[TECO出品]《红石理论》| Part I 红石·理论基础
本帖最后由 冷域LYOfficial 于 2023-3-18 13:32 编辑《红石理论》 Part I
红石·理论基础
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▌前言：红石真是一个神奇的东西，它的加入，让Minecraft有了更多可能，游戏内也可以充满科技感和生活感。然而，这么一个神奇的东西应该怎样学习呢?《红石理论》系列教程将从头到尾教你基础的红石理论我们坚持“授之以渔”，不提供成品，只教你理论让你学会自己创造新的红石机器那么，现在开始吧！▌阅读方法：
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第一章：常见红石元件
一.认识红石与红石元件
要学红石，无论是学理论，还是学实践，第一步都是要学习红石及红石元件。
虽然说是红石，但MC中并没有一个全名叫“红石”的东西，我们常说的红石其实是红石粉，是最基本的红石元件。
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一个红石电路需要三部分，即信号源、传输元件和机械元件。
信号源是一切红石信号的来源，与生活中的电源类似，为了描述简便，以下均以“电源”来称呼。
狭义上的红石元件是指所有的电源以及合成需要红石粉的元件，如电源中的按钮、红石火把，传输元件中的红石比较器、红石中继器，机械元件中的活塞、红石灯。
广义上的红石元件是指所有的电源以及所有可以被红石信号激活产生相关变化的元件，如门、铁活版门、龙头等。
由于这是基础教学，所以我们第一章先来学习一些基本的红石元件，如果你想学习更多红石元件，请去 MCWiKi 查看红石元件列表。
二.常见红石元件
0.前言
这个帖子面向小白，所以必要的东西还是要有的，大佬请自行跳过。
这里讲的只是很小一部分的红石元件，主要为了PartI内知识考虑，想进一步学习请查看选修一《红石·反应原理》。
如果大家觉得看字太慢的话，请看看这个视频，虽说是整活，但知识点丰富，如果看完后觉得自己了解的差不多，可以自行跳过红石元件这一节！
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1.常用电源
[*]红石块
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红石块是为数不多几个能被活塞推动的方块电源之一。 它占 1 格大小的空间，可以为周围 6 个面提供稳定不间断的持续性红石信号。
由于可以被活塞自由推动，红石块成了很多红石小白和械电大佬钟爱的物品。
由于它可以凭空放置，不需要在底下垫东西，也不用管邻近方块是否支持贴壁放置（如不能把红石火把贴在半砖壁上），红石块也成了很多循环电路的启动信号。
[*]红石火把
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红石火把是为数不多几个可以熄灭的电源之一。
它占1格大小的空间，可以为除了下方的周围 5 个面提供稳定不间断的持续性红石信号，在贴壁时能为下方电路提供弱信号。
它可以被别的红石强信号反向激活（这时候一般要用到中继器），变成熄灭状态，因此它常被用在一些“非门”中（进一步学习请查看必修三《数模·电路基础》）。
它在一些过快的高频电路中会“烧毁”熄灭，需要再次激活才能使用。
[*]拉杆
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拉杆是为数不多几个能与玩家交互的电源之一。
它占1格大小的空间，贴壁放置，可以为包括贴壁方块在内的的周围 6 个面提供稳定不间断的持续性红石信号。
拉杆有两种状态，拉上为关，拉下为开，只需右键一下切换状态，控制开闭，相当于生活中的灯的开关。
[*]按钮
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按钮是为数不多几个能与玩家交互的电源之一，也是为数不多几个有许多材质的电源之一。
它占1格大小的空间，贴壁放置，可以为包括贴壁方块在内的的周围 6 个面提供短暂的红石信号。
按钮有两种状态，平常为关，按下为开，只需右键一下切换状态，控制开闭。
[*]压力板
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压力板是为数不多几个能与玩家交互的电源之一，也是为数不多几个有许多材质的电源之一。
它占1格大小的空间，贴地放置，激活范围超广，不仅是周围 6 个面的方块，还能为下方方块以下一格的红石线充能，可以提供短暂或长期的红石信号。
压力板有两种状态，平常为关，踩下为开，只需人踩、丢物品等切换状态，控制开闭。
压力板和按钮不同，按钮按下后会自己弹起，而压力板只要上方有实体就会一直输出信号，当实体离开后会延迟一下断开信号。
轻质压力板和重质压力板激活与丢的物品数量有关。
2.常用传输元件
[*]红石粉
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红石粉是一种可以传输红石信号的物品，最多可以同时连接 4 个方向。
可以与同格高、高一格、低一格的红石粉连接形成连续的红石线。
红石线在传输过程中信号会递减，与电源相连的红石粉信号为 15，每连 1 格信号强度 -1，减到 0 后不能继续传输。
红石粉可以自动与其他红石元件连接，如红石火把、中继器、红石灯等，可以将红石信号从电源引向其他传输元件或机械元件。
激活的红石粉充能相连的以及上下方的红石元件。
红石粉类似于生活中的电线。
[*]红石中继器
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红石中继器是一种可以传输红石信号的物品，最多可以同时连接 4 个方向。
只能与同格高的红石粉、中继器、比较器连接，且信号只由末端指向前端，不可以逆向传输信号，也不可以接受侧向的信号。
红石中继器有增强信号的作用：在传输过程中信号始终保持为 15，可以增强红石线的信号强度。
红石中继器可以与其他红石元件连接，如红石火把、红石线、红石灯等，可以将红石信号从电源引向其他传输元件或机械元件。
激活的红石中继器只能充能前端的红石元件，其他方向都不可以。
红石中继器类似于生活中的二极管。
[*]红石比较器
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红石比较器是一种可以传输红石信号的物品，最多可以同时连接 4 个方向（1输出3输入）。
只能与同格高的红石粉、中继器、比较器连接，且信号只由末端指向前端，不可以逆向传输信号。
红石比较器有保持信号的作用：当侧面没有信号输入时，可以保持红石线的信号强度；有信号输入时，可以比较红石线的信号强度。
红石比较器可以与其他红石元件连接，如红石火把、红石线、红石灯等，可以将红石信号从电源引向其他传输元件或机械元件。
红石比较器也可以与容器相连，用于检测物品数量。 激活的红石比较器只能充能前端的红石元件，其他方向都不可以。
3.常用机械元件
[*]活塞
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活塞是一种很常见的机械元件，有活塞和黏性活塞两种。
活塞被激活后可以将方块推出，最多可以推出 12 个方块（粘液块附着的方块也算）。
活塞并不能推动所有方块。
黏性活塞可以在推出后拉回所黏连的方块，普通活塞不行。
[*]红石灯
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红石灯是一种很常见的机械元件，是常见的信号检测显示装置。
红石灯被激活后会点亮，是常见的装饰性方块。
红石灯是唯一一个会被红石激活后亮度为 15 的强光源，所以经常在械电、数电中使用，如数码管、计算机屏幕等。
[*]铁轨
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普通铁轨，就是个铁轨，平铺的铁轨除了能被刷出来以外，跟红石一点也不沾边。
转角的T型普通铁轨可以被红石信号激活转换方向，常用在车站等地。
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动力铁轨，旧名为充能铁轨，可以被稳定的红石信号长期激活。
激活的动力铁轨可以激活单方向上 8 格内的铁轨，也就是说，激活一个动力铁轨，可以最多有 17（8+1+8）个铁轨被激活。
激活的动力铁轨可以使矿车加速，但不会超过8m/s。 激活铁轨上两个相对行驶的矿车会相撞弹开。
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探测铁轨可以被行驶在上面的矿车激活，同时可以检测矿车的重量。
探测铁轨与压力板极其类似，可以激活毗邻的铁轨和红石元件。
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激活铁轨并不能加速矿车，但是能引起矿车的特殊功能。
比如，可以把乘客甩出矿车，激活命令方块矿车，激活 TNT 矿车，锁死漏斗矿车。
[*]漏斗
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漏斗是一种很神奇又很常用的物品，它既属于红石元件，又是容器。
作为容器，它有 5 个槽位，可以疏导物品，可以朝向下方、侧向来连接漏斗或其他容器。
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作为红石元件，它在被激活时会锁死，物品不能流入流出。
[*]TNT
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TNT 是最不像红石元件的红石元件，因为它的合成不需要红石。
TNT 可以被打火石、火焰弹、火矢点燃，可以被红石信号激活。
TNT 爆炸后会破坏方块，产生冲击波。
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第三章：中继器进阶理论
一.认识中继器
从这一章开始，基本了解红石元件和电路连接基础的各位就要开始进一步进阶了！
平时，我们见到的红石中继器是这个样子的：
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点亮（被激活）后，就会变成这个样子：
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你会发现，中继器好像石头上摆了两个红石火把一个红石粉，没错，这就是它的合成表。
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可是，有的时候，红石中继器又会变成下面的样子：
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别急，让我们细细讲解！
二.中继器的功能
1.中继作用
说到中继器，首先，什么是“中继”?
在第一章中，我们是这么描述的：
红石中继器有增强信号的作用：在传输过程中信号始终保持为15，可以增强红石线的信号强度。
信号强度是什么？信号强度，即为一格红石所能输出的能量大小。从电源出来的红石信号最强，为15级，每经过一格，信号强度就会减1。
这里我们使用了 XeKr 的 红石显示材质包 （XeKr打钱），可以轻松看出红石线信号强度大小：
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从直观来看，被激活的红石线是有亮度的，最亮的为15，最暗的为1。红石信号从电源开始，每经过一格，信号强度就会减1，如果红石信号太弱，就无法激活一些红石元件了。
上图中信号强度为1-15的红石线旁的红石灯都能被激活，而信号强度为0的红石线就无法激活红石灯。
而红石中继器，所谓“中继”，即把信号增强到最大。在一条红石线路中安上一个红石中继器，那么输出的红石信号就会立刻变为15，即最强信号。
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经过中继器的“中继”作用，你可以将一条红石线路无限延伸，而不用担心其因信号太弱而失去作用。
2.延迟作用
右键红石中继器，会发现两根红石火把之间的距离会发生变化。而这个距离越大，红石信号从进入到出去的时间就会变多。红石中继器总共有四个档位，对应着四个时间延迟。
这个所谓的“时间延迟”，是 MC 中的一个概念，叫做“红石刻”。
这里我们要简单普及一下“红石刻”的概念了：
MC 中最小的计时单位是“游戏刻（Game Tick）”，简称“刻（Tick）”，简写作“gt”。MC 中一刻对应现实中的 0.05 秒，MC 中的一天有 24000 刻，也就是现实生活中的 20 分钟。
而“红石刻（Redstone Tick）”是作为红石响应的最小时间单位，简写作“rt”。1 红石刻= 2 游戏刻= 0.1 秒，即：1rt=2gt=0.1s。
目前你只需要了解这些，更多红石刻及计算基础知识我们会在第五章中讲解。
回到刚才所言，红石中继器的四个档位，就是四个时间延迟，一档对应 1rt 的延迟，二挡 2rt，三挡 3rt，四挡 4rt。一个红石中继器最多能将信号延迟 4rt 也就是 0.4 秒，想要更长的延迟？不妨试试第二章中的知识，把多个中继器串起来吧！
红石信号延迟有什么用？简单来说，就是让信号停留一会，信号从后边过来了，等一会再向前传输，后方的信号消失了，等一会再让前面的信号熄灭。
3.单向传输作用
还记得我们第一章对红石中继器的介绍吗：
激活的红石中继器只能充能前端的红石元件，其他方向都不可以。
红石中继器类似于生活中的二极管。
二极管让你想到了什么？当然是单向通过性！
在 MC 中，也有这么一个跟生活中的二极管类似的红石元件，它就是红石中继器。
红石中继器只允许信号从后端输入再从前端输出，不可逆流，从而保护电路！
4.信号锁存作用
看这里，这个红石中继器是不是和你熟悉的长得不太一样？为什么只剩下一根红石火把了，上面横着的又是什么东西？
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当一个红石中继器受到侧边中继器的激活后，就会变成这个样子，称作“锁定状态”。你知道吗？那个横着的其实是个基岩棒，表示“锁定”的意思（鬼知道怎么想出来的）。
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如上图，左边这个红石中继器被右边的中继器锁定了，左边的红石中继器保持熄灭状态。
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因此无论下方有没有红石信号传来，它都不再输出信号。
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如上图，左边这个红石中继器在被锁定前，已经被下面的红石信号激活了。
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所以，当取消下方信号输入时，左边的中继器还将保持点亮状态，仍能向前输出信号。
如果侧面的信号消失，被锁定的中继器自然会解锁，然后恢复原来的状态，继续运行。
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值得一提的是，红石中继器的两侧都可以接受锁定信号，并且做出反应。
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第四章：比较器进阶理论
一.认识比较器
什么？你认真地学完了中继器？好，那么，欢迎来到这一章，我们来学习红石元件中大哥级别的神器——红石比较器。
比较器长这个样子：
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还有这个样子：
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诶诶诶，等等，这四张图有什么区别？为什么有的地方亮有的不亮，这真的是一种东西吗？
当然，这就是红石比较器最重要的两个功能：比较模式和作差模式。
无论什么模式，让我们先来看一下，你会发现，比较器好像石头上摆了三根红石火把，中间嵌入了一颗石英，没错，这就是它的合成表：
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现在，让我们来看一下，比较器牛在哪里。
二.比较器的功能
1.保持信号强度作用
经过第三章的学习，相信大家都已经知道了信号强度的概念。
我们说，中继器可以增强信号，无论什么强度的信号从后面输入进来，都会变成 15 级强度从前方输出。
而比较器就不一样了，它不同于普通的红石线，也不同于中继器。
在第一章中，我们是这样描述的：
红石比较器有保持信号的作用：当侧面没有信号输入时，可以保持红石线的信号强度；有信号输入时，可以比较红石线的信号强度。
也就是说，在侧面不被激活，且处于普通模式的红石比较器，它的后方输入什么大小的信号，前方就输出什么大小的信号。
从下面这个图我们可以将红石线、比较器、中继器进行一个直观的对比：
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我们看，从下方输入的强度为9的信号：
进入中继器→增强至 15 后输出 15
进入红石线→减小至 8 后输出 7
进入比较器→保持着 9 后输出 9
三个传输元件，同样信号进入，经过一格，出来的信号强度截然不同，神不神奇？这也就是比较器独特的保持信号的作用。
理论上，你可以把一堆比较器串联起来，由于红石信号经过比较器也会有 1rt 的延迟，所以你可以得到一条有延迟但信号不变的比较器链。
2.比较信号强度作用
上面说，红石比较器牛在比较模式和作差模式。 那么我们现在就来说说比较模式。
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看这两张图，它们有共同的特点：独立的第三根红石火把没有点亮。平常我们刚把比较器放在地上就长这个样子，现在它处于比较模式。
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如上图，这里有一个处于比较模式的红石比较器，后方有信号强度为 6 的输入，如果侧边没有信号输入或者输入的信号强度小于等于 6 ，那么就会正常向前方输出一个强度为 6 的信号，激活前方的红石灯。
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如果它的侧边有强度大于6的输入，那么它就会熄灭，并无法向前输出信号。
3.信号强度作差作用
现在来到了另一个重头戏：作差模式。这是红石比较器较为神奇的一个用途，这也是好多人未接触到的新领域，你甚至可以用它来做计算题！
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如上图，对着比较器右键，比较器的第三根红石火把就会亮起，进入作差模式。
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如上图，这是一个作差模式的红石比较器。后方有信号强度为 6 的输入，如果侧边没有信号输入，那么就会正常向前方输出一个强度为 6 的信号，激活前方的红石灯。
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如果它的侧边有强度大于 6 的输入，那么它就会熄灭，并无法向前输出信号。
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如果它的一侧有信号输入但强度不大于 6，那么就会将后侧与一侧的信号强度作差并输出。
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如上图，后侧输入 6，两边一侧输入 4，那么输出的信号就是 6-4=2 ，并向前激活红石灯。
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如果它的两侧都有有信号输入但强度不大于 6，那么比较器就会将后方的输入信号与侧边输入的最大信号作差。
如图，后侧输入 6 ，两边一侧输入 4 ，一侧输入 5 ，那么就让 6 与两边最大的信号强度 5 作差，输出强度为 6-5=1 的信号并向前激活红石灯。而多出来的那条较小能量的线路对输出结果没有影响。
4.信号检测作用
比较器是个神奇的东西，它可以检测容器中的物品数量，空为 0 ，满为 15 ，并将信号输出，这样可以配合其他元件来进行一些神奇的操作，也为以后的数模电路打下基础。
在 Wiki 中，你可以详细看到不同容器装不同数量物品时输出的信号大小，请大家自行浏览吧！
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第六章：高频原理
一.高频的引入
让我看看是不是很多人一上来就往这一章节跑，想来学高频？
等着我列出一堆高频的用法吗？
错啦错啦，一看就没有认真读 序 ，在这一章节，我会交给你高频的原理。
二.高频原理
1.更新
在第五章中，我们学习了脉冲的概念，现在，我们要来简单了解一下更新。
更新就是一个方块或物体发生一次变化，在红石电路中，“更新”就是一次脉冲的过程。
举个例子，这里有一个按钮，刚按下时，它会被玩家更新一次，等到回弹，它又会自己更新一次。
2.高频
一个红石元件高频不了。
——冷域LYOfficial
通常来说，想要做到高频，往往需要两个或两个以上的红石元件相连构成。
查了一圈 Wiki，居然没有一个关于高频的定义，那我就来说一个吧！
高频就是：彼此相邻的红石元件互相更新，并且反复循环更新产生的高速低延迟的脉冲链。
这里所述的相邻，可以紧密接触，也可以指通过红石线路连接的元件。
以最简单大家最爱用的对脸侦测器为例：
如图，这里用粘性活塞控制一个侦测器，拉动拉杆推出侦测器，就可以激活高频线路。
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活塞推动下方的侦测器，下方的侦测器会检测到空气方块的更新（侦测器面朝的空气方块改变也会产生更新）。
此时，下方侦测器自己也会更新一次（直观的看它会发一次红光），并且发出信号。
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然后对脸的侦测器会侦测到下方侦测器的这次更新，也会产生一次更新并发出一次信号，发出的信号会激活上方的发射器，产生的更新会激活下方的侦测器，从而产生循环。
再举个例子，这个有趣而且噪音极大的打脸侦测器：
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当玩家手动右键活板门，会使活板门产生一次更新。
侦测器检测到活板门的更新，自己更新一次（由于没有和其他侦测器相连，自己的更新就没有作用了），同时发出一次信号，激活上方的红石线路。
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红石线路点亮，激活活板门，活板门被更新。
之后又是侦测器检测到活板门更新，于是循环起来了。
以上道理，你们就可以自己开拓创造更多的高频装置了，Wiki 上也有一些实用的例子，可以去看看。
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查看本帖内容，跟着楼主的分享。 注意修改：压力板只能附在方块的五个面 MengZe2 发表于 2023-9-4 16:21
注意修改：压力板只能附在方块的五个面
不是一个吗？ 冷域LYOfficial 发表于 2023-9-5 12:56
不是一个吗？
啊对，WC，我怎么傻了 牛
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