На каком языке писали игры для денди

Обновлено: 02.07.2024

Этой статьей я хотел бы немного пролить свет на то, как создавались игры на Dendy. Причем речь пойдет не о том, как это можно делать сейчас, а как это происходило тогда — в 80-е и 90-е годы, и о том, с какими проблемами сталкивались разработчики в то время. Если вам наскучило читать очередные воспоминания менеджеров, дизайнеров, или программистов, переквалифицировавшихся в менеджеров, которые раскрывают техническую сторону дела чуть менее чем никак, то добро пожаловать под кат.

Тогда и сейчас

В наше время разработка для игровых приставок все больше напоминает написание программ для обычных компьютеров, разница между тем что творилось тогда и тем, что имеет сегодняшний разработчик колоссальна. С одной стороны, сегодня, технологии и культура разработки шагнули далеко вперед, позволив вести разработку на языках высокого уровня, с другой — в 80-е фирмы, выпускающие приставки, еще не до конца понимали что следует дать сторонним разработчикам для создания игр. И поэтому если сейчас для очередной playstation можно получить документацию, пяток демо-дисков, а также мощную девелоперскую станцию, по сути гибрид самой приставки и компьютера общего назначения, пригодного для непосредственной разработки, то например в 80-е многие разработчики довольствовались книжечкой со спецификацией консоли. А вот за аппаратной частью приходилось идти на радиорынок (или что там было в штатах вместо них?).

Немного истории

Принято считать, что изначально была создана Nintendo Entertainment System (NES), с которой уже была спирачена наша Dendy и десятки других клонов по всему миру.

После взгляда на картинку видно, что это, возможно, не совсем так. Изначально, в Японии в 1983 году, все-таки была выпущена консоль Famicom. В любом случае существовало 2 незначительно отличавшихся консоли — NES и Famicom. И разработка для них тоже велась разными инструментами, хотя программный код игр в картриджах для обеих был одинаков. Несколько различались сами картриджи. В случае NES на картридже присутствовало несколько дополнительных контактов, которые вели к чипу, который в теории должен был быть только на лицензионных картриджах…

В далеком 1983 году Nintendo могла только мечтать о сторонних разработчиках для новоиспеченной консоли. Так что первые несколько игр были созданы самими авторами консоли. Некоторые из них были портами игр, уже существовавших на аркадных автоматах. Эти игры отличались примитивностью даже по меркам NES, не используя всех возможностей ее аппаратной начинки. Все игры того стартового периода умещались на один экран и не занимали более 32 килобайт данных на картридже. Наиболее известные игры того периода: Donkey Kong, Balloon Fighter, Mario Bros. Ирония заключалась в том, что NES имела специальную аппаратную поддержку для скроллинга уровней, но самые первые игры сайд-скроллерами не являлись, хотя и были выпущены компанией, которой сам бог велел, зная все особенности их консоли, выпускать игры, максимально подчеркивающие преимущества новой приставки.

Ограничение для размера NES-игр в 32 кб имело место только первые пару лет. Потом сторонние разработчики более-менее приноровились к консоли и поняли, что 32 кб хватит далеко не всем. Видя эту ситуацию, Nintendo решила сделать для всех новых картриджей маппер, позволявший создавать игры на порядок большего размера. Тут надо заметить, что сама архитектура NES не менялась, но менялись картриджи, расширяя возможности самой NES.

На картридж можно было засунуть все что угодно — любые чипы, которые душа пожелает: оперативную память, видеопамять, сопроцессор, энергонезависимую память для сохранений. Теоретически в картридж можно добавить такие вещи как модем или raspberry pi. Другое дело что для реализации этого потребуются титанические усилия, а также несколько свободных выходных.

Картриджи

Спецификации NES-картриджа до сих пор могут быть найдены в интернете, и, вообще, довольно подробно разобраны сообществом. Но сам процесс производства картриджей — это тайна покрытая мраком. Более менее достоверно известно что на территории Европы и США выпуском картриджей занималась исключительно Nintendo. В смысле, самих коробочек с микросхемами.

Набор микросхем увеличивался с годами, так что можно сказать, что с точки зрения разработчика спецификация самой консоли менялась, хотя менялись на самом деле картриджи. Эта особенность позволила NES быть популярной столь долгое время, конкурируя с другими игровыми приставками.

Каждый разработчик должен был явно указывать в заголовке скомпилированной игры(ROMа) перечень функций NES, которые будут использованы игрой. Некоторые функции поддерживались «обычными» картриджами — например маппер памяти, а вот за наличие сохранения или лишней оперативной памяти приходилось доплачивать Nintendo, чтобы та включила заветные чипы в ваш будущий картридж.

В Японии были компании, которые сами занимались изготовлением картриджей, попутно добавляя в них собственные уникальные чипы, создававшиеся под одну конкретную игру. Впоследствии подобные вещи в себе съели немало нервных клеток у тех, кто создавал эмуляторы NES, пытаясь заставить работать в своем детище и такие игры.

Архитектура картриджей подразумевала что сама программа и графические спрайты находятся в разных чипах. Вот например фотография картриджа Super Mario Bros.

В тех картриджах, что продавались у нас, подобные чипы использовались обычно только в тех, что шли вместе с консолью, и то не всегда. В пиратских картриджах использовались черные кляксы вместо чипов, скорее всего это были те же схемы, но изготовленные по другой технологии. По какой? Думаю в комментариях вы найдете ответ на этот вопрос.

Оборудование для разработки

Сведения об официальном SDK от Nintendo весьма скудны, настолько, что я уже склонен считать, что его просто не было. Т.е. в сети есть пара фотографий подобных юнитов, но нигде не сказано что они были выпущены Nintendo, более того — их вид говорит о том, что это были скорее всего поделки конечных разработчиков. Так что все, что было доступно — спецификации, а дальше каждый разработчик крутился как мог. Самодельное же оборудование для разработки делилось на 2 класса: видоизмененные картриджи с перезаписываемыми банками данных и отладочные станции.

В первом случае все относительно просто — в обычном картридже банки данных и графики заменялись на схожие чипы с возможностью многоразовой перезаписи. Нельзя сказать, что разработка с таким инструментом радовала — после каждой перекомпиляции картридж приходилось прошивать заново. И да, несмотря на малый объем программ, скорость прошивки была невелика, учитывая оборудование и мощность компьютеров того времени. Тем не менее этот девайс в нескольких экземплярах был неизменным и часто единственным орудием программиста.

В случае RAM-картриджей разработка шла гораздо быстрее. Можно было редактировать память прямо в процессе игры, используя для этого компьютер, на котором, собственно, и велась разработка. Чип EEPROM заменялся на банки оперативной памяти, которые с одной стороны виделись консолью как обычный картридж, а с другой стороны подключались к компьютеру разработчика и были для него обычной оперативной памятью… или диском… или устройством — все зависело от того, какой именно драйвер программист писал для своего детища.

Наиболее упорные или удачливые разработчики могли похвастаться отладочными станциями — модифицированными NES, которые вдобавок ко всем плюсам RAM-картриджей давали еще и возможность проводить глубокую отладку, просматривая содержимое видеопамяти, регистров процессора и т.п. Вот например одна такая станция.

На каких компьютерах проходила разработка — неизвестно, но, учитывая тот уровень возни с радиодеталями, который требовался чтобы запустить отладочную версию игры на приставке, особого значения модель компьютера не имела. Точно известно, что японские разработчики применяли компьютеры MSX. С большой долей вероятности можно сказать, что в США применялись компьютеры Apple 2, ввиду того, что они были довольно распространены, а также имели процессор, аналогичный используемому в NES.

Программное обеспечение

Основной и практически единственный язык программирования использовавшийся для разработки игр — ассемблер, некоторые счастливчики писали на С, если могли достать компилятор. Но даже в этом случае, некоторые фирмы не покупали у Nintendo ассемблер а писали свой собственный. Чем это было вызвано сказать тяжело, но многие источники говорят о том, что в первые годы существования NES Nintendo не делилась своими инструментами со сторонними разработчиками.

Процессор, который использовался в NES, также имелся и в компьютерах вроде Apple 2 или Commodore 64, для которых были и свои ассемблеры и даже компиляторы С. Но архитектура NES все же имела некоторые отличия, а дикие системные ограничения и наличие банкинга(необходимости выгружать старые и загружать новые куски программного кода в область доступную процессору) не давали возможности писать на С игры, которые бы использовали максимум возможностей консоли.

Ассемблер — далеко не единственная вещь, которую приходилось писать вручную: редакторы графики, программаторы, отладчики: все это было написано по несколько раз заботливыми руками программистов. Отдельной статьей можно считать редакторы карт — следует помнить, что компьютеры были слабы и малопамятны, так что, например, вся карта для Metroid была нарисована вручную на бумаге, а потом уже кусками кодировалась в игру.

Процесс разработки

В разработчики часто набирали вчерашних студентов, не видевших NES в глаза. Для львиной доли мелких компаний создававших игры как нельзя лучше подходил термин «шарашкина контора». Типовая игра занимала 3-6 месяцев времени на разработку. Команды чаще всего были небольшими — 3-10 человек. Было много контор, которые выпускали 1 игру и потом исчезали без следа.

Процесс разработки обычно начинался с создания инструментов для разработки. Хотя концепт игры к тому времени был уже готов. И вообще, в первые годы многие игры для NES были портами с аркадных автоматов. Даже если к программированию самой игры еще не приступали, за дело брались композитор и художник. Практически вся музыка и вся графика для дендивских игр были сделаны не на компьютере.

Сперва дизайнер рисовал эскизы бэкграундов и персонажей, затем, после отбора подходящих рисунков, начиналась так называемая пикселизация — палитра NES поддерживала только 14 цветов на экране одновременно, так что приходилось перераскрашивать рисунки с учетом этого ограничения. Затем рисунок расчерчивался по сетке, и при необходимости растягивался или сжимался — NES аппаратно поддерживала спрайты размером 8x8 пикселей. Персонаж Марио рисовался в 4 прохода, после съедания гриба — в 8 проходов. Мелочь, но иногда из-за ее игнорирования мы видели в некоторых играх пропадающие спрайты, когда на экране становилось очень много врагов, так что программистам приходилось экономить и на спичках. Кстати видеопамяти было 2 вида — одна, в которой обычно хранились спрайты персонажей и прочая мелочевка, вторая, побольше в которой хранились карты уровней. Последняя находилась в отдельном адресном пространстве и поддерживала аппаратно ускоренные операции по скроллингу.

Работа композитора плавно перетекала в работу программиста — написать музыку это только часть дела, закодировать ее в игру — тоже дело наживное, а вот затем начиналось самое интересное. Как было сказано выше, иногда игра подтормаживала, так что если в предрелизе такие тормоза достигали небывалых показателей, то композитору давали задачу «оптимизировать» музыку — убрать лишние опкоды, чтобы ускорить работу игры в целом. Тут-то и выяснялось истинное мастерство композитора. Лишнюю монетку в копилку позора композитора добавлял тот факт, что далеко не всегда разработчик игр по фильму получал лицензию на… использование музыки из фильма. Таким образом композиторам приходилось писать что-то оригинальное, и далеко не всегда хорошее.

Среди игр для NES был распространен так называемый репэкедж — это когда на базе одной игры делают другую меняя спрайты и уровни, иногда немного меняя сам игровой процесс. Например Castlevania и Ninja Gaiden сделаны на одном движке, также как и Darkwing Duck был сделан на базе движка для серии игр Megaman(Rockman). Каковы были истинные масштабы репэкджа мы можем только догадываться, особенно учитывая тот факт, что огромный процент игр на денди — однотипные сайд-скроллеры.

Разработчики

Меня конечно интересовало что же именно разработчики творили в те дни, но увы, именно этот вопрос так и остался без ответа. Программисты ни черта не помнят о том периоде. Т.е. они помнят какие-то организационные моменты, сложности возникавшие в команде, как они ели пиццу по выходным, как спешно искали работу программистом для NES, чтобы расплатиться с долгами, но не могут назвать марку компьютера за которым проводили бессонные ночи. И в целом можно сказать что их работа воспринималась как рутина, у них не было чувства, что они создают великие вещи, которые останутся в памяти многомиллионного поколения на всю жизнь.

Только потом, годы спустя они стали понимать значимость того, что они писали. И тогда им стало по-настоящему стыдно. Их можно было понять — зоопарк консолей того времени, невнятность их будущего, микроменеджмент в разработке — все это создавало впечатление того, что ты пишешь нечто непонятное, непонятно для чего, и непонятно с какими перспективами.

Среди компаний, как уже было выше сказано, было много однодневок — вроде тех, что сейчас пишут игры для айфонов, которые пробовали себя на этом рынке, разорялись, уходили в забвение. Огромное количество дендивских ромов вообще не содержит никакой информации о разработчиках, что говорит о весьма низкой оценке результатов своей работы со стороны программистов.

Удивительно, но остались и такие, что до сих пор продолжают разрабатывать игры, даже спустя 30 лет. Их можно найти в соцсетях, но после того как второй десяток попыток достучаться хоть до одного из них провалился, я бросил это бесполезное занятие. Впрочем список имен разработчиков, которые мне удалось выдрать из наиболее обширной коллекции ромов находится здесь.

Сегодня

Так что сегодня создать игру для Денди может любой студент, написавший, а не купивший код к своей лабораторной по предмету, посвященному программированию микроконтроллеров.

Впервые я задумался о том, как разрабатывают игры под приставки где-то через 20 минут после того, как в самый первый раз увидел Turbo Pascal. На глаза иногда попадался Subor с клавиатурой, и появилась мысль: "Наверное можно набрать какую-то программу, а потом в нее поиграть". Но интерес быстро затух, потому что абсолютно никакой информации по этой теме тогда не было доступно. Следующий раз эта же идея всплыла, когда увидел вполне играбельные эмуляторы старых консолей. Тогда стало ясно, что вбивать листинг в саму консоль и необязательно. Где-то очень потом появился Хабр с благожелательной аудиторией для таких вещей. В какой-то момент даже начал собирать разрозненную инфу чтобы написать мануал самому, и вот сегодня наткнулся на готовый учебник, который явно надо перевести.

Разработка под старые консоли документирована вдоль и поперек, но именно по NES 99% информации относятся к разработке на Ассемблере. Меня почему-то зарубило, что надо освоить именно работу с С.

следующая >>>

Всем привет.

Меня зовут Дуг. Я пишу игры для NES вот уже год, и решил начать этот блог. Я намерен написать туториал по разработке игр под NES, чтобы вдохновить других людей делать собственные игры.

Особенностью блога будет использование чистого С, так что другие программисты смогут начать писать быстро и не особо вникая в ассемблер для процессора 6502. Насколько мне известно, других туториалов такого формата по компилятору cc65 пока нет, кроме нескольких примеров игр на сайте Shiru.

Также помните, что я не профессионал ни в разработке, ни в ведении блога. Если возникнут вопросы по NES, скорее всего ответы найдутся в Вики.

Я постараюсь максимально упростить обучение, и использовать самые простые примеры. Также рекомендую начать с простейшей идеи игры. Читателю явно захочется сделать новую Зелду, но это не получится. Простейшая игра потребует 2-3 месяца на разработку, Зелда — 2-3 года. Такой проект скорее всего будет заброшен. Ориентируйтесь на Пакман, хотя бы первое время.

Память консоли

Поговорим о структуре памяти. У NES два независимых адресных пространства — память процессора с диапазоном $0-$FFFF и память PPU — видеочипа.

Начнем с памяти процессора.

Первые $800 это RAM.
Диапазон $6000-$7FFF некоторые игры используют для работы с SRAM (сохранение на картрирдж с батарейкой), или как дополнительный Work RAM.
На пространство $8000-$FFFF отображается ROM. Некоторые мапперы (дополнительный процессор в картридже) могут использовать более 32k ROM, но они все равно обычно работают через $8000-$FFFF.
Адрес $FFFC-$FFFD это вектор reset, который указывает на начало программы.

Здесь более подробная информация.

У PPU свое, независимое адресное пространство. Оно имеет размер $3FFF, но местами зеркалируется. Доступ к нему идет через регистры в памяти процессора. Видеопамяти хватает на 4 экранных буфера, но в подавляющем большинстве игр используется только 2 — для реализации прокрутки.

$0-$1FFF = здесь хранятся спрайты
$2000-$23FF = Таблица имен 0
$2400-$27FF = Таблица имен 1
$2800-$2BFF = Таблица имен 2
$2C00-$2FFF = Таблица имен 3
При этом таблицы 2 и 3 это зеркало таблиц 0 и 1
$3F00-$3F1F = палитра

Таблица имен, nametable, связывает тайлы фона и их позицию на экране.

Зеркалирование позволяет управлять горизонтальной или вертикальной прокруткой, но всему свое время.

Еще в PPU есть отдельная область памяти OAM, Object Attribute Memory, размером 256 байт. Доступ к ней реализован через регистры в адресном пространстве процессора, и она позволяет управлять отображением спрайтов.

Еще один момент. Есть два типа картриджей. В некоторых два ROM чипа — PRG-ROM с исполняемым кодом и CHR-ROM с графикой. В таком случае графика автоматически отображается в адреса $0-1FFF PPU. Это позволяет очень просто сделать отрисовку — просто записать номер тайла в таблицу. Мы будем использовать этот формат.

Другой тип картриджа использует CHR-RAM вместо CHR-ROM. Это позволяет подгрузить часть графики в эту дополнительную оперативную память. Это сложная техника, и в этом туториале не рассматривается.

Теперь можно посмотреть на софт, используемый для разработки.

Компилятор
Редактор тайлов
Графический редактор
Notepad++
Хороший эмулятор
Упаковщик тайлов

В этом туториале рассматривается только cc65. Это один из лучших компиляторов для 6502, процессора NES.

Я использую версию 2.15 (для проверки введите ‘cc65 --version’ в консоли). Файлы из разных версий несовместимы, поэтому при необходимости используйте nes.lib из комплекта вашего компилятора.

Во-вторых, надо создать графику. Я использую YY-CHR

Для предобработки графики нужен любой графический редактор: Photoshop или GIMP, по вкусу.

Код удобно писать в Notepad++. У него есть подсветка сишного синтаксиса и нумерация строк — это облегчает отладку.

А теперь эмулятор. Я использую FCEUX 90% времени, потому что в нем есть крутой дебаггер и инструменты для работы с памятью, просмотрщики спрайтов и все такое. Но он не самый точный в эмуляции. Игры надо будет тестировать где-то еще. Судя по отзывам, самые точные эмуляторы это Nintendulator, Nestopia, и puNES. Еще желательно подгрузить более точную палитру — лежит здесь.

Есть две версии FCEUX — SDL и Win32. Первая работает почти везде, вторая только в Windows. Так вот, отладчик есть только во второй. Так что в случае альтернативной ОС придется воспользоваться виртуалкой или Wine.

И наконец расстановщик тайлов. Мы можем сделать игру без него, но он точно поможет. Я рекомендую NES Screen Tool. Он отлично показывает ограничения консоли по цветам и отлично подходит для одноэкранных игр. Для игр с прокруткой лучше подойдет Tiled map editor.

Как же всем этим пользоваться?

В YY-CHR надо проверить, чтобы цвет был двухбитный.

Палитра сейчас не имеет значения, потому что она все равно задается в другом месте.

Как работает сс65

Все компиляторы для NES работают через консоль, без графического интерфейса. То есть пишем программу в Блокноте, а потом вызываем компилятор с нужными параметрами.

Дл упрощения работы будем использовать .bat-скрипты и Makefile. Это позволит автоматизировать процесс и собирать образ картриджа в одно касание.

Процесс примерно такой. cc65 компилирует файл с кодом на С в ассемблерный код. ca65 собирает объектный файл. ld65 линкует его в образ картриджа .nes, который можно запустить в эмуляторе. Настройки хранятся в .cfg файле.

Большая часть переменных должна быть типа unsigned char — 8 бит, значения 0-255
Лучше не передавать значения в функции, или делать это через директиву fastcall, которая передает аргументы через 3 регистра — A,X,Y
Массивы не должны быть длинее 256 байт
printf отсутствует
++g заметно быстрее, чем g++
cc65 не может ни передавать структуры по значению, ни возвращать их из функции
Глобальные переменные намного быстрее локальных, даже структуры

Испольуйте опцию -O для оптимизации. Есть еще опции i,r,s, которые иногда комбинируют в -Oirs, но они, например, могут удалить чтение из регистра процессора, значение которого не используется. А это фатально.

Поддерживается импорт переменных из других файлов. cc65 умеет импортировать переменные и массивы из ассемблерных модулей командой

а если это символ из нулевой страницы памяти, то добавьте директиву

В дальнейшем курсе эти конструкции будут использоваться редко. Единственное исключение — импорт большого бинарного файла. В этом случае оптимально будет завернуть его в ассемблерный файл:

а потом импортировать в С как

Знак _ здесь критичен, потому что при компиляции в ассемблерный код cc65 добавляет _ перед каждым именем переменной. Нам надо этому соответствовать.

Можно вызывать функции, написанные на ассемблере, через __fastcall__. В этом случае аргументы передадутся в функцию через регистры, а не стек — экономит время. В некоторых случаях без ассемблерного кода не обойтись, например при инициализации приставки. В любом случае, чем меньше аргументов передается в функцию, тем лучше. Сравним две функции, причем переменные test и A глобальные:

Еще можно вставлять ассемблерный код прямо в сишный. Я так почти никогда не делаю, но наверное иногда это необходимо. Выглядит примерно так:

Кроме того, я заменил громоздкий код инициализации crt0.s на компактный reset.s, и подправил конфигурацию для всего этого. Эти файлы иногда будут меняться. nes.lib используется стандартный, из состава компилятора. Проект собирается с опцией –add-source, которая не удаляет промежуточные ассемблерные файлы — можно порассматривать сгенерированный код.

Удобней определить переменные в сишном коде, а потом импортировать в ассемблерный через

Но это вопрос вкуса, на мой взгляд, такой код наглядней.

Hello World

Эта программа будет просто печатать текст на экране. Надо помнить, что приставка вообще не знает про кодировку ASCII и работу с текстом в любом виде. Но зато есть возможность вывести картинки размером 8х8 поверх фона.

Так что делаем массив спрайтов-букв, чтобы адреса букв в нем соответсвовали их ASCII-кодам. Потом их можно будет дернуть из кода на С.

Код инициализации приставки пока берем как есть, после его выполнения происходит переход на main().

Нам надо сделать такие операции:

Выключить экран
Настроить палитру
Вывести заветные слова
Отключить прокрутку
Включить экран
Повторить

Выключение экрана нужно, потому что работа с видеопамятью вызывает мусор на экране. Надо или выключить экран, или ждать кадровый гасящий импульс (V-Blank). Детально этот вопрос мы рассмотрим в следующий раз.

Код инициализации заполняет память нулями, так что весь экран будет залит нулевым тайлом — в нашем случае, он пустой. А вся палитра заполнена серым цветом.

Для вывода на экран надо записать координаты начала заливки начиная со старшего байта по адресу $2006, а потом записывать номера тайлов в $2007. PPU будет выводить тайлы с соответствующими номерами один за другим, с переходом на новую строку. Можно перенастроить PPU на шаг вывода, равный 32 — тайлы будут выводиться один под другим. Нам же надо выставить шаг 1, через регистр $2000. Пересчитать координаты экрана в адрес можно через NES screen tool.

Нам также надо заполнить первые 4 цвета палитры — они отвечают за фон. Они записываются по адресу $3F00.

Запись в регистры PPU ломает положение прокрутки, так что ее тоже надо сбросить. Иначе картинка может уехать за экран. Мы делаем это через регистры $2006 и $2005.

Дропбокс
Гитхаб
На Гитхабе чуть исправил Makefile, чтобы корректно работал под Windows.

Строка
ONCE: load = PRG, type = ro, optional = yes;
внутри секции segments<> в файлах .cfg нужна для совместимости со свежей версией cc65.

Включение экрана через “PPUMASK = 0x1e” описано в Вики.

Все файлы здесь размером 0х4000. Это самый маленький возможный размер PRG ROM. 90% игр сюда не влезут, и будут отображаться на адреса $8000-$FFFF. У нас же игра загружается в адреса $C000-$FFFF и зеркалируется в $8000-$BFFF. Для разработки большей игры надо будет перенастроить адрес начала ROM на $8000, и выставить размер тоже $8000. А еще включить второй банк PRG ROM в секции header.

В 1980-х годах, когда приставки только появлялись, вышла NES — Nintendo Entertainment System. В Россию она попала в виде китайского клона «Денди», «Кенги» и прочих, поэтому если у вас была восьмибитная приставка, то это была NES.

У NES было очень мало памяти и очень медленный по нынешним меркам процессор. Эта статья о том, как сделать крутую игру в очень ограниченных условиях.

Та самая приставка, справа пока ещё две кнопки вместо четырёх. Для разбора мы взяли видео из канала Morphcat Games — How we fit an NES game into 40 Kilobytes. Там разработчики повторяют опыт геймдизайнеров прошлого и пишут игру для старого железа. Как обычно, если знаете английский, то лучше посмотрите видео целиком, а если нет — держите наш текстовый вариант.

Почему именно 40 килобайт

В 1980-х объём памяти на цифровых устройствах измеряли в килобайтах, потому что ещё не было таких продвинутых её технологий. В большинстве картриджей для восьмибитных приставок было по 40 килобайт памяти. Для сравнения, это в сто тысяч раз меньше, чем на флешке в 4 гигабайта. Даже эта статья весит больше, чем 40 килобайт, так что по современным меркам этого действительно мало.

Два блока памяти в картриджах, 8 и 32 килобайта, в сумме — 40 килобайт.

Чтобы использовать больше памяти, нужно было идти на всякие ухищрения — ставить расширители памяти или отдельные блоки для работы с несколькими картриджами одновременно. Так как почти ни у кого из геймеров такой роскоши не было, то разработчики использовали только 40 доступных килобайт.

Когда у тебя мало памяти, у тебя мало возможностей: уровни однообразные, враги однообразные, геймплей одинаковый. Но иногда разработчики шли на безумные ухищрения, и в игру получалось запихнуть много «миров», секретов и вариантов геймплея.

Одна из игр, которая взорвала мозг всем в своё время, была та самая «Супер Марио»: в ней было огромное количество разнообразных уровней разной сложности, боссы, секретные уровни и непростой, очень насыщенный геймплей. Были уровни на земле, под землёй, под водой и даже на небе; у героя было несколько режимов — низкий, высокий, в белом комбинезоне. А как вам идея разрушаемого мира? А как вам атаки с воздуха? Короче, «Марио» была безумной, невероятной игрой для своего времени, а всё благодаря оптимизациям.

В видеоролике разработчики поставили себе похожую цель: сделать насыщенную, разнообразную игру с большим количеством уровней, миров и настроений. И они показали, как этого добиться с помощью жёстких оптимизаций.

«Супер Марио» — игра, в которую играл каждый, у кого была приставка.

Логика игры

Чтобы в игру было интереснее играть дольше пяти минут, разработчики поставили такие требования:

Это будет платформер — игра, где главному герою нужно бегать и прыгать по платформам, залезать наверх и скакать через препятствия.
Герой сможет ловко двигаться и стрелять по врагам.
Чтобы можно было играть компанией, делают мультиплеер на четырёх человек.

Так как у нас ограничения по памяти, всю игру пишут на Ассемблере — это язык, который работает напрямую с процессором. С одной стороны, код Ассемблера исполняется очень быстро; с другой — в нём работа идёт тупо с перекладыванием данных из одной ячейки процессора в другую. Это примерно как готовить суши, работая с индивидуальными рисинками.

Память распределили так:

8 килобайт на графику,
32 килобайта на сам код игры и хранение данных.

Персонажи

В игре есть два вида графики: статичный фон и движущиеся предметы — игроки, противники, боссы и выстрелы. Всё, что движется, называется спрайтами. Разработчики делят всю графическую память на две части — одну под спрайты, вторую под фон:

Каждая клеточка — это мини-квадратик 8 на 8 пикселей. В каждом таком квадратике можно что-то нарисовать, но использовать при этом только три цвета. Если объединить несколько квадратиков в один, получится метаспрайт. В нашем случае — персонаж. Приставка может использовать одновременно только 4 вида палитры, поэтому у нас получается 4 цветных главных героя и нераскрашенный злодей. Новое ограничение: на экране одновременно может быть только 8 спрайтов — на большее не хватает памяти. Поэтому для злодея места не остаётся. Можно пойти на хитрость и показывать их быстро-быстро по очереди, но тогда картинка будет мерцать и выглядеть хуже. Разработчики радикально уменьшили размеры героев и злодея до одного спрайта. Теперь они выглядят более условно, зато помещаются на экран. Меньше размер героя — больше свободного места для дизайна злодеев, боссов и спецэффектов. Сейчас в табличке собраны все варианты того, как может выглядеть персонаж в игре — и в прыжках, и на бегу.

Большой босс и оптимизация памяти

Если с персонажем всё стало проще, когда его уменьшили, то с боссом всё немного сложнее. Он большой, занимает много места и у него много анимации. Задача — сделать так, чтобы боссы занимали как можно меньше места в памяти.

Большой босс и все его варианты анимации. Если мы распределим все спрайты по таблице один в один, то у нас быстро закончится место и один кусочек не поместится. Запомните эту картинку как пример неоптимизированной работы с памятью. Для начала разработчики разбили босса горизонтально на три части, и каждая анимируется отдельно. Видно, что анимация причёски состоит из трёх картинок, каждая из которых немного отличается от остальных. Если разбить картинки с причёской на отдельные квадратики, то мы заметим, что у них есть повторяющиеся части. Поэтому достаточно нарисовать одну деталь, а потом использовать её во всех трёх вариантах причёски. Находим оставшиеся одинаковые части и тоже оставляем только одну из них. А вот тут видно, что это один и тот же спрайт, только в зеркальном виде. Компьютеру несложно нарисовать его отражённым, поэтому тоже можно смело оставить только один из них. С последними треугольничками в каждой картинке — то же самое: это отзеркаленные первые спрайты. В итоге вся верхняя часть босса вместе с анимацией поместилась в четырёх спрайтах. Это и есть оптимизация: было 16 спрайтов, стало 4. То же самое делают для средней части. Сейчас она занимает 3 × 8 = 24 спрайта. А сейчас — 7. После полной оптимизации босс занимает всего 21 спрайт. Из этих кусочков собирается итоговый вид босса. Сравните с первоначальным вариантом до оптимизации 🙂

Карта

Для карт у нас столько же памяти, сколько и на спрайты (то есть мало), поэтому разработчики будут действовать так же:

разбивать фон на отдельные ячейки;
смотреть, как можно оптимизировать эти ячейки для хранения в памяти;
смотреть, можно ли что-то использовать повторно, для экономии памяти.

Главная задача на этом этапе — максимальная экономия видеопамяти. Для этого каждый экран с уровнем игры разбивается не на метаплитки 2 × 2, как в примере выше, с персонажем, а на метаметаплитки или суперплитки — 4 × 4 ячейки. Вот для чего это нужно:

Если разбить просто на квадратики 8 × 8, как в памяти, то вся видимая на экране часть уровня займёт 960 байт. Это почти килобайт, и это очень много. Разбивают уровень на метаплитки 16 × 16. Теперь на одну карту нужно 240 байт, чтобы пометить каждую такую метаплитку, но это всё равно много. Уменьшаем дальше. Теперь уровень делится на супербольшие плитки по 16 ячеек в каждой. В итоге для того, чтобы пронумеровать каждую такую суперплитку, нужно всего 60 байт. Уже можно работать. Вот так собираются метаплитки — из четырёх ячеек в памяти. Теперь можно собирать такие метаплитки в виртуальные наборы и каждой присвоить какой-то код. Но и это ещё не всё. Вот теперь получилась суперплитка. Это готовый блок для уровня, и чтобы собрать такое, нужно совсем немного памяти. Коллекция виртуальных суперплиток. С ними можно сделать любые уровни и фоны.

Рисуем карты (и оптимизируем их)

Даже 60 байт на экран, которые у нас получились, — это всё равно очень много, ведь нужно сделать много разных карт, написать логику поведения персонажей и сделать меню, заставки и титры. Каждый байт на счету.

Первый вариант — уменьшить количество памяти для отрисовки карты: сделать их симметричными, что даст нам 30 байт вместо 60. Мы рисуем одну половинку карты, а потом просто отзеркаливаем её. Сравним с картой, которую мы бы хотели получить:

Вроде всё на месте, а выглядит плохо — сразу видна симметрия и доступ наверх закрыт блоками.

И вот тут разработчики делают очередной хитрый ход, который даст им немного дополнительной памяти для графики. Смотрите:

Они дают для хранения одной суперплитки один байт.
Считают по картинке, сколько получилось суперплиток в прошлом разделе — 96.
Так как программисты начинают считать с нуля, то самое большое число, которое получится, — 95, а это 1011111 в двоичной системе счисления.
В этом длинном числе всего 7 цифр, а в байте их 8, поэтому остаётся один лишний бит из каждого числа.
4 суперплитки дадут 4 бита.
Эти 4 бита можно использовать, чтобы сдвинуть по кругу ряд с зеркальным отражением и получить как бы новый ряд, уже без видимой симметрии.

Если вы не знаете, что такое двоичная система счисления, — почитайте нашу статью об этом, а потом вернитесь сюда.

4 суперплитки дают 4 бита. Посмотрим, что можно с ними сделать. Сначала делают симметричный уровень… А затем сдвигают верхнюю полосу вправо по кругу. 1100 — это 12 в десятичной системе счисления, именно столько сдвигов вправо нужно сделать, чтобы получилось как на картинке. То же самое делают с третьей строкой и получают уже приемлемое начало уровня.

Действуя таким образом, разработчики могут менять уровни до неузнаваемости, не затрачивая при этом вообще лишней памяти. Помним, что наш экран — это ещё не весь уровень, сверху нужно нарисовать ещё много раз по столько же.

Добавляем в игру сложный режим

Когда игрок прошёл все уровни, ему можно дать возможность поиграть на повышенной сложности: он уже знает всю игру и может пройти более сложные ловушки и боссов. Например, сложный режим может отличаться дизайном уровней и поведением противников.

Чтобы и этот режим поместился в оставшуюся память, снова используют трюки с памятью и графикой.

Чтобы игрок понял, что начались трудности, просто меняют палитру. Это почти столько же по памяти, но выглядит сложнее. Уровень можно поменять так: берут исходную картинку, накладывают сверху новые детали и получают сложную локацию. В среднем на это уходит по 7 байт на каждый экран.

Эмулятор Денди на русском языке
помогите найти эмулятор денди на русском и чтобы можно было играть на двоих скажите просто название.

На каком языке программирования писали Delphi?
Интересно, как создавали сам Delphi, какой программой его писали?

браузерные игры, на каком языке
Добрый день, меня интересует вопрос, на каком языке пишут 3D игры в браузере, как пример - QUAKE на.

Решение

Стопудов! На ZX-SPECTRUM был такой асм - GENS и отладчик - MONS

Помощь в написании контрольных, курсовых и дипломных работ здесь.

На каком языке программируют игры на psp ?
Написал в разделе С++ так как тут больше народу . Подскажите , на каком языке программируют игры на.

На каком языке пишут браузерные онлайн игры?
С помощью каких технологий? То, что один человек не может написать такую игру, это я понимаю.

На каком языке\движке пишут Коллекционные карточные игры?
Коллекционная карточная игра КАК ТО: Magic: The Gathering, Warhammer 40,000, Hearthstone, Берсерк.

Подскажите плз (на каком языке программирования легче писать ПК игры?)
Извините времени нету искать информацию в поисковиках . Подскажите, на каком языке программирования.

Читайте также: