C＃/ WPF + Pascal + Assembler：最初のゲームをどのように復元したか

私は学校の時間のために私のソースコードで一度暴行し、そこで以下を見つけました：

• 小惑星を撃つ宇宙船に関するQBasicゲーム。 dosの下の不気味なコードですが、スプライトは3ds Maxでアニメーション化されます。
• Pascal / Assemblerグラフィックライブラリを高速で
• Win32でコードをコンパイルできるライセンスされたTMT Pascalコンパイラ

無駄にしないでください！ 次は、これらすべてのストーリー、少し懐かしい話、そしてグラフィック用の古いスプライトとコードを使用したゲームの「モダン」バージョンの実装の詳細です。

ちょっとした歴史

ベーシック

私は最初にLogo 、その後Basic、そしてPascalを教えられた学校でプログラミングに出会いました。



開発に興味を起こしたのはBasicで、もちろん、自分のゲームを書きたかったのです！ そのスクリーンショットは、投稿の冒頭に掲載されています。 640x480、256色、すべてのスプライトはアニメーション化（擬似3Dで回転）、サウンド。 Futureライブラリが使用されました（「qbasic future」で引き続きGoogleを使用できます）。 ソースコードは保持されます-1552行、GOTO演算子の19回の使用。 このゲームはランダーと呼ばれ、惑星に宇宙船を着陸させる必要がある古典的なゲームに似ています。 しかし、船を着陸させるのは退屈なので、私は撃って爆破したいので、着陸する前に、2種類の武器を搭載した小惑星帯を突破しなければなりません。



彼は自分でスプライトを3DS Maxで描きました（小惑星はフラクタルノイズのある球体で、残りは単純な形状の組み合わせで、燃焼による爆発です）。 残念ながら、ソースmaxファイルは何らかの形で失われましたが、レンダリングされたスプライトは保持されました。

パスカル

次のステップはパスカルで、アセンブラーが組み込まれています。 学校では、386台のマシンを使用していましたが、アセンブラーインサートのマイクロ最適化の力をすべて感じました。 REP MOWSWを介したスプライト出力は、Pascalサイクルよりもはるかに高速に機能しました。 コードの調整、シフトによる乗算、レジスターでの最大作業量、およびメモリーでの最小作業量。

保護モード

これらはすべて非常に興味深く、楽しいものでした。いくつかのデモを作成し、 Ralf Brownの割り込みリストを調べ、SVGAグラフィックモードを試し、 バンクの切り替えに苦しみました。



そして、これらすべてのエンターテイメントをご覧になったコンピューターサイエンスの先生（ありがとう）が、市内のコンピューターショップの大規模ネットワークのPCアセンブリ部門で働いていた彼の友人に私を紹介しました。 彼は、DOS用のグラフィカルインターフェイスを備えたソフトウェアを必要としており、組み立てられたコンピューターのハードドライブを特定の方法で準備していました。 プログラマーとしての真の仕事！ 最初のタスクは、ボタン、テキストフィールドなどでウィンドウグラフィックスを作成することでした。 確かにそのような解決策はすでに存在していましたが、私はそれについても考えず、自分の自転車を書くことに熱心でした。



最初のステップは、既存のモジュールを修正してプリミティブを描画し、スプライトとテキストを出力することでした。 アセンブリのすべてが挿入されます。 次に、WindowsでVisual Basic 6を選択した経験がほとんどなかったため、Pascalで同様にウィンドウとコントロールを実装し、しばらくしてから結果を示しました。







すべてが機能し、ウィンドウがドラッグされ、コントロールがMouseOverに反応します。 ダーティリージョンを描画するWindowsのアプローチの代わりに、私は先に進み、すべてを再描画しました。アセンブラのおかげで非常に迅速に機能しました。



これに応えて、320x200は良くないと聞いたので、すべての要素をその時点のWindows XPのように見えるようにする必要があります。 リアルモードでは大きな解像度で問題が発生します.64キロバイト以下で線形にアドレス指定できるため、高解像度の画像を表示するには、 メモリバンクを切り替える必要があり、一般に十分なメモリがありません（悪名高い640キロバイト）。 そのため、BorlandのコンパイラはTMT Pascalに置き換えられました。これは、dos4gwを介して32ビットですぐに使用でき、保護モードになります。 これにより、メモリとグラフィックの問題が解決され、インターフェイスが再描画され、ビジネスロジックが撮影され、プロジェクトが完了しました。 これはすでにトピックからの逸脱であるため、詳細には触れません。

私たちの日々

バックアップを並べ替えると、古いコードが見つかりました。 彼はDOSBoxを手に入れ、それを開始し、平均的な涙を一掃した。 長年後、C＃は再び「鉄に近い」と感じたかった。 したがって、計画が作成されました。アセンブラコードを使用してメモリにグラフィックを描画し、結果をWPFに出力します。 TMT PascalはWin32 dllをビルドできますが、わずかな変更のみで済みます（余分なものを捨て、署名にstdcallを追加します）。



たとえば、透明度のあるスプライト出力コードは次のようになります（TransparentColorのカラーピクセルは出力されません）。







残りのコードはこちら： code.google.com/p/lander-net/source/browse/trunk/tmt_pascal/TG_32bit.pas

C＃

その後、ノスタルジアは終了し、実装の詳細に進みます。 スキップして、投稿の最後にあるゲームプレイビデオとダウンロードリンクに直接アクセスできます。



Google Codeのプロジェクトページ： code.google.com/p/lander-net



関数は、DllImportを介して標準的にインポートされます

  [DllImport("TPSGRAPH", CallingConvention = CallingConvention.StdCall)] public static extern uint tPut32(uint x, uint y, uint transparentColor, uint spritePtr);
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

スプライトのメモリは、管理されていない側で割り当てられ、解放されます。これは、Marshal.AllocHGlobalを介して実行できます。 スプライトは次の構造です（ha、ハブのソースタグはPascalをサポートしていません-Delphiを記述します）。

  Type TSprite = Packed record W : DWord; H : DWord; Bpp : DWord; RESERVED : Array[0..6] of DWORD; End;
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

アンマネージ関数InitSpriteはメモリを割り当ててヘッダーを埋め、FormatConvertedBitmapとmemcpyを使用して目的の形式でピクセルをコピーします（ code.google.com/p/lander-net/source/browse/trunk/csharp/TpsGraphNet/Sprite.csを参照）。



したがって、フレームバッファに「シーン」を描画できます。 ここで、パフォーマンスのあるプラグを待っていました。 メモリ内の数百のスプライトのFPSレンダリングは数千単位で測定されましたが、Windowsウィンドウに結果をすばやく表示することはそれほど簡単ではありませんでした。 WriteableBitmapを試し、DirectXを（SlimDXを介して）試しましたが、InteropBitmapを介して最も迅速に判明しました： Sprite.GetOrUpdateBitmapSource

  public unsafe BitmapSource GetOrUpdateBitmapSource() { if (_bitmapSourcePtr == null) { var stride = Width*4; // Size of "horizontal row" var section = NativeMethods.CreateFileMapping(NativeMethods.INVALID_HANDLE_VALUE, IntPtr.Zero, (int) NativeMethods.PAGE_READWRITE, 0, (int) _sizeInBytes, null); _bitmapSource = Imaging.CreateBitmapSourceFromMemorySection(section, (int) Width, (int) Height, PixelFormats.Bgr32, (int) stride, 0); _bitmapSourcePtr = (uint)NativeMethods.MapViewOfFile(section, NativeMethods.FILE_MAP_ALL_ACCESS, 0, 0, _sizeInBytes).ToPointer(); NativeMethods.CloseHandle(section); NativeMethods.UnmapViewOfFile(section); } CopyPixelsTo((uint) _bitmapSourcePtr); return _bitmapSource; }
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

ご覧のとおり、FileMappingを使用したダークマジックは1回だけ呼び出され、ウィンドウに表示されるメモリへの直接ポインターがあります。 任意のスレッドから更新できます。UIスレッドでは、InteropBitmap.Invalidate（）を呼び出すだけで済みます。



よく知られているLincoln6Echo WPF、WinFormsの方法：Bitmap c> 15000 FPSの描画では、フルHDモニターでウィンドウを全画面に拡大すると、実際には120 fpsしか出力されません。 同じ条件でのInteropBitmapは、〜800 fpsを提供します。 CompositionTarget.Renderingによって同期を削除すると、同じマシン（コアi5）で展開されたウィンドウのゲーム自体は約300 fpsになります。



「画面の破損」、過度のCPU負荷を回避し、WPFで標準の60フレーム/秒にアタッチするには、CompositionTarget.Renderingイベントを使用します。 メインスレッドをロードせず、WPFにGameViewModel.RunGameLoop（）を実行させるために、バックグラウンドスレッドでレンダリングが行われます。



WPFツールを使用したゲーム画像の上に、ゲーム情報（健康、武器、ポイント）が簡単かつ快適に表示されます： MainWindow.xaml 。 スクリーンショットでは、 MMX （ PADDUSB命令）を使用して実装された爆発の追​​加オーバーレイも確認できます。







すべてのゲームロジックはC＃で行われます。 彼は、水平から垂直のスクローラーに変更された小惑星での射撃だけを残しました。 SlimDXは音声のみに使用されます。

まとめ

私はゲーム自体を終えませんでした-興味が失われ、些細なタスクが残り、誰がそれをプレイします。 古い工芸品に新しい命を吹き込むことができてよかったです。 「鉄に近い」-すべてのレンダリングはフレームワークにまったく依存せず、独立したスレッドで実行されます。主にメモリの処理速度に依存します（プロファイラーから：レンダリング時間の40％がフレームバッファーのクリーニングに、40％がInteropBitmapへのコピーに費やされます） 。



GitHub： github.com/kefir0/LanderNet

Googleコード： code.google.com/p/lander-net

コンパイル済みバイナリ（win32）： ge.tt/1YvTlAh1/v/0



ゲームプレイビデオ：