像素藝術的歷史與技法：數位影像、遊戲主機限制與像素創作

1957年，Russell A. Kirsch與同事在美國National Bureau of Standards（現為NIST），使用連接SEAC（Standards Electronic Automatic Computer）的掃描器，將照片數位化。廣為人知的影像是他兒子Walden的照片，尺寸為176×176像素。NIST將它介紹為第一張數位影像，但這不代表當時發明了手繪像素藝術。

掃描器產生二值像素陣列，研究團隊也曾把不同閾值的掃描結果組合起來。若以每像素1位元、緊密排列的方式儲存176×176的二值影像，像素資料量為176×176÷8＝3,872位元組，約3.78 KiB。這是計算上的像素資料量，不是當時完整檔案的大小。

影像格線與顯示裝置是兩回事

點陣影像可以用橫列與直行的像素表示，但CRT的發光方式與掃描線，並不直接對應液晶螢幕上的正方形單元。遊戲的內部解析度、影像訊號與顯示時的長寬比，必須分開理解。在現代螢幕上以正方形像素放大，不一定能重現當年電視上的觀感。

此外，將畫面每個像素的值存入記憶體的畫面緩衝區，與組合圖塊及精靈圖的方式，也有不同。復古遊戲主機並非全都採用相同的記憶體架構。

紅白機（Famicom）與Game Boy的規格，不是所有現代像素藝術都必須遵守的規則。若作品要在原始硬體上執行，就必須符合其限制；若只是參考外觀風格，則可以自行選擇採用哪些限制。

表格來源：NESdev Wiki: PPU、gbdev.io: Foreword - Pan Docs、SNESdev Wiki: PPU registers。

這裡的圖塊（tile）是可重複使用的小圖案；調色盤（palette）是繪製時使用的一組顏色。硬體精靈圖（sprite；Game Boy稱為object）是能個別指定位置等屬性的繪製單位。畫面上看起來是一個角色，不一定只使用一個硬體精靈圖。

精靈圖太多，不代表會自動閃爍

NES可存放64個精靈圖的資訊，一般每條掃描線最多選取8個作為繪製對象。超出數量的精靈圖未被繪製，與不同影格之間的閃爍，是兩件不同的事。如果遊戲每個影格都更換精靈圖的排列順序，就可能讓不同精靈圖輪流出現，形成閃爍，而不是某個精靈圖一直消失。大型角色需要多少個精靈圖，取決於尺寸與姿勢。

SNES的色彩運算會對色彩分量進行加法、減法，或將結果減半。這可以產生類似半透明的效果，但不等同於能任意、連續調整不透明度的一般Alpha混合規格。

像素群集（cluster）是相鄰同色像素聚在一起構成的形狀，與散布孤立像素不同。色彩序列（color ramp）則是調色盤中用來表現陰影到亮部等變化的一連串顏色。把顏色排成序列，與把像素安排成形狀，是不同的設計決定。

例如，替藍色衣服準備暗、中、亮三種藍色，是色彩序列的設計；把每種顏色安排成連續的陰影或亮部形狀，才是像素群集的設計。

反鋸齒與輪廓

手動反鋸齒會在輪廓邊緣加入中間色，讓階梯狀線條看起來較平順。它不會把像素格線細分，也不是高解析度螢幕會自動施加的處理。依照固定背景選用的中間色，在背景改變後，可能變成明顯的邊緣色帶。

彩色輪廓與選擇性描邊（selective outlining，簡稱sel-out）有關，但不一定同義。後者會局部減弱或中斷輪廓，用語在不同創作脈絡中也可能略有差異。應分別搭配明暗背景檢查，避免斷開的輪廓讓形狀難以辨認。

改變色相也是表現明暗的方法，但沒有「陰影一定是藍色、亮部一定是黃色」的規則。應依光源、材質、背景與作品整體配色來判斷。

抖色（dithering）利用有限顏色的空間排列，讓人感受到中間色調。細密的黑白圖案從遠處可能看起來像灰色，但儲存的像素並沒有變成灰色。圖案大小、顯示倍率、背景及觀看距離，都會影響觀感。

Bayer有序抖色依位置使用不同閾值；Floyd–Steinberg法則把量化誤差分配給後續像素。後者能否即時執行，取決於影像尺寸、實作與硬體。像素創作也可以手動安排抖色圖案，這與演算法自動轉換影像不是同一個製作流程。詳細計算請參閱抖色原理解說。

重複使用圖塊，究竟節省什麼？

以NES背景為例，32×30＝960個圖塊索引，加上64位元組的屬性資料，一份名稱表（nametable）需要1,024位元組。但這只記錄背景配置，圖案本身仍需要另外儲存。每個8×8像素、每像素2位元的圖塊，需要16位元組；256個圖案共需4,096位元組。調色盤與精靈圖資訊也要另外計算。

因此，不能說「整個256×240背景連同圖案只需1 KiB」。它的優點是能重複使用相同圖案。若要與逐一儲存畫面像素的方式比較容量，必須先確定雙方計入相同類別的資料。

以下是練習建議，不是業界標準或原始硬體相容規則。可以先用16×16或32×32像素畫布，以4到8種顏色描繪小題材，方便比較形狀與配色。

1. 建立剪影。先以單色構成形狀，除了放大編輯，也要確認原尺寸下能否辨認題材。
2. 決定光源與主要明暗。左上方光源只是其中一種練習方式，重點是作品中的方向與陰影要一致。
3. 加入必要細節。判斷孤立像素是在表現質感，還是在造成干擾辨識的雜訊。不是所有像素都必須連在一起。
4. 測試顯示條件。以整數倍進行最近鄰放大，有助於保留原有像素區塊。也要檢查非整數倍率的不均勻縮放、插值造成的模糊，以及更換背景後的輪廓。
5. 分開保存工作檔與輸出圖片。只匯出PNG等格式，不一定能保留圖層或動畫的可編輯資訊。

移動與直線的注意事項

所謂次像素動畫，可以在各影格改變邊緣附近的顏色與形狀，營造小於一個像素的移動感。將顏色分配到相鄰的兩個像素，不代表像素的位置真的移動了半格。此外，將RGB編碼數值減半，並不等同於將光量減半。

Bresenham直線演算法以整數運算選出格線上的位置。每次將x加1，再依誤差決定是否增加y的說明，只適用於特定方向，例如x與y皆增加、斜率介於0與1之間。更陡的斜率與反向線段，必須適當處理座標軸與正負方向。直線點陣化是創作工具，不是決定所有輪廓美感的通用規則。

Deluxe Paint是Dan Silva在Electronic Arts開發的Amiga繪圖軟體，於1985年推出。Computer History Museum公開了早期原始碼。不過，不能把後續版本或其他平台版本的功能，全都當作初版規格。

現代Aseprite支援影格、圖層與精靈圖集（sprite sheet）匯出。圖集是將多個影格排列在一張圖片中，並不代表匯出後就會自動完成遊戲引擎的匯入與動畫設定。

將現行Aseprite描述為GPLv2軟體並不正確。官方FAQ指出，自2016年8月起已改採自有EULA。原始碼仍可檢視，也允許自行編譯供自己使用，但再散布給第三方等行為必須遵守授權條件。軟體的散布權利，與自己創作之作品的使用權利，應分開理解。

Lospec提供調色盤與教學資料。可以將配色當作起點，再確認是否符合題材的明暗與背景。製作像素藝術並不限定使用某一套編輯器。

在瀏覽器中創作

使用Canvas等技術的編輯器，能讓人免安裝就開始製作。不過，儲存方式、瀏覽器支援、觸控及鍵盤操作，仍取決於各個工具的實作。「能在瀏覽器執行」不代表保證支援所有裝置，也不等於已具備良好的無障礙操作。正式創作前，先用小作品測試儲存及重新開啟。

復古外觀的遊戲，不一定完全遵守舊主機規格。《Shovel Knight》開發商Yacht Club Games說明，他們採用NES風格，同時放寬原主機的畫面比例與色彩限制，採用寬螢幕畫面，也沒有重現精靈圖閃爍。能在原始硬體執行的遊戲，與參考其視覺語彙的遊戲，是不同的事。

Square Enix的HD-2D作品結合像素圖像與3D空間、效果，並非只是將舊精靈圖放大。重現技術限制，與使用現代光影及攝影機呈現畫面，是不同的製作目標。

CryptoPunks與數位作品

Larva Labs於2017年推出CryptoPunks，由10,000個24×24像素的角色構成。這是像素表現的一個例子，但NFT並不全都是像素藝術。也不能只從24×24這個尺寸，就斷定當初是因為區塊鏈儲存容量而做出這項選擇。

放大不一定能還原創作意圖

透過插值或機器學習模型放大的圖片，可能改變原本的輪廓與圖案。應先決定目標是呈現既有像素配置，還是重新詮釋成高解析度作品。小圖片無法唯一決定作者從未畫出的細節究竟該是什麼。

數位影像研究、遊戲主機顯示規格與手繪技法彼此相關，但並非同一段歷史或同一套規則。像素藝術重視對像素組合、色彩序列，以及背景對比的刻意安排。

• 若要在原始硬體執行，除了色數，也要確認共用調色盤的範圍、透明色與每條掃描線的限制。
• 區分像素群集與色彩序列，以及抖色與新增儲存色彩。
• 除了放大編輯，也要以原尺寸、實際顯示倍率、不同背景及動畫播放來檢查。
• 確認編輯器授權與匯出格式，並保留可編輯的工作檔。

小畫布是方便比較與反覆修改的起點，但低解析度不保證製作時間較短。決定省略什麼，以及用一個像素傳達什麼，本身就是像素藝術的創作。