Historie vývoje počítačových her (9.část - hry pro konzoli Atari 2600 uložené ve 2048 bajtech)

5. 1. 2012

Doba čtení: 21 minut

Líbí se vám článek?
Podpořte redakci

V dnešní části seriálu o historii vývoje výpočetní techniky se již potřetí vrátíme k popisu známé a komerčně velmi úspěšné herní konzole Atari 2600. Dnes si popíšeme šest her uložených na paměťových modulech s kapacitou pouhých dvou kilobajtů (2048 bajtů). Na závěr se zmíníme o další programátorské perle – hře Video Chess uložené ve čtyřkilobajtovém modulu.

Obsah

1. Historie vývoje počítačových her (9.část – hry pro konzoli Atari 2600 uložené ve 2048 bajtech)

8. Video Chess aneb Deep Blue verze 0.1

9. Odkazy na Internetu

1. Historie vývoje počítačových her (9.část – hry pro konzoli Atari 2600 uložené ve 2048 bajtech)

V závěrečné kapitole předchozí části seriálu o historii vývoje výpočetní techniky jsem napsal, že si dnes popíšeme další známé hry určené pro herní konzoli Atari 2600, přičemž se bude jednat o hry uložené převážně na paměťových modulech o kapacitě osm či šestnáct kilobajtů. Ovšem při čtení některých soudobých recenzí, v nichž se autoři ušklíbají nad počítači „s pouhým jedním gigabajtem paměti“ mě napadlo, že by možná pro čtenáře bylo zajímavé se seznámit s hrami (a to mnohdy hrami velmi úspěšnými!), jejichž tvůrci se museli spokojit s paměťovým modulem s ROM či EPROM o kapacitě pouhé dva kilobajty a s operační pamětí o velikosti jen 128 bajtů (vyjádřeno v procentech odpovídá nárůst kapacity RAM ze 128 bajtů na „pouhý“ jeden gigabajt hodnotě 838860800%!). Her uložených na dvoukilobajtových paměťových modulech vzniklo pro herní konzoli Atari 2600 několik desítek. Většinou se jedná o hry vydané před rokem 1982, protože právě v tomto roce nastal určitý zlom: většina her začala být vydávána na paměťových modulech s kapacitou 4096 bajtů a posléze i 8192 bajtů (zde již ovšem bylo nutné implementovat přepínání paměťových bank, protože herní konzole Atari 2600 dokázala přímo adresovat pouze 4096 bajtů v modulu s ROM/EPROM).

Obrázek 1: Hra Combat byla i přes svoji jednoduchost po herní stránce velmi úspěšná.

V tabulce zobrazené pod tímto odstavcem jsou vypsány názvy a základní informace o hrách, které si popíšeme v navazujících sedmi kapitolách:

Kapitola	Název hry	Rok výroby	Autor (producent)	Velikost ROM
2	Combat	1977	Atari	2048 bajtů
3	Outlaw	1978	Atari	2048 bajtů
4	Breakout	1978	Atari	2048 bajtů
5	Canyon Bomber	1979	Atari	2048 bajtů
6	Kaboom	1981	Activision	2048 bajtů
7	Tennis	1981	Activision	2048 bajtů
8	Video Chess	1979	Atari	4096 bajtů

Obrázek 2: Hra Outlaw se dočkala konverze snad na všechny počítačové platformy. Její princip je jednoduchý a přitom se jedná o zábavnou hru.

Z výše zobrazené tabulky je patrné, že poslední zmíněná hra – Video Chess – je ve skutečnosti uložena v paměťovém modulu o kapacitě čtyři kilobajty. Jedná se však taktéž o hru pocházející z přelomu sedmdesátých a osmdesátých let minulého století a navíc se v mnoha ohledech jedná o programátorskou perlu, o níž by bylo škoda se v tomto článku nezmínit.

Poznámka: podle článku uveřejněného na adrese http://www.bbc.co.uk/news/technology-10951040 se zdá, že se i v nové generaci programátorů možná objeví vývojáři, kteří budou umět šetřit systémovými prostředky :-)

2. Combat

Chronologicky nejstarší hrou, s níž se dnes seznámíme, je hra Combat vytvořená v roce 1977 programátory zaměstnanými ve společnosti Atari. V mnoha ohledech se jedná o typického zástupce „dvoukilobajtových her“, u nichž většinou nenajdeme ani úvodní obrázek, ani žádnou hudbu; pouze jednoduché zvuky. Hru Combat mohou hrát dva hráči, kteří pomocí joysticků ovládají tank, dvouplošník nebo stíhačku a snaží se sestřelit svého protihráče. V základním režimu (který je po herní stránce nejzajímavější) proti sobě bojují dva tanky zobrazované z ptačí perspektivy, které se mohou pohybovat buď na volném území bez jakýchkoli překážek, nebo se herní pole může změnit ve více či méně složité bludiště. Ovládání tanků je velmi jednoduché – pohybem joysticku doprava a doleva se tank otáčí, pohybem nahoru a dolů je možné ovládat jeho rychlost. Tlačítko joysticku samozřejmě slouží ke střelbě (a většinou nemá smysl střílet jen tak nazdařbůh, protože počet střel zobrazitelných v jednom okamžiku je omezený – jedna střela pro každého hráče).

Obrázek 3: Snímek ze hry Combat při souboji dvou tanků na volném území.

Zajímavý je taktéž herní režim, v němž jsou tanky na herní ploše při svém pohybu neviditelné a zobrazí se pouze ve chvíli, kdy vystřelí na protihráče. V tomto režimu záleží na strategii obou hráčů – zda budou střílet často (a budou navzájem vědět o své poloze) nebo se naopak budou snažit odhadnout pohyb protihráče jen na základě sledování jeho joysticku :-). I v tomto režimu je možné zvolit, zda se bitva bude odehrávat na prázdné obrazovce nebo ve zvoleném bludišti. Jak je z dalších dvou screenshotů patrné, nabízí hra Combat i další režimy, zejména bitvu dvouplošníků a bitvu dvou stíhaček (skoro to vypadá, jakoby programátoři potřebovali vyplnit každičký bajt paměťového modulu). Herní princip však zůstává i v těchto případech zachován – joystickem se řídí natočení a pohyb hráče (tanku/dvouplošníku/stíhačky) a tlačítkem se střílí (zajímavá je však volba bitvy jednoho většího letadla proti trojici menších letadel a možnost skrytí letadla za mraky umístěné ve středové části obrazovky).

Obrázek 4: Další režim hry – soubor dvou dvouplošníků.

I když se z technologického hlediska jedná o velmi jednoduchou hru (například otáčení spritů je ve skutečnosti vyřešeno několika samostatnými obrázky, takže se žádné výpočty ve skutečnosti neprovádí), byl její herní princip již mnohokrát s větším či menším úspěchem zkopírován na mnoha platformách. Na samotné herní konzoli Atari 2600 se například jedná o hru nesoucí název Armor Ambush z roku 1982 a podobné hry vznikají i v současnosti. Kromě běžných her, v nichž se většinou objevuje nový režim „capture the flag“, stojí za zmínku například i projekt Robocode (sloužící pro výuku programování i testování umělé inteligence), v němž jsou taktéž využity tanky s volitelným natočením a půdorysný pohled na herní svět.

Obrázek 5: Souboj dvojice stíhaček.

3. Outlaw

Další hrou, s níž se v dnešním článku seznámíme, je hra nesoucí název Outlaw. Jedná se o hru, kterou společnost Atari vydala již v roce 1976, ovšem ve formě herního automatu a nikoli domácí herní konzole (v tomto herním automatu byly namísto mikroprocesoru použity diskrétní logické členy a paměť ROM). Samotný princip této hry se objevil již v roce 1975, a to v herním automatu Gun Fight japonské společnosti Taito. Na herním principu není nic těžkého: proti sobě stojí dva kovbojové, kteří na sebe navzájem střílí. Aby to nebylo tak jednoduché (a nudné), mohou se střely odrážet od okrajů obrazovky a navíc se mezi kovboji může nacházet nějaká překážka, ať již statická a neprůstřelná (kaktus), nebo překážka statická a průstřelná (zeď), popř. pohyblivý předmět (dostavník). Vraťme se však ke hře Outlaw pro konzoli Atari 2600. Verze Outlaw pro tuto herní konzoli vznikla až v roce 1978 a jejím programátorem nebyl nikdo jiný než David Crane, který o čtyři roky později vytvořil i slavnou hru Pitfall!, o níž jsme se zmiňovali v předchozí části tohoto seriálu (mimochodem – s Davidem Cranem se dnes ještě setkáme u dvou dalších her).

Obrázek 6: Základní režim hry Outlaw – dvojice kovbojů a kaktus :-)

Zajímavé je, že hra Outlaw ve verzi pro herní konzoli Atari 2600 se podobá spíše konkurenční hře Gun Fight, než původní atarácké „automatovce“ Outlaw. Je tomu tak především z toho důvodu, že hru mohou hrát dva hráči, podobně jako tomu bylo u výše zmíněné hry Combat. Zatímco ve hře Combat byla dvojice hráčů (tanků, letadel) poměrně malá, takže pravděpodobnost zásahu byla relativně nízká, ve hře Outlaw je tomu přesně naopak – hráči zabírají na výšku přibližně třetinu výšky celé obrazovky, což vede k jiné herní strategii. Vzhledem k omezení kapacity paměťového modulu nebylo možné sprity hráčů vykreslit ve vysokém rozlišení, ovšem jejich plynulý pohyb a animace tuto nevýhodu vyvažují (naopak se hra Outlaw díky své blokové grafice stala ikonou her vznikajících v sedmdesátých letech). Podobnost mezi hrou Outlaw a Combat jde ještě dále, protože obě hry nabízely hráčům velké množství různých herních režimů. Bylo například možné zvolit typ překážek umístěných mezi hráči, zda se má jednat o statické či pohyblivé překážky atd.

Obrázek 7: Zásah!

V některých herních režimech byl počet výstřelů neomezený (i tak však nebylo vhodné neustále střílet, neboť se střely odrážely a mohly zasáhnout i samotného střelce), v režimech dalších se však po několika výstřelech muselo čekat na výstřel protihráče – tyto režimy byly nejzajímavější, protože bylo možné zvolit různé taktiky (vyčkávací, nalákání protihráče atd.). I tato hra se dočkala vzniku mnoha svých kopií pro různé počítačové platformy; odvozenou herní variantou jsou pak hry, v nichž na střely působí gravitace a/nebo vítr. Mezi tyto hry patří například známé DOSovské tituly Tank Wars, Scorched Earth a Worms – viz též navazující díly tohoto seriálu.

Obrázek 8: Pravděpodobně nejzajímavější režim hry Outlaw – uprostřed se nachází zeď, kterou je nejprve nutné prostřílet a počet střel je navíc omezený.

4. Breakout

Dostáváme se snad k největší herní klasice sedmdesátých let minulého století – ke hře Breakout, kterou firma Atari vydala v roce 1976 ve formě herního automatu. Historie vzniku tohoto automatu je poměrně známá a často citovaná – původní koncept firmy Atari byl dosti složitý, protože se v automatu používaly logické čipy s malou úrovní integrace. Ve snaze o zjednodušení designu tohoto automatu uzavřela firma Atari smlouvu se Stevem Jobsem, jemuž nabídla jednorázovou odměnu 750 dolarů plus dalších sto dolarů za každý čip, který se mu podaří z prototypu ušetřit. Skutečnou práci na zjednodušení designu však odvedl Jobsův známý Steve „Woz“ Wozniak, jemuž se podařilo schéma zjednodušit na necelých 50 čipů (konkrétně na 42 čipů z původní stovky). Firma Atari vyplatila Jobsovi celou slíbenou odměnu (750 dolarů + 50×100 = 5750 dolarů), ovšem Jobs vyplatil Wozniakovi pouze polovinu fixní částky, tj. pouze 375 dolarů (více informací zde).

Obrázek 9: Úvodní obrazovka hry Breakout je současně i jedinou obrazovkou ve hře.

Oba Stevové se ke hře Breakout ještě jednou vrátili při konstrukci slavného počítače Apple ][, který byl navržen takovým způsobem, aby dokázal zobrazit typické barevné horizontální stěny. Právě z toho důvodu byl v Apple ][ implementován grafický režim „low-res“, poměrně rychlý Integer BASIC i vstup pro ovladače typu paddle (ostatně Breakout lze najít například i na iPodu). Firma Atari, která nakonec nevyužila celý Wozniakův návrh (pravděpodobně ho nikdo z ostatních inženýrů nepochopil), slavila s herním automatem Breakout velké úspěchy, takže není divu, že se snažila tuto hru nabídnout svým zákazníkům i pro svoji herní konzoli Atari 2600. Zatímco původní herní automat používal pouze monochromatickou obrazovku s nalepenými barevnými fóliemi simulujícími barevné stěny, podporovala verze Breakoutu pro Atari 2600 plnohodnotný barevný výstup, který byl umožněn i díky tomu, že zdi, které se mají míčkem rozbít, jsou horizontální, takže postačovalo na každém obrazovém řádku pouze změnit barvu pozadí.

Obrázek 10: Grafika hry Breakout je velmi jednoduchá a dosti hrubá (číslice se skóre, počtem životů a úrovní jsou pravděpodobně přímo vykreslovány do pozadí, které má nízké horizontální rozlišení).

Asi není zapotřebí dodávat, že herní princip této klasické hry byl mnohokrát zkopírován a reimplementován. Příkladem může být hra Super Breakout a především známý Arkanoid, který původně vznikl jako herní automat a posléze byl implementován na většině osmibitových a šestnáctibitových mikropočítačů. Měnil se i způsob ovládání těchto klonů – od původního paddle se nejprve přešlo na joysticky a běžnou klávesnici a posléze na ovládání pomocí myši, které v mnoha ohledech napodobuje původní ovládání pomocí paddle (historické ovladače tohoto typu jsou interně velmi jednoduché – jedná se většinou jen o potenciometr připojený na jednoduchý A/D převodník, jehož princip byl původně založen na počítání doby, za kterou se přes potenciometr nabije kondenzátor na takovou napěťovou úroveň, aby se sepnul detektor prahového napětí).

5. Canyon Bomber

Čtvrtou hrou, kterou se v dnešním článku budeme zabývat, je hra nazvaná Canyon Bomber. Jedná se opět o hru, kterou mohou hrát dva hráči, z nichž každý ovládá malý vrtulník nebo letadlo pohybující se nad údolím, v němž je zobrazeno několik vrstev zeminy, přičemž každá vrstva má jinou barvu. Úkolem hráčů je shazovat bomby takovým způsobem, aby bylo zasaženo co nejvíce barevných vrstev. Po zasažení se vytvoří šikmý kaňon, jehož stěny se postupně vyrovnají. Vyhrává ten hráč, který dosáhne vyššího skóre. Na rozdíl od všech dalších her, jimiž se dnes zabýváme, se hra Canyon Bomber ovládá jen jediným tlačítkem, protože dráhu vrtulníku či letadla není možné měnit, zvolit lze pouze přesný okamžik vypuštění bomby. Popravdě řečeno se z herní stránky nejedná o tu nejvíce povedenou hru (i když i u ní lze strávit mnoho desítek minut), ovšem v době svého vzniku (rok 1979) se jednalo o hru s velmi pěkně prokresleným herním světem. Zajímavé je, že autor tohoto programu označoval Canyon Bomber za „Breakout naruby“.

Obrázek 11: Obrazovka hry Canyon Bomber.

6. Kaboom

Pátou hrou dodávanou na paměťovém modulu o kapacitě pouhé dva kilobajty, je slavná hra Kaboom! vytvořená společností Activision. Tato hra byla po komerční stránce velmi úspěšná, neboť se prodalo přibližně jeden milion kopií, což bylo na počátku osmdesátých let minulého století úctyhodné číslo (a vlastně jím zůstává i dodnes). Herní princip je velmi jednoduchý a částečně se podobá již popsané hře Breakout – hráč pomocí paddle ovládá zpočátku trojici plošinek, kterými je nutné zachytávat bomby shazované šíleným útočníkem zobrazeným v horní části obrazovky.

Obrázek 12: Základní obrazovka hry Kaboom.

Útočník je řízený konzolí a může se pohybovat doleva a doprava – jeho rychlost a náhodnost pohybu se postupně zvyšuje. Úkolem hráče je pomocí plošinky či plošinek zachytit všechny padající bomby (to útočníka naštve, což je vidět na jeho obličeji). Pokud bomba spadne až na zem, útočník se zasměje a hráč pochopitelně ztrácí život=plošinku. Další hra je potom nepatrně složitější, neboť kvůli chybějící plošince není možné bomby zachytávat zboku.

Obrázek 13: Ve skutečnosti není hra v této úrovni ještě příliš složitá.

S každou zachycenou bombou se pochopitelně zvyšuje i skóre a firma Activision nabízela odměnu jakémukoli hráči, který překročí skóre 3000 bodů a doloží to fotografií obrazovky (softwarový screenshot samozřejmě nebyl možný). Nejvyšší skóre, kterého bylo možné dosáhnout, je 999999 bodů, což zhruba odpovídá hře o délce 2 hodiny 46 minut. Pokud hráč tohoto skóre skutečně dosáhl, hra namísto gratulace prostě zamrzla – bomby zůstaly viset ve vzduchu a všechny plošinky zmizely (evidentně se nepočítalo s tím, že někdo bude mít dostatek trpělivosti se k tomuto skóre dopracovat).

Obrázek 14: Ztráta života – to útočníka evidentně potěšilo.

7. Tennis

Poslední hrou nabízenou na paměťovém modulu o kapacitě pouhé dva kilobajty, s níž se dnes seznámíme, je hra Tennis vytvořená v roce 1981 společností Activision, podobně jako výše popsaná hra Kaboom!. Hrou Tennis se vlastně navázalo na úplné (prehistorické) počátky elektronických her; postačí si vzpomenout na hru Tennis for Two z roku 1958 či na monochromatický a vlastně i značně primitivní herní automat Pong pocházející ze sedmdesátých let minulého století.

Obrázek 15: Hra Tennis – podání.

Ovšem hra Tennis byla v některých ohledech přelomová, protože nabízela trojrozměrný pohled (i když samozřejmě velmi zjednodušený) na tenisové hřiště i na oba hráče, kteří se již s trochou fantazie podobali skutečným hráčům (na rozdíl od dvojice čárek nahrazujících tenisové rakety či pingpongové pálky ve hře Pong). I pohyb míčku byl vypočítán tak, aby se v mezích možností pohyboval stejně, jako míček na skutečném hřišti, takže bylo dosaženo na svou dobu překvapivé reálnosti simulace tohoto sportu.

Obrázek 16: Hra Tennis – prostorový pohled na hřiště.

8. Video Chess aneb Deep Blue verze 0.1

Poslední hrou, se kterou se dnes seznámíme, je hra nazvaná přímočaře Video Chess. Jedná se skutečně o šachy, které byly naprogramovány Larrym Wagnerem a Bobem Whiteheadem již v roce 1979 pro firmu Atari. Zajímavé je, že společnost Atari pravděpodobně nikdy neplánovala vytvořit pro konzoli Atari 2600 skutečné šachy, ono se ostatně při pohledu na technickou specifikaci této konzole ani není čemu divit (zkuste se sami zeptat nejlepšího programátora, kterého znáte, jestli dokáže naprogramovat šachy takovým způsobem, aby se binární kód programu vešel do pouhých čtyř kilobajtů a program mohl využívat pouze 128 bajtů RAM :-). I přesto, že programátoři zaměstnaní ve firmě Atari pravděpodobně nepomýšleli na vytvoření šachového programu, byl na obalu původní konzole Atari 2600 mj. zobrazen i jezdec, který v lidech evokoval pocit, že tato herní konzole dokáže hrát i šachy. Jeden ze zákazníků (pocházející prý z Floridy) dokonce firmu Atari zažaloval kvůli klamavé reklamě. Proto se tato společnost rozhodla, že paměťový modul se hrou šachy i přes všechna technologická omezení nakonec vytvoří.

Obrázek 17: Obrazovka hry Video Chess.

Při pohledu na screenshot této hry zobrazený na obrázku číslo 17 na první pohled zaujme způsob zobrazení jednotlivých figurek. Aby bylo možné na jednom řádku šachovnice zobrazit až osm figurek (a to ještě ve dvou barvách), museli programátoři obejít omezení čipu TIA, který umožňoval současně zobrazit pouze jednobarevné pozadí (využité samotnou šachovnicí) a na něm pouze dva hráče a dvě střely. Bob Whitehead tedy musel vytvořit zobrazovací jádro (kernel) umožňující posun jednotlivých hráčů v rámci jednoho obrazového řádku a současně i změnu tvaru hráče v reálném čase. Obě operace však není možné provést tak rychle, aby se zobrazily dvě figurky na sousedních polích. Z toho důvodu jsou figurky na lichých polích zobrazeny v lichém obrazovém řádku a figurky na polích sudých zase na obrazovém řádku sudém, takže výsledkem je jakýsi prokládaný a nepříliš zřetelný obraz.

Zajímavé taktéž bylo, že se oběma programátorům podařilo do 128 bajtů paměti uložit jak současný stav šachovnice (což je logické), tak i všechny proměnné zobrazovacího jádra a dokonce i mezivýsledky algoritmu použitého pro hledání nejlepšího tahu (při tak malé kapacitě RAM určitě nemohl být využit klasický algoritmus typu minimax, ale spíš nějaká paměťově nenáročná forma algoritmu alfa-beta ořezávání). Podle nastavené úrovně obtížnosti se měnil i maximální čas, který mohla herní konzole, resp. její mikroprocesor věnovat výběru nejlepšího tahu: od 10 sekund pro úroveň 8 (ve skutečnosti se jedná o úroveň 0) až po 10 hodin pro úroveň 7:

Obtížnost	Maximální čas pro promyšlení tahu
Level 1	15 sekund
Level 2	30 sekund
Level 3	45 sekund
Level 4	2 minuty, 45 sekund
Level 5	3 minuty, 15 sekund
Level 6	12 minut
Level 7	10 hodin (!)
Level 8	10 sekund