什么是“横向滚动黑客”？来自老游戏？

Question

我听说旧的街机横向卷轴游戏使用特定的编程技巧来实现高性能的横向卷轴。

据我所知，几年前，机器的功能还不足以像现在那样每帧重新绘制整个屏幕。有一些技术，例如脏矩形，可以在背景静止且只有精灵移动时最小化重新绘制所需的屏幕区域。

上述方法仅在背景不变时有效（因此大多数屏幕像素保持静止）。

垂直滚动游戏，就像老式射击游戏一样，由于滚动而导致每一帧的背景发生变化，因此游戏变得更加困难。然而，人们可以利用像素馈送到显示器的方式（逐行）。我想，可以使用更大的缓冲区，并将数据指针每帧“向下”移动一些行，以便从另一个位置开始重新绘制，从而给人平滑滚动的印象。仍然只有精灵（以及屏幕边缘的一些背景）需要重新绘制，这是一个重大的优化。

然而，对于横向卷轴游戏来说，事情并不是那么简单和明显。不过，我知道有人在过去的某个地方进行了优化（有一些限制），允许旧机器水平滚动背景，而无需每帧重新绘制它。

IIRC 它被用在许多老游戏中，主要是 80 年代的节奏游戏，以及演示场景制作中。

您能描述一下这种技术并说出它的作者吗？

Answer 1

我已经为老式的 C64 编写了游戏，正是这样做的。基本上有两件事需要注意：

1. 这些游戏没有使用位图图形，而是使用“重新映射”字符字体，这意味着 8x8 像素块实际上只是一个字节。

2. 接下来要注意的是，硬件支持将整个屏幕替换为七个像素。请注意，这不会以任何方式影响任何图形 - 它只是使发送到电视的所有内容都有点移位。

所以 2) 使得真正平滑地滚动 7 个像素成为可能。然后你移动每个字符 - 对于全屏来说正好是 1000 字节，计算机可以处理，同时你将滚动寄存器向后移动 7 个像素。 8 - 7 = 1 意味着您看起来又滚动了一个像素...然后就这样继续下去。所以 1) 和 2) 结合起来就产生了真正平滑滚动的错觉！

之后第三件事开始发挥作用：光栅中断。这意味着当电视/显示器即将开始在指定位置绘制扫描线时，CPU 会收到中断。该技术使得创建分屏成为可能，这样您就不需要滚动整个屏幕，这与我的第一个描述相反。

更详细地说：即使您不想要分屏，光栅中断无论如何也非常重要：因为它在当时和今天一样重要（但今天框架对您隐藏了这一点）以进行更新在适当的时间出现在屏幕上。当电视/显示器在可见区域的任何位置更新时修改“滚动寄存器”会导致称为“撕裂”的效果 - 您可以清楚地注意到屏幕的两个部分彼此不同步一个像素。

还有什么可说的呢？嗯，重新映射字符集的技术使得制作一些动画变得非常容易。例如，传送带、齿轮等可以通过不断改变屏幕上代表它们的“角色”的外观来制作动画。因此，只需更改字符映射中的单个字节，跨越整个屏幕宽度的传送带就可以看起来像在各处旋转。

Answer 2

我在 90 年代也做过类似的事情，但使用了两种不同的方法。

第一个涉及“窗口”，它受到 VESA SVGA 标准的支持。 一些卡正确实现了它。基本上，如果您的帧缓冲区/视频 RAM 大于可显示区域，您可以绘制一个大位图，并给出您想要显示的该区域内窗口的系统坐标。通过更改这些坐标，您可以滚动而无需重新填充帧缓冲区。

另一种方法依赖于操纵 BLT 方法，用于将完整的帧放入帧缓冲区。将页面位块传输到与屏幕大小相同的帧缓冲区既简单又高效。

我发现了这个旧的 286 汇编代码（在一张运行 17 年的软盘上！），它将 64000 字节 (320x200) 的屏幕从离屏页面复制到视频缓冲区：

  Procedure flip; assembler;
    { This copies the entire screen at "source" to destination }
    asm
      push    ds
      mov     ax, [Dest]
      mov     es, ax
      mov     ax, [Source]
      mov     ds, ax
      xor     si, si
      xor     di, di
      mov     cx, 32000
      rep     movsw
      pop     ds
    end;

rep movsw 移动了 CX 字（在本例中一个字是两个字节）。这是非常高效的，因为它基本上是一条指令，告诉 CPU 尽快移动整个东西。

但是，如果您有更大的缓冲区（例如，侧面滚动条的缓冲区为 1024*200），您可以轻松地使用嵌套循环，并在每个循环中复制一行像素。例如，在 1024 像素宽的缓冲区中，您可以复制字节：

start          count            
0+left         320
1024+left      320 
...
255*1024+left  320

其中 left 是您想要开始的大背景图像内的 x 坐标（屏幕左侧）。

当然，在 16 位模式下，需要对段指针（ES、DS）进行一些魔法和操作才能获得大于 64KB 的缓冲区（实际上是多个相邻的 64k 缓冲区），但它工作得很好。

对于这个问题可能有更好的解决方案（而且肯定是今天使用的更好的解决方案），但它对我有用。

Answer 3

街机游戏经常采用定制视频芯片或离散逻辑，以允许滚动而无需 CPU 执行（大量）工作。该方法与 danbystrom 在 C-64 上描述的方法类似。

基本上，图形硬件负责精细滚动字符（或图块），然后一旦滚动寄存器达到极限，CPU 就会处理替换所有图块。我目前正在研究 Irem m-52 板，它处理硬件中的多个滚动背景。原理图可以在网上找到。

Answer 4

为了在 Commodore Amiga 上向右滚动，我们使用Copper将屏幕右移最多 16 像素。当屏幕移动时，我们向屏幕缓冲区的起始地址添加 2 个字节，而在右侧，我们使用 Blitter 将图形从主内存复制到屏幕缓冲区。我们将屏幕缓冲区设置为比屏幕视图稍大，这样我们就可以复制图形，而不会在视口右侧的复制中看到闪烁效果。