两年前，我写了一篇博客，讲述我如何“毫无理由”地将我的JavaScript游戏引擎移植到C语言。如今，我找到了理由：制作一款全新的N64游戏！成果就是《Xibalba 64》，一款类似《德军总部3D》的第一人称射击游戏。Modretro公司同意将其作为他们M64（一款现代N64克隆主机）的实体首发游戏，包含卡带、包装和说明书！
据我所知，这是自N64原始商业寿命结束以来，第二款获得实体发行的全新N64游戏。此前，Bitmap Bureau的《Xeno Crisis》——最初为世嘉MD开发，后来移植到众多平台——在2023年登陆了N64。自2002年的《托尼·霍克职业滑板3》以来，还没有其他新游戏在N64上发行过。
引擎：从JavaScript到C语言
Impact是我在2010年开发的JavaScript游戏引擎，专为2D动作游戏设计，处理图块、背景地图、精灵和碰撞检测。它非常简单，但足以应对各种需求。两年前，我将Impact用C语言重写，命名为high_impact。这个C移植版引入了“平台后端”的概念，负责底层细节，如打开窗口、创建绘图表面、读取输入等。开箱即用，high_impact自带两个平台后端（SDL2和Sokol），你可以为任一平台编译游戏。渲染后端也是模块化的，支持软件渲染、OpenGL或Metal（用于iOS/macOS）。这种设计使得添加新平台或渲染后端无需修改引擎其他部分，为N64游戏开发提供了完美起点。
N64硬件与Libdragon
N64是一台古怪的机器。除了93 MHz的MIPS CPU（大端序！），它还有两个协处理器：RDP（Reality Display Processor）是固定功能图形处理器，RSP（Reality Signal Processor）是可编程向量处理器。两者封装在一起，统称为RCP（Reality Coprocessor）。在N64早期，任天堂严格控制RSP的访问，仅由其官方库libultra使用。后来才允许游戏工作室编写自定义微码（实为MIPS汇编）。直接操作硬件几乎不可能，而使用libultra又面临版权诉讼风险。
幸运的是，N64自制社区近年来蓬勃发展，提供了强大的替代方案：Libdragon。它相当于N64的SDL，提供绘制精灵和三角形、声音输出、控制器输入等功能。我只用几个晚上就为high_impact构建了基于Libdragon的新平台后端，并用《Biolab Disaster》进行了测试。游戏代码无需修改，性能虽一般，但我的用法非常原始。
开发环境与硬件测试
Libdragon提供了编译器和构建ROM文件所需的一切。文档详尽，示例丰富，使用起来很愉快。不过建议使用preview分支，因为stable分支已严重落后。测试方面，模拟器至关重要。早期N64模拟器极不准确，尤其是RSP和RDP的模拟。如今，Ares的N64核心已相当接近真实硬件，但N64臭名昭著的慢速内存带宽仍只能在真机上测试。因此，你需要一台真N64和一张能运行任意.z64 ROM的烧录卡。开源的SummerCart64是个不错的选择，它支持SD卡和USB-C连接，可通过sc64deployer直接上传ROM。我将N64放在电脑旁，通过USB连接，并用10美元的USB模拟采集卡显示视频输出。这样，在真机上迭代只需编译并按下重置按钮。
游戏开发：从2D到3D的巧妙转换
《Xibalba》最初是我2014年为JavaScript引擎制作的演示，只有少量关卡、武器和敌人。而《Xibalba 64》要成为真正的游戏，需要更多内容。high_impact是2D引擎，但游戏是3D的。不过，由于没有高度差，它可视为2D游戏，类似《德军总部3D》。我巧妙地定义了vec3_t类型，使其兼容2D函数：
“c
typedef struct { float x, y; } vec2_t;
typedef union { vec2_t xy; struct { float x, y, z; }; } vec3_t;
“
这样，调用接受vec2_t的函数时，可直接传递pos.xy，而访问z坐标也毫无问题。移植现有关卡和敌人类型约两周完成，之后我花了几个月扩展游戏和优化渲染器。
渲染优化：纹理内存的挑战
N64仅有4 KB纹理内存，最大纹理仅64×64像素，上传延迟极高。许多游戏选择不使用纹理，但这不适合我的风格。因此，我精心安排图块绘制顺序以减少纹理上传，并利用Tiny3D库一次提交最多17个四边形。我设计了64位的渲染调用结构，用于批处理相同纹理的三角形，并在帧末排序提交。
可见性判断方面，我采用了射线投射：向场景发射320条射线，标记经过的图块。优化后，递归分割视野，直到相邻射线命中同一图块。天空盒仅用一张32×32纹理，通过巧妙拉伸实现。此外，我将图块表排列为单列，并尽可能使用4位索引色，以最大化纹理内存利用率。最终，游戏稳定运行在60 FPS，这在N64游戏中并不多见！四人分屏模式虽偶尔掉帧，但仍流畅，相比之下，《黄金眼007》在此场景常跌至个位数帧率。
音频：RSP加速的Opus解码器
音乐由好友Andreas Lösch制作，可在Bandcamp收听。卡带空间有限，压缩音频要么体积大，要么解码昂贵。Libdragon维护者Giovanni Bajo实现了RSP加速的Opus解码器——Opus是2012年发布的编解码器，比N64晚了16年！但它的计算开销仍不适合游戏内播放。目前更优方案是4位VADPCM格式，由Libdragon在RSP上透明解码。32 MB ROM中约31 MB用于声音和音乐。
发行与销售
Modretro此前推出过GBC克隆机Chromatic，并积极发行自制游戏。当他们宣布M64时，我看到了机会。原型完成后，我发了封邮件给客服，没想到一天内就收到发行主管回复。合同简洁，我要求允许日后开源引擎，他们欣然同意。开发过程中有些延迟，但M64运行完美，无需修改。封面由一位90年代负责德国Sierra包装的朋友设计，效果出色。说明书由我提供文字和插图，Modretro排版印刷。
销售数据不便透露，但游戏刚发布几天，表现不错。制作N64游戏虽不能让你辞职，但似乎能支付几次不错的假期。感谢Libdragon的Giovanni Bajo、Tiny3D的Max Bebök、N64brew Discord社区以及Modretro团队！
资源推荐
若想入门N64开发，以下资源很有帮助：n64.dev（资源合集）、N64brew Discord（友好社区）、Libdragon（系统库）、Tiny3D（3D图形库）、Pyrite64（可视化编辑器）。
