狂肝10個(gè)月手搓GPU,他們在我的世界中玩起我的世界,夢想成真

夢晨 衡宇 蕭簫 發(fā)自 凹非寺
量子位 | 公眾號 QbitAI

自從有人在《我的世界》里用紅石電路造出CPU,就流傳著一個(gè)梗:
總有一天,這幫紅石佬能在我的世界里玩上我的世界。
這一天,真的來了!
先來看這臺“在無MOD純原版我的世界里搭建的電腦”(簡稱“我的電腦”)。

擁有1Hz頻率的CPU、8KB內(nèi)存、6KB顯存的顯卡、加速模塊,96x96像素顯示器,以及一只PS4手柄作為輸入設(shè)備。
它運(yùn)行起來是這樣的:

電腦有了,還缺的就是能跑在上面的游戲代碼。
大佬們先用一種叫URCL的中間語言手敲,再轉(zhuǎn)換成自制CPU能運(yùn)行的匯編碼搞定。

就這樣,3個(gè)人肝了10個(gè)多月,終于實(shí)現(xiàn)史詩級套娃。

這個(gè)移植版《我的世界》,不但擁有游戲的基本玩法如開放世界、方塊擺放,采礦,甚至連物品合成都有。

作者之一sammyuri把最終成果濃縮成一條3分鐘的視頻,已經(jīng)收獲近百萬播放量和10萬多贊。

一條高贊評論將其譽(yù)為“整個(gè)電子游戲史上最偉大的壯舉”,只有足夠復(fù)雜的游戲和足夠精通的玩家才能達(dá)成。

也有人表示“我失望于自己無法完全理解和欣賞這個(gè)作品,到底難度有多高,以及需要的工作量有多少?!?/p>
要理解這一切,還要從17個(gè)月前sammyuri造出的那塊CPU說起。
CPU顯卡都自制
狂肝7個(gè)月,sammyuri在《我的世界》中生造出一塊CPU,初衷是為探索紅石電路的極限。
最終成果是一臺8位處理器,采用三個(gè)寄存器操作數(shù)的RISC架構(gòu),可以1Hz頻率運(yùn)行,擁有256字節(jié)RAM。

取名CHUNGUS 2,意為“計(jì)算用超巨大非傳統(tǒng)數(shù)字與圖形處理器”。

與此同時(shí),他還開發(fā)了專用匯編器,可以把程序代碼轉(zhuǎn)換成可以一鍵粘貼到《我的世界》里的磚塊結(jié)構(gòu)。

sammyuri認(rèn)為,CHUNGUS 2性能基本達(dá)到雅達(dá)利經(jīng)典游戲機(jī)Atari 2600水平,運(yùn)行個(gè)貪吃蛇、俄羅斯方塊都不在話下。

手搓CPU的視頻,一發(fā)到網(wǎng)上就爆火,播放量過百萬。
但他并不滿足于此,甚至(在讀者的鼓動(dòng)下)萌生了無限套娃的想法——在《我的世界》中玩上《我的世界》。

不過,這聽起來實(shí)在是天方夜譚……
畢竟在現(xiàn)實(shí)中,《我的世界》游戲最低配置要求也是3Ghz CPU+4GB內(nèi)存,他這只有1Hz CPU+256字節(jié)內(nèi)存的配置,怎么帶得動(dòng)?
這時(shí)候就需要借助群體的智慧了(手動(dòng)狗頭)。
Sammyuri找到Uwerta和StackDoubleFlow,三個(gè)人一起基于這個(gè)CPU,給計(jì)算機(jī)來了一次升級,其中2個(gè)人負(fù)責(zé)在游戲中搭硬件,1個(gè)人負(fù)責(zé)寫代碼。

這一升級就是10個(gè)月,最后竟然真的在《我的世界》中,用一塊96×64像素的屏幕,玩起了一個(gè)3D版、復(fù)刻16種方塊+32種物品、還原數(shù)十種游戲機(jī)制(挖掘、制作、燒制、搭建、箱子、隨機(jī)刻等)的《我的世界》!
沒錯(cuò),這還是個(gè)3D的《我的世界》,因此計(jì)算機(jī)中還配備了顯卡(GPU),專門用來處理圖像。
這只GPU名叫“AMOGUS”(Absurdly Massive Operator on Graphics by Uwerta and Sammyuri,超巨大的圖形運(yùn)算器,Uwerta和Sammyuri制造)。

首先,給這個(gè)GPU輸入物體在3D空間中的坐標(biāo)、以及紋理位置等信息;隨后根據(jù)相機(jī)位置,切割出需要顯示的畫面(例如相機(jī)位于一棵草中間,它就只顯示相機(jī)前面的草,將相機(jī)后面看不見的草切掉);
接下來,將屏幕上的3D坐標(biāo)映射成2D坐標(biāo),并將四邊形分割成3個(gè)梯形、進(jìn)一步分割成像素行、再分割成單個(gè)像素,并進(jìn)行線性插值來計(jì)算每個(gè)像素對應(yīng)的紋理位置(即紋理映射),以及它與相機(jī)的距離;

紋理映射是實(shí)現(xiàn)GPU處理3D圖像的一個(gè)關(guān)鍵。用GPU處理3D圖像時(shí),需要將屏幕上的1個(gè)像素與3D物體表面紋理上的某個(gè)位置對應(yīng)起來,也就是紋理映射。
由于目標(biāo)與相機(jī)的距離一直在變化,因此紋理映射占用屏幕的像素范圍也不一樣。
最后,從紋理緩存中獲取像素顏色,并將深度與屏幕當(dāng)前像素深度(存儲在6kb的像素深度緩沖區(qū))進(jìn)行比較,如果更相近就進(jìn)行覆蓋。

除了用GPU處理圖像以外,這臺可以運(yùn)行《我的世界》的計(jì)算機(jī)又是如何存儲游戲數(shù)據(jù)、并與玩家進(jìn)行交互的?
以充當(dāng)工作臺的ROM為例,它存儲了各種鍛造和燒練的配方,當(dāng)輸入一系列需要合成的物品(如一系列木頭)時(shí),就會輸出一個(gè)結(jié)果(木塊),否則就輸出0。

用于存儲世界地圖的RAM由512×4位地址組成,一共256字節(jié),基于坐標(biāo)(x,y,z)尋址。如果檢測到玩家超出邊界,就會返回0或255。

輸入控制器,則由一系列《我的世界》中的壓力板組成,踩到后就會將當(dāng)前狀態(tài)發(fā)送到隊(duì)列中,CPU就能讀取并處理。

當(dāng)然,在《我的世界》中運(yùn)行這臺計(jì)算機(jī),必須經(jīng)過加速(否則可能幾小時(shí)都計(jì)算不出一幀)。
于是他們便借助MCHPRS服務(wù)器,提升了一波紅石運(yùn)行的速度,達(dá)到了每秒0.1幀的極限水平(doge)。

即便如此,我們看到的這段2分鐘視頻,仍然花了大約9小時(shí)錄制,有種“天上一天,地下一年”的感覺。
據(jù)Sammyuri表示,目前他們正在進(jìn)一步優(yōu)化GUI(圖形用戶界面),下一步有可能制作一個(gè)獨(dú)立的、只運(yùn)行紅石系統(tǒng)的版本,甚至實(shí)現(xiàn)在《我的世界》中運(yùn)行《DOOM》的夢想。
細(xì)節(jié)上有多硬核?
其實(shí)在這之前,不少紅石佬們都想過用不同方法實(shí)現(xiàn)“在我的世界里玩我的世界”。
但多少走了點(diǎn)“捷徑”,不算是用《我的世界》中的原生工具實(shí)現(xiàn)。
例如,通過虛擬機(jī)模組,在《我的世界》使用各種部件組裝電腦,并當(dāng)作虛擬機(jī)運(yùn)行,比如這個(gè)VM Computers mod:

還有通過Web displays的,也就是在《我的世界》中搞一個(gè)瀏覽器,再運(yùn)行網(wǎng)頁版《我的世界》:

盡管sammyuri三人組的方案尚存不足,但相比起來,不借助外部工具輔助又多疊了一層硬核buff。
“無限套娃”許愿成功!
當(dāng)然,除了“工具全部現(xiàn)成”以外,這個(gè)0.2版本的《我的世界》,還有更多細(xì)節(jié)值得一看。
比如那個(gè)用1和0碼出的CPU存儲器——CHUNGUS 2,制程工藝達(dá)到了先進(jìn)的1米(doge),頻率達(dá)到了1Hz。
它有一個(gè)4級指令管線化,64字節(jié)的8路關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)緩存,甚至分支預(yù)測,符合RISC標(biāo)準(zhǔn)。

而生造的GPU,又能成功運(yùn)行,把捏出來的計(jì)算機(jī)里的《我的世界》方塊,全部進(jìn)行3D渲染。

再者,紅石線路本就具備數(shù)字電路的基本要求,只不過堆疊運(yùn)行限制很大。
移植版《我的世界》玩兒起來,再次證實(shí)了《我的世界》的圖靈完備。
具備圖靈完備,意味著在不考慮實(shí)時(shí)運(yùn)算的前提下, “在《我的世界》里玩《我的世界》”,可以一直套娃。
狂肝10多個(gè)月可以套娃一次,要是狂肝20多個(gè)月,豈不是就能實(shí)現(xiàn)“在《我的世界》搭電腦玩《我的世界》,并在后者中再搭一個(gè)《我的世界》來玩”???
套娃人狂喜!

不過,考慮到《我的世界》邊界距離理論上是有限的,所以每一次模擬出的《我的世界》都會更小。
因此真·無限套娃,用這個(gè)辦法恐怕還是不行。

但,如果造出來的《我的世界》里有了紅石電路,這并不妨礙新的一輪套娃又要開始了~
事實(shí)上,sammyuri在視頻最后留了個(gè)彩蛋,“關(guān)注點(diǎn)贊我可能開始做我的世界中的我的世界中的我的世界”

他不會是認(rèn)真的吧?不會吧?

GitHub地址:
https://github.com/sammyuri/minecraft《3D版我的世界套娃》壓縮包:
https://www.mediafire.com/file/fbkuwo2aqg8gigj/3D+Minecraft+in+Minecraft.zip/file參考鏈接:
[1]https://www.youtube.com/watch?v=-BP7DhHTU-I
[2]https://github.com/MCHPR/MCHPRS/blob/master/docs/Redpiler.md
[3]https://news.ycombinator.com/item?id=32901461
[4]https://www.youtube.com/watch?v=eiDrRa6JvQ0
— 完 —
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