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Minecraft/红石电路

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一个12X3 的 红石存储器单元

红石电路Minecraft中玩家建造起来用于控制或激活其他机械的结构。

红石结构的主题非常广泛。本条目仅仅是红石电路主要分支及发展方向的一个概述,并不会涉及具体的电路搭建以及其他更多细节。更多信息请前往Minecraft Wiki

当然,实际的电路可以适用多种分类。现今的复杂红石电路则往往会涉及多种技术,甚至引入模块化、集成化、多个作者协同创作等思想方法,俨然一个庞大的系统工程。

简介

红石电路(Redstone Circuits)是Minecraft中一种图灵完备的逻辑系统。

红石电路涵盖生存实用、数字电路模拟、自定义地图制作等各个方面,是重要的基础工具。基本红石电路是每个Minecraft玩家的必修课,而高级红石电路则令人惊叹——sdl,wsl

红石电路本身也是Minecraft有别于其它沙盒游戏中最优秀与突出的元素之一。红石电路基本是基于现实生活中的数字电路的。如果熟悉高等教育中的数字电路的知识的话,将更易理解红石电路。

但请注意,除去在生活中相对应的部分电路,Minecraft中有更多游戏独有的电路(最大的例子:生电),这也是红石电路的魅力所在。(难不成你们是来玩模电/数电模拟器的?)

基本概念

在描述基本的红石电路之前,需要先了解一些基本概念。

红石元件

主条目:红石元件列表

红石元件是在红石电路里具有一定使用目的的方块,大致分为三个大类。

由于红石火把、红石粉、红石中继器、红石比较器这四个方块既可以被激活,又可以激活其他元件,因此也可单独划分为一类,称为红石元器件

位置

一个方块占据一个正方体的空间,正方体有6个面。也就是说与一个方块的六个面直接接触的方块有6个,称之为“与该方块毗邻的方块”,简称毗邻

一个方块的毗邻和毗邻的毗邻(即与这个方块的曼哈顿距离为两格以内的方块),通称为这个方块的二阶毗邻。一个方块的毗邻的毗邻共有19个方块(包括它本身),二阶毗邻共有25个方块(包括它本身)。

四周一般指的是与该方块东西南北四个面相接触的4个方块。

红石线、红石火把等方块需要附着在其他方块上,一旦所附着的方块被破坏,它本身也会掉落。它们所附着的方块简称为它们的附着

一些电源和传输元件有它的指向中继器比较器的指向就是输出端所朝向的方块,红石火把的指向是正上方的那一个方块,红石粉的指向通常与它的纹理的朝向相同,但也有特殊情况。

电路与机械

两个术语通常都用于指包含红石元件的结构,但两者一般还是有一定区别的:

  • 电路(circuit)为处理信号的结构(产生,传输,修改,组合等)。
  • 机械(mechanism)会对环境产生影响(移动方块,开门,改变光照强度,播放声音等)。

所有机械一定包含电路,因此也可称为机械电路。但电路本身是不会对环境产生影响的(除了红石火把等产生的光,或活塞作为电路组成成分之一时造成的推拉方块的副效果)。复杂的电路还可以细分为数字电路和模拟电路。参见下文基本种类章节。

信号与脉冲

红石电路能够产生信号——“有/无信号”时称为“1/0”、“真/假”或“高电平/低电平”。

上边沿/上升沿指红石信号由无到有的变化瞬间;下边沿/下降沿指红石信号由有到无的变化瞬间。

相(Phase)代表相位,指逻辑代数中的“相同”与“相反”(例如“1”与“0”互为反相)。

当信号出现一个较为短暂的“0-1-0”过程,该过程通常被称为脉冲(或正脉冲。“1-0-1”的过程被称为负脉冲)。脉冲持续的时间长度被称为脉冲的长度。另见下文#脉冲电路

信号强度

信号强度通常为0到15的整数。红石线能向相邻的红石线传导信号,但每传导1格,信号强度就降低1。因此,连续的红石线最远能将信号传到15格远。为了传输更远,可以使用红石比较器来保持信号强度或使用红石中继器将信号强度加至15。

信号强度会因为红石线之间的直接传导而衰减,也可以通过测重压力板、阳光探测器或红石比较器直接控制输出不同的信号强度。

红石比较器实际上可以接受和输出小于0或超过15强度的信号。如命令方块的成功次数超过15或容器内的物品超过堆叠限制,红石比较器会把它们作为强度小于0或超过15的信号进行比较或作差后输出。

充能

主条目:红石电路/充能与激活

部分方块能够被充能及解除充能。当红石信号作用于一个方块时,如果这个方块毗邻的所有机械元件都可以被激活,那么这个方块就被称为红石导体,这个行为被称为充能。被充能的方块叫做充能方块。大多数红石导体都是不透明的方块。

强充能与弱充能

充能又分为强充能和弱充能:

  • 强充能的方块可以激活毗邻的机械元件和红石元器件。红石导体可以被电源及中继器、比较器强充能。被强充能的方块所表现性质和红石块大体相同,但是红石块不是红石导体,且可以改变红石线的形状和指向、向红石比较器边侧输入信号[仅Java版],而强充能方块不能。
  • 当红石导体仅被红石线充能,我们称这个方块被弱充能。弱充能与强充能的区别在于,弱充能方块无法激活毗邻的红石线。

充能方块无法再去充能其他方块,只有电源和传输元件才可以去充能一个方块。

充能等级

使用多少信号强度的信号去充能一个方块,我们就说这个方块有多少充能等级。被强充能的方块有多少充能等级,就可以激活毗邻的红石粉至多少信号强度。充能等级的大小与充能的强与弱完全无关。

激活

主条目:红石电路/充能与激活
红石灯的激活

机械元件和红石元器件可被电源、充能方块和传输元件以特定的方式激活,引发机械元件和红石元器件的反应(如活塞推动方块,开红石火把熄灭等)。

有些机械元件只会在刚被激活的瞬间有所反应,直到取消激活并再激活之前都不会再有所反应(如命令方块执行命令,投掷器发射器发射物品,音符盒播放一个音符)。其他机械元件会在激活时始终保持状态,直到取消激活(红石灯保持点亮,保持开启,漏斗保持锁定状态,活塞保持伸出等)。

所有机械元件都可以被下列方块激活(例外:活塞不会被其活塞头朝向的方块常规激活):

  • 毗邻的,处于开启状态的电源
    例外:红石火把不会激活其附着的机械元件,侦测器不会激活除其指向以外的方块。
  • 毗邻的充能方块(强充能与弱充能均可)
  • 指向该机械元件的、输出信号的红石比较器红石中继器
  • 指向该机械元件的、激活的红石粉,包括附着其上的红石粉。(毗邻的、但未指向机械元件的红石粉不会激活机械元件)
半连接方式激活——活塞也可以被能够激活活塞之上空间的东西激活。请注意,最左侧的活塞并未被半连接激活,因为红石粉没有直接指向活塞上方的方块,因此无法激活该活塞

部分机械元件可以用其他方式激活:

  • 在Java版中,发射器投掷器活塞可以被以下方式激活:即如果上述4种方式作用于该机械元件正上方的那个方块(无论是何种方块,即使是空气也无妨),该机械元件也会被激活。正如的下半部分那样。这种情况也可以表述为:该元件可以被斜上方或上方2格的方块激活。右图即为这类激活方式的例子。 这种方式被称为半连接
  • 占2格空间,激活任意一半,另一半也会被激活。

充能与激活

主条目:红石电路/充能与激活
充能与激活 — 上方的红石灯既被“激活”(因此红石灯点亮),也被“充能”(因此毗邻中继器被激活),但下方红石灯只是被“激活”,并未被“充能”

对于属于红石导体的机械元件(包括命令方块投掷器发射器音符盒红石灯等等),既可以被充能也可以被激活。因此区分它们是被激活还是被充能相当重要:

  • 如果它能够激活毗邻的红石元器件和机械元件,那么它就被充能了。
  • 如果它本身作出了一定的反应,那么它就被激活了。

机械元件只要被充能就一定也会被激活,但被激活并不会一定会被充能(如被毗邻的充能方块激活)。

不是红石导体的机械元件(栅栏门活塞漏斗铁轨活板门等等)可被激活并作出反应,但因为不具备红石导体的性质而无法被充能。

方块更新(狭义)

主条目:方块更新#NC更新当一个方块发生状态的改变时,该改变会引起周围方块的方块更新

在Java版中,红石电路的运作依赖于方块更新机制。单次方块更新会使得周围的其他红石元件接收到“附近发生变化”的提示,以检测自身是否应该发生变化。如果发生了变化,将又会对周围发出方块更新。更新引起变化、变化创造更新,这将会是个连锁反应,电路不一定能达到完全稳定的状态。

在Java版中,充能并非游戏内部的机制,因此,不管是否被充能或解除充能都不能产生方块更新。元件发生变化时,会更新周围足够范围内的方块以使电路正常工作(例如,压力板更新其毗邻及其附着的毗邻)。

除了方块更新之外,红石比较器还可以通过其后方两格内的容器(包括上有运输矿车的探测铁轨)和某些其他方块的变化(例如物品栏里的物品发生变动)进行更新;侦测器还可以检测某些方块变化而进行更新。

以下为Java版中的通常情况下的方块更新范围:

下列红石元件会产生二阶毗邻范围的方块更新:


下列红石元件产生的方块更新范围是其毗邻和附着(或者指向)的毗邻:

  • 按钮
  • 探测铁轨(仅限水平铁轨,还会使得比较器更新)
  • 动力铁轨(仅限水平铁轨)
  • 激活铁轨 (仅限水平铁轨)
  • 拉杆
  • 压力板
    • 测重压力板
  • 陷阱箱 (毗邻和其下方方块的毗邻。还会使得比较器更新)
  • 绊线钩(破坏或改变状态)
  • 讲台(毗邻和其下方方块的毗邻。还会使得比较器更新)
  • 避雷针
  • 幽匿感测体(毗邻和其下方方块的毗邻)
以下的红石元件的更新范围是指向及指向的毗邻(除该元件本身位置):
  • 侦测器
  • 红石比较器
  • 红石中继器

下列红石元件产生的方块更新范围是其毗邻、其上方方块的毗邻以及下方方块的毗邻:

下列红石元件产生的方块更新的范围只有它的毗邻:

  • 铁轨(仅限水平铁轨)
  • 阳光探测器
  • 反向阳光探测器
  • 绊线(同时会使有效联结的绊线钩开启)
  • 活塞与黏性活塞(包括活塞臂与移动中的活塞)
  • 音符盒
  • 绊线钩(放置)
  • 标靶


下列方块的状态更改时不会引发方块更新:

  • 命令方块(但会使比较器更新)
  • 发射器(但会使比较器更新)
  • 投掷器(但会使比较器更新)
  • 栅栏门
  • 漏斗(但会使比较器更新)
  • 红石灯
  • 活板门

红石系统

Icon-info.png
此特性为基岩版独有。

红石系统是游戏用来管理红石电路的一个机制。在基岩版中,红石电路的运作主要依赖于红石系统,同时也会受到方块更新的影响。

红石系统储存了所有的红石元件及其附近的实体方块的信息及连接方式。每两游戏刻,红石系统就进行一次信号更新,计算和设置各个红石元件的红石信号。

红石刻

主条目:

红石刻(Redstone tick)简称rt,也就是2游戏刻(如果没有卡顿等于0.1秒)。

在Java版中,因为多数红石元件需要1rt或更多时间改变状态,所以红石刻曾被定义为Minecraft更新红石元件状态的最小时间单位,曾被玩家在红石电路中广泛使用。随着对游戏机制的进一步了解,现在常把游戏刻(简称“gt”)作为最小时间单位。

在基岩版中,大部分红石元件的信号通常每隔1游戏刻更新一次。因此红石刻既可以作为时间单位使用,等于2游戏刻;也可以用“红石刻”和“非红石刻”两个名词来指代某一游戏刻,以区分该游戏刻是否更新红石信号。

电路体积

通常使用长×宽×高的格式(电路的外切长方体)描述用于处理信号的电路的体积,其中包括底层用于附着的方块,不包括输入信号或输出信号的方块或结构。单位为方块(Block),简称b。

描述电路体积的另一种方法是忽略最下层支撑电路的那层方块(例如位于最下层红石粉之下的方块)。然而这种方法无法区分平面电路一格高的电路

电路特征

根据不同的设计目标,应当考虑一些常见的特征:

1格高电路
1格高电路只有1格,也就是说这种电路不能存在需要附着在下方方块的元件(例如红石线红石中继器)。
1格宽电路
1格宽电路指至少1个横向尺寸为1。也称为单片电路。
平面电路
指的是可以直接建造在地平面,不需要层叠元件(不计用于支撑红石元件的地平面)的电路。平面电路通常利于初学者理解与学习。
隐藏电路
指的是可以完全隐藏在一堵墙,或地板之下,或天花板之上的电路。这种电路尤其适合活塞门。
无延迟电路
指一接到输入信号,能够马上输出的零延迟电路。
无声电路
指不会发出声音的电路。这种电路不会有活塞发射器投掷器等会发出响声的元件。此类电路适合陷阱、安静环境以及需要减噪的电路的建造。
可堆叠电路
指同样的电路可以一个直接叠在另一个的旁边或上方的电路,叠放之后各个单元可以被一个总输入控制。
可并列电路
指同样的电路可以一个直接叠在另一个的旁边或上方的电路,叠放之后各个电路之间不会互相干扰。

可能还会有其他的设计目标,包括降低子电路延迟、减少昂贵元件消耗(例如比较器)与尽量减小设计尺寸等。

技术分支

生存电路

又称生存实用电路,简称生电。 特点是为生存服务,要求可在纯生存中实现。主要目标基本是大量生产某一种或某一类物品(例如各类刷怪塔、树场、自动刷石机等或者成就/进度)

虽然绝大多数生电电路是用于生产物品的,但是也有部分是用来处理物品或进行其它用途的(例如自动熔炉组、物品分类机、自动酿药机等)。

根据各个电路的需求不一,有些电路设计倾向于低耗材,而有些电路追求高产量;在工程较大时,减少游戏卡顿也是一个重要因素。

虽然称为"电路",生存电路的核心往往不仅仅是红石机制————更多的是游戏机制:生成机制、更新机制、数据结构......(常用手段包括但不限于:刷怪/生物、半自动或全自动种植及采收植物、合理的理由游戏bug特性复制部分不可再生资源等)。

在各种情况下,任何电路都能成为生电。

机械电路

机械电路,简称械电。 机械电路即利用活塞,粘性活塞等的种种特性,来实现方块的推拉。电路较大时,此技术分支往往结合飞行器技术,但一般仅仅作为电路的一部分使用,主体仍然属于机械电路。

高速械电

只追求速度,不追求体积的机械电路。要求最大程度地提高速度。 通常结构复杂,但速度极快(比如0.15s开门的2x2无痕玻璃门,还有一个日本dalao制作的一运行就卡的不要不要的0tick红石计算机)。

  • 注:tick(简称T,中文为刻)为Minecraft中时间单位,一般指游戏刻(gt,不卡顿为0.05秒,是游戏计算的基本单位)和红石刻(rt,等于2游戏刻,不卡顿即为0.1秒,为大部分红石元件的运行周期)。此处显然指红石刻。

高压械电

只追求体积,不追求速度的机械电路。要求最大程度地减小体积。 通常结构较为简单,十分精简,但有时时序复杂,速度极慢(比如占体积760方块的6x6活塞门,开关门共75分钟)。

观赏类

主要包含特殊图案、结构的拼搭等。其中,用机械电路重新实现的放大版原版方块,称为"普通oo"。外立面全部是侦测器、发射器、投掷器的,称为"精神污染"。还有一些玩梗的电路(例如在门上拼出""的活塞门)。

数字电路

数字电路,简称数电,即通过游戏所给的逻辑机制(或、非)来实现逻辑运算,并最终通过逻辑运算达到某种运算功能。由于逻辑运算往往需要使用各类数据存储器、缓冲,故而它们也是数字电路的组成部分。

数字电路在现实中是一门学科,所以如果没有基础,数字电路这个领域是十分复杂而高深的。

由于数字电路里实现各种复杂的数学运算多使用到加法器,所以数电圈里有一句话:数电万物皆可加。

数电相较于模电,速度较快,体积较大。

Minecraft中数字电路的许多模块功能基于现实中的数字电路(如RAM、ROM、CPU、编码器等先给我手搓个全加法器再说甚至还有游戏内建的计算机)。再加上基本逻辑门的实现方式也与现实接近(除了延迟不可忽略),Minecraft中高级数字电路的建造所需要的知识几乎和现实一模一样。徒手构造 Minecraft 数字电路与徒手绘制集成电路版图大同小异。

存在可以将现实中芯片设计与 FPGA 编程使用的 Verilog 硬件描述语言代码编译成 Minecraft 地图的软件。因此 Minecraft 可以用于对现实芯片设计进行仿真模拟。

红石模拟电路

红石模拟电路,简称模电,即利用比较器的加减和游戏提供的运算机制(比较,减法)来对模拟信号的处理与运算。模拟电路是连续的信号而红石模拟电路是离散的信号,所以和真正的模拟电路还是有区别的,不能混为一谈。 红石模拟电路主要分为弱信号模拟电路和强信号模拟电路。 由于红石模拟电路里实现各种复杂的数学运算多使用到比较器,所以红模圈里有一句话:红模万物皆可减。 模电相较于数电,速度较慢,体积较小。

红石弱信号模拟电路

红石弱信号模拟电路,简称弱模。 弱模是基于0~15的红石模拟信号的处理与运算,运算规则一般基于16进制或10进制。

红石强信号模拟电路

红石强信号模拟电路,简称强模。 比较器可以最大可以寄存2,147,483,647信号强度,而红石线最大只能寄存0~15红石强度。即强模是对比较器中的15~2,147,483,647信号强度的模拟信号进行的运算与处理。

TNT炮

TNT大炮是使用TNT加速和抛射其他实体(如玩家、生物、投掷物或者另一些TNT)的装置。通常会大量涉及实体碰撞箱、实体速度计算等知识,还需要一个由数字电路组成的复杂火控系统。

TNT炮圈有个不成文的规定:不能在炮内使用防爆方块。

矢量炮

通过控制各方向的加速TNT数量,实现精准打击。如果将加速对象换成末影珍珠,则可实现定点传送。

通常有以下几部分:数控系统:控制各个部分协调运作;TNT复制列阵:复制TNT并归聚到指定位置;校准系统:校准代发射的箭矢或其他实体然而一般只有箭矢、末影珍珠等少量实体能够经受住大量TNT轰炸

电磁炮

名字取自大名鼎鼎的超电磁炮,但运作原理与电磁学无关。某科学的我的世界实际上是通过发射一系列爆炸时间经过精确调制的TNT,实现多段加速,从而在地表形成基本成一直线的坑。这一效果与超电磁炮接近,故得名。

与矢量炮结构有部分相似,但发射的不是箭矢、末影珍珠一类的实体,而是大量的TNT

飞行器技术

注意: 该科技至今没有完全统一名称。称呼视个人以及不同研究组织而定。

飞行器技术,泛称绿萌、又称航械、粘液块技术。也常被称为活塞虫。

1.8版本,更新粘液方块后,脱胎于械电,利用活塞和粘液块/蜂蜜块实现可单向或多向航行的机械,能用来移动几乎所有本条目的电路,例如移动矢量炮、移动33门、移动CPU、移动树厂等。

技术型

该类别的飞行器致力于彰显其所蕴涵的技术高度,例如全舰数控仓、自定义化引擎、高精密火控,亦或者搭载可移动的其他电路,通常将其体积压到极致。

性能型

该类别的飞行器致力于发掘飞行器技术用于军事用途的潜能,例如各类可移动战舰,以及由此衍生出的种种技术方面的论证

效能型

该类别的飞行器主要用于于进行某种工程建设,或是用于游戏内的工业化生产活动。如世界吞噬者主要用来挖区块、地板机用来铺地板、盾构机可以在炸远古残骸时抵挡部分爆炸伤害,或是作为全自动农场的收集装置使用等。通常属于纯净生存电路(在任何情况下禁止使用指令、但是非纯净可以使用mod)。

观赏型

该类别的飞行器主要用于观赏,因此对外形的塑造较为看重。所以其外观较为优美

无线红石技术

无线红石技术,就是使用紫水晶块和幽匿感测体远程传输信号或者利用各种各样的bug来达成远程操控其他红石机械的目的的技术。

外部链接

Creeper娘.png
Creeper
提示你
为了照顾那些方块堆积沉迷症的人
这里提供由Herobrine的怨念凝聚而成的Minecraft Wiki条目供参考
红石电路
  1. JAVA版拥有活塞BUD系统,而基岩版并不具备活塞的BUD