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次世代遊戲主機功能之剖析
 

【作者: 程裕翔】   2003年11月01日 星期六

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自從Sony在2000年6月推出Playstation 2後,緊接著在2001年秋天,微軟(Microsoft)和任天堂(Nintendo)分別推出Xbox和Game Cube,使得家用電玩主機的市場成為三雄頂立的局面,而這三款主機則被統稱為「次世代家用電玩主機」。雖然這三款主機的主要功能是讓消費者玩電動遊戲,但是這些主機的內在附加功能可是大大地超出了一般家庭遊樂器的範圍,例如Playstation 2能夠進行多人對戰的網路遊戲、Xbox如迷你電腦般的強大主機應用功能,以及GameCube與掌上型遊樂器Game Boy Advance的互動功能,都顯示出次世代主機的多媒體和漸趨家庭化的性質。


強大的微軟家用電玩主機 –Xbox

在軟體界稱霸已久的微軟於2001年的秋季推出了一款家用電玩主機,企圖與Sony的Playstation 2和任天堂的GameCube搶食電玩市場的大餅。這款名為Xbox的主機不僅在性能上超過目前市面上所有的家用電玩主機,其強大的內建結構與作業系統,讓Xbox宛如一台多功的小型電腦。


Xbox的中央處理器為Pentium III 733 MHz,圖形處理器則是使用nVidia和微軟共同研發的233 X-Chip,解析度為1920 x 1080,同時主機內部還加裝了一顆Western Digital 2的8GB硬碟和一片Ethernet的10/100網路卡,並支援DTS 5.1聲道,讓Xbox的影音效果更為出色和完美。當時微軟為了讓Xbox與Playstation 2一較高下,硬是將售價壓得比成本低100美元,以299美元來販售,即每賣一台Xbox,微軟便損失100美元。



《圖一 Xbox的造形》
《圖一 Xbox的造形》資料來源:http://vgaman.tripod.com/

可隨意修改內建程式的Xbox

當初微軟在設計Xbox時,為了讓Xbox能夠和市面上Windows的電腦遊戲相容,所以特地利用Windows 2000的核心程式(Kernel)來做為其作業系統。微軟這麼做的目的在於讓電腦遊戲生產廠商能夠輕易地將電腦遊戲移植到Xbox上面,如此一來,廠商不必再花一筆費用來重製舊有的電腦遊戲。


Xbox常用的應用程式

目前有許多駭客在研發的Xbox的外掛應用程式,這也讓許多人對Xbox機能的極限感到非常好奇,不過就因為微軟的Xbox內部系統和核心程式與電腦過於相似,以致於這些駭客們輕易地編寫Xbox的應用程式,但是有些應用程式並未經過微軟授權,甚至被微軟禁用,所以使用者在安裝這些程式時,需要注意相關的版權問題。


在眾多應用程式中,最為人知的就是XBMP和YAMP兩款多媒體播放程式,這兩款播放程式就有如Windows上的Media Player,可以播放MP3、AVI、MPEG、DivX和XviD等檔案格式,甚至可以瀏覽硬碟裡其它的檔案,可以說是Xbox專屬的瀏覽器。


除了多媒體播放程式外,Xbox還有一款更為驚人的程式。這款名為Evolution – X的面板程式(Dashboard)有著Xbox的使用圖形介面(Graphic User Interface;GUI),玩家可以透過這個程式來操作或整理Xbox內的大部份檔案或應用程式,例如FTP、影音撥放軟體、啟動硬碟裡的遊戲,以及整理硬碟裡的檔案等。換句話說,只需使用Evolution – X的面板程式,就可讓Xbox發揮出大部份的基本功能。


Xbox的另一項優點是本身不但能夠玩專屬的電玩遊戲,並且還能夠利用模擬器來玩不同的家用電玩主機或是大型電玩主機的遊戲。例如使用MAMEox就可以玩大約百分之九十的大型電玩主機遊戲,而使用PCSX Xbox甚至可以玩Playstation的遊戲。


Xbox的Linux植入計劃

目前有一群開發GNU/Linux的團體,推出了一項名為Xbox Linux的計畫(Xbox Linux Project)。顧名思議,這個團體就是想將Linux植入Xbox中,他們主要的目標有下列幾點:利用Linux來讓Xbox成為一台真正的電腦、讓Linux的核心程式可以運行市面上的應用程式,如MP3、DivX和DVD等、能夠利用Xbox的虛擬電腦來運行Windows NT/2000或其它i386的作業系統、支援所有Xbox的硬體設備,包括硬碟、DVD播放機、網路介面卡和USB介面裝置等,以及讓這個核心程式能夠相容於所有的i386系統,包括其修改程式。


當然這個團體也有一些規範要遵守,即發展的計劃必須在完全合法的狀態下進行、發展出來的軟體並沒有任何版權,任何人都可以使用、使用合法的編碼器來編寫系統內碼,以及所有的編碼行動都必須要遵守當地的法律。這也說明Xbox Linux Project是個完全合法的研發計劃,任何人都可以使用其軟體並加入研發的行列。


從這麼多的優點看來,Xbox可稱得上是目前性能最強大的家用電玩主機,不過因為支援的遊戲廠商並不多,且多為美式風格的遊戲,以致Xbox在亞洲地區的銷售成績落後於Sony的Playstation 2和任天堂的GameCube,這是頗為可惜的一點。



《圖二 Xbox Linux的開機畫面》
《圖二 Xbox Linux的開機畫面》資料來源:http://xbox-linux.sourceforge.net/

Sony家用電玩主機教主– Playstation 2

自從Sony在1995年推出Playstation以來,其優異的3D性能讓當時許多的遊戲廠商和玩家驚豔不已,也間接建立起Sony在電玩主機界的龍頭地位。到了2000年,Sony再度推出Playstation 2,而這次的推出,不但帶動起家用電玩主機硬碟儲存系統和網路遊戲的風潮,同時也是第一款以DVD-ROM為讀取介面的家用電玩主機。


Playstation 2所使用的處理器是300MHz的Emotion Engine處理器。這是一個 128 位元的MIPS型處理器,也是屬於RISC的處理器,而Playstation 2的這個處理器則是由兩個向量運算單元來做為輔助的工具,也就是我們所知的VU0和VU1浮點運算器,它們將能夠加速在3D的運算能力,可以說是Playstation 2的得力助手。


Playstation 2的圖形處理器則是一顆速率為147MHz的Graphics Synthesizer高階圖形合成器,這兩顆處理器分別由Sony電腦娛樂公司與東芝公司所聯合擁有的晶圓廠和Sony自己的長崎晶圓廠生產。Playstation 2的3D電腦動畫是以每秒6,600萬的多邊形速度來運行,而2D電腦動畫的則以每秒7,500萬的多邊形速度來運行。此外,Playstation 2內建了兩個USB 1.1和一個IEEE 1394的介面,可隨時外接不同的遊戲手把、專用滑鼠和專用鍵盤。


Playstation 2的附屬功能

Playstation 2除了擁有傲人的硬體設備外,還有著許多附屬的功能,例如加裝Playstation 2的專屬硬碟和網路裝置後,可媲美一台簡易型的電腦,而Playstation 2內建的DVD播放系統是目前所有家用電玩主機中,唯一不需要外掛任何設備就可以觀看DVD的影片的家用電玩主機(微軟的Xbox需要外購原廠的DVD解碼搖控器才能夠觀看DVD),不過只要再加裝上專屬的DVD無線搖控器,就宛如一台家用型的DVD播放機。在2000年美國剛推出Playstation 2時,許多美國的消費者就是看上電玩遊戲和DVD播放機的雙重功能而購買這款電玩主機,當時還造成一機難求的現象。


目前Sony和遊戲公司利用Playstation 2的上網功能,推出了一系列的網路遊戲,其所屬的專用網路卡則有10/100的LAN和V.90 Modem兩種功能,玩家可以隨著自己的網路狀態來選擇寬頻或撥接上網。雖然Playstation 2並不是次世代家庭電玩主機的佼佼者,但是其領導的地位讓後來的家用電玩主機廠商,無不跟隨其腳步發展家用電玩主機的網路遊戲市場。


只不過唯一可惜的一點就是,儘管Playstation 2有許多的遊戲廠商支援,如Square-Enix、Namco、SCE、Koei,和SEGA等,但因為主機本身的封閉式作業系統的關係,使得Playstation 2的開發僅止於遊戲主機的形式,也讓許多駭客和程式設計人員對這款主機的研發興趣缺缺。



《圖三 Playstation 2的造形》
《圖三 Playstation 2的造形》資料來源:http://adinterax.com/

任天堂的乘勝追擊 – GameCube

曾經以Famicom和Super Famicom兩台家用電玩主機紅極一時的任天堂公司,在21世紀的次世代主機市場衝擊之下,終於在2001年推出了一款名為GameCube的次世代家用電玩主機,期能與微軟和Sony抗衡,再度奪回家用電玩主機領導的地位。


GameCube是在任天堂的策劃下,結合了IBM和NEC等廠商的技術而開發出來的一款家用電玩主機,其主機硬體核心是採用IBM公司的PowerPC,這是一顆128位元的CPU。這顆CPU的時脈速度為405MHz,而開發的代號被任天堂和IBM統稱為「Gekko」。GameCube的圖形晶片則是NEC所研製的Flipper晶片,當時NEC為了大量生產這顆晶片,特地蓋了一間廠房。照NEC這麼慎重地研發這顆特殊的圖形晶片來看,其功能當然是非比尋常,據一些硬體測試廠商指出,處理圖形的速度至少就比Playstation 2快上三到四倍。


GameCube的高規格音效和影像

Flipper晶片同時具備了64組同時運作的ADPCM聲道,並整合了由德國Factor 5所研發的MusyX音效工具組。MusyX還為GameCube提供了一套經過認證的杜比環繞音效即時編碼系統,這也代表著未來遊戲廠商所生產的遊戲,將會支援Dolby Digital 5.1聲道音效,讓玩家能夠處在身歷其境的環繞音效裡。


在影像處理方面,由於任天堂採用了1T-SRAM記憶體作為影像緩衝區和材質記憶體,外加上高速的資料傳輸頻寬,使所有需要使用的資料都可以快速地處理與傳輸。同時這也意味著遊戲設計師可利用簡單的程序,來編譯出精緻的遊戲畫面,並將這些資料傳輸到Flipper晶片中,再配上多邊形的資料,一起匯集到VRAM中,以高速率播放的方式流暢地播出遊戲畫面,也讓遊戲設計師免除設計圖形速率程式的困擾。GameCube的系統設計簡潔有力,使得程式容易撰寫,所以遊戲開發商收到GameCube的開發機並加以測試之後,就對其潛力讚譽有加。據這些研發廠商透露,他們只要花一半的製作時間,就可做出和Playstation 2一樣品質的遊戲,而成本也會省下一半。


GameCube的附屬功能

GameCube的機能介於Playstation 2和Xbox之間,不過因為是老字號任天堂的產品,及眾多美、日遊戲廠商的支援,如Acclaim、EA、Sega、Midway、UbiSoft、Infogrames,和Capcom等,所以在亞洲受歡迎的程度不亞於Xbox,尤其是瑪莉兄弟和神奇寶貝的系列遊戲只在GameCube的主機上看得到,以致於吸引了不少年輕的玩家購買。


除了遊戲廠商的支援外,GameCube還能與可說是紅遍全世界的次世代掌上型遊樂器Game Boy Advance結合共用。Game Boy Advance本身就擁有結合GameCube的功能,因此可直接連接到GameCube主機的搖桿連接埠上,當作一個附有螢幕的遊戲控制器來使用,以提高主機的延展性,這也是家用電玩主機的首創,在此之前所有的主機都沒有這種兩機合一的功能。假如任天堂和廠商能夠充份利用這個功能,那麼就有可能開發出令Playstation 2和Xbox望塵莫及的遊戲軟體。


不過Game Cube還是有個令人惋惜的小缺點,就是主機遊戲是由儲存容量為1.5GB及尺寸8公分的光碟片來做為一個儲存的媒介。雖然與Playstation 2和Xbox同樣是使用DVD的規格,但是就缺少了播放普通DVD影片的功能,使得這台功能強大的家用電玩主機僅限於遊戲主機的定位而已。



《圖四 GameCube的造形》
《圖四 GameCube的造形》資料來源:http://www3.nintendo-se.com/
                        表一 Xbox、PS2、GameCube內部硬體之比較
遊戲主機 XBOX PS2 GameCube
CPU 733 MHz 300 MHz 485 MHz
GPU 233 MHz custom-designed X-Chip, developed by Microsoft and nVidia 147 MHz Sony GS 162 MHz ATI
記憶體 64 MB 32 MB 43 MB
記憶體頻寬 6.4 GB/sec 3.2 GB/sec 2.6 GB/sec
Polygon顯示速率 125 M/sec 75 M/sec 6-12 M/sec (real world)
同步貼圖材質數目 4 1 8
材質壓縮功能 6:1 6:1
Storage 2-5x DVD,8 GB 硬碟,8 MB記憶卡 4x DVD,8 MB記憶卡 1.5GB disc,

0.5MB記憶卡

Imput/output 遊戲控制器連接埠x4,乙太網路連接埠 遊戲控制器連接埠x2,USB 遊戲控制器連接埠x4,高速並列埠,高速平行埠
音軌 256 48 64
Ethernet Network 需另購 需另購
DVD電影播放功能 需安裝專屬DVD解碼器
支援HDTV
HDTV遊戲支援
Resolution 1920 x 1080 1280 x 1024 24-bit color, 24-bit Z buffer

總結

家用電玩主機從1972年的Magnavox Odyssey、1983


年的Famicom、1989年的Mega Drive、1991年的Super Famicom、1995年的Playstation,到2000年後的Xbox、Playstation 2,和GameCube,不但為人類的娛樂帶來了革命性的突破,更是從單人單機遊戲走入多人網路遊戲的一個發展過程。每一世代的家用電玩主機都有著令人驚訝的功能,目前的主機已發展到多媒體(Multi Media)的時代,說不定下一世代的主機能夠讓人直接身處在360度的3D虛擬境界,到時也不用感到訝異了。


延 伸 閱 讀
本文介紹目前電玩三大陣營的勢力分布,以及背後牽扯的龐大商機。SONY PS2背後牽扯的是 SONY希望進軍半導體市場的企圖;微軟XBOX在「.NET」計劃佔有重要地位;任天堂NGC則是積極往無線 寬頻行動通訊發展,每一個勢力背後都代表龐大商機,而如果能成為市場龍頭,就能享有大部分利益 ,這也是為何三大勢力互不相讓,紛紛拉攏知名電腦硬體大廠加盟的原因,相關介紹請見「三大遊戲主機架構下的龐大商機」一文。
此網站的站長想知道Xbox和一般電腦的結構有什麼不同的地方,因此開始上網閱讀一些有關 Xbox硬體的文章,長時間下來也累積了不少相關的知識,並與大家分享一些心得,你可在「剖析Xbox硬體系列」一文中得到進一步的介紹。
PS2和XBOX是被散落在電視機前的高級玩具,但PC-ENGINE的玩家卻視其如鑽石。西元1987遊
戲界最重大的新聞便是HUDSON與NEC聯手開發PC-ENGINE並於10月30日上市的消息。在此之前,99%的
Console game玩家以為世界上只有一家主機製造商–任天堂。在這裡將會介紹PC-ENGINE的歷史與發展
,讓人回到80年代末期與Famicom抗衡的PC-ENGINE時代,在「PC-ENGINE白色土司麵包的8位元傳奇」一文為你做了相關的評析。
相關組織網站
微軟Xbox官方網站
Sony Playstation 2的官方網站
任天堂GameCube的官方網站
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