Režim 7

Mode 7 je grafický režim představený na Super Nintendo Entertainment System . V tomto režimu je možné škálovat a otáčet vrstvu pozadí před generováním každého jednotlivého skenovacího řádku [1] , což umožňuje s jistou zručností programátora vytvářet různé grafické efekty. Nejpozoruhodnější z efektů, kterých lze dosáhnout, je perspektivní efekt , který je dán této vrstvě změnou měřítka a otáčením současně. Tohoto efektu se dosáhne převedením vrstvy pozadí na dvourozměrnou texturovanou horizontální rovinu, to znamená převedením její výšky na hloubku . Tak je dosaženo vizuálního efektu trojrozměrného prostoru.

Zajímavé je, že Sega Mega Drive , který konkuruje SNES , zpočátku takové schopnosti neměl, ale s přidáním Sega Mega-CD je podobný režim dostupný i na tomto systému. Tento efekt byl použit v CD Sonic the Hedgehog ve speciálních stupních. Přenosný systém Atari Lynx a Game Boy Advance [2] měly také podobný režim .

Aplikace

Rendering like mode 7 byl používán poměrně často na systémech, které měly značný 2D grafický výkon a neměly speciální podporu pro 3D grafiku . Mezi klasické konzolové hry, které využívají režim 7, patří F-Zero , Teenage Mutant Ninja Turtles: Turtles in Time , Super Castlevania IV , Secret of Mana , Secret of Evermore , Final Fantasy IV , Final Fantasy V , Final Fantasy VI , Super Mario RPG : Legend of the Seven Stars , Super Mario Kart , Super Mario World , Super Star Wars , Chrono Trigger , ActRaiser , Kirby Super Star , Axelay a The Legend of Zelda: A Link to the Past . Mnoho z těchto her bylo později portováno do Game Boy Advance pomocí podobné grafické techniky. Mnoho her exkluzivních pro GBA bylo také vytvořeno pomocí režimů podobných režimu 7.

Popis

SNES má osm různých grafických režimů, číslovaných 0 až 7 [1] . Poslední (režim pozadí 7) umožňuje použít pouze jednu vrstvu, kterou lze škálovat a otáčet. Kapesní systémy Game Boy Advance a Nintendo DS podporují rotaci a škálování tradičních dlaždicových pozadí Nintendo 1 a 2, stejně jako rotaci a škálování rastru v režimech 3 až 5. Poslední jmenované se však v GBA kvůli technickým omezení [3] . Na každém zařízení, které podporuje režim 7, je možné provádět operace rotace a/nebo změny měřítka během horizontálního retracementu, což umožnilo zobrazení vodorovné roviny s perspektivním efektem. Právě tato funkce se stala "vizitkou" režimu 7. Je možné dosáhnout složitějších efektů, jako je průsvitnost / zamlžení, jako výsledek použití jiných rovnic pro výpočet polohy, měřítka a rotace pro každý skenovací řádek. Je zavádějící myslet si, že režim 7 je vhodný pouze pro závodní hry, protože byl také široce používán k zobrazování „nebeských“ scén v RPG, jako je Square 's Final Fantasy VI . Režim 7 umožnil vývojářům dosáhnout efektu nekonečně se roztahujícího světa.

Na SNES s určitou parametrizací režimu 7 je možné umístit pixely pozadí na sprajty. To bylo použito například ve 2. úrovni hry Contra III: The Alien Wars (postavy a další předměty procházely pod mosty), stejně jako v Super Mario Kart v situaci, kdy postava spadne mimo hranice úrovně. Na GBA lze podobného efektu dosáhnout v režimu 2, který podporuje dvě škálovatelné a otočené roviny: k dosažení podobného efektu stačí umístit sprite mezi tyto roviny.

Mnoho počítačových her , zejména Wacky Wheels a Skunny Kart , používá softwarovou implementaci režimu 7, což vysvětluje jejich vizuální podobnost. Software Multimedia Fusion společnosti Clickteam má rozšíření „Mode 7“, které umožňuje vývojářům používat tuto technologii.

Během popularity SNES byl režim 7 často používán jako prostředek ke zvýšení prodeje konzole ( Nintendo Power , SNES Player's Guide). Takže ve hře Teenage Mutant Ninja Turtles: Turtles in Time , přenesené z arkádových strojů , byla jedna z úrovní změněna z tradičního rolování na režim 7.

Matematickým základem režimu 7 je transformace souřadnic obrazovky na souřadnice pozadí pomocí dvourozměrných přechodových matic [4] :

{\begin{bmatrix}x\\y\end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}a&b\\c&d\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}S_{x}+H-C_ {x}\\S_{y}+V-C_{y}\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}C_{x}\\C_{y}\end{bmatrix}},

kde jsou souřadnice textury pozadí; — souřadnice obrazovky; — horizontální a vertikální posunutí; — souřadnice polohy pozorovatele vzhledem k textuře. $x, y$ $S_{x},S_{y}$ $H,V$ $C_{x},C_{y}$

Přechodové koeficienty se volí tímto způsobem [5] : $abeceda$

{\begin{bmatrix}a&b\\c&d\end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}\cos(\theta )\cdot (1/\alpha )&-\sin(\theta )\cdot (1/\alpha )\\\sin(\theta )\cdot (1/\beta )&\cos(\theta )\cdot (1/\beta )\end{bmatrix}},

kde je úhel natočení ; — faktor měřítka podél ; — faktor měřítka podél osy . V tomto případě bude rotace proti směru hodinových ručiček. Pro otáčení ve směru hodinových ručiček vezměte koeficienty a s opačným znaménkem. $\theta$ $\alpha$ $X$ $\beta$ $Y$ $b$ $C$

Všechny operace se provádějí na 16bitových číslech se znaménkem s pevnou pozicí bodu, nicméně offsety jsou omezeny na 13 bitů. Poloha bodu je mezi 7 a 8 bity [6] .

Tato afinní transformace umožňuje pouze efekty translace, rotace a roztažení. V mnoha hrách se důmyslnou změnou transformačních parametrů před výstupem každého dalšího skenovacího řádku dosahuje efektů, jako je iluze perspektivy, zakřivené povrchy a různá zkreslení.

Omezení

Režim 7 se vztahuje pouze na pozadí a nevztahuje se na sprajty. Z tohoto důvodu každý objekt, který se nesmí otáčet současně s pozadím, musí být sprite, i když takový objekt musí být nominálně považován za prvek pozadí, jako jsou stacionární plošiny. Vývojáři her by měli pro takové objekty poskytnout skřítky. Například v Super Castlevania IV se někteří bossové (např. velký golem Koranot) otáčí. Technicky jsou tito bossové vyrobeni ve formě rotujícího pozadí, zatímco platformy, na kterých může hlavní hrdina stát , jsou skřítci. Tento způsob, až na zjevná vylepšení, je velmi podobný způsobu zobrazování velkých bossů NES , který toho dosáhl bez zpomalení hry a bez blikání grafického artefaktu umístěním bosse na pozadí, kde se pohyboval a jednal. Oba příklady z obou systémů fungují pouze při umístění objektů do stejné horizontální roviny jako pohybující se objekt. Například v obou systémech může být podlaha, strop a skórovací oblast atd. technicky součástí pozadí, navzdory jejich nominálnímu umístění mimo skutečnou herní oblast. Pokud hra vyžaduje celou obrazovku, mohou být tyto oblasti vytvořeny jako skřítci, což však může mít za následek pomalejší výkon hry.

Vzhledem k tomu, že režim 7 se nevztahuje na skřítky, musí být každá "velikost" daného skřítka v určité vzdálenosti od pozorovatele předkreslena. Díky tomu je možné pozorovat náhlou změnu velikosti skřítka, například při přibližování nebo vzdalování se od pozorovatele. Efekt lze pozorovat například v Super Mario Kart nebo F-Zero na libovolných objektech během hry nebo ve Final Fantasy VI při vertikálním pohybu po mapě se vzducholodí na dohled.

Aby se zabránilo ručnímu kreslení každého skřítka, byly některé kazety , jako například Super Mario World 2: Yoshi's Island , vybaveny specializovaným procesorem Super FX 2 , který to dělal na hardwarové úrovni. Značná práce kolem tohoto omezení byla provedena v Contra III: The Alien Wars ve druhé bojové scéně s bossy, stejně jako v bitvě proti Reznorovi (platformy a zdi), Iggymu (bojová platforma), Larrymu (platforma) Mortonovi, Ludwigovi, Royovi a Bowser ve hře Super Mario World . V těchto příkladech je boss pozadím, a proto se otáčí v režimu 7, oblast bodování je také pozadím, nicméně podlaha bitevní scény, stejně jako hlavní hrdina a kulky, je sprite a je překreslena v různých úhlech podle na střídání hráče. Omezení je však v tom, že můžete pracovat pouze s jedním spritem najednou.

Existují však výjimky z efektů, jako je režim 7, týkající se sprajtů kreslených ručně nebo externími procesory. V Tales of Phantasia a Star Ocean se část vykreslování sprite provádí v reálném čase výhradně v softwaru. Takže v Tales of Phantasia se jedná o efekt vertikálního škálování skřítka, když „vstoupí“ do nahrávacího slotu. Ve Hvězdném oceánu se jedná o efekt „rozdrcení“, když jsou předměty získávány z otevřené truhly s pokladem. Vzhledem k tomu , že k zobrazení těchto efektů jsou zapotřebí další dlaždice a vzhledem k dalším funkcím těchto her náročným na zdroje (oba používají možnost streamování zvuku , aby se vyhnula omezení čipu SPC700 , a také, stejně jako ostatní RPG nejvyšší úrovně na SNES, použít proporcionální písmo ), použití těchto efektů je možné pouze v několika situacích.

Implementace hardwaru

Dva čipy PPU (jednotka pro zpracování obrazu, anglicky image processing unit ) Konzole SNES používají 8bitový čip RAM 32 kB . Během jednoho cyklu má jedna PPU přístup k poli dlaždic (128x128 dlaždic), druhá PPU má přístup k mřížce dlaždic (256 dlaždic, každá 8x8 pixelů s 256 barvami).

Další implementace

Sega Mega Drive /Genesis nemá žádné hardwarové možnosti podobné režimu 7. Nicméně, podobný režim byl zpřístupněn s doplňkem Sega Mega-CD , který se používá v úrovních Special Stages CD Sonic the Hedgehog . Ale stejně jako u Tales of Phantasia a Star Ocean může vývojář hry implementovat některé efekty skřítků zcela v softwaru. V důsledku toho byly některé podobné efekty použity ve hrách jako Castlevania: Bloodlines , The Adventures of Batman and Robin , Mickey Mania: The Timeless Adventures of Mickey Mouse , Alien Soldier , Red Zone , Contra: Hard Corps a dalších hrách Sega Mega Drive . Kromě Sega 32X byly implementovány nejen možnosti 2D grafiky, ale také základní možnosti 3D grafiky. V důsledku toho se použití efektů, jako je zoom a rotace, stalo zcela typickým ve hrách, jako je Knuckles' Chaotix , která mimo jiné jako první v sérii Sonic the Hedgehog implementovala polygonové úrovně speciálních fází .

Viz také

Odkazy

Tonc: Režim 7 Část 1 – obecný popis režimu 7.
Tonc: Mód 7 Část 2 - Teoretický základ Módu 7.
Archivováno z originálu 2. února 2013 společností TwoHead Software - Mode 7 Effects . je populární popis režimu 7.
Mode7 3D engine - implementace geometrické části režimu 7 pomocí Adobe Flash .

Poznámky

↑ 1 2 Pozadí vývoje SNES (downlink) . Datum přístupu: 28. ledna 2013. Archivováno z originálu 2. února 2013. (neurčitý)
↑ TwoHeaded Software (downlink) . Datum přístupu: 28. ledna 2013. Archivováno z originálu 2. února 2013. (neurčitý)
↑ Specifikace (downlink) . Datum přístupu: 28. ledna 2013. Archivováno z originálu 21. června 2009. (neurčitý)
↑ Vývoj SNES . Datum přístupu: 22. ledna 2013. Archivováno z originálu 29. ledna 2013. (neurčitý)
↑ Režim 7 – Škálování ve vývoji SNES (downlink) . Datum přístupu: 28. ledna 2013. Archivováno z originálu 2. února 2013. (neurčitý)
↑ Tonc: Mode 7 Part 1 (nedostupný odkaz) . Datum přístupu: 28. ledna 2013. Archivováno z originálu 2. února 2013. (neurčitý)

Herní systémy Nintendo
Předpony	Barevná televizní hra NES/Famicom Diskový systém 3D systém SNES/Super Famicom Nintendo 64 64DD Hrací kostka Wii Wii U přepínač
Retro	Klasická edice NES Klasická edice Super NES
Přenosný	Hra a hodinky hráč Kapsa světlo Barva Game Boy Virtuální kluk Game Boy Advance SP Micro Nintendo ds Lite DSi XL Nintendo 3DS přepínač Lite