Полигоны Another World: Super Nintendo

В этот раз речь пойдёт про портирование Another World на Super Nintendo. Узнаем, с какими же проблемами столкнулись разработчики при порте на эту консоль, чтобы выжать заветные 30 fps.

Оригинальная статья от Fabien Sanglard.

The Super Fami-Com («FAMIly COMputer») была выпущена в Японии 21 ноября 1990. Первая партия в 300000 устройств была распродана в считанные часы. Продажи проходили настолько безумно, что правительство попросило Nintendo выпускать свои будущие системы по выходным, дабы избежать подобного коллапса.

Потребовался почти год, чтобы переименованная система SNES (Super Nintendo Entertainment System) достигла Северной Америки 9 сентября 1991 года. Шесть месяцев спустя долгожданная консоль наконец добралась и до Европы в апреле 1992 года. В Северной Америке 721[1] игра[2] была опубликована за время жизни консоли, в том числе, несколько критически важных и коммерчески успешных, таких как Super Mario World, Zelda III, Mario Kart, F-Zero, Super Metroid и Donkey Kong Country.

Было продано около 50 миллионов устройств за девять лет (1991–1999), и это одна из самых успешных и популярных консолей всех времён (сразу за Xbox One[3]).

Все устройства, рассмотренные в прошлых статьях, работали либо на Motorola 68000, либо на Intel x86. Название процессора SNES звучит странно, но на самом деле Ricoh 5A22 — это 6502 (MOS Technology 6502) на стероидах.

В списке улучшений ЦП включает 16-битные регистры, 2 блока DMA, а также возможность генерировать прерывания на VBLANK и HBLANK.

Блоки DMA:

Несмотря на 128 Кбайт оперативной памяти, машина кажется намного менее мощной, чем Genesis из-за Ricoh, работающим на частоте 3,58 МГц, и столь же не впечатляющей 8-битной шиной данных. Но это система компенсирует мощными видео (S-PPU) и аудио (S-DSP) чипами.

S-PPU (блок обработки изображений) — элемент, отвечающий за видеосистему. На то время это был впечатляющей компонент по работе со спрайтами с глубиной цвета 15 бит на пиксель (32768 цветов).

На самом деле S-PPU состоит из двух чипов[4]:

Для NTSC доступно два разрешения: нормальное 256×224 и высокое (interlaced 512×448). На PAL консоль может выводить соответственно 256×239 и 512×478, хотя разработчики редко беспокоились об этом и часто использовали разрешение NTSC на PAL мониторах.

Как и в Sega Genesis, всё крутится вокруг концепции слоёв, которые здесь называются «фонами». В зависимости от графического режима доступны различные комбинации цветов и фона.

Фон состоит из тайлов. Для каждого фона расположение тайлов определяется в тайлмепе (Tilemap). Размер тайла обычно составляет 8×8 или 16×16. При этом размер каждого фонового слоя может достигать 1024х1024 пикселей (32х32 тайла). Область в VRAM, где настроены эти слои, называется Tilemap и имеет структуру таблицы (непрерывные значения в памяти).

Каждая запись в тайлмепе содержит следующие атрибуты:

Как пример, кадр из Donkey Kong Country 2: Diddy’s Kong Quest.

В Mode 1 мы имеем:

Разрешения, задействованные для NTSC (256×224) и PAL (256×239), были выбраны не случайно. Они соответствуют известной «безопасной области[5]», которая гарантированно была видна на экране телевизоров начала 90-х.

В последней статье о Sega Genesis был пример PAL версии «Sonic, the Hedgehog».

Nintendo не допустила тех же ошибок со своим звёздным тайтлом «Super Mario World».

В то время как большинство разработчиков использовали разрешение 256×224, которое хорошо смотрелось на телевизорах в Северной Америке и Японии, но приводило к чёрным вертикальным рамкам на телевизорах PAL, Nintendo постаралась использовать 256×239 и реорганизовать тайловые карты. Они также учли частоту обновления 60 Гц/50 Гц и заставили всё двигаться со скоростью 16мс/20 мс, соответственно, чтобы не замедлять игровой процесс на PAL[6].

Обратите внимание на уловку Nintendo с PAL, чтобы заполнить две лишние линии тайлов внизу. Границы и расположение текста были соответственно скорректированы. Имейте в виду, что телевизоры PAL и NTSC имели соотношение сторон 4: 3. После вывода на экран эта тайловая карта выглядела растянутой по горизонтали.

Another World была портирована на Super Nintendo Ребеккой Хейнеман примерно в 1992 году для Interplay. Она не смогла ответить на вопросы до публикации этой статьи. Информация была собрана из видео «Burgertime: Out of This World» и эмулятора bsnes-plus, чтобы заглянуть под капот.

Порт производился на ускоренном Apple 2GS (который использует тот же 65C816, что и SNES), подключенном к SNES через эмулятор Sluggo 3 ROM, который Ребекка создала сама.

Это были интересные времена. В то время знание оборудования для развёртывания собственного девкита Sluggo 3[7] и владение японским были бесценными навыками.

ЦП рендерит в три локальных фреймбуфера, расположенных в ОЗУ. Когда кадр завершён, он копируется DMA[9] в VRAM. Чтобы избежать тиринга, в VRAM используется двойной буфер.

Консоль настроена в режиме 1, который имеет три фона, но всё происходит в фоне 1. Каждый раз, когда доступен новый кадр, обновляется тайловая карта соответствующего двойного буфера. Фреймбуферы подделываются с помощью уникальных тайлов 8×8.

Благодаря планарному расположению тайлов эта версия могла отображать как Atari ST с сегментами по 8 пикселей, записанным за 4 операции.

Значительное замедление было из-за байт-кода, который был разработан с учётом 16-битных регистров. Ricoh имеет 16-битные регистры, но его 8-битная шина данных делает операции сохранения/загрузки вдвое медленнее. Даже с DMA проталкивание всех этих байтов из RAM в VRAM было проблемой. А реализовать код операции COPY было ещё сложнее.

Решением как проблем с процессором, так и пропускной способностью было использование только 28×20 из доступных тайлов 32×28. Это снизило разрешение с 256×224 до 224×160.

Возможно, самая интересная часть порта — его итерационный процесс[10].

SNES была основана на двух мощных микросхемах, S-PPU и S-DSP, со скромным управляющим процессором. Чтобы удовлетворить другие потребности разработчиков, Nintendo тщательно спроектировала порт для картриджа. В адресном пространстве Bus-A (к которому подключён картридж) имеется зарезервированная секция (6000–7FFF)[11]. Порт картриджа также имеет специальную линию шины (/CART), которая позволяет ЦП сигнализировать, когда он обращается к адресному пространству картриджа.

Сочетание этих двух фич позволило разработчикам выпускать карты (также известные как Game Pak) со специальными чипами на борту. Эти «усовершенствованные» следят за bus-A и используют зарезервированное пространство памяти для сопоставления своих регистров с целью получения команд от ЦП.

Эту функцию Ребекка попыталась использовать в первой итерации.

При ограниченном временни на разработку Another World на PAL не получила плюшек от особого горизонтального преобразования. Версия игры для PAL поставляется с тем же разрешением тайлов, что и версия для NTSC.

Принимая во внимание соотношение сторон 4:3 преобразования тайловой карты в разрешение ТВ, мы видим, что версия для PAL имеет соотношение сторон 1,74, а NTSC — 1,6299. Оба очень близки к предполагаемому коэффициенту 1,666.

По сравнению с Genesis и Amiga, у SNES было более низкое разрешение, но результат всё равно выглядит впечатляюще хорошим.

Благодаря 15-битной глубине цвета, оные на SNES являются точным преобразованием 12-битных цветов Amiga. Выражение лица Лестера не было изменено, что может означать, что порт на Genesis был выполнен после SNES.

Со слов самой Ребекки всё завершилось вполне удачно.

#gamedev #anotherworld #suvitruf_gamedev