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狂肝10个月手搓GPU,他们在《我的世界》里玩起《我的世界》,网友:梦想成真!

程序员的成长之路 | 每天分享成长干货,程序员必备 2022/09/21 09:48

自从有人在《我的世界》里用红石电路造出CPU,就流传着一个梗:

总有一天,这帮红石佬能在我的世界里玩上我的世界。

这一天,真的来了!

先来看这台“在无MOD纯原版我的世界里搭建的电脑”(简称“我的电脑”)。

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拥有1Hz频率的 CPU 、8KB 内存 、6KB显存的 显卡 、加速模块,96x96像素显示器,以及一只PS4手柄作为输入设备。

它运行起来是这样的:

电脑有了,还缺的就是能跑在上面的游戏代码。

大佬们先用一种叫URCL的中间语言手敲,再转换成自制CPU能运行的汇编码搞定。

就这样,3个人肝了10个多月,终于实现史诗级套娃。

这个移植版《我的世界》,不但拥有游戏的基本玩法如开放世界、方块摆放,采矿,甚至连物品合成都有。

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作者之一sammyuri把最终成果浓缩成一条3分钟的视频,已经收获近百万播放量和10万多赞。

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一条高赞评论将其誉为“整个电子游戏史上最伟大的壮举”,只有足够复杂的游戏和足够精通的玩家才能达成。

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也有人表示“我失望于自己无法完全理解和欣赏这个作品,到底难度有多高,以及需要的工作量有多少。”

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要理解这一切,还要从17个月前sammyuri造出的那块CPU说起。

CPU显卡都自制

狂肝7个月,sammyuri在《我的世界》中 生造出一块CPU ,初衷是为探索红石电路的极限。

最终成果是一台8位处理器,采用三个寄存器操作数的RISC架构,可以1Hz频率运行,拥有256字节RAM。

取名 CHUNGUS 2 ,意为“计算用超巨大非传统数字与图形处理器”。

与此同时,他还开发了专用汇编器,可以把程序代码转换成可以一键粘贴到《我的世界》里的砖块结构。

sammyuri认为,CHUNGUS 2性能基本达到雅达利经典游戏机Atari 2600水平,运行个贪吃蛇、俄罗斯方块都不在话下。

手搓CPU的视频,一发到网上就爆火,播放量过百万。

但他并不满足于此,甚至 (在读者的鼓动下) 萌生了无限套娃的想法——在《我的世界》中玩上《我的世界》。

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不过,这听起来实在是天方夜谭……

毕竟在现实中,《我的世界》游戏最低配置要求也是 3Ghz CPU+4GB内存 ,他这只有1Hz CPU+256字节内存的配置,怎么带得动?

这时候就需要借助群体的智慧了(手动狗头)。

Sammyuri找到Uwerta和StackDoubleFlow,三个人一起基于这个CPU,给计算机来了一次升级,其中2个人负责在游戏中搭硬件,1个人负责写代码。


这一升级就是10个月,最后竟然真的在《我的世界》中,用一块 96×64像素 的屏幕,玩起了一个 3D版 、复刻 16种方块+32种物品 、还原 数十种游戏机制 (挖掘、制作、烧制、搭建、箱子、随机刻等)的《我的世界》!

没错,这还是个3D的《我的世界》,因此计算机中还配备了显卡(GPU),专门用来处理图像。

这只GPU名叫“AMOGUS”(Absurdly Massive Operator on Graphics by Uwerta and Sammyuri,超巨大的图形运算器,Uwerta和Sammyuri制造)。

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AMOGUS

首先,给这个GPU输入物体在3D空间中的坐标、以及纹理位置等信息;随后根据相机位置,切割出需要显示的画面(例如相机位于一棵草中间,它就只显示相机前面的草,将相机后面看不见的草切掉);

接下来,将屏幕上的3D坐标映射成2D坐标,并将四边形分割成3个梯形、进一步分割成像素行、再分割成单个像素,并进行线性插值来计算每个像素对应的纹理位置(即纹理映射),以及它与相机的距离;

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(图源Surfaced Studio)纹理映射原理,在AMOGUS中做了简化

纹理映射是实现GPU处理3D图像的一个关键。用GPU处理3D图像时,需要将屏幕上的1个像素与3D物体表面纹理上的某个位置对应起来,也就是纹理映射。

由于目标与相机的距离一直在变化,因此纹理映射占用屏幕的像素范围也不一样。

最后,从纹理缓存中获取像素颜色,并将深度与屏幕当前像素深度(存储在6kb的像素深度缓冲区)进行比较,如果更相近就进行覆盖。

除了用GPU处理图像以外,这台可以运行《我的世界》的计算机又是如何存储游戏数据、并与玩家进行交互的?

以充当 工作台 的ROM为例,它存储了各种锻造和烧练的配方,当输入一系列需要合成的物品(如一系列木头)时,就会输出一个结果(木块),否则就输出0。

用于存储 世界地图 的RAM由512×4位地址组成,一共256字节,基于坐标(x,y,z)寻址。如果检测到玩家超出边界,就会返回0或255。

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世界地图就存在这里

输入控制器 ,则由一系列《我的世界》中的压力板组成,踩到后就会将当前状态发送到队列中,CPU就能读取并处理。

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根据PS4手柄风格设计

当然,在《我的世界》中运行这台计算机,必须经过加速(否则可能几小时都计算不出一帧)。

于是他们便借助MCHPRS服务器,提升了一波红石运行的速度,达到了 每秒0.1帧 的极限水平(doge)。

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即便如此,我们看到的这段2分钟视频,仍然花了大约9小时录制,有种“天上一天,地下一年”的感觉。

据Sammyuri表示,目前他们正在进一步优化GUI(图形用户界面),下一步有可能制作一个独立的、只运行红石系统的版本,甚至实现在《我的世界》中运行《DOOM》的梦想。

细节上有多硬核?

其实在这之前,不少红石佬们都想过用不同方法实现“在我的世界里玩我的世界”。

但多少走了点“捷径”,不算是用《我的世界》中的原生工具实现。

例如,通过 虚拟机模组 ,在《我的世界》使用各种部件组装电脑,并当作虚拟机运行,比如这个VM Computers mod:

还有通过Web displays的,也就是在《我的世界》中搞一个浏览器,再运行网页版《我的世界》:

尽管sammyuri三人组的方案尚存不足,但相比起来, 不借助外部工具辅助 又多叠了一层硬核buff。

“无限套娃”许愿成功!

当然,除了“工具全部现成”以外,这个0.2版本的《我的世界》,还有更多细节值得一看。

比如那个用1和0码出的CPU存储器——CHUNGUS 2,制程工艺达到了先进的1米(doge),频率达到了1Hz。

它有一个4级指令管线化,64字节的8路关联数据缓存,甚至分支预测, 符合RISC标准

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而生造的 GPU ,又能成功运行,把捏出来的计算机里的《我的世界》方块,全部进行 3D渲染

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再者,红石线路本就具备数字电路的基本要求,只不过堆叠运行限制很大。

移植版《我的世界》玩儿起来,再次证实了《我的世界》的 图灵完备

具备图灵完备,意味着在不考虑实时运算的前提下, “在《我的世界》里玩《我的世界》”,可以一直套娃。

狂肝10多个月可以套娃一次,要是狂肝20多个月,岂不是就能实现“在《我的世界》搭电脑玩《我的世界》,并在后者中再搭一个《我的世界》来玩”???

套娃人狂喜!

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不过,考虑到《我的世界》边界距离理论上是有限的,所以每一次模拟出的《我的世界》都会 更小

因此真·无限套娃,用这个办法恐怕还是不行。


但,如果造出来的《我的世界》里有了红石电路,这并不妨碍新的一轮套娃又要开始了~

事实上,sammyuri在视频最后留了个彩蛋,“关注点赞我可能开始做我的世界中的我的世界中的我的世界”

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