看科學：為什麼現在的電子遊戲人物看起來更棒？

關鍵概念
計算機
圖片
解析度
技術
資料

導言
你有沒有想過為什麼今天的電子遊戲看起來比 1980 年代的更好？今天我們有了具有相對逼真的人物、豐富的色彩和大量細節的電子遊戲——但這些並不是三十年前遊戲的特點。那時到現在的一個主要變化是用於表示電子遊戲物體的畫素或螢幕上的點數。在這個科學活動中，你將運用你的藝術才能，並研究增加畫素數量如何使電子遊戲人物看起來更好。

背景
畫素是數字圖片中最小的資料單位。如果你能夠多次放大你的電視螢幕或電腦顯示器，你會看到整個螢幕排列著數千個小點或方塊，就像一張方格紙。每個點或方塊都是一個畫素。為了製作圖片，每個畫素都填充一種顏色，並且將許多畫素彼此相鄰放置以形成影像。

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第一批家用電子遊戲機，如任天堂娛樂系統 (NES)，無法儲存或顯示太多資料，因此一次可以在螢幕上顯示的畫素不多。因此，電子遊戲人物和其他電子遊戲美術使用了更少的畫素。但今天的電子遊戲機可以儲存更多資料，因此人物具有更高的解析度。當任天堂在 1985 年首次為其 NES 推出超級馬里奧兄弟遊戲時，馬里奧的尺寸僅為 16 x 12 畫素。幾十年後，《超級紙片馬里奧 Wii》中的馬里奧角色由超過 17 倍的畫素組成。（他是 67 x 50 畫素！）

材料

• 可上網和印表機的電腦

• 兩張不同的自定義方格紙（你可以從免費的方格紙網站列印，例如 Incompetech.com，或者你可以使用尺子、鋼筆或鉛筆和兩張紙繪製自己的方格紙。）

• 鋼筆或鉛筆

• 尺子

• 彩色鉛筆、蠟筆或記號筆

準備

• 如果您使用 Incompetech.com 的免費方格紙網站，請製作並列印一張“網格間距”為每英寸五行的方格紙。然後製作並列印第二張每英寸 1.25 行的方格紙。

• 使用尺子和鋼筆或鉛筆，在第一張方格紙（方格較多的那張）上繪製一個 32 x 32 方格的框。每個方格將代表一個畫素，因此框內總共有 1024 個畫素。

• 類似地，在第二張方格紙上繪製一個 8 x 8 方格的框。此框內總共有 64 個畫素，它應該與另一張紙上的框大小大致相同。

• 如果你想繪製自己的方格紙（而不是列印），在一張紙上製作一個線條間距約為四分之一英寸的網格。以這種方式製作 33 x 33 行的網格。在第二張紙上，製作一個線條間距約為四分之三英寸的網格。製作 9 x 9 行的此網格。

步驟

• 用彩色鉛筆、蠟筆或記號筆在你製作的 32 x 32 畫素框內繪製一個人物。人物可以是任何你想要的人物。你可以畫一些你自己的想象力中的東西，或者嘗試複製一個現有的人物。儘可能多地為你的角色新增細節，但每個畫素只能包含一種顏色（並且必須完全著色）。人物不必佔用所有 1024 個畫素（你可以留一些空白），但它應該幾乎到達你繪製的大框的每一側。當你完成時，你的人物看起來怎麼樣？

• 使用彩色鉛筆或其他繪畫工具，再次繪製你的人物，但這次在另一張方格紙上的 8 x 8 畫素框中。繪製與之前相同的人物，儘量保持兩個繪圖之間儘可能多的細節相同。但同樣，每個方格只能使用一種顏色，並且每個方格必須完全填滿。這個人物在這張紙上看起來怎麼樣？在這個版本中繪製人物感覺如何？

• 比較人物的高解析度（32 x 32 畫素）繪圖和同一人物的低解析度（8 x 8 畫素）繪圖。哪個繪圖具有更多細節？哪個繪圖看起來更逼真？

• 附加：你可以多次重複此活動，但繪製其他人物、怪物或物體。你的結果總是相同的嗎？

• 附加：在更精細的網格中再次嘗試此活動，但這次在 64 x 64 畫素和 128 x 128 畫素的解析度下新增人物的其他繪圖（但保持整體繪圖尺寸相同）。新增更多畫素如何影響圖片中的細節級別？

• 附加：比較製作不同形狀所需的最小畫素數。你可以嘗試的一些形狀是三角形、菱形、星星、圓形和六邊形。使用少量畫素製作某些形狀是否比其他形狀更容易？

觀察和結果
高解析度框（32 x 32 畫素）中的人物是否比低解析度框（8 x 8 畫素）中的人物具有更多細節並且總體上看起來更逼真？

解析度是指影像的寬度和高度的畫素數。通常，影像的解析度越高（它包含的畫素越多），我們能看到的細節就越多，它對我們來說就越逼真。與 8 x 8 畫素框（包含 64 個畫素）中的人物相比，你在 32 x 32 畫素框中繪製的人物具有更多畫素 (1024)，但它們都應占用大致相同的空間（因為 32 x 32 框中的畫素比 8 x 8 框中的畫素小得多）。具體來說，當嘗試在 8 x 8 畫素框中繪製相同的人物時，你可能會發現很難保持你在 32 x 32 畫素框中繪製它時的許多細節，並且你不得不就包含哪些細節以及如何在不完全扭曲影像的情況下顯示它們做出艱難的決定。

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此活動由 科學夥伴合作推出