遊戲機模擬器

允许个人电脑或游戏机跨平台模拟其他游戏机的应用程序

遊戲機模擬器是指通過軟體方式模擬實體電子遊戲機及其上面執行的遊戲的模擬器程式[註 1]通常情況下,遊戲機模擬器能打破原遊戲機硬體的限制,提供諸如非原生手把的支援[註 2]、遊戲速度控制、效能與畫質增強等功能。在為已停產的舊遊戲機開發自製程式英語Homebrew (video games)或新遊戲的過程中,模擬器也起著重要作用[1][2]

模擬器介面

工作原理

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模擬器包含很多組件:分別模擬原始機器中央處理器CPU圖形處理器GPU音效卡等晶片的組件,以及把原機器的輸入裝置(如按鈕、搖桿等)對映到電腦的鍵盤等輸入裝置的組件,並將這些組件整合起來,構成完整的模擬器。

由於平台間底層系統、處理器、記憶體架構等軟硬體差異,要使模擬器能流暢執行遊戲,模擬器的效能要求通常比原遊戲機的效能高很多。[3]

任天堂Virtual Console等遊戲機廠商官方的模擬器之外,模擬器一般不附帶有著作權的ROM映像及遊戲程式,因此使用者需要自行提供ROM檔案、ISO映像等形式的遊戲資料與程式碼,才能進行相關的模擬操作。ISO映像檔案是光碟資料的副本,可以使用普通的光碟機進行提取。[4]而ROM檔案源於原遊戲機的ROM晶片或者ROM卡匣,需要使用專門的程式或工具從原遊戲機上提取下來(這個過程一般稱之為「dump」或「rip」)。[5]提取ROM操作較為複雜,因而普通消費者和模擬器愛好者更傾向於非法通過網際網路免費取得遊戲,而不是合法地購買與提取遊戲內容。在原遊戲機平台和遊戲停產後數十年,大多數遊戲公司仍保留其著作權。[6]為了解決提取映像的困難、避開著作權的問題,一些遊戲卡匣專用配接器(Retrode英語Retrode等)問世了,這種配接器能讓模擬器直接訪問卡匣上的資料。

dump

將儲存在電路板、磁碟、光碟等介質上的數據,用工具讀取出來,以檔案的形式轉存至電腦,這一過程被稱為「dump」。

dump生成的ROM檔案,如同儲存在電腦里的一款款遊戲,可以脫離原始載體而運行。

背景與歷史

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20世紀90年代中期,個人電腦的效能提升迅速,這使得通過軟體模擬早期遊戲機的想法變得可行。在這個時期,網際網路上出現了一些未授權、非商業用途的遊戲機模擬器,儘管這些模擬器不太完整且容易出現程式錯誤。公布了硬體技術規範的廠家少之又少,程式設計師只得通過逆向工程分析演繹得出遊戲機的具體運作方式。開發者常將任天堂的遊戲機作為研究對象,當時比較先進的模擬器能較為完整地模擬紅白機超級任天堂Game Boy[註 3]這個時期「音速小子之父」中裕司也為Mega Drive設計了紅白機模擬器,雖然該模擬器沒有發布,但這可能是首個在遊戲機上模擬其他平台的模擬器。[7]

隨著模擬器的流行,模擬器的開發速度加快了,一定程度上也促進了ROM修改英語ROM hacking與遊戲漢化翻譯社群的發展,使得執行國外的遊戲變得容易,更多使用者也隨之接觸到模擬器。

法律問題

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很多模擬器的出現,實際上是為了儲存很多年前原始的遊戲程式,並在不同的裝置上執行。隨著電腦與網際網路的發展,模擬器開發者的技能水平得以不斷提高,模擬器發布速度越來越快。任天堂64PlayStationGame Boy Advance第五第六世代遊戲機模擬器在遊戲機產品仍銷售時就已經能進行模擬操作。[8][9]遊戲機製造商試圖通過法律途徑阻止非官方的模擬器,但大多數都失敗了。[註 4]頁面存檔備份,存於網際網路檔案館

根據法律先例,在美國、英國等大多數國家開發與使用模擬器是合法的,但根據國家著作權法與《伯爾尼公約》,未經授權分發受著作權保護的程式碼仍是違法的。[6]

在美國,根據Lewis Galoob Toys與任天堂美國英語Lewis Galoob Toys, Inc. v. Nintendo of America, Inc.法庭判例,只要是合法擁有遊戲機,提取遊戲機BIOS檔案的行為符合法律中的合理使用。為了減少類似的事件發生,高階級模擬(HLE)方式被更多開發者採用,使模擬器在沒有BIOS檔案的情況下進行模擬操作。

在中國,模擬和破解等行為處於法律的灰色地帶。發佈與收集遊戲、製作模擬器和破解ROM都是網路高手熱衷的工作。隨著模擬器的發展,遊戲ROM也在以極快的速度漢化,中國大陸的網站成為模擬器與ROM的儲存基地之一。

另外,在中國大陸發行遊戲需要遊戲版號,如獲得手機平台遊戲版號的作品,只能在手機平台發行。自2017年開始每年過審的手機遊戲數量超過客戶端遊戲網頁遊戲,而使用個人電腦的玩家有新遊戲的需求,部分遊戲公司為了擴大遊戲的受眾,主動推出手遊模擬器,根據易觀的統計,2020年中國大陸有1.3億使用者使用手遊模擬器,其中騰訊旗下的手遊模擬器「騰訊手遊助手」佔據七成使用者[11]

應用

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官方使用

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由於玩家對懷舊遊戲的需求日益增長,現代遊戲機也加入了模擬功能。其中最著名的就是任天堂Virtual Console,它允許使用者在平台上購買和模擬執行為舊款遊戲機設計的遊戲。儘管可執行的遊戲數目較少,但Virtual Console能模擬的遊戲平台覆蓋較廣,有紅白機超級任天堂Game Boy家族任天堂64任天堂DS等任天堂自家的平台,也包括SEGA的Master SystemMega DriveNECPC EngineSNKNeo Geo等其他廠商的遊戲平台。為擴大Virtual Console的遊戲庫並提高相容性,任天堂給每個遊戲搭配了最佳化過的客製化模擬器,但仍缺少非官方模擬器提供的畫質增強等功能。

由於Xbox不同世代間的硬體差異,新世代的Xbox並不原生相容舊世代Xbox的遊戲。然而,微軟通過軟體模擬的方式實現對一些暢銷遊戲的向下相容。需要注意的是,Xbox OneXbox 360的向下相容功能並不額外收費,如果已經購買了支援的遊戲,則可直接在Xbox One上執行。[12]

索尼PlayStation 3及之後的遊戲機通過軟體模擬的方式執行首代PlayStation的遊戲。PlayStation 3的早期型號搭載了PlayStation 2的硬體晶片,因而能直接執行PS2遊戲;不過後來,PlayStation 3去除了PS2的Emotion Engine英語Emotion Engine晶片,改用硬軟體混合模擬;最終,索尼移除了所有的PS2晶片。[13]與任天堂Virtual Console類似,索尼將PS2遊戲與模擬器打包,在PlayStation Store上售賣。

一些商業遊戲開發商也使用模擬器為新遊戲機發行舊版遊戲。SEGA發布了數個音速小子系列等經典遊戲合集。[14]在Virtual Console發布之前,任天堂也採用這種方式,為Game Boy Advance製作了紅白機移植遊戲系列Famicom Mini

其他應用

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儘管模擬的主要目的是讓舊款遊戲在新平台上執行,但模擬器也提供了不少無法在原始平台上實現的功能。

ROM修改

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載入遊戲的過程對於大部分遊戲機模擬器來說必不可少,大部分使用者會將實體版遊戲(卡匣光碟)提取製成映像檔案,便於後續模擬器讀取。映像里的遊戲檔案容易修改,再加上模擬器的協助,對於業餘程式設計師和遊戲愛好者們來說修改遊戲更方便,他們熱衷於翻譯遊戲、重寫對話、修復原始遊戲錯誤,甚至是為3D遊戲製作高解析度紋理包。[15]

增強體驗

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模擬器能改進原遊戲機已有的功能,提供附加功能,以此改善遊戲體驗。大部分模擬器能提升遊戲畫質(使用反鋸齒、高解析度彩現、各向異性過濾等圖形增強)。一些模擬器可以提高音訊效能(通過減少延遲和使用更好的資料插值演算法),即時存檔[註 5],降低啟動和載入時間,有的模擬器能直接跳過遊戲機的啟動畫面。此外,有的模擬器提供線上多人遊戲功能,甚至還具備遊戲調速功能。[註 6]

繞過區域限制

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由於一些原因,一些遊戲廠商為其遊戲機設定區域限制。這項限制令人生厭,因為有的遊戲在PALNTSC版本中的體驗並不一致,有些差異令人費解。而且部分遊戲沒有在全球發售,並不能在未發行的地區玩到,比如一些只在日本發行的遊戲。

雖然遊戲機經修改可以繞過區域限制,但可能會由於機器的輸出設計造成一系列問題,例如異常的顯示或者不能以正常速度執行。模擬器有獨立的顯示輸出模組,這些問題也不復存在。

遊戲作弊與寬熒幕更新檔

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大多數模擬器支援遊戲機專用的作弊碼(如GameSharkAction Replay英語Action Replay等),有的還允許使用者從選單中切換作弊碼。許多模擬器的除錯程式也能輔助玩家製作自己的作弊碼。寬熒幕更新檔也是基於作弊碼而產生,一些遊戲通過修改記憶體中設定的輸出寬高比,使得為非寬熒幕設計的遊戲能以寬熒幕的比例輸出,不會出現圖像拉伸的問題。[17]

TAS競速

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TAS競速是遊戲機模擬器衍生出來的一種應用。

常見的模擬器軟體

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參見

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備註

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  1. ^ 這些平台包括但不限於個人電腦電子遊戲機手機等。
  2. ^ 例如在任天堂64的遊戲中使用PlayStation手把。
  3. ^ 這個時代流行的遊戲機模擬器程式:iNES、VirtuaGameBoy、Pasofami(FC)、Super Pasofami(SFC)與VSMC(SFC)。
  4. ^ SEGA與Accolade英語Sega v. Accolade索尼電腦娛樂與Connectix英語Connectix Virtual Game Station[10]索尼電腦娛樂美國與Bleem!
  5. ^ 即時存檔功能允許使用者在任何時間存檔,用於開發者除錯或者重試遊戲。
  6. ^ 調速功能也是限影格器,可以快速跳過遊戲場景,禁用限影格甚至能用來測試平台效能。[16]

參考資料

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  1. ^ 當年老牌大型電玩模擬器的開發者,如今正在悄悄造福玩家 - 遊研社頁面存檔備份,存於網際網路檔案館(簡體中文)
  2. ^ 20年前索尼與兩款軟體的官司,最終改變了模擬器的命運 - 遊研社頁面存檔備份,存於網際網路檔案館(簡體中文)
  3. ^ Dolphin Emulator. Dolphin Emulator. [2017-03-03]. (原始內容存檔於2021-01-03). 
  4. ^ Ripping Games - Dolphin Emulator Wiki. wiki.dolphin-emu.org. [2017-03-03]. (原始內容存檔於2021-04-05) (英語). 
  5. ^ citra-emu/citra. GitHub. [2017-03-03]. (原始內容存檔於2020-12-17) (英語). 
  6. ^ 6.0 6.1 Metro.co.uk, GameCentral for. The Legality of Emulation, Part 2 – Reader’s Feature. Metro. 2013-02-17 [2017-03-04]. (原始內容存檔於2021-03-07). 
  7. ^ Yuji Naka - The Next Level Interview. www.the-nextlevel.com. [2017-03-03]. (原始內容存檔於2016-11-15). 
  8. ^ UltraHLE - Ultra64 High Level Emulator. 2000-10-17 [2017-03-04]. (原始內容存檔於2000-10-17). 
  9. ^ Virtual Game Station. 2000-10-17 [2017-03-04]. (原始內容存檔於2000-10-17). 
  10. ^ 20亿用户待唤醒,腾讯手游助手背后的模拟器市场不容忽视. GameLook. 2021-01-28 [2023-05-29]. (原始內容存檔於2023-05-29) (中文(簡體)). 
  11. ^ Xbox One Backward Compatibility. Xbox.com. [2017-03-04]. (原始內容存檔於2017-06-12) (英語). 
  12. ^ 參考PlayStation 3硬體PlayStation 3型號英語PlayStation 3 models
  13. ^ Sonic Classic Collection. Sonic Retro. [2017-03-04]. (原始內容存檔於2020-12-21) (英語). 
  14. ^ Dolphin, the GameCube and Wii emulator - Forums - Custom Texture Projects. forums.dolphin-emu.org. [2017-03-04]. (原始內容存檔於2021-04-18) (英語). 
  15. ^ New Dolphin CPU Benchmark - NO GAME REQUIRED. forums.dolphin-emu.org. [2017-03-04]. (原始內容存檔於2020-12-14) (英語). 
  16. ^ PCSX2 - Widescreen Game Patches. forums.pcsx2.net. [2017-03-04]. (原始內容存檔於2021-03-07) (英語). 

外部連結

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