【球盟会】唯一封神的游戏程序员——Doom的前世今生（上）

摘要

前言：微软旗下新作《毁灭战士:黑暗时代》，即将在5月15日正式发售，首发加入XGP，可能很多新盒友对毁灭战士这个IP不太熟悉，但是在老玩家的心中，毁灭战士绝对是FPS里程碑式开创性史诗级大作，今天就和大家来聊聊传奇游戏公司id Software的创始人、历史上唯一可以封神的程序员——约翰·卡马克！

球盟会官网报道

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前言：微软旗下新作《毁灭战士:黑暗时代》，即将在5月15日正式发售，首发加入XGP，可能很多新盒友对毁灭战士这个IP不太熟悉，但是在老玩家的心中，毁灭战士绝对是FPS里程碑式开创性史诗级大作，今天就和大家来聊聊传奇游戏公司id Software的创始人、历史上唯一可以封神的程序员——约翰·卡马克！

01 FPS之父

1993年，当约翰·卡马克（John Carmack）用28小时不眠不休的编程，完成《毁灭战士》（Doom）的引擎时，他或许未曾想到，这款游戏将彻底改写电子游戏的历史，卡马克本人也被冠上了“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”这一大串头衔。

卡马克的职业生涯始于对技术的痴迷。1970年8月20日，卡马克出生于美国堪萨斯州，父亲斯坦·卡马克是当地电视新闻记者，在父亲的影响下，童年时期卡马克对计算机表现出浓厚兴趣，可以接触到大量非常新颖的科技产品——

卡马克8岁时，父亲带他进街机厅玩游戏，卡马克第一次玩到了《太空侵略者》和《吃豆人》，这些游戏点燃了他对电子游戏的热情，卡马克回忆，自己童年时的偶像正是任天堂设计师宫本茂。

02 传奇经历

70年代，个人PC还是非常稀缺的玩意儿，而卡马克对计算机的痴迷已近乎偏执，14岁那年，卡马克听闻附近一所大学新引进了史蒂夫·乔布斯发布的Apple II，Apple II是苹果公司第二款产品，也是首款内置彩色图形与声音功能、专为游戏与教育软件开发而生的个人电脑。

为了将这台“梦寐以求”的机器据为己有，他与几位同伴联手潜入校园。卡马克亲手调制了一种由铝热剂和凡士林混合而成的熔融剂，小心翼翼地在夜色中融化了教室窗框，借此将整机取出。尽管现场无人察觉，校方的无声监控却在暗地里记录下了这一切，不久之后，卡马克被捕，并被送往接受精神评估。

评估报告中，心理学家将卡马克形容为“理性如野兽、缺乏同理心”，随之而来的判决是他要在青少年管教所度过整整一年。令人意外的是，狱中生活并未削弱他的学习热情：卡马克自学成绩优异，出狱后顺利考入密苏里大学堪萨斯城分校的计算机专业。

03 大学辍学

可真正踏进课堂后，他发现学术体系难以满足对代码的狂热追求，仅两学期便毅然辍学，走上自由程序员之路。一个有前科、少年成名、性格乖张却卓尔不群的 19 岁少年，也正是在此刻，开始谱写他改变游戏世界的传奇生涯。

在路易斯安那州的一家软件杂志出版公司 Softdisk，卡马克迎来了自己的第一份“正式”工作：一面销售与 Apple II 相关的软硬件，一面开始接触 Apple II、Apple IIGS、IBM PC 以及 Commodore 64 等多个平台的软件开发环境。

正是在这里，他遇到了人生中的第一位贵人——同为程序员的阿方索·约翰·罗梅洛。罗梅洛立刻被卡马克对编程的狂热与天赋所折服，却囿于公司资源有限，无法支持他们想要开发的更大项目。

04 离职创业

卡马克和罗梅洛决定在下班后偷偷“借用”Softdisk的设备：每到周五夜里，他们便把公司电脑装上车，驱车前往租在郊外的小屋，彻夜攻关。在狭小的房间里，又陆续有同事被他们的热情与构想吸引，纷纷加入这支“地下开发团队”。

第一年的努力结出了硕果：以任天堂《超级马里奥兄弟》为灵感，他们打造了 PC 平台上流畅滚动的 2D 平台游戏——《指挥官基恩》（Commander Keen），卡马克发明的“平滑滚动”技术，让当时笨重的 PC 也能媲美主机的游戏体验。

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随后的第二年，他们推出了续作《指挥官基恩：梦想机器入侵》（Commander Keen in Invasion of the Vorticons），一举成为软体市场的热门爆款，为团队积攒了足够的启动资金。1991 年，年仅 21 岁的卡马克和罗梅洛正式从 Softdisk 离职，凭借《指挥官基恩》的成功经验与雄厚资本，创立了新公司，正式开启他们改变整个游戏行业的新篇章。

05 技术革新

没错，这届公司就是id Software工作室，源自“Ideas from the Deep”的缩写，同时结合弗洛伊德精神分析学中的“本我”概念，卡马克给新公司命名为简简单单的id社，志在打造开创性的游戏作品，希望在软件技术领域留名。

在1990年代初，PC游戏受限于硬件性能，早期 PC 多采用CGA彩色图形阵列，由于硬件本身对全屏连贯滚动支持不足，往往只能卡顿式重绘或整屏切换，横向卷轴效果几乎无法实现。

当时主机游戏（如任天堂《超级马里奥》）通过专用芯片实现流畅滚动，而PC开发者只能依赖屏幕切换或卡顿式伪滚动，卡马克非常敏锐发现了这一点需求，于是决定自己动手解决问题，顺手还推出了两项创新型技术。

06 硬件加速

第一是局部重绘算法，卡马克深入研究显存布局与光标偏移能力，开发了自适应平铺渲染技术（Adaptive Tile Refresh），构建了一个比屏幕略大的缓冲区，通过像素级偏移指针控制画面滑动，并在边缘瓦片到达缓冲区边界时，动态重绘下一行/列数据，大幅降低CPU负载。

第二是内存管理机制，利用分块加载地图数据与预渲染背景，在《指挥官基恩》，卡马克用分段式地图存储，在滚动时动态加载相邻区块，避免游戏突然出现断崖式的崩溃，PC内存容量不足的问题也被卡马克完美解决。

要知道当时还没有老黄的N卡显卡，这种方法直接实现了“硬件加速”般的效果，让PC首次实现媲美主机的60帧平滑滚动，日后老黄也坦言，卡马克这种对硬件的巧妙利用，恰恰就是3D图形加速卡的前身思想，在硬件受限情况下，通过软件+硬件协同的方式来提升渲染效率。

07 3D游戏之父

游戏界很快就被这位横空出世的程序员震惊，当别家公司还在忙着做游戏圈钱时，卡马克直接在技术上实现降维打击，自适应平铺渲染技术直接解决了PC平台卷轴流畅性问题，更恐怖的是，以上的这些创新对于卡马克还只是一个开胃菜。

90年代初期游戏界的霸主，毫无疑问还是任天堂，为游戏界提供了大量开创性的技术创意。而卡马克希望推出一款能够真正颠覆世界的游戏，“早期的横向卷轴和《指挥官基恩》风格固然优秀，但技术上的突破才是驱动后续发展的关键。我们需要一种能真正把玩家置入角色视角的体验。”

在卡马克看来，单纯的平面滚动已无法满足“沉浸式体验”的需求，他们要做的，是让玩家能“穿越屏幕”，真正感受到三维空间的深度与动感，这个理念直接促成了卡马克团队将目光投向了3D领域。

08 射线追踪技术

1992年的5月5日，卡马克发布了大名鼎鼎的《德军总部3D》，这款游戏也被视为FPS游戏的开山之作，立即在玩家与媒体中引发轰动，在德军总部之前，很多游戏的墙体与角色看似立体，但其实都是二维贴图（textures），而卡马克首推了一种名叫射线追踪（ray‑casting）的算法。

以前游戏程序员多数使用的是全场景光线追踪，即计算玩家在一个游戏场景中的所有光线，而卡马克在计算机有限的资源下，仅仅计算玩家视野内的墙面投影，仅对撞击墙面的点进行深度与纹理查表运算，从而快速生成透视墙面。

《德军总部3D》总开发成本仅为 2.5 万美元，团队月薪及租赁开支占绝大部分，硬件投入约 6500 美元，商标费 5000 美元，游戏上线首日突破10万份，到1992年底销量超过20万份，收入超百万美元，打破当时的PC游戏纪录，而且也验证了PC游戏的商业化潜力。

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09 游戏引擎之父

卡马克的射线追踪极大降低渲染开销，从而实现前所未有的实时“身临其境”3D效果，卡马克自己只花了6周时间就完成了德军总部射线追踪技术的原型“Hovertank 3D”，再用6周改造为“Catacomb 3‑D”，初步验证了3D渲染引擎的可行性。

在《德军总部3D》发售的同年，卡马克在德州梅斯基特的“Suite 666”办公室正式展开《毁灭战士》（Doom）的开发，开发初期，卡马克放弃了完整剧情设计，转而主张“只有技术革新才能造就快感体验”，并在几周内抛弃游戏的复杂叙事和分集结构，改为无剧本、快节奏的连续关卡设计。

在1992年5月至9月间，卡马克利用从《指挥官基恩》和《德军总部3D》积累的经验，设计并实现了数个实验性引擎原型，用于赛车游戏、内置斜坡地面与多面贴图的“雷神外包”引擎（ShadowCaster）等，来研究不同功能在486CPU上的性能表现，最终他认为这些改进不适合实际射击游戏，于是决定重头开始设计专用引擎，为下一代作品打下基础。

10 DOOM

（未完待续）

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