Historie vývoje počítačových her (49. část - programové vybavení mikropočítačů Amiga)

25. 10. 2012

Doba čtení: 24 minut

Líbí se vám článek?
Podpořte redakci

V dnešní části seriálu o historii vývoje výpočetní techniky se seznámíme s programovým vybavením mikropočítačů Amiga. Tyto počítače byly velmi populární mezi lidmi zabývajícími se tvorbou 2D grafiky i tvorbou hudby, proto si nejprve ukážeme některé známé aplikace používané v těchto dvou oblastech.

Obsah

1. Kickstart

2. Workbench

3. Trackery – editory hudby

4. Přehrávače hudebních modulů v současnosti

5. Vznik a vývoj rastrových grafických editorů (nejenom) pro Amigu

6. Legenda jménem Deluxe Paint

7. Deluxe Paint III a grafický režim EHB (Extra Half-Brite)

8. Deluxe Paint IV a grafický režim HAM (Hold-And-Modify)

9. Odkazy na Internetu

1. Kickstart

V předchozí části seriálu o historii vývoje výpočetní techniky jsme si řekli základní informace o multimediální herní konzoli nazvané Commodore CDTV. Tato herní konzole byla postavena na stejné architektuře jako osobní mikropočítače Amiga – použity byly shodné či téměř shodné čipy a i základ operačního systému – Kickstart – byl prakticky stejný, jako například na velmi populární Amize 500. Operační systém počítačů Amiga (AmigaOS) byl na dobu svého vzniku (polovina osmdesátých let minulého století) velmi vyspělý, protože obsahoval jádro s podporou preemptivního multitaskingu, vrstvu, jenž programátory mohla odstínit od hardware počítače (ovšem v případě potřeby mohl programátor tuto vrstvu obejít), knihovnu pro práci s okny a GUI (Intuition) a v neposlední řadě taktéž Workbench, což byl manažer (s plnohodnotným okenním GUI) pro správu disků, souborů atd. Při zpětném pohledu je možné říci, že AmigaOS byl dobře vyvážen z pohledu abstrakce nad disky, soubory (relativně snadná možnost připojení zcela nového typu paměťového média) a čipsetem (HW) a na druhé straně s ohledem na nutnost používat v některých aplikacích (hry, dema) nízkoúrovňové operace.

Obrázek 1: Kickstart verze 1.3 z roku 1988 (Amiga 500, Commodore CDTV…).

Základem AmigaOS je takzvaný Kickstart, který byl na většině modelů počítače Amiga (výjimkou je například původní Amiga 1000) uložen v paměti ROM, takže jeho start byl velmi rychlý (nesmíme zapomenout na to, že hlavním paměťovým médiem byly původně diskety a nikoli pevné disky). V Kickstartu bylo obsaženo jádro systému s podporou multitaskingu, podpora pro GUI (obrazovky, okna…), ovladač pro disketovou mechaniku, grafický subsystém i zvukový subsystém atd.

Obrázek 2: Kickstart verze 2.0 s animací vkládání diskety do mechaniky (Amiga 500+, Amiga 2000).

Všechny tyto funkce (s výjimkou dalších příkazů AmigaDOSu) se původně vměstnaly do pouhých 256 kB ROM, modernější varianty Kickstartu pak byly uloženy buď v 512 kB nebo v 1MB:

Verze Kickstartu	ROM	Použit v…	Vydán
1.0	256 kB	Amiga 1000	1985
1.2	256 kB	Amiga 500, Amiga 2000	1987
1.3	256 kB	Amiga 500, Amiga 2000, Commodore CDTV, Amiga 3000	1988
1.4	512 kB	Amiga 3000	1990
2.0	512 kB	Amiga 500+, Amiga 600, Amiga 2000, Amiga 3000	1990
3.0	512 kB	Amiga 1200, Amiga 4000	1992
3.1	512 kB	Amiga 1200, Amiga 4000T	1993

Obrázek 3: Kickstart verze 3.1 (Amiga 1200, Amiga CD32).

2. Workbench

Zatímco Kickstart byl načítán a spouštěn z paměti ROM, byla další část AmigaOS – Workbench – původně uložena na disketách a volitelně pak i na pevném disku. Workbench byl navíc volitelnou součástí systému, protože pro spuštění velkého množství aplikací vůbec nebyl zapotřebí – typicky se jednalo o hry, dema, ale i některé programy popsané v následujících kapitolách. Již původní verze Workbenche umožňovaly základní práci se soubory, spouštění celoobrazovkových programů i programů využívajících okna atd.

Obrázek 4: Prostředí Workbenche na počítačích Amiga s čipsetem OCS.

Zajímavé je, že první verze Workbenche lze již na první pohled rozeznat podle použitých barev, v nichž se vyskytuje čtveřice barev modrá, oranžová, bílá a černá. Z dnešního pohledu může sice GUI zobrazené v těchto barvách vypadat poněkud podivně, ale mělo to své opodstatnění, protože tvůrci Workbenche jeho GUI testovali na různých typech televizorů (PAL, NTSC) a právě zvolená barvová paleta umožnila relativně dobrou čitelnost i na televizorech se zhoršenou kvalitou zobrazení.

Obrázek 5: Hodiny se s problémem roku 2000 vypořádaly po svém.

I když mnoho aplikací bylo naprogramovaných takovým způsobem, aby mohly běžet v okně, většina dále popsaných aplikací se zobrazovala přes celou obrazovku (fullscreen) a tudíž ani Workbench nevyžadovala – jeho absence znamenala jak úsporu operační paměti, tak i urychlení startu aplikace – nemusela se nejprve vkládat disketa s Workbenchem a teprve poté disketa s programem/hrou.

Obrázek 6: Namísto Workbenche však bylo možné použít i různé varianty AmigaDOSu s tím, že Amiga vlastně neobsahovala podporu pro normální textový režim, takže i terminál DOSu byl zobrazen v grafickém režimu.

Obrázek 7: Chyby v systému se ohlašovaly různým způsobem, buď legendárním „guru meditation“, nebo podobným hlášením, jaké je zobrazené na tomto screenshotu (toto hlášení však bylo způsobeno špatným nastavením emulátoru :-).

3. Trackery – editory hudby

V předchozí části tohoto seriálu jsme si při popisu základních vlastností čipsetu Amigy mj. řekli, že zvukový čip Paula dokázal v základním nastavení pracovat se čtyřmi na sobě nezávislými osmibitovými zvukovými kanály, u nichž bylo možné měnit frekvenci přehrávání osmibitových samplů. Poměrně záhy po rozšíření počítačů Amiga byly vyvinuty aplikace nazvané trackery, které této vlastnosti Pauly důsledně využívaly (naproti tomu se u konkurenčních mikropočítačů Atari vyvinuly spíše MIDI editory, což opět přímo souvisí s možností použitého hardware).

Obrázek 8: Ultimate Soundtracker – jeden z prvních klasických trackerů pro počítače Amiga, jehož grafické rozhraní bylo použito v prakticky všech jeho pokračovatelích.

S využitím trackerů bylo možné (či přesněji řečeno doposud je možné) vytvořit hudbu složenou z původně osmibitových samplů, které se přehrávají s různou frekvencí na základě údajů uložených ve čtyřech hudebních stopách – jedná se vlastně o obdobu notové osnovy, ovšem zapisovanou ve formě tabulky s 64 řádky a původně čtyřmi sloupci (každý sloupec samozřejmě odpovídá jednomu hudebnímu kanálu). V každém řádku je možné do sloupce zapsat notu a oktávu (tj. výšku či frekvenci přehrávaného tónu), číslo nástroje (tomu odpovídá zvolený zvukový vzorek, přesněji více samplů může v některých trackerech být přiřazeno jednomu nástroji v závislosti na výšce tónu), hlasitost a příznak, zda se má současně provést i nějaký pokročilejší zvukový efekt.

Obrázek 9: ProTracker – v dolní části opět můžeme vidět tabulku se čtyřmi sloupci. V každém sloupci je zobrazeno číslo noty, oktáva, číslo nástroje, hlasitost a kód efektu.

Celá tabulka s výše popsanými 64 řádky se nazývá pattern, přičemž celá hudební skladba může být složena z prakticky libovolného množství patternů – viz screenshoty trackerů, v jejichž dolní části je vždy část zmíněné tabulky zobrazena. Soubory, do kterých se skladby vytvořené pomocí trackerů ukládají, se nazývají moduly. Původní moduly se čtyřmi stopami, patternem dlouhým 64 řádků a osmibitovými samply (mohlo jich být maximálně 31) byly vytvářeny programy Ultimate SoundTracker a ProTracker. Soubory vytvářené ProTrackerem mají příponu .mod a i dnes se s nimi můžeme poměrně často setkat (v našich končinách byl populární například modul mrazik.mod). Formát modulů je poměrně jednoduchý – v souboru jsou uloženy jak jednotlivé samply hudebních nástrojů (u původních modulů v nekomprimované podobě), tak i jména samplů, jednotlivé patterny (tabulky) a další důležité informace, například rychlost posunu mezi řádky patternu (tato rychlost odpovídá tempu skladby a lze ji během přehrávání měnit).

Obrázek 10: ProTracker před svým spuštěním ve Workbenchi.

4. Přehrávače hudebních modulů v současnosti

Společně s dalším rozšiřováním možností trackerů (a jejich přenosem na další typy mikropočítačů) se začal měnit i formát souborů, i když jejich základní struktura zůstala zachována. Především se postupně zvyšoval počet zvukových kanálů z původních čtyř přes osm kanálů (tracker Oktalyzer z roku 1988, taktéž určený pro Amigu) až na 32 kanálů ve formátu podporovaném ScreamTrackerem (soubory s příponou .stm a .s3m). Některé formáty také dokázaly ukládat samply hudebních nástrojů v komprimované podobě, používat šestnáctibitové samply (i ty se daly na Amize přehrávat pomocí různých triků), samply se smyčkou (loop) atd. Již zmíněný ScreamTracker, mimochodem vytvořený známou demo skupinou Future Crew, dokonce dokázal do samplované hudby přimíchat hudbu generovanou pomocí FM syntézy. FastTracker II (od konkurenční demo skupiny Triton) naproti tomu podporoval „obousměrnou“ smyčku, kdy se zvukový vzorek po dosažení konce smyčky střídavě přehrával v přímém směru a posléze odzadu apod.

Obrázek 11: ScreamTracker pro DOS. Program běží, i když to možná není na první pohled patrné, v textovém režimu.

Hudební moduly .mod, .stm, .s3m se staly jak mezi autory hudby, tak i mezi posluchači velice populární, především díky poměrně velké kvalitě přehrávané hudby a rozumné velikosti souborů – většina skladeb se bez problémů dala nahrát na jedinou disketu (přibližně 880 kB v případě Amigy) a později stáhnout z Internetu i s využitím pomalého modemu.

Obrázek 12: Fasttracker II pro DOS při přehrávání skladby.

Vzhledem ke stále velké popularitě modulů a jejich relativně jednoduchému formátu (navíc nezatíženému žádnými patenty) není divu, že pro velkou část dnešních multimediálních přehrávačů existují pluginy, které dokážou alespoň ty nejrozšířenější typy modulů přehrát. Jedná se jak o přehrávače pro Linux (XMMS, Audacious), tak i pro Microsoft Windows (WinAmp). Kromě toho je možné použít i specializované přehrávače, například multiplatformní MikMod for Java, jenž je odvozený od původního MikModu napsaného v ANSI C (viz též následující „screenshot“, kde se právě přehrává slavná skladba z dema Second Reality od Future Crew uložená ve formátu s3m):

-= MikMod for Java v2.14 - development version, 22 Nov 97 =---
 - main code (in ANSI C) by MikMak <mikmak@via.nl>
 - ported to Java by Shlomi Fish ( http://www.shlomifish.org/ )
 - Java sound drivers by Shlomi Fish ( http://www.shlomifish.org/ )
 - interface / zip code by Steve McIntyre <stevem@chiark.greenend.org.uk>
 - This program is SHAREWARE - Read MIKMOD.TXT for more info
-= MikMod for Java v2.14 - development version, 22 Nov 97 =---
'||'                          '||   ||
 ||         ...    ....     .. ||  ...  .. ...    ... .
 ||       .|  '|. '' .||  .'  '||   ||   ||  ||  || ||
 ||       ||   || .|' ||  |.   ||   ||   ||  ||   |''
.||.....|  '|..|' '|..'|' '|..'||. .||. .||. || .'||||.
                                                .|....'
-= MikMod for Java v2.14 - development version, 22 Nov 97 =---
JavaX-Driver: 16 bit normal stereo, 44100 Hz
File: usb/2nd_pm.s3m
Name: UnreaL ][ / PM
Type: Screamtracker 3.xx, Periods: mod type,Log
pat:4/84 pos:58 spd:3 bpm:100.0% vol:100%

Obrázek 13: Fasttracker II pro DOS při editaci samplu.

5. Vznik a vývoj rastrových grafických editorů (nejenom) pro Amigu

Osobní mikropočítače Amiga byly poměrně často používány i při vytváření či editaci rastrových obrázků. Nejednalo se však většinou o pouhou úpravu fotografií, to ostatně ani původně nebylo možné, minimálně až do nástupu čipsetu AGA. Spíše se tyto grafické editory používaly pro skutečně tvůrčí činnost, například pro klasický pixel art. Historie těchto typů editorů sahá do poměrně dávné minulosti, ovšem jejich větší rozšíření můžeme vysledovat až ve chvíli, kdy začaly být komerčně dostupné osmibitové domácí mikropočítače.

Obrázek 14: Koala Painter spuštěný na osmibitovém počítači Commodore C64.

Jedním z nejzajímavějších dobových rastrových grafických editorů byl Koala Microillustrator, známý též pod jménem Koala Painter. Tento program, který bylo možné používat například na počítačích Apple II, Atari, Commodore C64, TRS-80 či dokonce na originálním IBM PC, používal pro komunikaci s uživatelem jednoduchých ikon, což bylo v té době poměrně nezvyklé. Při pohledu na předchozí obrázek (14) je patrné, jak celé uživatelské rozhraní vypadalo (snímek je pořízený na počítači Commodore C64, na jiných počítačích je barevná paleta více omezená). Samotný vytvářený obrázek není viditelný, protože je zobrazený na samostatné obrazovce – menu s ikonami a obrázek se nemohly překrývat. Za zmínku stojí především operace zoom, bez které je tvorba pixel artu ne-li nemožná, tak alespoň značně ztížená.

Obrázek 15: Koala Painter spuštěný na osmibitovém počítači Apple II.

Neobvyklý byl také způsob ovládání této aplikace – kromě joysticku či klávesnice bylo možné použít takzvaný Koala Pad, což je vlastně předchůdce dnešních tabletů. Ovladač Koala Pad bylo možné nahradit i dvojicí potenciometrů – paddle, které se v našich krajích poměrně rozšířilo, protože málokdo měl zakoupený originální ovladač (ostatně sestavení paddle bylo výhodné i pro hraní některých her, například Arkanoidu).

Na Atari ST (to se již přesouváme do oblasti 16 a 32 bitových strojů) bylo dostupných mnoho grafických editorů. Mezi příznivci demoscény se oblibě těší například Crack Art TT, Cyber Paint, Degas Elite, Neochrome Master či Synthetic Arts.

Velký vliv na další vývoj grafických programů měl bezesporu MacPaint (http://en.wikipedia.org/wiki/MacPaint) – jednoduše ovladatelný grafický program dodávaný k původním počítačům Macintosh, který zpracovával obrázky s fixní velikostí 576×720 pixelů v černobílém režimu (ostatně celé uživatelské rozhraní Macintoshe bylo černobílé). Pokud vám rozhraní programu MacPaint připadá povědomé, nejedná se o náhodu – tímto programem je inspirován například i slavný Photoshop, jehož první verze se od MacPaintu zásadně nelišila.

Obrázek 16: MacPaint spuštěný na … Macintoshi.

6. Legenda jménem Deluxe Paint

Aplikace zmíněné v předchozí kapitole sice měly poměrně velký dopad na další vývoj rastrových editorů, ovšem kvůli technickému omezení počítačů, na kterých tyto programy běžely, se spíše jednalo o zajímavé hračky a nikoli o nástroje používané profesionály. Ovšem s příchodem osobních počítačů Atari ST a ještě ve větší míře Amiga se ukázalo, že pro tyto stroje již je možné vytvořit profesionální produkt. Jedním z nejznámějších rastrových grafických editorů určených (nejenom) pro Amigu je bezpochyby Deluxe Paint autora Dana Silvy, zejména jeho pátá verze – Deluxe Paint V publikovaná, podobně jako verze předchozí, společností Electronic Arts. Deluxe Paint samozřejmě není jediným zástupcem této kategorie aplikací, protože sem můžeme zařadit například Personal Paint či z pozdější doby Photon Paint a Brilliance. Zejména Brilliance v některých ohledech předčí i výše zmíněný Deluxe Paint, ovšem jeho menší popularita byla způsobena pozdějším příchodem na trh v době, kdy popularita Amigy už začínala klesat.

Obrázek 17: První verze Deluxe Paintu (Amiga 500).

Již první verze Deluxe Paintu, která byla vydána v roce 1986, obsahovala základní kreslicí a editační nástroje, jenž byly použity i ve všech dalších verzích. I grafické uživatelské rozhraní zůstalo po dlouhou dobu zachováno – v horní části je menu dostupné přes pravé tlačítko myši, v části pravé pak toolbox s kreslicími a editačními nástroji, pod nímž je zobrazena barvová paleta s aktuálně vybranou barvou a štětcem (ovšem důležitější jsou klávesové zkratky, které dokážou práci s programem významně urychlit). Deluxe Paint dokázal využít základní grafické režimy poskytované čipsetem OCS, v pozdějších verzích pak byla přidána podpora pro režimy EHB a HAM (Hold And Modify) popsané v následující kapitole (jedná se o velmi důležité rozšíření Deluxe Paintu, protože se tím podstatně zvýšil počet současně zobrazitelných barev) a verze 4.5 a 5.x pak podporovaly i grafické režimy čipsetu AGA (tím se prozatím nebudeme zabývat, už jen z toho důvodu, že nebyl využitý v herní konzoli Commodore CDTV).

Obrázek 18: Výběr rastrového obrázku pro načtení do editoru.

Odkazy na další informační zdroje o DPaintu:

Recenze Deluxe Paint V, AMIGA REVIEW.online:
http://amigareview.amiga.sk/amiga-review-8/deluxe-paint-v
Wikipedia: Deluxe Paint:
http://en.wikipedia.org/wiki/Deluxe_Paint
Wikipedia: Brilliance:
http://en.wikipedia.org/wiki/Brilliance_(graphics_editor)
Wikipedia: Photon Paint:
http://en.wikipedia.org/wiki/Photon_Paint
Amiga history guide: What is DPaint?
http://www.amigau.com/aig/dpaint.html

Obrázek 19: Práce s 32 barvami.

Obrázek 20: Na zobrazení GUI je nutné v některých okamžicích obětovat jednu nebo dvě barvy, což se projeví i na obrázku.

Obrázek 21: Pokud se nezobrazuje menu, může být obrázek zobrazen v 16/32 barvách.

Obrázek 22: Nástroj „kapátko“.

7. Deluxe Paint III a grafický režim EHB (Extra Half-Brite)

Od Deluxe Paintu III se v tomto rastrovém editoru začala objevovat podpora pro grafický režim EHB a verze Deluxe Paint IV podporovala i režim HAM. Co vlastně tyto zkratky znamenají? Zmínili jsme se o nich již v předchozí části tohoto seriálu, ovšem možná nebude na škodu si uvést podrobnější popis, protože existence těchto dvou režimů dokládá dosti velkou variabilitu grafického subsystému Amigy.

Obrázek 23: V Deluxe Paintu III se objevila podpora pro režim EHB.

Minule jsme si řekli, že čip Denise dokáže současně pracovat až se šesti bitovými rovinami. Ve standardních grafických režimech se však využívá pouze pět bitových rovin a to především z toho důvodu, že originální čipset (OCS) má pro uložení barvové palety rezervováno pouze 32 řídicích registrů a dokáže tedy teoreticky zobrazit jen 32 unikátních barev. Ovšem i šestou bitovou rovinu bylo možné využít a to dokonce několika navzájem zcela odlišnými způsoby. Jedním z módů grafického subsystému počítačů Amiga, který dokáže se šestou bitovou rovinou pracovat, je takzvaný režim Dual playfield. Při zapnutí tohoto režimu jsou pro vytvoření obrazu použity dva relativně nezávislé playfieldy (v podstatě rastrové obrázky), přičemž každý se může skládat až ze tří bitových rovin. V každém playfieldu lze zobrazit maximálně sedm barev, zbývající osmá barva je průhledná (takže přes pixely, které jsou takto „obarveny“, lze vidět druhý playfield popř. barvu pozadí).

Obrázek 24: About dialog Deluxe Paintu III.

Mód Dual Playfield se používal v některých hrách, ovšem z hlediska rastrových grafických editorů je mnohem důležitější další režim, ve kterém se taktéž využívá všech šesti bitových rovin. Je to režim označovaný zkratkou EHB neboli Extra Half-Brite. Při zapnutí tohoto módu se prvních pět bitových rovin chová prakticky stejně jako u standardních grafických režimů popsaných minule, tj. barva každého pixelu je představována pěti bity, přičemž každý bit leží v jedné bitové rovině.

Obrázek 25: Výběr obrázku pro načtení.

Takto uložená hodnota představuje index do barvové palety, což znamená, že každý pixel může být obarvený jednou z 32 barev uložených v barvové paletě (jak již víme, existuje v originálním čipsetu pouze 32 řídicích registrů představujících barvovou paletu, což je jeden z hlavních důvodů existence módu EHB). Pomocí logických hodnot uložených v šesté bitové rovině se určuje, zda se má intenzita daného pixelu snížit na polovinu či nikoli. To tedy znamená, že na obrazovce je možné zobrazit 64 různých barevných odstínů, ovšem pouze polovina z nich se přímo vybírá přes barvovou paletu a druhá polovina je z nich odvozena. Poměrně velké množství obrázků obsahuje barevné přechody (změna intenzity pixelů), takže je pro ně mód EHB velmi dobře použitelný.

Obrázek 26: Menu s výběrem rastrových efektů.

Obrázek 27: Přepnutí do režimu s 400/480 obrazovými řádky.

8. Deluxe Paint IV a grafický režim HAM (Hold-And-Modify)

Posledním režimem, kterým se dnes budeme zabývat, je režim označovaný zkratkou HAM, neboli Hold-And-Modify, jenž začal být podporovaný v Deluxe Paintu IV a především pak v jeho stabilní verzi Deluxe Paint 4.5. I v tomto režimu je, podobně jako v režimu předchozím, (většinou) využito všech šesti bitových rovin, které však mají rozdílný význam. V prvních čtyřech rovinách jsou uloženy hodnoty pixelů použité při výběru barev pomocí barvové palety (což znamená, že je využito pouze 16 řídicích registrů), popř. pro změnu jedné z barvových složek (viz další text).

Obrázek 28: V Deluxe Paintu IV se objevila podpora pro režim HAM.

V páté a šesté bitové rovině jsou uloženy řídicí bity (vždy dva bity pro každý pixel), které určují, zda hodnota uložená v prvních čtyřech bitových rovinách bude považována za index do barvové palety či zda se jedná o hodnotu jedné ze tří barvových složek modelu RGB – viz následující tabulka:

Bit b6	Bit b5	Význam
0	0	výběr barvy z palety stejným způsobem, jako ve standardním grafickém režimu
0	1	změna modré složky (čtyř bitů) podle hodnot načtených z rovin 1–4
1	0	změna červené složky (čtyř bitů) podle hodnot načtených z rovin 1–4
1	1	změna zelené složky (čtyř bitů) podle hodnot načtených z rovin 1–4

Obrázek 29: Hlavní menu Deluxe Paintu IV.

V tomto režimu lze současně zobrazit všech 4096 barevných odstínů (Amiga v tomto ohledu předběhla možnosti PCček o několik let), ovšem – jak je ostatně patrné i z předchozího textu – hodnoty sousedních pixelů nemohou být vždy zcela libovolné, neboť mezi nimi existuje závislost. I z tohoto důvodu se jedná o režim používaný především pro statické obrázky, neboť u nich může grafik provést jejich optimalizaci přímo v grafickém editoru (mnoho grafických editorů pro Amigu režim HAM přímo podporovalo, nejde tedy pouze o doménu Deluxe Paintu IV).