О летающем слоне
Воксель - это объёмный пиксель, малень─
кий кубик. На ZX реализуемы не только всем
известные воксельные пейзажи типа Mars, но
и воксельные объекты,которые можно крутить
по всем осям. В интро к 5-му номеру IG вы
видели пример такого объекта. Если объект,
аналогичный по сложности тому, который был
в IG #5 (а там был как раз летающий слон),
построить текстурированными полигонами, то
скорость прорисовки сильно бы упала.
В общих чертах, как работает эффект?
Работает он простым brute force'ом. Каждо─
му направлению взгляда соответствует некий
направляющий вектор определённой длины (у
меня это порядка 8 клеточек); мы двигаемся
шагами по этому вектору, пока не встретим
непустой воксель. Берём цвет этого вокселя
и кидаем его на экран (точнее,в chunkmap).
Этот простой алгоритм я использовал ещё
в 1996 году в первых заготовках к Wolf 3d.
Тогда он, правда,не содержал никаких ухищ─
рений для ускорения сканирования и страшно
тормозил...
Объект описан двумя картами. Первая ка─
рта (по ней мы сканируем) в страничке не
помещается из-за того, что предусмотрены
пустые края - для исключения зашкаливания.
Эта карта для каждой пары координат X, Y
содержит толщину объекта (Z-координату).
Вторая карта занимает страничку и хранит
цвет вокселя с координатами X, Y (и вышеу─
казанной Z). Y соответствует старшему бай─
ту адреса в карте, X соответствует младше─
му байту этого адреса. Во второй карте все
адреса больше на #2000.
Ещё в одной страничке лежит стековая
выводилка чанков наподобие той, которую
описал Monster в Born Dead #5. В данном
случае реализовано 16 цветов, коды которых
#c0,#c4,...,#fc.
Поскольку слон симметричнен, требуется
только одна Z координата для каждой пары
координат X, Y. Если нужно посмотреть на
слона с другой стороны,мы просто делаем (в
начале сканирования конкретного экранного
пикселя) преобразование: Z0=-Z0 (Z0 =
z-координата точки начала сканирования),
dZ=-dZ (dZ = z-шаг сканирования).
Обе карты были нарисованы в фотошопе.
Процесс рисования происходил задолго до
написания кода.Поэтому для контроля я сле─
пил маленькую программку на Delphi, позво─
ляющую смотреть разрезы слона. Это дало
возможность увидеть "заусенцы" в местах с
низким Z (т.е. там, где полуслон соприка─
сается со своим отражением). Увиденные
"заусенцы" я, естественно,стирал в фотошо─
пе.
Цикл сканирования такой:
LOOPout
EXX
ADD IX,BC
ADD HL,DE
LD A,H
EXX
LD E,A
LD D,HX
LD A,(DE)
ADD HL,BC
JR C/NC,LOOPzro
CP H
JR C,LOOPQ ;DE=YX
DEC LY ;делаем не более 14 шагов
JP NZ,LOOPout
LOOPzro LD DE,zro ;ничего не нашли
RET
Вообще таких циклов в программе 4 шту─
ки, под разные ситуации (учитывается пере─
ход с Z>0 на Z<0 и наоборот). Адрес DE=zro
(там лежит чёрный пиксель) отличается от
всех прочих результатов сканирования тем,
что он меньше #8000.
Если бы мы сканировали все направления
(44*44=1936 штук), то эффект давал бы не
более одного кадра в секунду. Эту проблему
удалось решить с помощью интерполяции.
В первую очередь - мелкая интерполяция
(блур): размазывание полученных при скани─
ровании X,Y координат через 1 пиксель.(Она
в голову приходит в первую очередь, но вы─
полняется-то она в последнюю очередь!)
Чтобы реализовать интерполяцию, резуль─
таты сканирования (X,Y в координатах объе─
кта) мы не используем сразу, а кладём в
массив SCANS. Размер этого массива
((HEIGHT/2)+1)*(WIDTH+1) слов,
где WIDTH - ширина экрана в знакоместах
(парах чанков), а HEIGHT - его высота в
чанках. Здесь +1 для того,чтобы можно было
проводить усреднение на правом и нижнем
краях картинки.На этих краях массив всегда
содержит значение zro, мы там не сканиру─
ем.Как можно догадаться из размеров,в этом
массиве лежат пиксели, имеющие только чёт─
ные экранные координаты,а остальные пиксе─
ли вычисляются блуром в процессе заполне─
ния chunkmap'а (цикл read0).
Но реально сканирование идёт не через
пиксель, а через 3 пикселя (цикл scan0).
Грубая интерполяция (цикл ish0) интерполи─
рует его результаты.Чтобы получить из этих
результатов результаты сканирования якобы
через пиксель, уже недостаночно простого
размазывания.Для некоторых пикселей произ─
водится дополнительное сканирование (цикл
fill0). Вот по такой схеме:
S1S
121
S1S
где S=SCAN, 1,2=обработка: если все соседи
<>zro или все =zro, то клетка интерполиру─
ется,иначе сканируется. Признак "а ну ска─
нируй эту клетку!" передаётся из цикла
ish0 циклу fill0 в виде значения X=-1.
Если грубая интерполяция выключена,то X=-1
передаётся во всех случаях (по кнопке "S"
в метки MAYBEJP кладётся команда безуслов─
ного перехода).
Исходник - как обычно, в приложении.
Можно ещё ускорить, если удвоить шаг
сканирования. Тогда после пересечения гра─
ницы объекта надо смотреть,не пересекли ли
мы объект на полшага раньше.Если да,то во─
звращаем в качестве результата сканирова─
ния эту заполшаговую координату. Так рабо─
тает сканирование в Wolf2004. Недостаток
такого двойного сканирования в том,что оно
может срезать углы и мелкие детали. Однако
текстуру на крупных деталях оно накладыва─
ет правильно.
Alone Coder
