Просмотр кода страницы Режим 7

[[Файл:Mode 7 Test-0000.png|thumb|Снимок экрана [[Демка|демонстрации]] на [[SNES]], показывающий графический эффект режима 7]]
'''Режим 7''' — графический режим, появившийся на [[Игровая приставка|игровой приставке]] [[Super Nintendo Entertainment System]]. В этом режиме возможно осуществлять [[масштабирование]] и [[поворот]] слоя заднего плана перед генерацией каждой отдельной строки [[Растровая развёртка|развёртки]]<ref name=m7_bg>{{cite web|url=http://wiki.superfamicom.org/snes/show/Backgrounds|title=Backgrounds in SNES Development|access-date=2013-01-28|archive-url=https://www.webcitation.org/6E7fU0Udd?url=http://wiki.superfamicom.org/snes/show/Backgrounds|archive-date=2013-02-02|deadlink=yes}}</ref>, что позволяет при определенной квалификации программиста создавать разнообразные графические эффекты. Самый примечательный из эффектов, которые можно при этом достичь, является эффект [[Перспектива|перспективы]], придаваемый этому слою в результате одновременного масштабирования и поворота. Этот эффект получается за счёт преобразования слоя заднего фона в двухмерную [[Текстура (трёхмерная графика)|текстурированную]] горизонтальную плоскость, то есть в результате преобразования её высоты в [[Трёхмерное пространство|глубину]]. Таким образом достигается визуальный эффект трёхмерности пространства.

Интересно, что конкурирующая со SNES приставка [[Sega Mega Drive]] изначально не имела таких возможностей, однако с дополнением [[Sega Mega-CD]] подобный режим становится доступным и на этой системе. Этот эффект был использован в игре ''[[Sonic the Hedgehog CD]]'' на уровнях Special Stages. Также подобным режимом обладала портативная система [[Atari Lynx]] и [[Game Boy Advance]]<ref name="2head">{{cite web|url=http://www.taswegian.com/TwoHeaded/mode7.html|title=TwoHeaded Software|access-date=2013-01-28|archive-url=https://www.webcitation.org/6E7fUWfnZ?url=http://www.taswegian.com/TwoHeaded/mode7.html|archive-date=2013-02-02|deadlink=yes}}</ref>.

== Применение ==
[[Файл:SNES F-Zero.png|thumb|left|Игра F-Zero, работающая в режиме 7]]
[[Рендеринг]] наподобие режима 7 довольно часто использовался на системах, обладавших значительными мощностями работы с [[Компьютерная графика#Двухмерная графика|двухмерной графикой]], и не имевших специальной поддержки [[Трёхмерная графика|трёхмерной графики]]. Среди классических игр на игровых приставках, использующих преимущества режима 7: [[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]] и [[The Legend of Zelda: A Link to the Past]]. Многие из этих игр были позднее портированы на [[Game Boy Advance]] с использованием схожего графического приёма. Также с использованием режимов, аналогичных режиму 7, было создано множество эксклюзивных для GBA игр.

== Описание ==
Приставка SNES имеет восемь различных графических режимов, нумерованных от 0 до 7<ref name="m7_bg"/>. Последний из них (режим заднего плана 7) позволяет использовать всего один слой, который возможно масштабировать и вращать. Портативные системы [[Game Boy Advance]] и [[Nintendo DS]] поддерживают поворот и масштабирование традиционных для приставок Nintendo [[Тайловая графика|плиточных задних фонов]] под номерами 1 и 2, а также поворот и масштабирование [[Растровая графика|растра]] в режимах с 3 по 5. Однако, последние редко использовались в GBA ввиду технических ограничений<ref>{{cite web|url=http://nocash.emubase.de/gbatek.htm|title=Specifications|accessdate=2013-01-28|deadlink=yes|archiveurl=https://web.archive.org/web/20090621131721/http://nocash.emubase.de/gbatek.htm|archivedate=2009-06-21}}</ref>. На каждом устройстве, поддерживающем режим 7, возможно производить операции вращения и/или масштабирования во время гашения обратного хода строчной развёртки, что позволяло отображать горизонтальную плоскость с эффектом перспективы. Именно эта особенность стала «визитной карточкой» режима 7. Возможно достижение более сложных эффектов типа полупрозрачности/затуманивания в результате применения других уравнений для вычислений положения, масштабирования и поворота для каждой строки развёртки. Неверно представление о режиме 7 как о подходящем только для гоночных игр, так как он также широко использовался для отображения «небесных» сцен в ролевых играх, подобных [[Final Fantasy VI]] от [[Square (компания)|Square]]. Режим 7 позволял разработчикам достичь эффекта бесконечно растягивающегося мира.

На SNES при определенной параметризации режима 7 возможно расположение пикселей заднего фона поверх спрайтов. Это использовалось, например, в уровне 2 игры [[Contra III: The Alien Wars]] (персонажи и иные объекты проходили под мостами), а также в [[Super Mario Kart]] при ситуации, когда персонаж падает за границы уровня. На GBA подобный эффект может быть достигнут в режиме 2, который поддерживает две масштабируемые и вращаемые плоскости: для достижения подобного эффекта достаточно поместить спрайт между этими плоскостями.

Многие игры на [[Персональный компьютер|ПК]], самые известные из которых [[Wacky Wheels]] и [[Skunny Kart]], используют программную реализацию режима 7, что объясняет их визуальное подобие. Для программы Multimedia Fusion от Clickteam существует расширение «Mode 7», позволяющее разработчикам использовать эту технологию.

Во время популярности SNES, режим 7 часто использовался как средство повышения продаж приставки ([[Nintendo Power]], SNES Player’s Guide). Так в [[Teenage Mutant Ninja Turtles: Turtles in Time]], портированной с [[Аркадный автомат|аркадных автоматов]], один из уровней был изменен с традиционного [[скроллинг]]а на использование режима 7.

[[Файл:Perspective correct texture mapping.jpg|thumb|350px|Поскольку при аффинном наложении текстур не учитывается информация о глубине расположения вершин треугольников, в местах, где полигоны не перпендикулярны линии взгляда наблюдателя, наблюдается заметный артефакт]]

Математической основой режима 7 является преобразование экранных координат в координаты заднего фона с использованием двумерных [[Матрица перехода|матриц перехода]]<ref name="m7reg">{{Cite web |url=http://wiki.superfamicom.org/snes/show/Registers |title=SNES Development<!-- Заголовок добавлен ботом --> |access-date=2013-01-22 |archive-date=2013-01-29 |archive-url=https://web.archive.org/web/20130129131337/http://wiki.superfamicom.org/snes/show/Registers |deadlink=no }}</ref>:

: <math>
\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},
</math>

где <math>x, y</math> — координаты текстуры заднего фона; <math>S_x, S_y</math> — экранные координаты; <math>H, V</math> — горизонтальное и вертикальное смещение соответственно; <math>C_x, C_y</math> — координаты положения наблюдателя относительно текстуры.

Коэффициенты перехода <math>a, b, c, d</math> выбираются таким образом<ref name="m7scaling">{{cite web|url=http://wiki.superfamicom.org/snes/show/Mode+7+-+Scaling|title=Mode 7 - Scaling in SNES Development|accessdate=2013-01-28|archiveurl=https://www.webcitation.org/6E7fVUsgo?url=http://wiki.superfamicom.org/snes/show/Mode+7+-+Scaling|archivedate=2013-02-02|deadlink=yes}}</ref>:

: <math>
\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} ,
</math>

где <math>\theta</math> — [[угол поворота]]; <math>\alpha</math> — коэффициент масштабирования по оси <math>X</math>; <math>\beta</math> — коэффициент масштабирования по оси <math>Y</math>. В данном случае вращение будет осуществляться против часовой стрелки. Для вращения по часовой стрелке следует взять коэффициенты <math>b</math> и <math>c</math> с противоположным знаком.

Все операции выполняются в 16-битных числах с признаком знака с фиксированным положением точки, однако смещения ограничены до 13 бит. Положение точки — между 7 и 8 битами<ref name="m7man1">{{cite web|url=http://www.coranac.com/tonc/text/mode7.htm|title=Tonc: Mode 7 Part 1|accessdate=2013-01-28|archiveurl=https://www.webcitation.org/6E7fVyRLO?url=http://www.coranac.com/tonc/text/mode7.htm|archivedate=2013-02-02|deadlink=yes}}</ref>.

Данное [[аффинное преобразование]] позволяет выполнять только смещение, поворот и эффект растягивания. Во многих играх посредством остроумного изменения параметров преобразования перед выводом каждой следующей строки развёртки достигаются такие эффекты, как иллюзия перспективы, искривлённых поверхностей, различных искажений.

== Ограничения ==
Режим 7 распространяется только на задний фон и не распространяется на спрайты. По этой причине любой объект, который не должен вращаться одновременно с задним фоном, должен быть спрайтом, даже если такой объект должен номинально рассматриваться как элемент заднего фона, например, неподвижные платформы. Разработчики игры должны предусматривать спрайты для подобных объектов. Например, в [[Super Castlevania IV]] некоторые боссы (такие, как большой голем Koranot) вращаются. Технически эти боссы выполнены в виде вращающегося заднего фона, тогда как платформы, на которых может стоять [[протагонист]], являются спрайтами. Этот метод, за исключением очевидных улучшений, во многом аналогичен способу отображения боссов крупных размеров на [[NES]], который позволял достичь этого без уменьшения быстродействия игры и без графического артефакта мигания посредством помещения босса на задний фон, где он перемещался и действовал. Оба примера с обеих систем работоспособны только при помещении объектов в ту же горизонтальную плоскость, что и движущийся объект. Например в обеих системах пол, потолок и область вывода набранных очков и т. п. могут технически являться частью заднего фона, несмотря на их номинальное расположение вне области протекания непосредственно игрового процесса. Если игре требуется полный экран, эти области могут быть выполнены в виде спрайтов, однако это может приводить к снижению быстродействия игры.

Так как режим 7 не распространяется на спрайты, то каждый «размер» данного спрайта на определенном удалении от наблюдателя должен быть предварительно нарисован. Из-за этого можно наблюдать скачкообразное изменение размеров спрайта, например, при приближении или удалении от наблюдателя. Эффект можно наблюдать, например, в [[Super Mario Kart]] или [[F-Zero]] на любых объектах в процессе игры или в [[Final Fantasy VI]] при перемещении вертикально по карте при наличии воздушного корабля в зоне видимости.

Для того, чтобы избежать ручного рисования каждого спрайта, в некоторые [[игровой картридж|картриджи]], например [[Super Mario World 2: Yoshi’s Island]], устанавливался специализированный процессор [[Super FX|Super FX 2]], который делал это на аппаратном уровне. Значительная работа для обхода данного ограничения проведена [[Contra III: The Alien Wars]] в сцене битвы со вторым боссом, а также в битве против Reznor (платформы и стены), Iggy (боевая платформа), Larry (платформа) Morton, Ludwig, Roy и [[Боузер|Bowser]] в игре [[Super Mario World]]. В этих примерах босс — задний фон и поэтому вращается посредством режима 7, область подсчета очков также является задним фоном, однако пол боевой сцены, равно как протагонист и пули, является спрайтом и перерисовывается под разными углами соответственно вращению игрока. Однако, ограничением является то, что за один раз возможна работа лишь с одним спрайтом.

Но есть и исключения из эффектов, подобных режиму 7, относительно спрайтов, нарисованных вручную или внешними процессорами. В играх [[Tales of Phantasia]] и [[Star Ocean]] частично [[рендеринг]] спрайтов происходит в реальном времени полностью программно. Так в Tales of Phantasia — это эффект вертикального масштабирования спрайта, когда он «входит» в слот для записи. В Star Ocean — это эффект «раздавливания» при извлечении предметов из открытого ящика с сокровищами. Поскольку для отображения таких эффектов требуются дополнительные [[Тайловая графика|плитки]], а также ввиду других ресурсоемких особенностей данных игр (обе используют вариант [[Потоковое мультимедиа|потокового воспроизведения звука]] для обхода ограничений микросхемы [[SPC700]], а также, как и другие [[Компьютерная ролевая игра|RPG]] высшей категории на SNES, используют [[пропорциональный шрифт]]), применение этих эффектов возможно лишь в нескольких ситуациях.

== Аппаратная реализация ==
Две микросхемы PPU (picture-processing unit, {{lang-en|блок обработки изображения}}) приставки SNES используют по 8-битной микросхеме [[ОЗУ]] объёмом 32 [[Килобайт|кБ]]. В ходе одного цикла один PPU имеет доступ к [[Тайловая графика|массиву тайлов]] (тайлы 128х128), второй PPU имеет доступ к [[Тайловая графика|сетке тайлов]] (256 тайлов, каждый 8х8 пикселов по 256 цветов).

== Другие реализации ==
Приставка [[Sega Mega Drive]]/Genesis не имеет аналогичных режиму 7 аппаратных возможностей. Однако подобный режим стал доступен с дополнением [[Sega Mega-CD]], который использован на уровнях Special Stages игры [[Sonic the Hedgehog CD]]. Но, как и в случае с Tales of Phantasia и Star Ocean, некоторые эффекты со спрайтами также могут быть полностью реализованы разработчиком игры программно. В результате некоторые подобные эффекты использовались в играх типа [[Castlevania: Bloodlines]], [[The Adventures of Batman and Robin]], [[Mickey Mania: The Timeless Adventures of Mickey Mouse]], [[Alien Soldier]], [[Red Zone]], [[Contra: Hard Corps]] и на других играх [[Sega Mega Drive]]. В дополнении [[Sega 32X]] были реализованы не только возможности двумерной графики, но и базовые возможности трёхмерной графики. Как следствие, использование эффектов типа масштабирования и поворота стало вполне типичным в играх типа [[Knuckles’ Chaotix]], которая, помимо прочего, стала первой в серии игр [[Sonic the Hedgehog (серия игр)|Sonic the Hedgehog]] с реализацией [[Полигональная сетка|полигональных]] уровней Special Stages.

== См. также ==
* [[Nintendo]]
* [[Super Nintendo Entertainment System]]
* [[Sega Mega-CD]]
* [[Sega 32X]]
* [[Game Boy Advance]]
* [[Atari Lynx]]

== Ссылки ==
* [http://www.coranac.com/tonc/text/mode7.htm Tonc: Mode 7 Part 1] — общее описание режима 7.
* [http://www.coranac.com/tonc/text/mode7ex.htm Tonc: Mode 7 Part 2] — теоретическое обоснование режима 7.
* [http://www.taswegian.com/TwoHeaded/mode7.html TwoHead Software — Mode 7 Effects] {{Архивировано|url=https://www.webcitation.org/6E7fUWfnZ?url=http://www.taswegian.com/TwoHeaded/mode7.html |date=2013-02-02 }} — популярное описание режима 7.
* [http://www.gotoandplay.it/_articles/2004/11/mode7proto.php Mode7 3D engine] — реализация геометрической части режима 7 средствами [[Adobe Flash]].

== Примечания ==
{{примечания}}

{{nintendo}}

[[Категория:Аппаратные приёмы компьютерной графики]]
[[Категория:Super Nintendo Entertainment System]]