viernes, 7 de julio de 2017

Sheep Kaboom (BitBitJam4)

Game Boy game made during a week by Light Games for #BitBitJam4

Hold A to charge the shoot. Release it to launch the sheep.
Aim to the target and avoid the spikes.


Design and programming: Imanolea
Graphics: Seiyouh
System: Game Boy

domingo, 9 de abril de 2017

Last Crown Warriors #1: Building the scroll system

In the April 1 screenshotsaturday I posted a short video in which the Last Crown Warriors scrolling and collision system could be seen in action.
In the video we can see Lilian moving at a speed of 7 pixels per frame along a stage of 512 by 512 pixels. In this post I will explain the logic behind the scroll system, which as you will see below, allows a scrolling of up to 8 pixels per frame.

The first thing to understand when it comes to setting up a scrolling system for Game Boy is that, in this console, any graphical update that is performed with the LCD switched on must occur during the VBlank interrupt (also during the HBlank interrupt, although is not considered for the scroll). And this interrupt marks the beginning of a period of time in which the system is not using the video ram, period in which therefore we have available that memory in order to modify it.

This interruption occurs 59.7 times per second (one for each frame of the game) in a Game Boy. This graph represents the duration of the interrupt (4,560 clock cycles) with respect to the total time of the frame (70,224 clock cycles).

Based on this graph we can conclude that the graphical update must be highly optimized.

And the second thing we need to understand is how the background scrolling works in this system. The scrolling of the background works at a hardware level, that is, changing the value of a register can alter the position of the background we have loaded into memory. But the size of this background is limited, 256 by 256 pixels, so for maps that exceed those dimensions it will need to be modified.

The base of the scroll system will then be the redrawing of the background. And taking into account that the graphic modification should be as optimum as possible, it only remains to decide which part of the background should be updated during the interruption. In Last Crown Warriors, we update the visible column and row of the part of the background to which we are going. For example, if you go up, left, or up and left, we will update the background bar highlighted in the next image. The blue box represents the visible background.


For the rest of directions we will update the corresponding bar following the same principle: update the row and column closest to being visible. This full modification of column and row allows us to scroll the background up to 8 pixels per iteration.

Once we are clear about what tiles need to be replaced, it remains to answer the question of how to do it. As we have seen, the time available to modify the video memory is very limited. So in Last Crown Warriors we prepare a data structure with the following information, in order to minimize the time it takes to replace the tiles of the background:
  • byte 0: low byte of the address of the tile to be replaced;
  • byte 1: high byte of the address of the tile to be replaced;
  • byte 2: new tile value.
This structure is repeated for each of the tiles that we have to update, 41 in total. Thus, during the interruption of VBlank we must only execute the following code, pointing to the beginning of the previously prepared data structure.


We use REPT so that the indicated code is repeated for each of the tiles. Discarding a possible loop, which would consume additional processing.

And this would be a conceptual explanation of how the scrolling system works in this game. In future posts I will try to cover other aspects of the development. For these posts it will not be necessary to have an advanced knowledge of the system in order to understand the exposed ideas.

Last Crown Warriors #1: Creando el sistema de scroll

En el screenshotsaturday del 1 de abril publiqué un vídeo corto en el que se podía obervar el sistema de scroll y colisiones de Last Crown Warriors en acción.
En el vídeo podemos ver a Lilian desplazándose a una velocidad de 7 píxeles por frame a lo largo de un escenario de 512 por 512 píxeles. En esta entrada me dedicaré a explicar la lógica que hay detrás del sistema de scroll, que como veréis a continuación, permite un desplazamiento por frame de hasta 8 píxeles.

Lo primero que hay que entender a la hora de plantear un sistema de scroll para Game Boy es que, en esta consola, toda actualización gráfica que se realice con el LCD encendido debe producirse durante la interrupción de VBlank (o durante la interrupción de HBlank, aunque no la tenemos en cuenta para el scroll). Y es que esta interrupción marca el inicio de un periodo de tiempo en el que el sistema no está haciendo uso de la memoria de vídeo, periodo en el que por lo tanto tenemos disponible dicha memoria para modificarla.

Esta interrupción se produce 59,7 veces por segundo (una por cada frame del juego) en una Game Boy. Esta gráfica representa la duración de la interrupción (4.560 ciclos de reloj) respecto al total de tiempo que dura el frame (70.224 ciclos de reloj).

En base a estos datos podemos concluir que la actualización gráfica debe estar altamente optimizada.

Y lo segundo que necesitamos entender es cómo funciona el scroll de fondos en este sistema. El desplazamiento del fondo funciona a nivel de hardware, es decir, con cambiar el valor de un registro podremos alterar la posición del fondo que tengamos cargado en memoria. Pero el tamaño de este fondo es limitado, de 256 por 256 píxeles, así que para mapas que superen dichas dimensiones será necesario modificarlo.

La base del sistema de scroll será entonces el redibujado del fondo. Y teniendo en cuenta que la modificación gráfica debe ser lo más óptima posible, queda decidir qué parte del fondo debe actualizarse durante la interrupción. En Last Crown Warriors, actualizamos la columna y la fila visible de la parte del fondo a la que nos dirigimos. Por ejemplo, si nos dirigimos hacia arriba, hacia la izquierda, o hacia arriba y hacia la izquierda, actualizaremos la franja del fondo resaltada en la siguiente imagen. El recuadro azul respresenta en este caso el fondo visible.


Para el resto de direcciones actualizaremos la franja correspondiente siguiendo el mismo principio: actualizar la fila y columna más próxima a ser visible. Esta modificación íntegra de columna y fila nos permite un desplazamiento del fondo de hasta 8 píxeles por iteración.

Una vez tenemos claro qué tiles hay que sustituir, queda responder a la pregunta de cómo hacerlo. Como hemos visto, el tiempo disponible para modificar la memoria de vídeo es muy limitado. Por lo que en Last Crown Warriors se prepara una estructura de datos con la siguiente información, de cara a reducir al mínimo el tiempo que conlleva sustituir los tiles del fondo:
  • byte 0: parte baja de la dirección del tile a sustituir;
  • byte 1: parte alta de la dirección del tile a sustituir;
  • byte 2: nuevo valor del tile.
Esta estructura se repite por cada uno de los tiles que tenemos que actualizar, 41 en total. De esta forma, durante la interrupción de VBlank sólo debemos ejecutar el siguiente código, apuntando al inicio de la estructura de datos previamente preparada.


Usamos REPT para que el código señalado se repita por cada uno de los tiles. Desechando así un posible bucle, el cual consumiría procesamiento adicional.

Y esta sería una explicación conceptual de cómo funciona el sistema de scroll en este juego. En próximas entradas intentaré cubrir otros aspectos del desarrollo, de manera que no sea necesario tener unos conocimientos avanzados sobre el sistema para entender las ideas que se expongan.