【球盟会】谁是最伟大的游戏程序员？——FPS游戏之父

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谁是最伟大的游戏程序员？提起游戏届的传奇制作人，我们可能最容易想到马里奥之父宫本茂，今天介绍的这位主人公，则是公认的游戏届最伟大、最具传奇色彩、最有公益精神的程序员，被誉为“FPS游戏之父”、“3D游戏图形设计之父”、“首款游戏引擎缔造者”、“MOD社区开源发起者”、“VR游戏先驱”，他就是传奇游戏公司id Software的创始人约翰·卡马克。

约翰·罗梅洛
虚幻引擎

球盟会官网报道

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约翰·卡马克于1970年出生于堪萨斯城，父亲是当地电台的主播，受益于七十年代电子技术的快速发展，卡马克在小学的时候接触到此生唯一的信仰——计算机，8岁的时候，卡马克接触到了日本游戏设计师西角友宏开发的《太空入侵者》，是最早的固定射击游戏之一，成为了街机游戏史上的里程碑。

10岁的时候，卡马克沉迷于《吃豆人》（Pac-Man），由南梦宫的游戏设计师岩谷彻开发，卡马克回忆自己童年非常喜欢玩游戏，正是通过游戏走上了计算机编程之路，当时他最钦佩的游戏制作人就是任天堂的传奇设计师宫本茂。

不过相比于游戏设计，卡马克更希望从计算机技术的角度，来对游戏进行创新设计；14岁时，卡马克和朋友偷偷闯入一所大学，偷走了学校的电脑，原因则是大学里新购置了乔布斯发布的Apple II电脑，Apple II是苹果公司开发的第二款产品，也是第一款集成彩色图形和声音功能的个人电脑，非常适合游戏和教育软件的开发。

为了成功偷走Apple II，卡马克自己精心调制了一种铝热剂和凡士林混合物，将学校窗户融化才得手。虽然卡马克没有惊动任何人，但是这所大学安装的是无声监控器，随后卡马克被逮捕送到接受精神评估，被判在青少年之家服刑一年。在这一年中，卡马克自学成绩优异，出院后成功考取密苏里大学堪萨斯城分校的计算机专业，来到大学后，卡马克发现大学教的知识简直烂透了，于是仅仅只读了两个学期，就从学校退学，成为一名自由职业程序员。

J方对卡马克的精神评估报告说，卡马克就像是一头野兽，没有任何的同理心，故事发展到这里，一位有案底、从大学辍学、精神轻微异常、性格非常怪异的19岁年轻人，可能在很多保守的人看来一生已经废了，但是卡马克的传奇生涯才刚刚开始。

在路易斯安那州的一家电脑公司Softdisk，卡马克找到第一份工作，主要是在公司帮助出售苹果相关的软件杂志，还兼顾卖卖电脑和软件，在公司里，卡马克很快熟悉了Apple II、Apple IIGS、IBM PC 和 Commodore 64 等平台的软件开发。

工作期间，卡马克认识了同事阿方索·约翰·罗梅洛（也是日后的《毁灭战士》之父），罗梅洛是卡马克人生中第一个贵人，罗梅洛非常欣赏卡马克对编程的热爱，但是苦于没有经费来制作软件，于是卡马克和罗梅洛偷偷利用 Softdisk 的设备来开发自己的项目，在每周五下班后，他们会偷偷将公司的电脑装上车，运到他们在郊外租用的房子里，时间久了后，很多同事也被卡马克的项目所吸引，然后加入进来。

约翰·罗梅洛

工作的第一年，两人就和公司的几位志同道合的年轻人，一起制作了第一款游戏《指挥官基恩》（Commander Keen），灵感来自任天堂的超级马里奥兄弟，卡马克开发了一种平滑滚动技术，使PC上的2D平台游戏具备了与主机游戏类似的流畅度。

工作的第二年，卡马克团队发布了《指挥官基恩：梦想机器（Commander Keen in Invasion of the Vorticons）》，成为当时软件市场的热门游戏之一，为卡马克和罗梅洛赚够了启动资金，很快他们就在1991年离开Softdisk，创立一家新公司，这一年卡马克才仅有21岁。

新公司的名字正是id Software，对比其他的游戏公司，id社的名字就是一家非常传统的计算机软件开发公司，卡马克希望公司不仅能够发布伟大的产品，还要在软件技术上有立足之地，在九十年代，计算机硬件和图形处理能力有限（当时老黄还在创业初期），在PC上的横向卷轴很难像主机那么平滑，很多早期的PC游戏采用的是屏幕切换或卡顿式的滚动效果。

超级马里奥就是最早采用卷轴滚动的游戏之一，所谓卷轴滚动，就是指人物移动，屏幕中的场景也随人物而移动切换，当时如果要在PC上实现平滑的卷轴滚动系统，需要高效地处理大量图像数据，对整个屏幕的重绘是非常耗费资源的操作，卡马克利用PC硬件的特性，只重新绘制部分屏幕，就达到了类似于流行街机和主机游戏的那种平滑滚动效果。

第一步卡马克利用局部重绘解决了这个难题，第二步卡马克开发了EGA图形显示技术，这也被视作3D图形加速卡的雏形，这一年老黄甚至还没有开始创立英伟达。为了支持大范围的游戏地图，卡马克的系统采用了有效的内存管理技术，确保在滚动过程电脑能够快速加载和卸载游戏数据，保持高性能。

在早期的PC游戏设计、优化过程中，卡马克继续历史性地推出横向卷轴滚动系统（Side-Scrolling System），仅仅一晚上就在PC上复现了超级马里奥的卷轴滚动技术，当卡马克找到任天堂时，任天堂对PC游戏并不在意。

在如此庞大的PC市场，任天堂不在意，其他还有大把的公司抢着要卡马克的技术，作为一名纯粹的程序员，卡马克是全世界开源软件运动的发起者和倡导者之一，可以说是真·初代源神，直接将这些技术无偿分享出来。

虚幻引擎

在卡马克眼中，横向卷轴滚动技术可能只是一道开胃菜，解决了2D游戏时代的难题，卡马克将目光瞄向3D游戏，这时还没有公司能够做出来3D游戏，原因很简单，当时的计算机算力有限，如果做成3D的游戏，PC很难及时渲染图像，对此，约翰·卡马克决定寻找方法提高游戏速度。

卡马克在游戏时发现，3D游戏运行缓慢的一个原因是需要绘制过多的物体表面，他设想在渲染绘制游戏场景过道时，可以省略地板和天花板只绘制两侧墙壁，这样不仅减少工作量，还能通过将墙壁做成梯形来产生透视效果。

在主视角游戏下，卡马克独辟蹊径地采用了射线投射算法，在玩家的视角范围内发射出无数条射线，只有被射线击中的物体才会被计算和渲染，而视角以外的物体则不予考虑，这样就能模拟出3D的主视角效果，计算机的运算能力得到了最大限度的利用，游戏速度也显著提高。

从2D游戏到3D游戏的里程碑，卡马克仅仅只花了一个半月的时间，不过考虑到他之前也只需要一个月就能做出游戏，这个时间对于卡马克来说也不算夸张，带着这些新技术，卡马克找到朋友，一开始大家觉得卡马克的思路太天马行空，但当卡马克拿到美工的材质贴图把技术跑出来，制作出第一款第一人称视角游戏DEMO《地下墓穴3D》后，所有人都震惊了，罗梅洛提议直接制作一款3D版本的《德军总部》。

1992年，划时代意义的第一人称射击游戏——《德军总部3D》（Wolfenstein 3D），由卡马克作为首席程序员正式发布，创意源自于1981年的Apple II平台游戏《Castle Wolfenstein》和《Beyond Castle Wolfenstein》，这些早期游戏采用了俯视角的视角，并以潜入和战斗为核心玩法，约翰·卡马克和约翰·罗梅洛利用他们在《地下墓穴3D》开发中积累的技术，创造一个更加沉浸式的3D世界。就这样，FPS游戏的开山之作《德军总部3D》于1992年诞生，仅仅三年后，卡马克亲自公开了《德军总部3D》所有源代码。

1993年，卡马克基于《异形》和《恶魔的种子》等科幻作品，推出《DOOM》系列，以独特的视觉风格和音效而闻名，游戏中的敌人和环境设计充满了恐怖和暴力元素，音效和背景音乐增强了紧张氛围。技术上，DOOM初代虽然不是真正的三维游戏，但卡马克通过复杂的算法实现了在二维平面上模拟三维效果，卡马克还开发了动态光影系统，使得游戏中的光源和阴影更加真实，使用“网格划分”（BSP Tree）技术来优化渲染，使得大型关卡能够顺利运行。在游戏发售后的第三年，卡马克也公开了毁灭战士的源码。

1996年，《雷神之锤》（Quake）正式发售，有了德军总部和毁灭战士的经验，卡马克主要负责开发图形引擎，罗梅洛和其他设计师负责游戏设计和关卡制作，卡马克在本作推出了历史第一款采用真正全三维多边形图形引擎的FPS游戏，游戏中的所有角色、物品和环境都是由多边形构建，游戏对互联网多人游戏进行了优化，开创了现代网络对战的先河，支持多达32人的在线对战。在游戏发布后的第三年，卡马克再次公开《雷神之锤》的源码。

这里还有一个小插曲，id社在97年曾被黑客攻击，Quake的源代码被泄露并在地下的Quake社区，一位id社以外的程序员将Quake移植到Linux，随后把核心代码发给卡马克，这些泄露的技术在当时看来价值极高，但卡马克不仅没有起诉泄露者，反而帮助社区完善了代码，并且授权给任意公司都能使用，卡马克甚至还推出Quake的官方Linux移植版本，交给公司的新员工Zoid Kirsch维护，就这样，卡马克不仅成为所有MOD作者心目中的偶像，更是整个程序员届的开源精神领袖之一！

卡马克这些举措极大地推动了开源文化在游戏开发中的应用，卡马克不仅是3D图形游戏的先驱，也深刻影响了整个游戏行业的发展，展示开放源代码不仅不会削弱公司的竞争力，反而可以激发社区的创造力和合作精神，日后几乎所有PC游戏的开发都受到卡马克设计的启发。关于卡马克的技术和他的故事还有很多很多，比如卡马克如何启发半条命、CS系列、COD系列等FPS游戏的制作，QUAKE引擎的发展史，快速平方根倒数算法等等。

2013年，卡马克加入OculusVR，担任首席技术官，参与开发VR游戏，带领团队推出了Ouclus Go和Quest等产品；卡马克透露，早年间山姆·奥特曼还邀请他加入OpenAI，但是以卡马克开源的态度，这辈子都不太可能加入ClosedAI，卡马克当时给出的理由是自己不太懂现代机器学习范式，需要学习一下，也就有了Ilya给卡马克学习AI的那份论文清单。2022年，卡马克进行了360度转向，携手强化学习之父Sutton创业，进军AGI通用人工智能领域，期待卡马克能够继续书写自己的传奇职业生涯！