唯一封神的遊戲程序員——Doom的前世今生（上）

前言：微軟旗下新作《毀滅戰士:黑暗時代》，即將在5月15日正式發售，首發加入XGP，可能很多新盒友對毀滅戰士這個IP不太熟悉，但是在老玩家的心中，毀滅戰士絕對是FPS里程碑式開創性史詩級大作，今天就和大家來聊聊傳奇遊戲公司id Software的創始人、歷史上唯一可以封神的程序員——約翰·卡馬克！

01 FPS之父

1993年，當約翰·卡馬克（John Carmack）用28小時不眠不休的編程，完成《毀滅戰士》（Doom）的引擎時，他或許未曾想到，這款遊戲將徹底改寫電子遊戲的歷史，卡馬克本人也被冠上了“FPS遊戲之父”、“3D遊戲圖形設計之父”、“首款遊戲引擎締造者”、“MOD社區開源發起者”這一大串頭銜。

卡馬克的職業生涯始於對技術的癡迷。1970年8月20日，卡馬克出生於美國堪薩斯州，父親斯坦·卡馬克是當地電視新聞記者，在父親的影響下，童年時期卡馬克對計算機表現出濃厚興趣，可以接觸到大量非常新穎的科技產品——

卡馬克8歲時，父親帶他進街機廳玩遊戲，卡馬克第一次玩到了《太空侵略者》和《喫豆人》，這些遊戲點燃了他對電子遊戲的熱情，卡馬克回憶，自己童年時的偶像正是任天堂設計師宮本茂。

02 傳奇經歷

70年代，個人PC還是非常稀缺的玩意兒，而卡馬克對計算機的癡迷已近乎偏執，14歲那年，卡馬克聽聞附近一所大學新引進了史蒂夫·喬布斯發佈的Apple II，Apple II是蘋果公司第二款產品，也是首款內置彩色圖形與聲音功能、專爲遊戲與教育軟件開發而生的個人電腦。

爲了將這臺“夢寐以求”的機器據爲己有，他與幾位同伴聯手潛入校園。卡馬克親手調製了一種由鋁熱劑和凡士林混合而成的熔融劑，小心翼翼地在夜色中融化了教室窗框，藉此將整機取出。儘管現場無人察覺，校方的無聲監控卻在暗地裏記錄下了這一切，不久之後，卡馬克被捕，並被送往接受精神評估。

評估報告中，心理學家將卡馬克形容爲“理性如野獸、缺乏同理心”，隨之而來的判決是他要在青少年管教所度過整整一年。令人意外的是，獄中生活並未削弱他的學習熱情：卡馬克自學成績優異，出獄後順利考入密蘇里大學堪薩斯城分校的計算機專業。

03 大學輟學

可真正踏進課堂後，他發現學術體系難以滿足對代碼的狂熱追求，僅兩學期便毅然輟學，走上自由程序員之路。一個有前科、少年成名、性格乖張卻卓爾不羣的 19 歲少年，也正是在此刻，開始譜寫他改變遊戲世界的傳奇生涯。

在路易斯安那州的一家軟件雜誌出版公司 Softdisk，卡馬克迎來了自己的第一份“正式”工作：一面銷售與 Apple II 相關的軟硬件，一面開始接觸 Apple II、Apple IIGS、IBM PC 以及 Commodore 64 等多個平臺的軟件開發環境。

正是在這裏，他遇到了人生中的第一位貴人——同爲程序員的阿方索·約翰·羅梅洛。羅梅洛立刻被卡馬克對編程的狂熱與天賦所折服，卻囿於公司資源有限，無法支持他們想要開發的更大項目。

04 離職創業

卡馬克和羅梅洛決定在下班後偷偷“借用”Softdisk的設備：每到週五夜裏，他們便把公司電腦裝上車，驅車前往租在郊外的小屋，徹夜攻關。在狹小的房間裏，又陸續有同事被他們的熱情與構想吸引，紛紛加入這支“地下開發團隊”。

第一年的努力結出了碩果：以任天堂《超級馬里奧兄弟》爲靈感，他們打造了 PC 平臺上流暢滾動的 2D 平臺遊戲——《指揮官基恩》（Commander Keen），卡馬克發明的“平滑滾動”技術，讓當時笨重的 PC 也能媲美主機的遊戲體驗。

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隨後的第二年，他們推出了續作《指揮官基恩：夢想機器入侵》（Commander Keen in Invasion of the Vorticons），一舉成爲軟體市場的熱門爆款，爲團隊積攢了足夠的啓動資金。1991 年，年僅 21 歲的卡馬克和羅梅洛正式從 Softdisk 離職，憑藉《指揮官基恩》的成功經驗與雄厚資本，創立了新公司，正式開啓他們改變整個遊戲行業的新篇章。

05 技術革新

沒錯，這屆公司就是id Software工作室，源自“Ideas from the Deep”的縮寫，同時結合弗洛伊德精神分析學中的“本我”概念，卡馬克給新公司命名爲簡簡單單的id社，志在打造開創性的遊戲作品，希望在軟件技術領域留名。

在1990年代初，PC遊戲受限於硬件性能，早期 PC 多采用CGA彩色圖形陣列，由於硬件本身對全屏連貫滾動支持不足，往往只能卡頓式重繪或整屏切換，橫向卷軸效果幾乎無法實現。

當時主機遊戲（如任天堂《超級馬里奧》）通過專用芯片實現流暢滾動，而PC開發者只能依賴屏幕切換或卡頓式僞滾動，卡馬克非常敏銳發現了這一點需求，於是決定自己動手解決問題，順手還推出了兩項創新型技術。

06 硬件加速

第一是局部重繪算法，卡馬克深入研究顯存佈局與光標偏移能力，開發了自適應平鋪渲染技術（Adaptive Tile Refresh），構建了一個比屏幕略大的緩衝區，通過像素級偏移指針控制畫面滑動，並在邊緣瓦片到達緩衝區邊界時，動態重繪下一行/列數據，大幅降低CPU負載。

第二是內存管理機制，利用分塊加載地圖數據與預渲染背景，在《指揮官基恩》，卡馬克用分段式地圖存儲，在滾動時動態加載相鄰區塊，避免遊戲突然出現斷崖式的崩潰，PC內存容量不足的問題也被卡馬克完美解決。

要知道當時還沒有老黃的N卡顯卡，這種方法直接實現了“硬件加速”般的效果，讓PC首次實現媲美主機的60幀平滑滾動，日後老黃也坦言，卡馬克這種對硬件的巧妙利用，恰恰就是3D圖形加速卡的前身思想，在硬件受限情況下，通過軟件+硬件協同的方式來提升渲染效率。

07 3D遊戲之父

遊戲界很快就被這位橫空出世的程序員震驚，當別家公司還在忙着做遊戲圈錢時，卡馬克直接在技術上實現降維打擊，自適應平鋪渲染技術直接解決了PC平臺卷軸流暢性問題，更恐怖的是，以上的這些創新對於卡馬克還只是一個開胃菜。

90年代初期遊戲界的霸主，毫無疑問還是任天堂，爲遊戲界提供了大量開創性的技術創意。而卡馬克希望推出一款能夠真正顛覆世界的遊戲，“早期的橫向卷軸和《指揮官基恩》風格固然優秀，但技術上的突破纔是驅動後續發展的關鍵。我們需要一種能真正把玩家置入角色視角的體驗。”

在卡馬克看來，單純的平面滾動已無法滿足“沉浸式體驗”的需求，他們要做的，是讓玩家能“穿越屏幕”，真正感受到三維空間的深度與動感，這個理念直接促成了卡馬克團隊將目光投向了3D領域。

08 射線追蹤技術

1992年的5月5日，卡馬克發佈了大名鼎鼎的《德軍總部3D》，這款遊戲也被視爲FPS遊戲的開山之作，立即在玩家與媒體中引發轟動，在德軍總部之前，很多遊戲的牆體與角色看似立體，但其實都是二維貼圖（textures），而卡馬克首推了一種名叫射線追蹤（ray‑casting）的算法。

以前遊戲程序員多數使用的是全場景光線追蹤，即計算玩家在一個遊戲場景中的所有光線，而卡馬克在計算機有限的資源下，僅僅計算玩家視野內的牆面投影，僅對撞擊牆面的點進行深度與紋理查表運算，從而快速生成透視牆面。

《德軍總部3D》總開發成本僅爲 2.5 萬美元，團隊月薪及租賃開支佔絕大部分，硬件投入約 6500 美元，商標費 5000 美元，遊戲上線首日突破10萬份，到1992年底銷量超過20萬份，收入超百萬美元，打破當時的PC遊戲紀錄，而且也驗證了PC遊戲的商業化潛力。

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德軍總部3D

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09 遊戲引擎之父

卡馬克的射線追蹤極大降低渲染開銷，從而實現前所未有的實時“身臨其境”3D效果，卡馬克自己只花了6周時間就完成了德軍總部射線追蹤技術的原型“Hovertank 3D”，再用6周改造爲“Catacomb 3‑D”，初步驗證了3D渲染引擎的可行性。

在《德軍總部3D》發售的同年，卡馬克在德州梅斯基特的“Suite 666”辦公室正式展開《毀滅戰士》（Doom）的開發，開發初期，卡馬克放棄了完整劇情設計，轉而主張“只有技術革新才能造就快感體驗”，並在幾周內拋棄遊戲的複雜敘事和分集結構，改爲無劇本、快節奏的連續關卡設計。

在1992年5月至9月間，卡馬克利用從《指揮官基恩》和《德軍總部3D》積累的經驗，設計並實現了數個實驗性引擎原型，用於賽車遊戲、內置斜坡地面與多面貼圖的“雷神外包”引擎（ShadowCaster）等，來研究不同功能在486CPU上的性能表現，最終他認爲這些改進不適合實際射擊遊戲，於是決定重頭開始設計專用引擎，爲下一代作品打下基礎。