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紅石電路

来自Minecraft Wiki
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紅石電路(Redstone circuits)爲你可以建造起來用于控制或激活其他機械的結構。

电路本身既可以被设计爲用于响应玩家的手动激活,也可以让其自动工作——或是反复输出信號,或是响应非玩家引发的变化,例如生物移动、物品掉落、植物生长、日夜更替等等。Minecraft中能够被紅石控制的機械类别几乎覆盖了你能够想象到的极限,小到最简单的機械(如自动門與光開關),大到占地巨大的电梯、自动农场、小游戏平台,甚至游戏内建的计算机。了解如何构建和使用紅石電路及其可控制的机制能极大地增加Minecraft中可遊玩的範圍。

紅石结构的主题非常广泛,因爲你可以创建多种紅石電路。本条目不仅仅是紅石结构的一個概述。您可以点击各章节的主条目查看详细信息。紅石電路基本是基于现实生活中的數字電路的。

注意:

  • 本條目及其子條目用「1/0」或「高電平/低電平」代表紅石「激活/非激活」
  • 本條目及其子條目用計量單位“刻”來表示紅石的最小脈沖寬度,1刻=0.1秒=2倍遊戲運行單位周期。在其他非紅石相關條目中可能會出現1刻=0.05秒的情況,詳見條目。
  • 本條目及其子條目的“同相,反相”與“同向,反向”兩組術語不可混淆。“相(Phase)”代表相位,指邏輯代數中的“相同”與“相反”(例如“真”與“假”互爲反相);“向(Direction)”代表方向,意味空間走向(例如“朝東”與“朝西”互爲反向)。
  • 本篇中的“上邊沿/上升沿”指紅石信號由“未激活”到“激活”的變化瞬間;“下邊沿/下降沿”指紅石信號由“激活”到“未激活”的變化瞬間。

基本概念[編輯 | 編輯源代码]

在描述能够建筑紅石電路的方塊以及可建的电路种类之前,您需要对一些基本概念有所认知。

紅石元件[編輯 | 編輯源代码]

紅石元件能够接受紅石信號并作出反应(例如移动、发光等),例如活塞、紅石燈、發射器等。紅石元件是在紅石電路里具有一定使用目的的方塊,大致分爲三个大类,部分电路提供能量来源,例如紅石火把、按鈕、拉杆、紅石块、壓力板等。

  • 電源爲整個電路或部分電路提供能量來源,例如紅石火把、按鈕、拉杆、紅石塊、壓力板等。
  • 傳輸線將電能從電路的一部分傳遞到另一部分,例如紅石粉、紅石中繼器、紅石比較器等。
  • 機械接受電能並作出反應(例如移動、發光等),例如活塞、紅石燈、發射器等。

充能[編輯 | 編輯源代码]

另見:充能與供電

紅石元件與部分方塊能够被充能或解除充能。如果说一個方塊被“充能”了,则这个方塊就可以作爲電源,能向毗鄰的“用电”方塊供电以使其工作。(“毗邻”是这样定义的:一個方塊是正方体,正方体有6个面。也就是说與一個方塊的任意一個面接触的方塊最多可能有6个,称之爲“與该方塊毗鄰的方塊”)。

當非透明方塊(例如石頭、砂岩、泥土等)被電源 (或是中繼器、比較器)充能,我們稱這個方塊被強充能了(這個概念與充能等級不同)。強充能的方塊可以激活毗鄰的紅石線。绝大多数電源可以強充能自身。

當非透明方塊僅被紅石線充能,我們稱這個方塊被弱充能。被充能的方塊(无论强度如何)都可以影响毗鄰的紅石元件。不同的元件产生的反应不同。您可以查看这些元件的具體描述

没有不透明的方塊可以直接爲另一個不透明方塊充能,因爲中间必须有紅石粉或其他紅石元件。透明方塊不能被任何东西充能。“强”與“弱”充能仅适用于不透明的方塊,而不适用于紅石粉或其他紅石元件。

被充能的方塊(強或弱)會影響相鄰的紅石組件。不同的紅石組件對其反應有所不同。有關詳細信息,請參閱個別描述

充能等級[編輯 | 編輯源代码]

充能等級(又称“信號强度”)爲0到15的整数。大多数電源组件均提供满强度的15级信號,但少数電源组件能提供不同的信號强度。

紅石線能向相邻的紅石線传导信號,但每传导1格,充能等級就降低1。因此,连续的紅石線最远能将能量传到15格远。爲了突破这个限制,你可以保持(使用紅石比較器)或是重新加強(使用紅石中繼器)紅石信號。充能等級只会因爲紅石線之间的直接传导而衰减,不會在紅石線與其他元件或方塊之间衰减。

您可以通过调节处于减法模式或比较模式的紅石比較器以直接控制输出不同的信號强度。

紅石(狀態)更新[編輯 | 編輯源代码]















以曼哈頓距離度量的“兩格以內”範圍

当电路的某一部分发生状态的改变,该改变会引起毗邻方塊的“紅石(狀態)更新”(请勿與Minecraft 1.5正式版的名称“紅石更新”混淆)。紅石更新是个连锁反应,会计算直到到达已载入区块的边界,通常这个过程极爲迅速。然后,这些变化中的每一個都可以在其周围方塊中产生其他变化。每次更新将按照加载区块中的紅石電路规则传播(更新不會传播到卸载的区块中),通常速度非常快。

单次紅石更新会使得其他紅石元件得到“附近发生变化”的提示,并得到作出相应状态变化的机会——但并非所有紅石更新都会导致变化。例如新放置的紅石火把并不會使甸T员咭丫被激活的紅石粉发生状态改变,这样,紅石更新在这个方向上的连锁反应就会在此处终止。例如,如果紅石火把激活并更新其下方的紅石粉,紅石粉可能已经由其他东西充能,在这种情况下,紅石粉不會改变状态,更新的传播也将停在那里。

紅石更新也会在任何临近方塊被放置、移除或摧毁时发生。

固體方塊不會知道它们是否被充能。紅石状态更新只是更新紅石元件周围的足够的方塊以更新周围的其他紅石元件(例如,壓力板更新其相邻方塊及其附加方塊的相邻方塊,其中包括该方塊下方的紅石粉)。

除了紅石状态更新之外,紅石比較器还可以通过容器(包括带有容器礦車的探测鐵軌)和某些其他方塊进行更新。状态发生变化时(例如物品栏里的物品发生变动)的水平距离最多爲两个方塊。

下列紅石元件会使得以曼哈頓距離度量的2格以内产生紅石更新:










紅石元件的毗邻方塊以及附着方塊的毗邻方塊

下列紅石元件会使其比鄰方塊,以及紅石元件附着方塊的比鄰方塊产生紅石更新:







比鄰方塊

下列紅石元件只会使其比鄰方塊产生紅石更新:

這是一個異或門。是一個帶2個輸入端的T型觸發器。

  • 絆線
    (同时会激活有效联结的絆線鈎)

  • 活塞
    與粘性活塞(包括活塞基体與活塞臂伸出空间)

  • 充能鐵軌
    (仅限水平鐵軌)

  • 鐵軌
    (仅限水平鐵軌)

下列方塊狀態更改時不會引发紅石更新或方塊更新(尽管任何方塊在移动或被破坏时都会在其相邻方塊上产生方塊更新):

紅石刻[編輯 | 編輯源代码]

紅石刻(Redstone tick)Minecraft计算紅石机构状态的最小时间单位,等于0.1秒。紅石火把,中繼器以及激活的紅石组件需要1刻或更多时间改变状态,这就引入了在大型电路中至關重要的延迟。

紅石刻與“遊戲刻”或“方塊刻”不同。当討論紅石電路时,“刻”一词仅指“紅石刻”。

信號與脈沖[編輯 | 編輯源代码]

具有穩定輸出的電路能夠産生信號——“激活/非激活”时称爲“真/假”或“高电平/低电平”。当信號出现一個较爲短暂的非激活-激活-非激活过程,该过程通常被称爲脈沖(或正脈沖。相反的过程被称爲负脈沖)。

非常短的脈沖(1-2刻的)可能会使一些电路组件由于紅石部件的更新顺序差异而产生问题。例如紅石火把、比较器无法响应由中繼器形成的1刻脈沖。

激活[編輯 | 編輯源代码]

機械元件的激活 — 機械元件可被電源元件(如紅石火把)、充能的方塊、紅石粉、中繼器與比较器以恰当的方式激活

機械元件(活塞,門,紅石燈等)可被激活,引发機械元件的反应(如推动方塊,開門,紅石燈点亮等)。

所有機械元件都可以被下列方塊激活:

  • 毗鄰的,處于激活狀態的電源元件
例外:紅石火把不會激活其附着的機械元件,活塞不會被其活塞臂朝向的電源元件激活
  • 毗鄰的充能非透明方塊(強充能與弱充能均可)
  • 面朝機械元件,且激活的紅石比較器紅石中繼器
  • 连接指向機械元件(或如果機械元件上表面能够放置紅石粉也可以),激活的紅石粉,或毗鄰的点状紅石粉;毗鄰的,但未指向機械元件的紅石粉不會激活機械元件。
准聯通方式激活——活塞也能夠被能夠激活活塞之上空間的東西激活。請注意,最左側的夠活塞並未被准聯通激活,因爲紅石粉仅仅是路過了活塞上面的方塊,而不是直接指向該方塊,因此無法激活該活塞

有些機械元件只会在刚激活时有所反应(如命令方塊执行命令,投擲器與發射器发射物品,音符盒播放一個音符),直到反激活-激活之前都不會再有所反应。其他機械元件会在激活时始终保持状态,直到反激活(紅石燈保持点亮,門保持開启,漏鬥保持不工作状态,活塞保持伸出等)。

部分機械元件可以用其他方式激活:

  • 發射器投擲器活塞可以被以下方式激活:即如果一种方式能激活该機械元件之上比邻的“虚拟元件”(因爲是“虚拟”的,就算是空氣或透明方塊也无碍),该機械元件也会被激活。这种情况有时也会表达爲:该元件可以被斜上方或上方2格的方塊激活。右图即爲这类方式的例子。 这种方式被称爲准聯通
  • 雙開占地2格,则准聯通可用空间也加倍,即任意一边門的上方。

充能與激活[編輯 | 編輯源代码]

充能與激活 — 上方的紅石燈既被“激活”(因此紅石燈点亮),也被“充能”(因此毗邻中繼器激活,且下方紅石燈点亮),但下方紅石燈只是被“激活”,並未被“充能”

對于非透明機械元件(包括命令方塊投擲器發射器音符盒紅石燈),因爲非透明方塊可以充能,因此区分它们是被“激活”还是被“充能”相当重要,也因此我们将“激活”與“充能”作爲两个独立的概念进行表述。

  • 如果機械元件能够激活邻近的紅石粉,那么称其爲被充能了。
  • 如果機械元件本身能够作出一定的反应,那么称其爲被激活了。

任何充能機械元件的方法也会同时激活機械元件,但一些激活方法(如比邻被充能的非透明方塊)并不會充能该機械元件。

透明機械元件(門、栅栏門、活塞、漏鬥、鐵軌、活板門)可被激活并作出反应,但因爲不具备非透明方塊的性质而无法被充能。

電路與機械[編輯 | 編輯源代码]

兩個術語通常都用于指包含電路組件的結構,但兩者一般還是有明顯區別的:

  • 電路(circuit)爲处理信號的结构(生成,修改,组合等)。
  • 機械(mechanism)会对环境产生影响(移动方塊,開門,改变光照强度,播放声音等)。

所有機械均包含紅石组件或电路,但电路本身是不會对环境产生影响的(除了紅石火把或中繼器在激活时产生的光,或活塞作爲电路组成成分之一时造成的推拉方塊的负效果)。明确这些简单的概念有利于我们理解紅石電路

電路尺寸[編輯 | 編輯源代码]

本wiki用宽× 长× 高的格式(电路的外切长方体)描述电路的尺寸,其中包括底板支撑方塊,但不包括输入/输出。

描述電路尺寸的另一种方法是忽略最下层支撑电路的那层方塊(例如位于下层紅石粉之下的方塊)。然而这种方法无法区分平面電路一格高的電路

通常直接用电路的占地面积,或是直接用1格宽的电路的长度描述電路尺寸较爲方便。

電路特性[編輯 | 編輯源代码]

根據不同的設計目標,您應當考慮一些常見的特性:

1格高電路
1格高電路只有1格,也就是说这种电路不能存在需要下方方塊支撑的元件(例如紅石線、紅石中繼器)。
1格寬電路
1格寬電路指至少1个横向尺寸爲1。
平面電路
指的是可以直接建造在地平面,不需要层叠元件(不计方塊支撑紅石元件)的电路。平面電路通常利于初学者理解與学习。
隱形電路
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門。
立即響應電路
指一接到输入信號,能够马上输出的零延迟电路。
靜音電路
指不會发出声音的电路。这种电路不會有活塞、發射器、投擲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。
可堆疊電路
指同样的电路可以一個直接叠在另一個上面的电路,叠放之后电路之间不會互相干扰。
可並列電路
指同样的电路可以一個直接比邻另一個旁边建造的电路,比邻之后电路之间不會互相干扰。

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)與尽量减小设计尺寸等。

電路類型[編輯 | 編輯源代码]

虽然建造電路的方法无穷无尽,但特定的电路建造样式是比较固定的。下面的章节对Minecraft社区中流行的电路进行了分類,每个章节有独立的主条目用于描述具体的电路设计方案。

某些電路可能只能完成最簡單的控制功能,但你將逐漸能用此類簡單電路的組合成複雜的、能夠滿足機械需要的大型電路。

傳輸電路[編輯 | 編輯源代码]

信號传输常用术语包括:傳輸類型,纵向传输,中繼器與二極管。

傳輸類型
向上縱向傳輸
向下縱向傳輸
基岩版中的雙向垂直梯子
虽然横向传输较爲直接,但纵向传输有时具有出人意料的适应性與集成性。
  • 紅石樓梯:最簡單的縱向傳輸就是在斜向上的方塊上鋪設紅石線,1×2的上半格台階上直线向上铺紅石,或是2×2的螺旋结构,或是其他类似结构。导线樓梯既能够向上也能向下传输信號,无延迟,但占地庞大,每15个就需要中继。
  • 紅石梯:因爲熒石塊、倒置樓梯階梯能够承载紅石線的同时不切断紅石線,信號就能够在2×1的“梯子”上纵向传输(仅能向上传输!)。导线梯占地小,无延迟,但每15个就需要中继。
  • 火把高塔與火把梯:紅石火把能够充能其上方的方塊與相邻的(包括下方的)紅石線,这样,纵向传输便成爲可能(向上與向下的设计不同)。本方案无需中继,占地小,但会引入不小的延迟。

在携带版之中,可以通过八个雪堆叠形成类似于雪塊的方塊进行梯式纵向向下传输[同台階/樓梯/熒石]

中繼器
“中继”信號指的是将信號加强到完全信號强度。最简单的方法就是使用紅石中繼器,包括如下變種:
二極管
“二極管”指只允许信號单向传输的电路,通常用于防止电路反向干扰引起的状态改变或延迟紊乱,也可以用于防止大型电路中的线路彼此串扰。常用的二極管包括紅石中繼器、一格高的熒石與无法向斜下方传输信號的倒置台階
很多电路已经具有单向性,因爲它们的输出端不會接受输入信號,例如以附着在方塊侧面的紅石火把作爲输出的电路。

邏輯電路[編輯 | 編輯源代码]

有时,你需要判断输入信號,经过一定的算法产生一個输出。这类电路即爲人们耳熟能详的逻辑門(“門”只让满足“逻辑”的信號输出)。

逻辑門输出
显示每个输入A與B(绿色)的组合所对应的逻辑門的输出(红色)
A 對應語言表述
B
非A A爲0吗?
A或B 有输入爲1吗?
A或非B 两个输入均爲0吗?
A與B 两个输入均爲1吗?
A與非B 有输入爲0吗?
A異或B 兩個輸入不同嗎?
A同或B 兩個輸入相同嗎?
A蘊含B 如果A爲1,B也爲1吗?
另見:教程/基本逻辑門
非門
非門(即“反相器”)的输入與输出相反。
或門
或門在任意一個输入爲1时,输出爲1。
或非門
或非門在任意一個输入爲1时,输出爲0。
與門
與門在所有输入都爲1时,输出爲1。
與非門
與門在所有输入都爲1时,输出爲0。
异或門
异或門在输入不同时,输出爲1。
同或門
同或門在输入相同时,输出爲1。
蕴含門
蕴含門仅当第一個输入爲1,第二个输入爲0时,输出爲0。

脈沖電路[編輯 | 編輯源代码]

某些电路需要特定长度的脈沖,其他电路用脈沖长度传达特定信息。脈沖電路派上了用场。

在一個状态稳定,另一個状态不稳定的电路通常称爲单稳态电路(monostable circuit)。大多数脈沖電路属于单稳态电路电路,因爲它们的激活态(非稳态)只能持续较短时间就回到稳定态。

脈沖发生器
脈沖发生器产生特定长度的脈沖。
脈沖限制器
脈沖限制器(又称脈沖缩短器)可以缩短过长的脈沖。
脈沖稳定器
脈沖稳定器(又称脈沖延长器)可以延长过短的脈沖。
脈沖延迟
脈沖延迟电路能够爲脈沖提供延迟。
邊沿感應器
邊沿感應器在信號变化时:从0到1(“上升沿”感应器)或从1到0(“下降沿”感应器),或两者均感应(“双边沿”感应器)。
脈沖长度识别器
脈沖长度识别器能够在输入脈沖长度在某个范围内时输出信號。
示波器
示波器爲依次连接的比较器(1.5以下可以用1刻的紅石中繼器)链,据此能够通过点亮的中繼器数量直观地测量脈沖长度。

時鍾電路[編輯 | 編輯源代码]

時鍾電路爲持续、重复提供特定长度脈沖的脈沖发生器。一些時鍾電路可以永久工作,另一些则可控。

简单的時鍾電路只有两个等长的状态(0與1长度相同)。例如5刻激活與5刻非激活的时钟被称爲5刻时钟。

中繼器时钟
利用中繼器(链)获得時鍾電路中必要的延迟的电路。通常需要紅石火把以获得反相功能。
漏鬥时钟
漏鬥时钟通过漏鬥链循环传递物品,并通过紅石比較器侦测输出。
活塞時鍾
利用活塞對方塊的推拉完成電路的反相功能。

時鍾電路也可以基于陽光傳感器礦車、掉落物品的自然消失、水的流動等。

記憶電路[編輯 | 編輯源代码]

與邏輯電路永远反映输入信號不同,記憶電路的输出不单與输入相關,还與“过去的输入”相關。这样能够完成对电路過去状态的“记忆”。在现实生活中的电子学中,鎖存器指对输入信號的某个状态产生反应的电路;觸發器指对输入信號的变化产生反应的电路。

RS鎖存器
RS鎖存器有2个输入。输入端爲S(Set)端與R(Reset)端:S端输入一旦变成1,输入就爲1并保持;R端输入一旦变成1,输入就爲0并保持。最简单的RS鎖存器爲知名的“RS或非鎖存器”,其爲Minecraft最古老也是最常见的記憶電路。
T觸發器
T觸發器用于信號切换(类似拉杆)。T觸發器具有“时钟”输入端,输入端满足特定条件时,输出端会切换一次。
D觸發器
具有"data(数据)"输入端與"clock(时钟)"输入端。输入端满足激活条件时,输出端会变成此刻数据输入端相同的状态。
JK觸發器
具有稍微复杂的时序逻辑。详见具体條目。
計數器
與基本觸發器不同,計數器能够具有多个状态,从而完成对较大数字的计数。

还有很多記憶電路可供选择。

雜項電路[編輯 | 編輯源代码]

此類電路一般不常見,但卻是大型複雜工程的重要組成部分。

数据分配器與继电器
数据分配器爲逻辑門的高级形式之一,选择端的输入信號决定输出端输出與哪个输入端的数据。
随机信號发生器
随机信號发生器能够产生无法预测的信號。一些随机信號发生器利用了Minecraft的随机特性(例如仙人掌生長或發射器對發射槽的選擇);另一些則采用數學上的僞隨機算法。
多輸入電路
多輸入電路能够同时处理多个输入并得出综合输出。此类电路是建造计算器、数字钟與基本计算机的基石。
方塊更新感應器

方塊更新感應器(Block Update Detector,缩写爲BUD)爲能够对方塊状态改变产生反应的电路(例如石头被開采,水变成冰,南瓜长出等一切涉及方塊的数据更改的行爲)。BUD通过产生脈沖作出反应,而T-BUD(可切换開關的BUD)通过切换其输出状态作出反应。这些通常基于设备行爲中的细微怪癖或故障;电流回路通常依赖于活塞。在1.11更新中,BUD的许多功能都被浓缩爲高度需求的偵測器。加入这个是爲了與基岩版享有同樣特性。

另見:教程/方塊更新感應器

愛好者們還有很多更複雜的電路方案。

另見:教程/高级紅石電路

建造電路[編輯 | 編輯源代码]

計劃[編輯 | 編輯源代码]

建造紅石電路的第一步是确定电路能做些什么。

  • 應該在哪裏控制整個電路?如何控制?
    • 電路是由玩家控制,生物移動控制或是其他控制方式?
  • 電路能夠實現什麽樣的功能?
    • 照明、推動方塊/生物、識別物品或其他?
  • 信號如何从控制端传向機械?
    • 需要将多个来源产生的信號组合到一起吗?

建造[編輯 | 編輯源代码]

建造電路时使用特定的方塊组合是个不错的习惯,这样你当修建其他的工程时,看到这些方塊你就能意识到不能再继续挖了。常见的选择有石磚雪塊羊毛(不同顔色的羊毛有利于你自己區分電路的不同部分)。

當在熔岩边上建造電路时要特别小心。很多电路组件会在液体流过时被破坏。

建造電路以引爆TNT(陷阱或大炮)时要格外小心。建造中的电路可能会意外触发TNT,因此强烈建议最后再放置TNT。例如,如果你将紅石火把放置在被充能的方塊上,它将不會“弄清楚”它应该在下一刻之前關闭,并且可以短暂地爲电路的另一部分充能直到那时候。在电路的其余部分完成后放置TNT将有助于避免此类问题和元件本身的损坏。这也适用于可能通过这种动作意外启动的电路的任何其他特征(例如,在电路准备好之前激活發射器)。

解決問題[編輯 | 編輯源代码]

當電路出問題時,仔細檢查,嘗試尋找出問題的來源。

  • 你是否想从一個弱充能方塊引出电能?也许你需要紅石中繼器使其強充能,或者用紅石中繼器引出电能。
  • 你是否想让电能穿过一個透明方塊?用非透明方塊代替它,或者绕道而行。
  • 你是否无意中建造了一個短路电路,使得本来应当激活的紅石火把燃尽了?修正短路电路,并更新紅石火把的状态。
  • 本不該激活的電路部分是否錯誤激活了?也許你不小心把不同部分的線路之間連了起來。
  • 活塞、發射器或投擲器的激活方法是否错误?

精煉[編輯 | 編輯源代码]

電路正常工作後,考慮一下是否能夠提高電路(而不是破壞電路)的性能。

  • 你能讓電路反應更快(延遲更短)嗎?
    • 减少信號传输中不必要的元件数量,如会拖延时间的中繼器。
  • 你能讓電路更小嗎?
    • 你能使用更少的方塊嗎?
    • 你能缩短紅石線的长度吗?
    • 电路在极短的脈沖下依然能正常工作吗?
    • 電路在頻繁地激活/非激活交替下依然能正常工作嗎?
  • 你能讓電路更穩定嗎?
    • 当脈沖非常短时,电路是否仍然有效?
    • 當電路連續快速啓動和停用時,電路是否仍然有效?
  • Minecraft新版本的特性是否有助于提高电路的效率?(如紅石比較器、锁存中繼器和偵測器等)
  • 電路噪聲能小一些嗎?
    • 能盡量少用發出聲音的方塊嗎?
  • 你能够减少任何延迟吗?具有许多紅石元件的构造经常改变状态,会导致光、声音、颗粒或更新延迟。

另見[編輯 | 編輯源代码]

  • 現實中的電路
    • 數字電路
    • 邏輯代數