NESゲームのレベルデバイス

この記事では、レベルをNESコンソールのカートリッジのROMメモリーに保存する方法についてお話します。

私はすべての主要な方法を説明し、最も頻繁に使用される方法について説明します（私が研究した数十のゲームのうち、ほとんどすべての方法で彼が見つかりました）。



私はこの方法を「ブロック」と呼びました（ロシア語ではこのトピックに関する資料がないため、記事の多くの用語が私によって作られたものであると予約します。いくつかのゲームを研究した後、古いプラットフォームのゲームエディター向けに英語の資料とドキュメントの研究を開始し、いくつかのアナロジー、そのような場合、その意味と英語版を説明する用語を提供します）。 例として、数年前にレビューした他のCapcomゲームと同様に、ゲームDarkwing Duckのレベルを引用します。



私は逆アセンブラーの使用と研究の技術的な部分の説明をスキップし（興味がある場合は、このトピックに関する別の記事を作成できます）、開発者がデータを保存する方法の説明について詳しく説明します。 何を探すべきかを知っていると、ROMイメージ内でそれを見つけることがはるかに簡単になります。 おまけとして、既製のレベルエディタと、その上で作成された古典的なNESゲームのいくつかのハックを紹介します。



それで、コード研究者にとってそうあるべきであるように、下から説明を始めましょう。



下位レベルが最も困難になりますが、それに対処することは完全にオプションであり、おおよその考えがあれば十分です。 また、一般的にこの部分をスキップして、次の段落から読み続けることができます。



ここで何が起こっているのかをいくつかの文章で説明し、さらに興味深いことに移ります。

NESビデオプロセッサにはいくつかの画面上のページがあり、そのうちの1つが画面に表示されます。 画面ページには、表示する必要がある8x8のタイル番号（32タイルの30行、合計960バイト）とその属性（タイル色の追加ビット）が含まれ、1キロバイトの説明がページ全体を占め、画面全体がこのようなコンパクトな方法で記述されます。 タイル自体はキャラクタージェネレーターから取得されます（256キロバイトのメモリ、サイズ8x8の256タイルではタイルごとに16バイトが消費されます）。これらは、カートリッジの別のビデオバンクに配置するか、通常のデータバンクからビデオメモリにコピーできます。 研究者にとって、彼らの保管場所は実際には重要ではありません。 このトピックをより詳細に扱いたい人のために、MiGeRaのロシア語の記事を読むことをお勧めします。



NESエミュレーターを使用してビデオプロセッサシンボルジェネレーターの内容を表示できます。ゲームの研究に最も高度なFCEUX （執筆時点では最新バージョン2.2.2）を使用します。このため、[ デバッグ ] -> [PPUビューアー ]メニュー項目を選択する必要があります ：



エミュレータには、学習しやすいようにタイルが2倍に表示されます。 このゲームの右側のキャラクタージェネレーターは、バックグラウンドスクリーンを構築するために使用されます（左側は別のメカニズムを使用してキャラクターを描画するために使用されます。これは別の記事のトピックです）。



前述のように、タイルを使用して1つの画面を記述するには960バイト（30x32タイル）かかります。 しかし、Darkwing Duckの完全な第1レベルマップを見てください。



20画面で構成されています。 すべての画面の説明をタイルに保存すると、18レベルを保存するには約18キロバイト、7つのゲームレベルすべてで131キロバイトが必要です。 これは、ゲームの画像内のビデオメモリそのものではなく、ゲーム画面のビデオメモリタイルを使用した説明に過ぎないことを思い出してください。 これは、Black Cloak ROMイメージ全体のデータバンクの最大合計サイズです（コードとデータの合計は128 kb、ビデオバンクの場合は128 kbのみです）。 さらに、「ダックテイルズ2」のレベルには、画像の重量が半分になっているにもかかわらず、最大32の画面が含まれています。



ここで質問をする価値があります。画面の説明をより経済的に保存するにはどうすればよいですか？ 開発者はその場で何をしますか？



私が研究したすべてのゲームで、圧縮、空白のキャンバスへの描画、ブロック方式の3つの異なる方法のみが使用されました。タイルではなく、大きなブロック構造でレベルを記述します。



圧縮

NESゲームではほとんど使用されていません（ただし、Sega Mega DriveおよびSnesのゲームでは常に使用されています）。これは主に、展開されたデータを保存するために必要な使用可能なRAMの量が少ないことと、遅いプロセッサが原因です。 ただし、 RLE圧縮はまれです。

例は、最初の「コントラ」です（ブロックを使用する画面の説明と一緒に、ブロックに関する3番目の方法を参照してください）。



赤で強調表示されたブロックは、ROMイメージに「プラットフォームでブロックを7回繰り返す」、および青色で「プラットフォームでブロックを3回繰り返す」として保存されます。 これを確認するには、このゲームのエディターをダウンロードします。



NESのRLEがまだ使用されていることは注目に値しますが、レベルの説明を圧縮するためではなく、より適切なエンティティのために使用されます。 たとえば、この場合、データバンク（「ダックテイルズ2」、同じ「コントラ」）に格納されているタイルを圧縮します。 同時に展開は、ビデオメモリですぐに行われます。 また、テキストデータを圧縮することもあります（これに適したアルゴリズムを使用します）が、このプラットフォームのレベルを説明するためには、まだエキゾチックです。



空白のキャンバスに描画します。

このアプローチは、画面の大部分がクリーンなままであることを意味するため、説明する必要はありません。 特定のオブジェクトをどの座標に描画するかによってのみ記述されます。 このアプローチの顕著な例は、マリオシリーズのゲームです。









このアプローチでは、レコードは「X、Y座標にオブジェクトBOXを描く」という形式で復号化されたメモリに保存されます。 （「BOX」の代わりに、任意のゲームオブジェクトを使用できます）。 残りのスペースはすべて背景色であふれているため、説明に貴重なバイトを費やす必要はありません。 そのようなレコードの1つに対して、3バイトのみが消費され、1つの画面に5〜6個のオブジェクトのみが描画されることがわかります。 もちろん、オブジェクト自体の記述にさらに数十バイトを費やす必要がありますが、これはタイルで画面全体を記述するときにほぼ1キロバイトのデータを保存することとは比較できません。 そして、スクリーンショットをよく見ると、ひどい秘密の「スーパーマリオブラザーズ」が見つかります。雲と茂みは同じオブジェクトですが、異なるパレットで描かれています。 数バイトを節約するために開発者がしないこと。



さらに、画面上のオブジェクトに関する情報を記録する方法を調べると、RLE圧縮のバリエーションもここで使用されていることがわかります。レコードで、いくつかのボックス（他のオブジェクト（カメなど）など）を次のように表示する必要があることを示すことができます余分な1バイト。 ところで、ゲームのレベルや敵の設計からこのような記録方法を推測できます-いくつかの同一のオブジェクトが連続して出会うことが多い場合、それらに関する情報を保存するこの方法がおそらく発生する可能性があります。



ブロッキー

ゲームレベルに関するデータを保存するためのスペースを節約する主で最も一般的な方法はブロックです。ブロックでは、レベルは8x8タイルではなく、大きなデータ単位で記述されます。 データユニット（ブロック）自体は異なるサイズにすることができます-NESの最も一般的なサイズは2x2タイルです。 ブロックサイズ16x16ピクセル（4x4タイルのブロックでよく見られるSega Mega Driveのゲーム）。 さらに、ブロック自体をマクロ構造（2x2ブロック、ほとんどの場合32x32ピクセル）に編成できます。





写真の左の部分は4つのタイルの組み合わせを1つのブロックに、右の部分は4つのブロックの組み合わせを月の1つのマクロブロックに組み合わせたものです。

スクリーンショットから、結合の基本原則が明確になります。



注：Romhackersはしばしば「タイル」ブロックを呼び出し、マクロブロックは「タイルスプライトアセンブリ（TSA）」を呼び出します。 ） したがって、入力した名前を保持することができます。



ゲームによって、ブロックシステムとマクロブロックシステムは異なりますが、似ている場合があります。 「バットマン」では、マクロブロックのサイズは2x1であり、これにより背景のブロックは見えにくくなります。「フリントストーン：レスキューディノとホッピー」ではマクロブロックが大きく（各16ブロック）、「新しいゴーストバスターズ2」ではマクロブロックがなく、部屋は通常のブロックで構成されます。 原則は変わりません-レベルは数値の配列として保存され、小さな構造で構成される大きなサイズの構造の数値をエンコードします。



たとえば、 "Darkwing Duck"の最初のレベルの最初の画面の説明は、 0x10のROMイメージで始まります（これは、ヘッダーの16バイトの後のイメージの最初の部分です）。 最初の8バイトは画面の最初の行であり、最初に表示される8つのマクロブロックの数です。それらを手動で変更し、ゲームを開始し、最初のレベルを開始して結果を確認できます。 次に2行目、3行目などのように1つの画面に8行かかり、2番目の画面について説明します。 画面の説明は、ゲームに表示される順序にならない場合があります。 ある意味では、ゲーム画面自体も8x8マクロブロックの巨大な構造として表すことができ、そこからレベル自体が成形されます（この場合、レベル全体はゲーム画面の「レイアウト」と呼ばれます）。 画面は必ずしも8x8である必要はありません。多くの場合、8x6の画面があり、ゲームではインターフェイスを描画するために上下の線が使用されます。



多くの場合、画面のタイルには、エンジンの機能により（スクロール制限またはプログラミング機能により、「食べ尽くす」レベルのTiny Toon Adventuresなどにより）状況によってゲームで表示できないことがわかります。 「2つの画面の接合部にあるマクロブロックの半分）。 一部のゲームでは、画面に分割されず、レベル全体がマクロブロックインデックスの1つの大きなマトリックスで記述されます。



特定のゲームのレベルがどの構造（マクロブロック）で構成されているかを調べる方法は？

これを行うには、逆アセンブラーなどを使用してROMイメージ内のレベルの説明を見つけ、この説明の1つ以上のバイトを変更して、画面で何が起こるかを確認します。







写真は、異なるゲームのさまざまなサイズのマクロブロックの例を示しています（「Chip＆Dale 2」の2x2タイル、「Jungle Book」の4x4タイル、「Flintstones Surprise of Dinosaur Peak」の4x8タイル）。



繰り返しますが、NESのゲームレベルのすべてはブロック（まあ、マクロブロック）で記述されます。 さらに、マクロブロックの説明は、ほとんどの場合、個々のブロックのインデックスだけで構成されます（2x2のマクロブロックサイズ-ブラッククロークの左から右および上から下への4ブロックインデックス、4バイトのみ）が、ブロックの説明には追加情報が含まれます-ブロック全体の色とその特性、ブロックが背景であるかどうか、立つことができるプラットフォーム、選択したオブジェクトまたは損傷を引き起こすスパイクなど。 もちろん、このルールが守られていないゲームもあります（たとえば、「Ninja Cats」では、マクロブロック全体の色がすぐに設定され、「Chip＆Dale 2」では、ブロックのタイプに関する情報が単にその番号にエンコードされます）。 別の違いは、マクロブロックの一部がメモリに格納される順序であり、それらは順番に行くことができます（最初のマクロブロックを記述するために4バイト、次に次を記述するために4バイトなど、しばしばレベルごとに256個）、または別々に格納されます（たとえば、 Tiny Toon Adventures」では、最初にマクロブロックの左上のすべてのスライスが保存され、続いて左上のすべてのスライス、次に左下と右の四分の一がそれぞれ保存されます。



ただし、ブロック構築の一般原則はどこでも尊重されており、第1に、異なるゲームで類似の構造をすばやく見つけることができ、第2に、どのゲームで類似のエンジンが使用されたかを調べることができます。 たとえば、「Darkwing Duck」のレベルは、ゲーム「Tale Spin」のブロックおよびマクロブロックのセットへのポインターに対応しています（ただし、エンジン自体は「MegaMan 4」から取得されますが、ブロックとマクロブロックのセットは異なるバンクに分割されていますが、それらへの同じポインタを保持します）、「Chip＆Dale」レベルと非常に似ています（違いは、補助レベル情報を保存する方法のみです-部屋間で画面とドアコードをスクロールする方法が記録される方法）。 2番目の「Chip＆Dale」はまったく異なる方法で作成され、その中の画面はマクロブロックではなく通常の2x2ブロックで記述されるため、記述により多くのスペースが必要になるため、画面自体はレベルで定期的に繰り返されますが、準備ができていないプレイヤーはそうではありません通知（最初のレベルの最初のゾーンでは、たとえば、3つの画面のみが周期的に繰り返されます）。



ゲームを探索して、概念実証用のCadEditorプログラムを作成しました。 このプログラムは、 コンソールでのゲームの進行中に表示されるROMイメージのレベルを表示します。



時間が経つにつれて、それは編集者の機能になり、ロムハッカーはそれを使って（主に「Capcom」クラシックで）素晴らしいハックを作り、さらに多数のデモを作成しました。



ハック「エドロポリスのダークウィングダック」のチュートリアルの1つを次に示します。





エディターの現在のバージョンでは、NESおよびSega Mega Driveプラットフォームで50ゲームのレベルを変更できます（多くのゲームでは、1レベルのみが必要であり、多くの場合「ファイル補完」が必要です。そのため、ロムハッキングの知識が必要になります）。



前述のように、コードは自分用に作成されたため、品質は良くありませんが、多くのものは不器用です。 時間がないため、私はほとんどエディターとして働いていませんが、コードを修正したり、新しいゲームを接続するための設定を書きたい人に喜んで説明します。



この記事が、古いゲームでレベルがどのように配置されているかを少し理解したい人に役立つことを願っています（ところで、NESだけでなく、タイルグラフィックスを備えた他のコンソール-セガメガドライブ、SNES、GBAなど）。 読者が興味を持つようになった場合、レベルに関するデータを検索する技術プロセス（逆アセンブラーまたはスクリプトを使用してファイルを破損する）、segovゲームのレベル構造の違い、デバイスキャラクターアニメーションシステム、レベル上のオブジェクトの検索、研究用の補助ツールの作成。



参照：

エディターソース

編集者の議論を含むフォーラムのトピック