NESのゲーム用の特殊効果デバイス。 パート1

NESのプログラミングに関する一連の記事があり、そのうちの1つはHabréでロシア語に翻訳されています。 ただし、コンソールの基本的な機能の概要を超えるものはありません。コンソールの一般的なアーキテクチャ、アセンブラーの基本について説明し、画面にスプライトを表示する方法を簡単に説明し、音楽とマッパーについて何かを述べ、サイクルが終了します。



私は、他のチュートリアルが終了する場所から、NESのゲームのグラフィックスの結論についての話を続けようとします。 ロシア語と英語の両方でこれに関する情報が少ないため、アニメーション効果を自分でプログラムする方法を見つけることは非常に困難です。 しかし、動揺しないでください。ドキュメンテーションとして、古典的なゲームのコードを使用することができます。これは、ネットワーク上でROMファイルの形で簡単に見つかります。



したがって、何かをプログラムする前に、これらまたはそれらの効果がNESにどのように配置されているかを把握する必要があり、記事ではこれを行う方法に焦点を当てます。 「 NESを最大限に活用したゲーム」というカテゴリには多くの記事があります。これらのゲームのすべての主な効果がどのように作られるかを理解し、効果的に技術的に劣らない他のゲームを見つけることができるツールを作成してみましょう。

免責事項

NESの接頭辞の鉄の説明や用語の使用において、私は間違っている可能性があります。 プログラム部分の説明では、情報はおそらくより正確であり、逆アセンブリおよびデバッグスクリプトによって検証されます。 この記事で使用されているすべてのツールへのリンクは最後に提供されています。 テキストが名前を指定せずに「エミュレーター」を参照する場合、 Fceuxが暗黙指定されます。 私の意見では、特に重要または興味深いのは、感嘆符で瞬間が強調されていることです。

NESグラフィックス出力オプションの概要

BubaVVから翻訳されたnesdougの記事を読んで、すでにNESのグラフィックプログラミングに関する基本的なことを知っているとします。 これについては詳しく説明しませんが、簡潔かつ単純に説明するだけです（質問が発生した場合は、この部分をスキップして元に戻すことができます。

1. NESビデオプロセッサには4つの画面ページ（およびそれらを操作するいくつかのモードがあり、ほとんどの場合、2つのページが他の2つのコンテンツを単にコピーします）が表示されたタイルとこれらのタイルの属性に関するデータを含みます。 2x2タイルのブロックサイズは、3つの異なる色でペイントでき、1つの背景色を使用できます。
2. また、ビデオプロセッサは、複数の画面間で画像のハードウェアスクロールを実行できます。 つまり、最初の画面ページの一部と2番目の画面ページの一部を画面に描画できます。 レンダリングの画面は、1-2-1-2-1-2-2の順序で「ループ」されています。 ビデオプロセッサがいずれかのページの終わりに達した場合、次の最初からデータを取得します。 これは思ったより簡単です。エミュレータでゲームを開き、デバッグウィンドウをオンにして画面を表示し、その動作を視覚的に確認できます。
   
   （写真付きのスクロールデバイスの解析はこちら ）
   
   
3. 画面上の画像は、CHRメモリバンクのタイルで描画されます。CHRメモリバンクには、ある時点で256個のメモリタイルがあります。 ビデオプロセッサは、スプライトのレンダリング用と背景のレンダリング用の2つのバンクを「認識」します。
   
   
   
   同時に、8x16スプライトレンダリングモードがあります。このモードでは、両方のバンクからのデータでスプライトを一度に描画できます。
   
   
   
   このメモリはカートリッジ上にあるため、カートリッジの「充填」に応じて、バンクをさまざまな方法で配置できます-ROMメモリ（ほとんどの場合1、2または4キロバイト部分）、または書き込み可能なRAMメモリを備えたソフトウェア交換バンクデータ（ほとんどの場合、コードを使用して銀行からデータをコピーします）。
4. 銀行のタイルは、2ビットカラーの8x8ピクセルです。 タイル属性の色の2ビット（タイルのすべてのピクセルに共通）がこれらの2ビットに追加されます。 結果は、16色のパレットの4ビットカラーインデックスです。 ある時点で、ビデオプロセッサで2つのパレットがアクティブになります（背景タイルとスプライト用）。
5. 背景に加えて、ビデオプロセッサは最大64個のスプライトを描画します。 また、1行に表示されるスプライトの数には制限があり、それを超えると、ビデオプロセッサは描画する時間がないスプライトをスキップします。

NESのこれらの機能を詳細に分析することはしません。たとえば、 こちらのレビュー記事で「噛み砕かれています」。 NESでアニメーションとエフェクトを作成する主な5つの方法をリストしました- 画面に書き込むアニメーション、スクロールの位置を変更するアニメーション、CHRバンクの内容を変更するアニメーション、パレットを変更するアニメーション、スプライトを描画するアニメーション 。



おそらく、レンダリングのオン/オフ、カラーチャンネルの明るさの変更、アクティブな画面ページの変更、または交互に2つのアクティブなバンクの変更など、ビデオプロセッサのステータスビットを変更することにより、アニメーションを個別に強調する価値があります。



そして今、注意してください、 NESのすべてのグラフィック効果は、これらの方法の1つ、またはそれらの組み合わせで行われます ！



以下では、各タイプの効果の例を分析し、ゲームがこの効果またはその効果を作成する方法を決定する方法を説明します。 しかしその前に、もう少し理論を理解することが非常に重要です。

コンソールの中央処理装置とビデオ処理装置の同期

ビデオプロセッサは、コンソールの中央プロセッサの指示を使用して制御されますが、それと並行して動作します。 スムーズなアニメーションを作成するには、ビデオプロセッサがフレームのレンダリングでビジーでないときにのみビデオメモリを変更する必要があります。そうしないと、ユーザーは画面上の状態の急激な変化を置き換えます。 ビデオプロセッサの状態の変更はメモリへの書き込みによって行われるため、これはせいぜい最悪の場合でも、ユーザーは画像の猛烈な「ぴくぴく」動きを見ます。これにより、画面に画像を描画するラスターの位置を制御する内部レジスターの情報が失われます。 そのため、ビデオメモリでの記録は、ビデオプロセッサでバックグラウンドおよびスプライトレンダリングがオフになっている場合にのみ可能です。



最新のグラフィックシステムでは、通常、現在のフレームの内容を変更することはできず、ダブルバッファリングを使用します。メモリの不可視領域に画像を描画し、ビデオカードが画面全体に表示します。 古いビデオプロセッサは、前のフレームが描画されている間にフレーム全体を時間内に準備するのに十分な速度がありませんでした。



ビデオプロセッサに指示を与えるために、プログラムは1つのフレームの終わりから次のフレームの始まりまでの非常に短い時間間隔を持っています！ これを適切なタイミングで行うために、フレームの最後にあるビデオプロセッサが割り込みを生成します。 プログラムは、この割り込みのハンドラーをインストールする必要があります。 この場所で、最速で最も最適化されたコードが記述され、最もトリッキーなトリックが見つかります。



ただし、すべての困難にもかかわらず、多くのゲームは、このハンドラー（フレーム間）だけでなく、フレームのレンダリング中にもビデオメモリを変更して操作を実行します！

したがって、すべての効果は、 フレーム間 （ フレーム間で変更が行われる）とミッドフレーム（1つのフレームのレンダリング中に変更が行われる）にさらに細分化されます。



この場合、中央コンソールとビデオコンソールコンソールを同期するためのいくつかの可能なオプションが使用されます。

• タイマーまたはその他の条件によって、各行のレンダリングの最後に割り込みを生成するマッパーを使用します。 割り込みは、中央処理装置に「すべてをドロップし、ビデオメモリに数バイトをすぐに書き込むことができるようになりました。これはより重要で、後で残りに戻ります」と伝えます。 プログラムは、この割り込みのハンドラーをインストールし、画面上のビームが1行から別の行に移動する間にコードを実行できます。 これは、開発者にとって最も簡単なアプローチです。 これらのマッパーの中で最も一般的なのはMMC3です。 これの組織の「鉄」部分は非常に興味深いです、それについて考えてください-CARTRIDGEのチップの助けを借りて、CONSOLEでビデオプロセッサを使用する新しい機会が追加されました。
• マッパーが割り込みの生成を許可しない場合、倒錯が始まります。 プログラムは、ビデオプロセッサが画面上の特定の場所に描画されたことを示す、特別に調整された状態の出現を待機するダウンタイムサイクルを作成する必要があります（これには、サウンドを出力するように設計されたスプライトまたはコンソール機能を使用できます）。
  
  
  
  別の方法は、実行された命令のクロックサイクル数を測定することです （この場合、プログラムは条件付きステートメントの2つの分岐の実行時間が等しいことを確認し、動的に構成されたアドレスで動作する命令が256バイトのメモリページの境界を超えないようにする必要があります） しかし、この場合でも、CPUとPPUのクロックサイクルは正確に一致しないため、開発者は、ユーザーがピクセルのちらつきに気づかない画面上の場所でこのようなトリックを実行しようとします。 スクリーンショットを見てください：
  
  
  
  
  
  
  
  画面の下部にある色で強調表示されているストリップの幅に注意してください。画像を描くビームがこの場所を通過する間、魔法が発生します。 視聴者をだますのに一瞬だけを必要とする魔術師として、プロセッサはコードを非常に迅速に実行して、フレーム間で十分な時間がないビデオメモリの部分を更新できるようにします。

フレームの中央でのCPUとPPU間の同期の両方の方法（割り込み、およびCPUのチェック条件による）について、興味がある場合は、コード例を使用して別の記事で説明します。メモリの変更はフレーム間でも（さらには開発者はそれを十分に高速に行う必要があります！）、フレームのレンダリング中でも。

これで、何らかの方法で達成できることの分析に進むことができます。

パレットアニメーション

インターフレーム

フレーム間でパレットを変更することは、実装が最も簡単な効果の1つです。 パレットアニメーションを使用して実装される効果には、いくつかの種類があります。



これらの中で最も単純なのは、ある色が別の色に置き換えられたときの通常のちらつきです。 別の効果は、「滝の波、流砂、火などの「色の波」です。 最後に、3番目のタイプの効果は、画像の1フレームのパレットの色の1つによる強調表示であり、他の色を消します。そのため、動く粒子、雨、雪、または別の効果を表示できます。 理論を注意深く読むと、画面に書き込むことでアニメーションと組み合わせない場合、そのようなアニメーションは最大3フレームになると計算できます（タイルは2ビットの色に制限され、そのうちの1つは背景で占められています）。 このようなアニメーションの3つのタイプはすべて、ゲームDuck Tales 2のさまざまなレベルで見ることができます。



ビデオは両方向のアニメーションを示しています。

残念ながら、雨の影響はビデオではほとんど見えないため、GIFにあります。







このタイプのアニメーションの認識は非常に簡単で、特別なツールを必要としません。 エミュレータでPPU Viewerウィンドウを開き、パレットが変更されるかどうかを確認します。 簡単にするために、雨滴のある「ハイライト」フレームの研究は速度を遅くします。

フレームの中央（ミッドフレーム）

フレームの中央でパレットを完全に変更することは困難ですが、 可能です。



ゲームプロセスのアニメーションでは、このメソッドは使用されませんが、フレームの静的な部分ではほとんど使用されません。 明らかな効果は、レベルパレットとは異なるパレットでインターフェイスをレンダリングすることです。







それほど明らかではないのは、グラデーション効果を作成するために色を絶えず変化させることです。



認識方法



エミュレータを使用すると、フレームに線を描画するときにどのパレットがロードされたかを確認できます。 インディ・ジョーンズと最後の十字軍のスクリーンセーバーをご覧ください。





インディ・ジョーンズとグラデーション塗り



ゲームはパレット全体を切り替えず、1色のみを変更することに注意してください。 そして、ビームがある線から別の線に通過する時間に時間がない場合。

画面記録アニメーション

インターフレーム

これは、ビデオプロセッサが描画するタイルの数を変更することで最も一般的な背景アニメーションであり、1つのオブジェクトに対して常に1回実行されます。 このようなアニメーションを解析するのは面白くなく、意味がありません-ほとんどの通常のゲームアニメーションはこのように行われます（ただし、多くの場合、インタラクティブな部分、たとえば、胸のカバーはスプライトで仕上げられます）。 例は、 コントラまたはスーパーCで爆発するオブジェクトの表示です。





このゲームでは、銃、ドア、またはゲートが爆発すると、論理的な「ブロック」が更新され、4x4タイルのサイズになります。



8x8より小さいタイルの錯覚の作成



バトルシティの 記事で詳しく説明されています 。 つまり、各8x8タイルについて、同じタイプのいくつかのバリアントが4x4のパーツが欠落して作成されます。ソフトウェアがタイルを置き換えた結果、ゲームが4x4ピクセルタイルを使用しているような錯覚を作成できます。







スクロールの位置を変更することと組み合わせて、幅または高さが2画面以上のレベルを持つほぼすべてのゲームに存在する古典的な画面スクロール効果が大きなレベルで作成されます（プレイヤーが見えるように、事前に画面の非表示部分で更新が発生することのみを説明しますスクロールが新しい領域に到達するまでにすでに描画された部分）。 スクロールの位置を変更して作成されたアニメーションのセクションで、スクロールのタイプを分析します。

ミッドフレーム

フレームが終了するまで画面に変更を表示しても意味がありません。通常の人は次のフレームが1/24秒になるまで待つことができます。

スプライトアニメーション

インターフレーム

キャラクターアニメーション 。 実際、基本的な例は、スプライトが必要なものです-スクリーンの周りでスプライトを動かし、ゲームのキャラクターを描いて、ゲーマーが興味を持つようにします。



スプライトでパーティクルを描画し たり、背景に追加の詳細を追加 したりすることもできます 。 背景タイルは8ピクセルで整列する必要があり、スプライトは画面上の任意の場所に描画できます。さらに、2番目のバンクと別のパレットから描画されます。これにより、画像の色数の制限が増加します。



スプライトの不適切な使用もあります-プロセッサとビデオプロセッサをそれらと同期させるため（たとえば、 Sprite Zero HitやSprite Overflow ）。



興味深いのは、スプライトによって作成されたエフェクトと他のエフェクトを「目で」区別できないことです。背景をスプライトとして、スプライトを背景として偽装し、プレイヤーをだますのは簡単すぎます。



エミュレーターでは、設定でスプライトと背景レイヤーを無効にできますが、このモードでの再生は非常に不便です。そのため、スプライトを簡単に検出するために、 luaスクリプトを作成しました 。これは、オンにすると再生にあまり干渉せず、同時に画面上のスプライトを明確に強調します。





ビデオは少し奇妙に見えるかもしれませんが、表示されているゲームをよく知っていれば、表示されているエピソードの画面で何が起こっているかを理解できます。 これで、ゲーム内のスプライトエフェクトを他のスプライトエフェクトから正確に分離し、典型的な例を挙げることができます。



粒子レンダリング



みつめがとるでの雨のレンダリング。







ゲームでは8x16スプライトを使用していることがわかります（8x8または8x16のスプライトのサイズに関係なく、64個のスプライトを描画できるため、画面に同時に表示されるグラフィックの数の観点から、このようなスプライトを使用する方が有利です）。 また、ゲームはフレームを通して雨滴を描くことにも気付くことができます。そのため、プレーヤーには実際の2倍のドロップがあるように思われます-結局のところ、ゲームはまた、メインキャラクター、シェル、ボスを描くためにスプライトを必要とします。蜂の粒子がたくさん。



フレームを介したレンダリングは、小さく動きの速いオブジェクトに対してのみ可能です（人間の脳は、それ自体が動きの速いオブジェクトの欠落フレームを表し、オブジェクトの位置が補間されるように設計されています）。 それ以外の場合、プレーヤーはオブジェクトのちらつきが消えてフレーム全体に表示されることに気付くでしょう。



同様の効果は、 GalaxianまたはAddams Familyで星をレンダリングすることです。







シャドウディスプレイ



Jurassic Parkなどの2.5Dゲームでは、オブジェクトの下に影を表示するためにスプライトが使用されます。そのため、プレーヤーはオブジェクトの位置の高さを決定できます。







背景の詳細 -大きくて高品質の画像が必要なスクリーンセーバーやカットシーンでよく使用されます。











ここでは、コメントは無用で、スプラッシュフリーのスクリーンセーバーは恐ろしいものだと思います。



バックグラウンドでスプライトを変装



デザイナーの特別なトリック、ゲームが「nes向けの最高のグラフィックス」に記録されているデザイナーの1つ。 気づくのは難しいですが、スプライトを検出するためのスクリプトがあれば難しくありません。 ほとんどの場合、開発者はスプライトで別の背景レイヤーの錯覚を作成しました（コンソールデバイスに慣れていない人はゲームがコンソールでは不可能なことをしていると思うため、NESビデオプロセッサはレイヤーをサポートしません）。



例：





ミツメガトオルでは、トラックと背景の速度を分離することに加えて、効果を高めるために、スプライトは、低速で移動する別のレイヤーにあるかのように列を描きます。





有名なMegaman 2スクリーンセーバーでは、スプライトは家全体が別のレイヤーにあるという効果を生み出しますが、そうではありません。





Bucky O'Hareには視差効果（独立した移動レイヤーが緑色の線で強調表示されます）があり、さらに水の動きの錯覚のために、固定レイヤーのスプライトが下に追加されます。





キャッスルヴァニア3の最初のレベルの後の塔の始まりにある大きな車輪。 車輪は回転しているように見えますが、動く歯車は車輪の付け根を持つ単一のユニットであるかのように駆動するスプライトです。 さらに、小さなギアもメモリバンクの切り替えによってアニメーション化されます。この効果については、 Power Blade 2の例で後述します。



背景がスプライトに変装している場合にも、逆の効果があります（技術的には、これはスプライトを使用したアニメーションではありませんが、見かけ上はそうです）。 たとえば、ボス全体をバックグラウンドで描画できます。 これは、巨大なボスを描くには64個のスプライトでは不十分だからです。 この効果は、スクロール位置を変更することにより、効果のグループで考慮されます。



別に、 スプライトがバックグラウンドに入り、プレイヤーに見えないように戻るゲームに言及します。



たとえば、 Galaxian 。 このようなエイリアンのトリックの理由-それらをすべてスプライトでレンダリングすることは、それらが多すぎるため機能しません。







このテクニックは、 カプコンのゲームでインタラクティブなブロックとの相互作用を示すためによく使用されます- ダックテイルズ1-2の石の粉砕、 チップアンドデールレスキューレンジャー1-2の箱、 リトルマーメイドのシェル。





画面には、 Chip＆Daleの 2つの引き出しがあります。1つは背景に描かれ、2つ目はプレーヤーによってスローされ、スプライトです。 また、オブジェクトパレットの色がわずかに異なることにも気付くことができます。



プリンスオブペルシャでは、この手法はより高度に使用されています。 それらの瞬間（そしてその中でのみ）、プレイヤーが背景に描かれた「ゲート」を通り抜けて2つの列の間を通過する必要がある場合、プレイヤーを覆う背景と同じスプライトでキャラクターの上に同じ列が描かれます。 したがって、背景の両方の柱はキャラクターの後ろに残りますが、オブジェクトの正しい順序の錯覚を維持するために、3番目の柱がキャラクターの前に一時的に表示されます。





スプライトの半透明効果

トランスミッターは、ビデオプロセッサでのスプライトの半透明性をサポートしていないため、開発者はあまりリアルではないことを余儀なくされましたが、フレームを介してスプライトを描画することで、あらゆる方法で既に知られています。 その結果、すべてのプレイヤーは、キャラクターまたはボスが「瞬き」する場合、現時点では無敵である可能性が高いことを知っていました。



半透明/不透明な背景効果



しかし、背景の半透明性を示すことは可能です。 ビデオプロセッサのメモリ内の画面上の各スプライトに対して、「 背景の後ろにスプライトを描画するか 、その前にスプライトを描画するか 」というフラグが設定されます。 背景タイルのすべてのピクセルが不透明な場合、そのようなスプライトは背景の背後で完全に見えなくなります。 背景のピクセルの一部が透明で、他のピクセルが透明でない場合、背景の後ろの文字が「透けて見える」ことになります。





半透明の背景の私のお気に入りの例は、 ダックテイルズ2の秘密の一節です。



フレームごとにスローダウンで通路を出ると、この方法で半透明性を整理する問題に気付くことができます-「背景の後ろ/背景の前」のビットが8x8スプライト全体に設定されます-したがって、Scroogeは、通路に部分的に立っている場所のトーチのために短時間失敗し、部分的に既にそれから出てきました。



この問題の解決策は、スプライトを部分的に異なるスプライトで閉じることです。これにより、ディスプレイの精度を最大1ピクセルまで高めることができます。 この効果はMystery World DizzyまたはNightshadeで詳細に観察できます。





キャラクターの一部は柱の後ろに、一部は壁の前に表示されます。 この効果については、 ここで詳しく説明します。



猫フェリックスバッグ効果

最後に、 Felix the Catゲームの汚いトリック。 Felixがバッグの中にどのように隠れているかを確認してください。スプライトの下部はバッグの中にスムーズに消え、上部は背景の前に表示されたままです。







スプライトを表示するためのスクリプトを有効にすると、次の図が表示されます。







左側に3つの奇妙なスプライトがあります（スクリプトがスプライトを少し間違って表示することに注意する価値があります-ゲームは8x16スプライトを使用し、スクリプトは8x8ピクセルのみを描画するため、実際には互いに垂直に連続します）。



もう少し詳しく見ると、つまり、スクリプトでスプライトの座標のロギングを有効にすると、これは3つのスプライトではなく、各行で24、8であることがわかります。 これは、ビデオプロセッサが1行で描画できる最大値です。 彼は左から右にこれを行うので、画面の不可視領域に8つのスプライトが描画された後、バッグにrawいているフェリックスのスプライトはこれらの線に描画する時間がありません。 このようなcな方法で、ダイビングの境界より下にあるスプライトのその部分のマスキングが行われました。



このマスキング効果を備えたゲームはそれほど多くありません（マスキング効果のための過剰なスプライトの使用セクションを参照してください ）。



また、右側には、ゲームエンジンのスクロールの欠陥を隠す実線を作成する多数のスプライトがあります。 スクロールの効果を分析するときは、記事の次の部分でこの「効果」に戻ります。

CHRバンクの内容を変更することによるアニメーション

まず、CHR-ROMとCHR-RAMのカートリッジ（両方のタイプのメモリが存在するカートリッジもあります）の違いを考慮することは、もう少し詳しく説明する価値があります。 プログラマーにとっての違いは、CHR-ROMを使用すると、メモリバンク全体をすばやく切り替えることができることです。 さまざまなマッパーの「バンク」のサイズは異なります-1、2、4キロバイト。 これにより、バンクの共通部分を持ち、切り替え可能にすることができます。 切り替えは、マッパーへのいくつかのコマンドによって実行され、フレームごとに数回の速度で実行できます。



CHR-RAMを搭載したカートリッジでは、PPUアドレス空間のメモリに必要なバイト数を直接書き込むために「切り替え」が必要です（プログラムの場合、特定のCPUアドレスに書き込むことにより）。 つまり、1つのビデオメモリタイル全体を変更するには、16個の書き込みコマンドが必要です。



ここでは、異なるタイプのメモリの違いとアプリケーションをより詳細に研究できます 。 両方のタイプのメモリでアニメーション効果が可能ですが、いくつかの違いがあります。

フレーム間アニメーション

バンクを切り替えて背景アニメーションを変更する効果。最も簡単な方法は、アニメーション用に複数のCHR-ROMバンク全体を選択し、フレームごとに切り替えることです。マッパーが小さなバンクをサポートする場合、多くの場合、タイルの共通部分を作成し、必要なバンクの数を節約するために切り替え可能にします。



このようなアニメーションの例としては、Power Blade 2 レベルの工場の機械オブジェクト、





アニメーションメカニズム





、バンクごとの個別のアニメーションフレーム（バンクスイッチの下半分）があります。

TLP

などの任意のタイルエディターを使用して、CHR-ROMバンクの内容を調べることができます。これにより、ゲームによって切り替えられた銀行のサイズを決定することもできます。



CHR-RAMのアニメーションでは、タイルをメモリに直接書き込む必要があり、静的に追跡するのがより困難です。データを圧縮形式で保存したり、その場で手続き的に生成することもできます。したがって、このような効果を追跡するために、さらに2つのスクリプトを作成しました。



そのうちの1つは、フレームごとにCHR-RAMのエントリ数をカウントして、ゲームがアニメーション化するタイルの数を把握します。別の方法では、CHR-RAMのコンテンツのすべての異なるバージョンを別々のファイルにダンプできます。ゲームを開始し、適切な場所を通過して、スクリプトの結果を調べるだけです。このセクションのゲームの研究結果はすべて、これらのスクリプトを使用して取得されました。



CHR-RAMアニメーションを使用する最も「極端な」ゲームの1つはBattletoadsです。

まず、CHR-RAMコンテンツの変更を使用してキャラクターをアニメートします！つまり各ヒキガエルにつき1つのフレームのみがメモリに保存され、常に更新されます。この効果により、メモリバンクにより多くのデータを保存できます。







スクリプトを実行して、フレームごとに転送されたバイト数をカウントします。このスクリプトはMesenエミュレータ用に書かれています。これは、luaからビデオプロセッサの必要なイベントを追跡できる唯一のスクリプトだからです。





ご覧のとおり、第2レベルでは、ゲームは1フレームあたり最大256バイトを転送します。さらに、ヒキガエルは偶数フレームでアニメーション化され、背景は奇数フレームでアニメーション化されます（スクロールするとき、ゲームは引き続き画面更新を実行する必要があり、2番目のプレーヤーのアニメーションと同様にPPUにも記録されます）。



背景アニメーションについては、このセクションの後半で説明します。これは、フレーム間アニメーションだけでなく、ミッドフレームアニメーションでもあります。開発者は1つのフレームでそれほど多くのデータを転送し、残りを静かに転送して、画面レンダリングの開始時にいくつかの行のレンダリングをオフにする時間がないためです（緑のゾーン）：メモリ CHRの手続き上の変更







の例RAMはGun Smokeの 2x2タイルブロックの鏡像です。CadEditorレベルエディターでメモリの内容の「前」と「後」のオプションを確認できます。







この単純な手法により、ゲーム要素の数をほぼ2倍に増やすことができます。レベルの経過中にPPUの内容を見ると、PPUの動作が遅いことがわかります。メモリバンク全体のミラーリングには数秒かかります。



プレイヤーがちらつきに気付かないように、ゲームは、キャラクターが非対称オブジェクトのない長い荒れ地を歩いているときにこれを行います。したがって、ゲームで長い空の廊下に沿って移動する必要がある場合（黒が最適です）-メモリバンクを静かに切り替えたりロードしたりするために、これが必要になる可能性が高いです。 NES時代の「追加の負荷のない巨大なシームレスな世界」のこのような変形。



より詳細には、スクロール効果と組み合わせて達成されるバンクを切り替えることで最も美しいアニメーション効果を分析する価値があります（CHR-ROMとCHR-RAMの両方で可能）- 視差シミュレーション（メインとは異なる速度で移動する別のレイヤー）。



この効果が存在する場合、ゲームは自動的に「nesで最高のグラフィックゲーム」の評価に分類されます。



ある程度の経験がある場合は、視覚的に定義することができます-独立したレイヤーは、ループされた数個のアニメーションブロックのみで構成されます。しかし、信頼性のために、前述のdump_animated_chr.luaスクリプトを実行する価値があります。これは、視差がこの方法で行われるという事実と間違われないようにするためです（視差を実装する別の方法があります。



この方法でレイヤーを作成する特徴的な例は、ループされた「タイル張り」のアニメーション背景、および「垂直視差」または「ウィンドウの背後の視差」の可能性です。



ゲームの例：





オヘアはバッキーです。窓の視差は、別のレイヤーの錯覚です。





バトルトード。垂直視差-井戸の壁は近くにあるため、後壁よりも速く動きます。





みつめがとる。壁はプラットフォームから分離されています。





Mashinesマイクロ。ポール「チェッカー」-水平および垂直視差が同時にあります。



これらの美しい効果をより詳細に分析します。



ここだスクリプトビデオのすべてsdamplennyeフレームを取り、PNGピクチャとしてそれらをレンダリングしますCadEditorエディタについては。作業結果：







次に、ImageMagicのコマンドを使用してフレームを接着します。

convert -delay 1x24 -loop 0 *.png animation.gif
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

このGIFが判明します（ Bucky O'Hareの場合 ）：







画像の右下をよく見ると、アニメーションでは4つのタイルが16の異なるバンクで使用され（「クリープ」し、互いに流れ込む）、バンク自体がゲームの他の場所で使用され、これらの4タイルのみが特別に予約されていることがわかります各銀行で。



同様に、井戸の戦闘ヒキガエルでは、32フレームの壁ブロックのアニメーションが垂直視差の効果に使用されると計算できます。これは、アニメーション1ブロック（4x4タイル）あたり6キロバイトのデータです！







CHR-ROM（Buck Toads）とは異なり、CHR-ROM（Bucks）とは異なり、CHR-RAMを使用する場合、銀行全体を割り当てる必要も、他の銀行の場所を事前に慎重に計画する必要もないことがわかります。 ただし、この料金はより複雑なコードであり、銀行全体をアニメーション化することはできません。



視差の効果を学習する別の方法は、アニメーション化されたブロックを他のブロックとスムーズにつなぎ合わない場所に配置することにより、錯覚を破壊することです。 たとえば、 CadEditorエディターでウェルを使用してレベルを開き、「ブロックインジケーター」を追加します。







変更したレベルをエミュレーターにロードし、結果を確認します。







これで、この効果のデバイスは完全に明確になり、おそらく次の記事のいずれかでコード内でそれを再現しようとするでしょう。



もう1つの「効果」は、ゲーム開始直後のジュラシックパークを示しています。 フレームごとに行のいくつかのバンクで美しいアニメーションを記録し、インタラクティブ性なしでスクロールするだけです。 開発者に対するresみからそれを実証するつもりはありません。彼らはゲームの開始時にデモエフェクトに夢中になり、美しいエンディングの余地がなかったため、多くのプレイヤーはこれに失望したと思います。

ミッドフレームアニメーション

フレームの中央でバンクを切り替えると、描画に使用できるタイルの数を増やすことができます。 結局、フレームの上部は古いバンクからブロックで描画され、変更されず、下部は別のバンクのタイルを使用します！



これの明らかな使い方は、ある銀行とのインターフェースと別の銀行とのゲーム画面をレンダリングすることです。 画面の一部を選択することもできます（メイン部分から水平方向に分離した方が良い）。 ティーンエイジミュータントニンジャタートルズ3には、これらの両方の効果があります。ビーチの背景は1つの銀行のタイル、ビーチは他の銀行のタイルで描かれ、カメの顔との美しいインターフェースは3番目です。







より技術的な効果は、 1つの大きな美しい絵を描くように銀行を切り替えることです。 例はロボコップ3です。







銀行切り替えのカバー画面のその他の例については、Shiruの記事を参照してください。



エミュレーターの[デバッグ] - > [名前テーブルビューアー]ウィンドウを調べるだけで、効果を監視できます。このウィンドウでは、タイルセットの1つだけが表示されます。

スクロール位置を変更することによるアニメーション

最後に、最後のグループのエフェクトは、おそらく最も興味深いものであり、他のエフェクトと完全に組み合わされています。 これらの効果については、（PPUの状態を変更する効果とともに）別の記事を取り上げます。



その中の例の数は、調査の結果に依存します。



記事のスクリプトを使用して、他のゲームの効果を調べ、美しく珍しい効果を持つゲームの例を投げることができます（できれば、 このリストにまだ載っていないことが望ましい）。そのデバイスを見つけます。

使用済みツール

Fceuxはエミュレーターです。開発者のソースコードの最新バージョンからアセンブリを取得する必要があります。公開バージョンは長い間更新されておらず、デバッグに必要なlua関数の一部が欠けています。

render_sprites_numbers.lua -fceuxが画面上のスプライトタイルの数、およびその位置と表示フラグを視覚的に表示するためのスクリプト。



dump_animated_chr.lua-ビデオプロセッサの一意のCHRバンクの内容をファイルに保存して、アニメーションの構成方法を分析するfceuxのスクリプト。



Mesenは、グラフィック効果のデバッグに最適なエミュレーターであり、fceuxに実装できないスクリプトが記述されています。

mesen_chrRamWriteCounter.lua-ゲームがビデオプロセッサメモリの内容を変更し、フレーム間およびフレーム中にそのような変更の数をカウントする行を表示するためのmesenのスクリプト。



mesen_makeScreensEveryFrame.lua-各フレームのスクリーンショットを保存するためのmesenのスクリプト。gifアニメーションの作成に使用されます。



CadEditorはユニバーサルNESゲームレベルエディターであり、現在、118のゲームに対して1172の異なるレベルを表示するための構成が含まれています（リストは定期的に展開されます）。



Script-ExportAllChrsToPng.cs-CESEditorが NESエミュレーターが行うように、PPUメモリとパレットの内容を含むバイナリファイルからタイルイメージを構築するためのスクリプト。