不可思议的《飞行模拟器》

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1999年，比尔•盖茨写了一篇感人的文章，献给莱特兄弟。他将他们发明的飞机比作“那个时代的万维网”，给予了世界一个全球视野。后来，微软非常合适地成为《飞行模拟器》的幕后推手。像莱特兄弟最初发明的飞行器一样，这款游戏的意义早已超越了飞行本身，还体现了飞行所带来的视角转变。《飞行模拟器》曾承诺将整个世界装进你的电脑，而且它做到了。这就是为什么它能够成为世界上最畅销的飞行模拟品牌：最新版本的销量已超过200万。2022年是微软《飞行模拟器》推出40周年，它的历史可以追溯到游戏正式发布（1982年）前几年，这也使它成为仍在积极开发之中的第二古老的电子游戏品牌。（《俄勒冈之旅》诞生于1971年，至今仍陪伴在我们身边。） 它取得成功的核心不在于游戏化，而在于它用来模拟飞行和从飞机上俯瞰地面的技术奇观。专注于逼真的描绘反映了这款游戏开发者的背景。布鲁斯•阿特威克（Bruce Artwick）在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校学习电气工程，他挤出时间追寻了一个许多青少年都曾想过但很少有人实现的梦想：学习飞行。正是在大学的飞行训练项目上，他遇到了后来的商业伙伴斯图•莫门（Stu Moment）。1976年，阿特威克写了一篇关于飞行模拟器的硕士论文，这款模拟器是针对数字设备公司的PDP-11迷你计算机设计的。它的三维演示可以达到9帧每秒，这在当时是非常出色的。后来，阿特威克在美国加州的休斯航空公司找到了一份工作，同时在闲暇时继续研究3D图形。1977年，他为《Kilobaud：小型计算机杂志》写了一篇文章，介绍他开发的“亚逻辑三维微图形软件包”（Sublogic Three-Dimensional Micrographics Package），这款软件包给当时流行的摩托罗拉6800微处理器的微型计算机带来了3D显示。由于众多读者对此非常感兴趣，阿特威克寻求帮助将这款软件变为一门生意，并与斯图•莫门重新联系，共同创立了subLogic公司。subLogic的第二位员工戴夫•登哈特（Dave Denhart）回忆道，公司在早期是靠阿特威克的3D软件发展的，针对新兴的微型计算机进行软件更新。“斯图和布鲁斯销售的基本上是（微型计算机的）3D软件包。”登哈特说，“（Tandy）TRS-80就是其中之一，我想那时苹果 II已经问世了。”阿特威克经常在演讲中称subLogic的软件可以用于飞行模拟，这一说法让观众惊叹不已。通过一台计算机展现飞行员在地球上空飞行时的视角？大多数人从未见过这样的场面。阿特威克受到鼓舞，决定把它变成现实。《飞行模拟器》于1979年末在苹果 II和TRS-80上推出，采用的是示意图形和个位数的帧速率。它没有描绘真实的空域或现代飞机。相反，玩家驾驶的是一架一战时期著名的索普维斯“骆驼”双翼飞机。尽管如此，它的第一人称3D视觉效果还是领先的，早于雅达利的《战争地带》等热门作品。“我知道布鲁斯早就看到了（《飞行模拟器》的）潜在市场。”登哈特说，“当微处理器问世时，我想布鲁斯灵光一现，他说，嘿，如果我把这个飞行模拟器的想法放在更便宜的计算机上，并让它工作起来，那就有市场了。”阿特威克是对的。1982年9月，《电脑游戏世界》杂志将《飞行模拟器》评为截至当时第四畅销的游戏。IBM一直渴望展示它的IBM个人计算机平台，于是联系了subLogic，希望将《飞行模拟器》引入它的新硬件。深入开发IBM个人计算机DOS的微软很快也打来了电话，提出了类似的要求，以及更好的条件。微软得到了标有自己名称的版本，不过未来几年，公司的持有者依然是阿特威克。《微软飞行模拟器》于1982年末发布，并在随后的几个月里持续改进，折射出了微型计算机的进步。（在具有合适硬件的个人计算机上）图形也从单色变为彩色，图形显示刷新率提高到了15帧每秒，一位评论者称其“非常流畅”。玩家可以在芝加哥和西雅图等4个真实区域驾驶塞斯纳182。这是第一次，家用计算机爱好者可以驾驶一架看起来很真实的飞机模型，穿越逼真的地形，在栩栩如生的机场上起飞和降落。利用有效“查询表”技术，这种真实感也延伸到飞行模型上。因为对飞行器实时计算的能力超出了早期IBM个人计算机。幸运的是，飞机制造商已经计算出了产品的性能，这给subLogic提供了一份基础表格。“你基本上可以说，这是我的输入数据，我的输出结果是什么？”登哈特说，“（模拟器）可以进行简单的查找。然而，由于分辨率和内存的限制，我们无法拥有一个超大的查询表，因为处理器和内存无法处理。但我们可以有中等尺寸，甚至小尺寸的查询表，并且可以在数据点之间进行插值。”借助飞行模型，subLogic扩大了模拟范围。《微软飞行模拟器2.0》（1984年）模拟了整个美国，《微软飞行模拟器3.0》（1988年）引入了Gates Learjet 25机型和更多的机场，《微软飞行模拟器4.0》（1989年）则增加了包括天气变化在内的随机事件。1993年，《微软飞行模拟器5.0》带来了一个杀手级新功能：纹理。以前，机场之间的陆地是用色块来表示的，绿色代表森林，灰色代表城市，蓝色代表水域。纹理提供了新的细节。从《微软飞行模拟器5.1》开始，这些细节均基于卫星图像实现。许多人都是在《微软飞行模拟器》实时3D软件中第一次看到了卫星图像。《微软飞行模拟器》在市场上的第一个十年是它的平稳上升期。不过，这背后也存在着动荡，说明很早便已出现了不利氛围。阿特威克和莫门经常意见相左，到了1980年左右，他们分开工作，莫门白天工作，阿特威克晚上工作。20世纪80年代末，他们最终分道扬镳，阿特威克离开并成立了Bruce Artwick Organization（BAO）。1988年的《微软飞行模拟器3.0》是最后一个属于subLogic的版本。


也许正是这种决裂促使阿特威克在1995年决定将这款游戏出售给微软。本文无法联系到阿特威克，但参与出售前后环节的消息人士记得，这是一个突然但并不意外的决定。阿特威克为这项业务投入了近20年的时间。团队与微软存在分歧。“我想微软想要最终完全控制这款产品，而布鲁斯紧抓不放。”保罗•唐兰（Paul Donlan）说。他在微软收购前一年在BAO担任团队经理。“我们是一家小公司，我们按照小公司的规则行事，有时会给微软的员工带来困扰。我们很容易说不，这让他们感到非常沮丧。”

微软买下《飞行模拟器》后，适时在公司内部进行了迷人的视觉展示。在华丽的Windows 95发布会上，主持人杰•雷诺（Jay Leno）通过媒体说服消费者，是时候让MS-DOS计算机退休，购买一台Windows替代了。（顺便说一句，正是这次推广，让我注意到了这款游戏：与我家的第一台Windows 95电脑捆绑在一起的《微软Windows 95飞行模拟器》。）将《微软飞行模拟器》移植到Win-dows决不是一项小成就。这款游戏深深植根于MS-DOS和20世纪80年代初日益晦涩难懂的软件开发实践。Windows 95理论上可以运行MS-DOS应用程序，但这并不适合《飞行模拟器》。SubLogic的登哈特解释说，到目前为止，《微软飞行模拟器》并没有真正使用微软的操作系统：“将软盘插入软盘驱动器，它便会启动，我认为它运行的是简版MS-DOS，只能启动。然后就基本上忽略了MS-DOS。”团队还抵制过早期版本的Windows，因为担心它会严重降低模拟器的运行速度。但现在微软掌权了，没有失败这一选项。“我们开发《Windows 95飞行模拟器》时，有一个巨大的端口。”唐兰回忆道，他认为迈克•施罗特（Mike Schroeter）扮演了关键的角色。迈克现在是洛克希德•马丁公司prepar3d模拟平台的软件工程师。“我不能说这对所有问题有多重要，但很多代码都被从汇编语言转移到了C语言。这涉及巨大的工作量。”这是对微软坚韧辛劳文化的第一次体验。它也只取得了部分成功，因为评论者发现即使最快的家用计算机也存在性能问题。事实证明，该团队对Windows处理模拟能力的担忧并非没有根据。尽管如此，《微软Windows 95飞行模拟器》仍是微软用来强调Windows 95的超凡媒体技术所需要的亮眼“噱头”。团队更是投入了加倍的努力改进《微软飞行模拟器98》的视觉效果，采用3D硬件加速再次突破技术前沿。测试负责人哈尔•布莱恩（Hal Bryan）表示，这项工作需要花很长时间来测试各种3D加速器，但加速器尚未确定通用标准。不过，测试取得了成效，《微软飞行模拟器98》平息了评论者有关性能迟钝的抱怨。CD-ROM和DVD-ROM介质的兴起也给用户带来了惠益，它们为更丰富的纹理、更多的地形数据和更快的数据传输提供了空间。贾森•登特（Jason Dent）最初受雇于微软的《英卡塔世界地图集》（Encarta World Atlas）团队，很快便开始协助进行《飞行模拟器》的开发。卫星图像提高了模拟器的视觉效果，但其数据仍然很粗糙。“每个单位代表的边长在4到16公里之间。”登特说。在不经常有玩家旅行的地区，整个山脉都消失了。为了避免出现这种空白，登特及其同事将卫星图像与土地使用数据结合起来，同时提供规模和精度。这些努力在《微软飞行模拟器2000》上取得了硕果，达到了一个技术里程碑：它以 1 公里为单位绘制了整个地球。监督团队工作的制作经理斯科特•贝勒斯（Scot Bayless）说，早期的演示让比尔•盖茨大吃一惊。贝勒斯回忆道，在告诉盖茨这款软件囊括了地球上的每一座机场后，盖茨回应道：“胡说八道，这是我听过最愚蠢的事。”贝勒斯表示，这是盖茨最高的赞美形式：“传说在微软，如果比尔对你这么说，那么你就成功了。”有一段时间，《飞行模拟器》确实取得了成功。新版本登上了畅销排行榜。团队更名为“Aces Game Studio”，开发或签约开发了《微软战斗飞行模拟器》和《微软太空模拟器》等衍生产品。甚至还有传言要建设一个世界级的通用模拟平台，结果最终演变成了微软的企业模拟平台（ESP）。ESP只持续了几年，但获得了洛克希德•马丁公司Prepar3D模拟平台许可。回想起来，微软的企业模拟平台就像是现代版“数字孪生”的前任，用来模拟和复制真实世界的环境。


然而，《飞行模拟器》有一个问题，而且这个问题来自公司内部：Xbox游戏控制台。微软在2001年推出了Xbox，对抗2000年发布的索尼PlayStation 2。PlayStation 2有一个DVD驱动器，可以（通过配件）连接互联网。微软担心，有些消费者可能会将其视为廉价的个人计算机替代品。布莱恩说，Aces Game Studio曾探索将《飞行模拟器》引入Xbox。但这些努力却因需要将键盘和鼠标控制改为游戏手柄控制而受挫。贝勒斯认为这让Aces Game Studio和微软之间产生了裂痕，他后悔没有更努力地推动Xbox版本的开发。“我想我们最终会拥有一个更强大、更灵活、更稳健、更具前瞻性的游戏引擎。”

Aces Game Studio在以Xbox为中心的微软游戏部门特立独行，因此，当2008年金融危机发生，迫使全公司范围裁员时，它很容易成为目标。对于那些受影响的人来说，这是一个令人不快的决定，但多年来，他们中的一些人已经接受微软的决定是有道理的，因为模拟器的最后一次迭代可以说停滞不前：专注于过去的优势，而忽视了新的平台。为这个项目收尾的是登哈特，他是subLogic的元老级员工。他留下来完成工作室的工作存档，为《飞行模拟器》的时代画上了句号。

接下来该微软老员工约格•诺依曼（Jorg Neumann）上场了，他正在参与一个名为HoloTour的HoloLens项目，这是一款沉浸式虚拟现实的导游软件。它包含秘鲁马丘比丘等地的鸟瞰图。然而，项目面临着挑战，尤其是在马丘比丘，团队掌握的数据比预期要少。“很明显，即使有地面照片，制作一个完整、漂亮的3D模型也是非常困难的。”诺依曼说，“那时我们便说，为什么不弄一架飞机从头顶飞过，给我们提供激光雷达数据和适当的摄影测量呢？”（激光雷达是一种基于激光、用于估计到物体之间距离的技术，而摄影测量则是从照片中提取3D信息。）从头顶飞过的飞机还没有来，但诺依曼的观点发生了变化。“这个想法一直萦绕在我的脑海中。我们应该尝试通过空中数据增强我们的游戏世界。”他意识到微软已经有了这样一款完美的应用：《飞行模拟器》。诺依曼利用必应的数据，制作了一个塞斯纳飞机飞越西雅图上空的演示，与原《微软飞行模拟器》中的飞机和城市相同。即使在那个早期阶段，它看起来也非常壮观。项目推进顺利，登哈特留下的档案也被证明是非常宝贵的。诺依曼说：“代码库和项目归档非常好。”这些代码被送到了HoloTour项目的牵头开发者Asobo Studio，用于保持与《飞行模拟器X》中第三方飞机的兼容性。《飞行模拟器X》是Aces Game Studio发布的最后一次迭代。新的《飞行模拟器》还保留了“传承”模式，能够激活旧的飞行模型，保留了那个可以一直追溯到1982年的血统。


今天，大多数《飞行模拟器》玩家都喜欢默认的“现代”模拟模式，它可以模拟多达1500种飞行操作面。模拟每个点的气流不仅取决于飞机的速度和设计，还取决于天气和附近地形等环境状况。这种模拟水平在1982年是难以想象的，但今天它可以在任何适中的AMD或英特尔处理器上运行。哈尔•布莱恩指出，以前的模拟会在极端情况下出现崩溃，比如失速和螺旋，飞机会表现得呆板、过于墨守成规。他之所以知道，是因为他过去就是这么测试的。而新版可以精确模拟许多操作面上的气流，因而可以有机地确定何时开始失速以及是否会演变成螺旋。虽然必应的数据在创建《飞行模拟器》世界方面很有用，但该团队仍然面临着局限性。并不是每一寸土地都有高质量的摄影测量数据。为了填补空白，Asobo使用了Blackshark.ai的机器学习，利用摄影测量数据和卫星照片重新复刻地球表面。Blackshark.ai技术可以根据卫星照片自动创建建筑物，并在适当的地方添加。机器学习还可以校正照片之间的颜色差异，同时去除云层和阴影。Blackshark.ai首席技术官阿诺•霍洛西（Arno Hollosi）表示：“我们希望拥有独特的建筑，这基本上可以通过程序生成来实现，它从建筑印迹、屋顶类型、屋顶颜色、区域分区、建筑密度等信息中获取输入信息。”然后通过具有适合该地理区域风格的“原型”来修改这些数据。结果便得到了各种各样看起来很逼真的3D建筑，至少从离地1000米左右的高空来看是这样。这项技术还可以用于描绘小型社区，甚至是人迹稀少的乡村房屋和建筑，这是艺术家们在逐一添加建筑时永远无法实现的。即便如此，现代模拟器也并不完美。城市街道可能看起来是正确的，但房子却可能就不对了。模拟的空中交通并不像现实中那么繁忙。模拟的空中交通管制消息往往是不准确或不存在的，尤其是在中型机场。天气通常是惊人的美丽，但它只是粗略地模仿现实世界。要解决这些问题，就像《飞行模拟器》的许多新增功能一样，需要新技术。然而，有一项核心成功是不可否认的：《微软飞行模拟器》将整个世界装进了个人计算机中。它甚至可以通过微软的xCloud智能手机流媒体应用程序将整个世界装入我们的口袋，让任何拥有现代智能手机的人都可以加载模拟器，并（以虚拟方式）从世界上的任何一个地点飞往另一个地点。“我们雄心满满地要将全世界都装进来。”贝勒斯说，“事实上，我们在某种程度上确实做到了。”作者：Matthew S. Smith


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