳定性有着重要的作用，一般速度越快，输出的刷新率越高。,(4)RAM DAC,用于显卡与主板上对应总线插槽的连接。显卡的接口决定着显卡与系统之间数据传输的最大带宽，不同接口的显卡性能差异较大。显卡总线接口主要有：ISA、PCI、AGP、PCI Express。PCI接口的传输率为133MB/s，AGP接口最大可达2133MB/s，PCI Express接口则可达到8GB/s。ISA和PCI已经被淘汰。,（5）总线接口,AGP和PCI 的区别,AGP和PCI根本上的区别在于AGP是一个“端口”，这意味着它只能接驳一个终端而这个终端又必须是图形加速卡。PCI则是一条总线，它可以连接许多不同种类的终端，可以是显卡，还有声卡等。所有这些不同的终端都必须共享这条PCI总线和它的带宽，而AGP则为图形加速卡提供了直接通向芯片组的专线，从那里它又可以通向CPU、系统内存或者PCI总线。AGP传输数据的速度比PCI快，因此在PCI 之后出现了AGP，随后又出现了速度更快的PCI-E。,PCI接口,AGP接口,PCI接口,AGP接口,PCI显卡,AGP显卡,PCI-E显卡,VGA（Video Graphics Array，视频图形阵列）接口,（6）输出接口,（6）输出接口,DVI（Digital Visual Interface，数字视频接口）,（6）输出接口,S-Video（Separate Video）端子：S端子的5个插孔呈半圆分布，与电视机上的S端子完全相同HDMI（High Definition Multimedia InterFace，高清晰多媒体接口），最新的主板和显示卡上已经开始配备HDMI接口插座。,（6）输出接口,DisplayPort接口是全新的数字视频音频接口，可以转接为DVI或HDMI,2.2.3 显卡的性能指标,显存大小：显存大小是指显卡显示内存的容量大小，是选择显卡时的关键参数之一。显存大小决定着显存临时存储数据的多少。色深(颜色数)：色深指的是每个像素可显示的颜色数，它的单位是“bit（位）。每个像素可显示的颜色数取决于显示卡上给它分配的DAC位数，位数越高，每个像素可显示出的颜色数目就愈多。,最大分辨率：显卡能在显示器上描绘点数的最大值显卡能输出的显示分辨率并不代表该计算机系统就一定能达到这个分辨率，还必须要有相应的显示器配套才可 刷新频率：指图像在显示器上的更新速度，也就是图像每秒钟在屏幕上出现的帧数，用Hz作为单位。刷新频率越高，屏幕上图像的闪烁感就越小，图像就越稳定，视觉效果就越好，即使长时间使用也不容易感到眼睛疲劳。,2.2.3 显卡的性能指标,2.2.4 显卡的分类,按接口类型分类：AGPPCI-E按图形功能分类 纯二维（2D）显卡 纯三维（3D）显卡二维+三维（2D+3D）显卡 按显示芯片分类NVIDIAATI按是否集成在主板上分类集成显卡独立显卡,2.2.5 3D显卡芯片的发展,显卡芯片生产厂家主要有S3、Trident、Intel、3Dfx、nVIDIA、ATI、Matrox等。3D显卡芯片的发展可划分为五代：(1)第一代3D加速卡都是一些不很实用的3D加速芯片，常见的第一代用Trident 9750、9880等。(2)第二代3D加速芯片才算是真正的3D加速芯片，其性能最出色要属3Dfx公司推出的VooDoo(巫毒)。,(3)第三代3D加速芯片还是以3Dfx的VooDoo为主，其它还有S3 Savage 3D、nVIDIA TNT、Matrox G200。(4)第四代3D加速芯片再也不是以3Dfx公司为主，nVIDIA公司开发的TNT2以其特有的性能和性价比，很快占领显卡市场，同时代产品还有3Dfx VooDoo3、S3 Savage4、Matrox G400。(5)第五代3D加速芯片是现在市场上最流行的显卡芯片，主要有nVIDIA GeForce、S3 Savage 2000、ATI Radeon、Matrox G450、3Dfx VooDoo5。,2.2.6 显卡两大巨头：nVIDIA与ATI,nVIDIA：中文名称英伟达创立于1993年1月，创始人美籍华人黄仁勋是一家以设计显示芯片和主板芯片组为主的半导体公司nVIDIA最出名的产品线是为游戏而设的GeForce显示卡系列，为专业工作站而设的Quadro显卡系列，和用于计算机主板的nForce芯片组系列。,2.2.6 显卡两大巨头：nVIDIA与ATI,ATI：Array Technology Industry，中文名叫“冶天”创始人：加拿大籍华人何国源总部设在加拿大安大略省万锦，后被美国AMD公司收购是一家专门设计与销售适用于个人电脑的显示卡、图形处理器、芯片组、机顶盒、数字电视、电子游戏机和手提式设备等的无厂半导体公司Radeon系列,2.3 DirectX的发展历史,DirectX：一种图形应用程序接口(API)，一个辅助软件，提高系统性能的加速软件，由微软创建开发的。DirectX加强3d图形和声音效果，并提供设计人员一个共同的硬件驱动标准，让游戏开发者不必为每一品牌的硬件来写不同的驱动程序，也降低用户安装及设置硬件的复杂度。Direct是直接的意思，X是很多东西，加在一起就是一组具有共性的东西从内部原理探讨，DirectX 就是一系列的 DLL(动态连接库)，通过这些 DLL，开发者可以在无视于设备差异的情况下访问底层的硬件，DirectX 封装了一些 COM(Component Object Model)对象，这些 COM 对象为访问系统硬件提供了一个主要的接口。,举例,骨灰级玩家（玩游戏比较长的）以前在DOS下玩游戏时，可不像现在，安装上就可以玩了，他们往往首先要先设置声卡的品牌和型号，然后还要设置IRQ（中断）、I/O（输入与输出）、DMA（存取模式），如果哪项设置的不对，那么游戏声音就发不出来。这部分的设置不仅让玩家伤透脑筋，而且对游戏开发者来说就更头痛了，因为为了让游戏能够在众多电脑中正确运行，开发者必须在游戏制作之初，便需要把市面上所有声卡硬件数据都收集过来，然后根据不同的 API（应用编程接口）来写不同的驱动程序，这对于游戏制作公司来说，是很难完成的，所以说在当时多媒体游戏很少。微软正是看到了这个问题，为众厂家推出了一个共同的应用程序接口DirectX，只要这个游戏是依照Directx来开发的，不管你是什么显卡、声卡、统统都能玩，而且还能发挥更佳的效果。当然，前提是你的显卡、声卡的驱动程序也必须支持DirectX才行。,DirectX包含用途广泛的API，提供了一整套的多媒体接口方案：Direct Graphics(Direct 3D+Direct Draw)Direct InputDirect PlayDirect SoundDirect ShowDirect SetupDirect Media ObjectsDirectX只是其在3D图形方面的优秀表现，让它的其它方面显得暗淡无光。DirectX开发之初是为了弥补Windows 3.1系统对图形、声音处理能力的不足，而今已发展成为对整个多媒体系统的各个方面都有决定性影响的接口。,DirectX 1.0第一代的DirectX很不成功，推出时众多的硬件均不支持，当时基本都采用专业图形APIOpenGL。DirectX 1.0版本是第一个可以直接对硬件信息进行读取的程序，使开发的游戏能实现对二维（2D）图像进行加速。这时候的DirectX不包括现在所有的3D功能，还处于一个初级阶段。,DirectX 2.0DirectX 2.0在二维图形方面做了些改进，增加了一些动态效果，采用了Direct 3D的技术。从DirectX 2.0开始，整个DirectX的设计架构雏形就已基本完成。DirectX 3.01997推出，3D游戏开始深入人心，DirectX也逐渐得到软硬件厂商的认可。97年时应用程序接口标准共有三个，分别是：专业的OpenGL接口，微软的DirectX D接口和3DFX公司的Glide接口。,DirectX 5.0加入了雾化效果、Alpha混合等3D特效，使3D游戏中的空间感和真实感得以增强。DirectX 5.0在其它各组件方面也有加强，在声卡、游戏控制器方面均做了改进，支持了更多的设备。DirectX发展到DirectX 5.0才真正走向了成熟。DirectX 6.0DirectX 7.0：支持“坐标转换和光源”，用显示卡的GPU来计算，节省CPU资源。DirectX 8.0引发了一场显卡革命，首次引入了“像素渲染”概念，同时具备像素渲染引擎(Pixel Shader)与顶点渲染引擎(Vertex Shader)，反映在特效上就是动态光影效果。DirectX 9.0DirectX10DirectX11,2.4 网络游戏发展历史,2.4.1 世界网络游戏发展历程2.4.2 中国网络游戏发展历程,2.4.1 世界网络游戏发展史,第一代网络游戏（1969-1977）游戏平台、操作系统、语言各不相同游戏还不是一个产业，程序员的个人爱好最典型的是PLATO，历史上最悠久、最著名的远程教学系统，支持多人在线PLATO上最流行的网络游戏是圣者和帝国,2.4.1 世界网络游戏发展史,第二代网络游戏（1978-1995）游戏逐渐成为一个行业开始收费，按时计费主要是文字MUD游戏1978年，英国埃塞克斯大学，罗伊特鲁布肖，第一款MUD游戏MUD1(Multiple User Dimension)1984，AUSI公司，推出阿拉达特，网络游戏史上第一款采用包月制的网络游戏1988年，Quantum从TSR购得龙与地下城授权，1991年，第一款AD&D设定的网络游戏无冬之夜诞生1991年，Sierra公司架设了世界上第一个专门用于网络游戏的服务平台,2.4.1 世界网络游戏发展史,第三代网络游戏（1996至今）1996，现代网络游戏的元年大型网络游戏概念出现，接入Internet，包月制成为主流计费方式1996年秋，Archetype公司发布子午线591997年，Origin公司网络创世纪（UO、Ultima Online）诞生，世界上第一款图形大型多人在线角色扮演游戏,2.4.2 中国网络游戏发展历程,1.史前文明1992-1996侠客行为代表的文字网络游戏（MUD）北大侠客行：http:/1996年开始架于北大物理楼的一个服务器,2.4.2 中国网络游戏发展历程,2.拓荒时期 1997-20011998年6月，联众诞生1999年4月，国内最早的简易图形MUD游戏笑傲江湖之精忠报国2000年，国内网络游戏的元年2000年7月，第一款真正意义上的中文网络图形MUD游戏万王之王推出2001年3月，国内第一款原创网络游戏第四世界上市,2.4.2 中国网络游戏发展历程,3.黄金年代2001-2004中国网络游戏早期的黄金时期热血传奇、传奇3、传奇世界、MUD奇迹、大话西游、梦幻国度等2002年7月，传奇在线人数突破50万，成为世界上最大的网络游戏2004年，盛大上市,2.4.2 中国网络游戏发展历程,4.转轨时期众多MMOG游戏进入市场发展较好的：盛大冒险岛、金山封神榜、蜗牛航海世纪、久游网劲乐团、九城魔兽世界,2.4.2 中国网络游戏发展历程,5.战国时期2005.3 盛大梦幻国度2005.12 世纪天成 街头篮球2005.5 久游网 劲舞团2005.10 腾讯QQ幻想金山剑侠情缘2世纪天成跑跑卡丁车征途征途,
