(осторожно, большие фотографии и обилие говнокода под катом!)

Так как я обещал продолжение, то оно уже тут :) Предыдущие записи можно найти по тегу «blash».

… Итак, общая идея демы выработана, теперь нужно ее реализовать. С платформой я уже определился, теперь требуется выбрать язык, на котором и будет написан код. Выбор был, честно скажу, небогат:

• от Бейсиков на PC меня уже тошнило — QuickBasic слишком медлителен (однако даже на нем делают демы :), а порт FreeBasic под DOS, мягко говоря, неидеален, более того, обладает целым рядом глюков.
• Паскаль. Я делал некоторые наброски на Turbo Pascal 7.0, в частности, генерил таблички для ldi (Processing? какой Processing?), но в плане скорости голый Паскаль был далек от совершенства, заставляя писать огромное количество кода на inline-ассемблере, да еще и без толковой поддержки инструкций IA-32 (читай i386 и выше), да еще либо в реальном режиме с пресловутыми 640 килобайтами, либо с косячным DPMI-сервером… Ну уж неееееееееееет :). Добавим сюда и проблемы со звуковыми системами (плееров .XM-файлов под TP7 я в природе не видел, а без музыки дема — не дема)
  FreePascal тоже был отметен, но по другой причине — проблемы компиляции и отладки исполняемых файлов, да и размер не прельщал.
• Ассемблер. Хардкор-вариант, на который я просто не был морально готов.

Оставался последний вариант — С. Watcom C.

Прежде всего, Watcom я полюбил за великолепную оптимизацию выходного кода (зачастую вставки на ассемблере по скорости проигрывали написанному на Си коду, что меня первое время серьезно удивляло), отличную поддержку защищенного режима и обилие внешних сторонних библиотек. Я нашел Open Watcom 1.9, настроил среду и начал писать.

DOS-расширитель — конечно же PMODE/W! Скорость, самостоятельность (не нужен отдельный EXE-шник, в отличие от DOS/4GW) и отсутствие лишних вопросов (это относится к DOS32) — главные его достоинства, да и памяти теперь можно использовать хоть все четыре гигабайта (которых у меня нет ;)

Ах да, я чуть описать платформы, на которых все писалось и тестировалось:

• Pentium 200 MMX (время от времени разгоняемый до 250 МГц)\ ASUS TXP4 на i430TX \ 128 МБ SDRAM \ Matrox Millennium \ 40 ГБ IDE \ Realtek 8139C \ AWE64 Value \ Windows 98SE — основная кодингмашина (под нее все и писалось)
• Pentium 133 \ LuckyStar P55CE на i430FX (казалось бы, причем тут nyuk … ;) \ 32 МБ EDO \ пачка S3-шек \ пачка всяких звуковух — на этой платформе фиксилась финальная версия
• Celeron 300A \ некая помидорина на i440LX \ 32 МБ SDRAM \ GeForce 2 MX200 \ разные звуковухи — а эта машина была наиболее близкой к компотачке — там стояла P2-333
• … ну и конечно же DOSBox различных версий и сборок

На основной машине в качестве редактора использовался Notepad++, а компьютеры соединялись локальной сетью, что позволяло быстро проверить свеженаписанный код на целевой машине.

Из внешних либ использовался Useless Module Player v1.11 beta by FreddyV\Useless. В принципе, если бы я писал дему сейчас, я бы заюзал Indoor Music System 0.6 by pascal, так как я устал ловить глюки в USMP (например, встроенная система таймеров вызывала дергания и секучки на экране, так что пришлось писать таймер самому), хотя… благодаря понятным исходникам USMP я даже добавил в нее поддержку Covox (для прикола :). Но при этом косяков в проигрывнии XM-ок (а именно в этом формате и написана музыка из демы) не было, особенно после установки багфикса.

Отладка на различных платформах — важная вещь, так как можно отловить различные непредвиденные глюки :)

Здесь лирическое(?) отступление заканчивается и начинается, собственно, разбор blash по косточкам. Поехали!

Начало

В самом начале нужно подключить все необходимые библиотеки:

#include <math.h>
#include <strings.h>
#include <stdlib.h>
#include <conio.h>
#include <stdio.h>

#include "usmplay.h"
#include "rtctimer.h"

Далее идут константы, общие массивы и вспомогательных функции:

#define X_SIZE 320
#define Y_SIZE 200
#define DIST   300

typedef struct {
    float x, y, z, d;
} vertex;

typedef struct { float x, y; } vertex2d;

short sintab[65536];
float sintabf[65536], costabf[65536];

unsigned char  *screen = 0xA0000;

#define pi        3.141592653589793
#define ee        1.0E-6
#define bb        2 * 1.0E+4
#define bb2       1.0E+6

#define sat(a, l) ((a > l) ? l : a)
#define sqr(a)    ((a)*(a))
#define sgn(a)    (((a) > 0) ? 1 : -1)

USM *module;
int notimer = 0, noretrace = 0, mode13h = 0, manual = 1, lowres = 0, fakelowres = 0

По процедурам в #define стоит пройтись отдельно. sat(a, l) производит проверку на выход целого положительного числа a на выход из диапазона [0, l], в случае выхода значение ограничивается l. Именно эту продедуру я использую для насыщения палитры\картинки в некоторых частях (в том числе при наложении спрайтов на экран путем сложения, чтобы не переполнить значения)
sqr вычисляет квадрат числа, а sgn — его знак (понадобится потом)

Константы ee и bb — соответственно достаточно малое и достаточно большое число, используются для предотвращения ошибки деления на ноль в некоторых случаях.

Ниже — инициализация таблички синусов:

void initsintab() {
    int i, j;
    float r;
    
    for (i = 0; i < 65536; i++) {
        r = (sin(2 * pi * i / 65536));
        sintab[i] = 32767 * r;
        sintabf[i] = r;
        r = (cos(2 * pi * i / 65536));
        costabf[i] = r;
    }
}

Далее идут различные аппаратные хаки, в частности, связанные с выводом картинки. В этой части без описания регистров VGA-адаптера не обойтись — вот оно

Ах, да:

void setvidmode(char mode) { 
    _asm {
        mov ah, 0
        mov al, mode
        int 10h 
    } 
}

320x200 60Гц, или как ускорить дему без лишних хлопот

Вся демка работает в режиме 320x200 256 цветов (стандартный режим VGA 13h), но… с небольшим хаком:

void set60hz() {
    // again thanks to type one for info ;)
    ///*
    outp (0x3D4, 0x11); outp(0x3D5, (inp(0x3D5) & 0x7F)); // unlock registers
    outp (0x3C2, 0xE3);   // misc. output
    outpw(0x3D4, 0x0B06); // vertical total
    outpw(0x3D4, 0x3E07); // overflow
    outpw(0x3D4, 0xC310); // vertical start retrace
    outpw(0x3D4, 0x8C11); // vertical end retrace
    outpw(0x3D4, 0x8F12); // vertical display enable end
    outpw(0x3D4, 0x9015); // vertical blank start
    outpw(0x3D4, 0x0B16); // vertical blank end
    //*/
}

Данная процедура перепрограммирует регистры VGA-адаптера для снижения частоты развертки до 60 Гц, чтобы слегка ускорить дему на слабых машинах. Кроме того, данный режим еще и исправляет некорректное соотношение сторон в стандартном режиме 13h (пикселы вытянуты по вертикали).

Идея данного хака встретилась в текстовике от Type One \ Pulpe ^ TFL-TDV, в котором описана туева хуча различных Super- и не только VGA трюков (в частности, способы наступлений на грабли перевести карточку во всякие нестандартные режимы, вроде 320x200 16 страниц или использование BitBLT). Сейчас особой ценности сей файлик не представляет, но почитать стоит.

На реальной машине картинка выглядит вот так:


Вообще, этот режим должен быть совместим по развертке со стандартным режимом 640x480 60Гц и работать на любой видеокарте и мониторе, но на всякий случай его можно отключить ключом «70hz»

LowRes-режим

Этот режим был запилен в финальной версии для слабых машин (медленнее P133), чтобы избежать неприятных тормозов и даже зависаний. Суть его проста — некоторые эффекты при его активации рендерятся в режиме 160x200, растянутом до 320x200, что позволяет тратить меньше времени на отрисовку.

И вот тут-то и начинаются грабли. Вначале режим был сделан из вышеописанного текстовика таким образом:

// method one - set mode 0xD and turn 256 color mode on hand
    // 10% works on matrox, ati and S3 (serious palette corruption)
    // 1%  works on trident (even more serious corruption)
    // i guess that it should work on tseng, but dunno
    
    setvidmode(0xD);
    
    outp (0x3D4, 9); outp(0x3D5, ((inp(0x3D5) & 0x60) | 0x3));
    outpw(0x3D4, 0x2813);
    
    // unlock S3 extensions
    outpw(0x3C4, 0x0608);
    outpw(0x3D4, 0x4838);
    // and test for presence of S3 card
    outp (0x3D4, 0x30);
    // if S3 detected - use S3 method of VCLK/2
    if (inp(0x3D5) >  0x80) {
        outp(0x3C4, 1);    outp(0x3C5, (inp(0x3C5) & 0xF7));
        outp(0x3C4, 0x15); outp(0x3C5, (inp(0x3C5) | 0x10));
    }
    // lock S3 extensions
    outpw(0x3C4, 0x0008);
    outpw(0x3D4, 0x0038);
        
  
    outpw(0x3C4, 0x0E04);
    outpw(0x3D4, 0x4014);
    outpw(0x3D4, 0xA317);
    outp (0x3CE, 5); outp(0x3CF, (inp(0x3CF) | 0x40));
    inp  (0x3DA); outp(0x3C0, 0x30); outp(0x3C0, 0xC1);
    inp  (0x3DA); outp(0x3C0, 0x34); outp(0x3C0, 0x00);
    
    

Суть его ясна из комментария — включаем режим 0Dh (320x200 16 цветов) и вручную переключаем видеокарту в 256-цветный режим. Где-то тут затесался хак для видеокарт S3 — он использует вместо VGA-шного делителя пикселклока на два полудокументированный в даташитах S3-шный, и он даже работает (вполне возможно, что я впервые заставил работать режим 160x200 256 цветов на S3-шках :D, но не буду голословным)

Однако запуск на Matrox и S3 привел вот к такому результату:


Туннель превратился в месиво :)
На других карточках эффект был еще хуже. На NVidia монитор выдал «power saving mode» и отрубился, на ATi Rage 128 система просто зависла. На остальных картах режим просто не включился, выводя черный экран либо просто зависая.

Тогда я решил попробовать второй способ:

// method two - set mode 13h and then load horiz.params from mode Dh
    // 100% works on matrox, 70% on S3 (palette corruption)
    // does not work on nvidia and crashes on ati (why?)
    
    //setvidmode(0x13);
    outp (0x3D4, 0x11); outp(0x3D5, (inp(0x3D5) & 0x7F));
    
    outpw(0x3C4, 0x0901); // FUCK YOU S3! :)
    
    // but...they strikes back!
    // unlock S3 extensions
    outpw(0x3C4, 0x0608);
    outpw(0x3D4, 0x4838);
    // and test for presence of S3 card
    outp (0x3D4, 0x30);
    // if S3 detected - use S3 method of VCLK/2
    if (inp(0x3D5) >  0x80) {
        outp(0x3C4, 1);    outp(0x3C5, (inp(0x3C5) & 0xF7));
        outp(0x3C4, 0x15); outp(0x3C5, (inp(0x3C5) | 0x10));
    }
    // lock S3 extensions
    outpw(0x3C4, 0x0008);
    outpw(0x3D4, 0x0038);
    
    outpw(0x3D4, 0x2D00);
    outpw(0x3D4, 0x2701);
    outpw(0x3D4, 0x2802);
    outpw(0x3D4, 0x9003);
    outpw(0x3D4, 0x2B04);
    outpw(0x3D4, 0x8F05);
    
    outpw(0x3D4, 0x1413);

Результаты были уже лучше — на Матроксе и S3 картинка стала выглядеть правильно. Правда, остались кое-какие глюки с S3 (тормозит RAMDAC, из-за чего часть палитры терялась, но пофиксил). На остальных картах режим опять не заработал.

Тогда я решил сделать еще и его эмуляцию — пикселы просто дублировались по горизонтали. Для выбора режима сделал небольшую менюшку:

    if (lowres == 1) {
        puts("select 160x200 mode: ");
        puts("1 - hardware (Matrox\\S3\\Tseng?)");
        puts("2 - fake (other cards and S3 also if first one is buggy)");
    
        do {ch = getch();} while (!strchr ("12\x1B", ch));
        fakelowres = ((ch == 0x32) ? 1 : 0);
        if (ch == 27) {KillAll();}
    }

В общем, в lowres-режиме дема вполне смотрибельна и на Pentium 90 (не было возможности проверить на 486, но если вдруг заработает, пишите :)

Timeline, или просто «план»

В процессе работы над демой получился такой план:

• вначале идет небольшая пауза до 32-й строки нулевого паттерна (для синхронизации)
• первый туннель (паттерны с 0 по 4)
  
  
• второй туннель (4 — 8)
  
  
• первая 3D-фиговина (9 — 0xC)
  
  
• четыре twirl'а подряд (0xD — 0x14)
  
  
• гритсы с 3D-бубликом (0x15 — 0x1С)
  
  
• free-directional туннель (0x1D — 0x25)
  
  
• free-directional плоскости (0x16 — 0x2D)
  
  
• конец! :)

Сами части просто инклудились отдельными исходниками в основной файл:

#include "parts\\tunnel.c"
#include "parts\\tunnel2.c"
#include "parts\\3dstuff.c"
#include "parts\\twirl.c"
#include "parts\\twirl2.c"
#include "parts\\twirl3.c"
#include "parts\\twirl4.c"
#include "parts\\3dstuff2.c"
#include "parts\\fdtunnel.c"
#include "parts\\fdplanes.c"

Каждая часть торчала наружу двумя процедурами — <название>_init() и <название>_main(). Первая процедура вызывалась во время инициализации, вторая уже во время работы демы.

В общем инициализация выглядела вот так:

    for (p = 1; p < argc; p++) {
        if (strcmp(strupr(argv[p]), "NOTIMER") == 0)   notimer   = 1;
        if (strcmp(strupr(argv[p]), "NORETRACE") == 0) noretrace = 1;
        if (strcmp(strupr(argv[p]), "70HZ") == 0)      mode13h   = 1;
        if (strcmp(strupr(argv[p]), "LOWRES") == 0)    lowres    = 1;
        if (strcmp(strupr(argv[p]), "SETUP") == 0)     manual    = 0;
    }
    HardwareInit(_psp);
    rtc_initTimer();
    if (manual == 0) {USS_Setup();} else {puts("run \"blash setup\" for manual sound setup"); USS_AutoSetup();}
    if (Error_Number!=0) { Display_Error(Error_Number); exit(0); }

    if (notimer   == 1) {puts("timer sync disabled\0");}
    if (noretrace == 1) {puts("vertical retrace sync disabled\0");}
    if (mode13h   == 1) {puts("320x200 70Hz mode used\0");}
    
    cputs("init .");

    module = XM_Load(LM_File, 0x020202020, "musik.xm");
    if (Error_Number!=0) { puts(".\0"); Display_Error(Error_Number); exit(0); }
    
    cputs(".");
    initsintab();
    cputs(".");
    t1_init();
    cputs(".");
    t2_init();
    cputs(".");
    fx1_init();
    cputs(".");
    w1_init();
    cputs(".");
    w2_init();
    cputs(".");
    w3_init();
    cputs(".");
    w4_init();
    cputs(".");
    fx2_init();
    cputs(".");
    fd1_init();
    cputs(".");
    fd2_init();
    puts(".");
        
    puts("get down! ;)\0");
    
    setvidmode(0x13);    

    if ((lowres == 1) && (fakelowres == 0)) {set160x200();}
    if (mode13h == 0) {set60hz();}
    
    USS_SetAmpli(150); // to prevent clipping on sbcovoxpcspeaker                 
    USMP_StartPlay(module);
    USMP_SetOrder(0);
    
    if (Error_Number!=0) { setvidmode(3); Display_Error(Error_Number); exit(0); }

… и основной цикл:

while (Row < 32) {}
    inp  (0x3DA); outp(0x3C0, 0x31); outp(0x3C0, 0xFF);
    t1_main();
    inp  (0x3DA); outp(0x3C0, 0x31); outp(0x3C0, 0);
    t2_main();
    fx1_main();
    if ((lowres == 1) && (fakelowres == 0)) {setvidmode(0x13); if (mode13h == 0) {set60hz();}}
    w1_main();
    w2_main();
    w3_main();
    w4_main();
    fx2_main();
    
    if ((lowres == 1) && (fakelowres == 0)) {set160x200();     if (mode13h == 0) {set60hz();}}
    fd1_main();
    fd2_main();
    
    normal = 1;
    KillAll();

    
    puts("blash - final - b-state - 2015\0");

Напоследок, нам нужно все за собой подчистить — для этого используется процедура KillAll():

void KillAll() {
    USMP_StopPlay();
    USMP_FreeModule(module);
    
    setvidmode(3); rtc_freeTimer();
    if (Error_Number!=0) { Display_Error(Error_Number); exit(0); }
    if (normal == 0) {puts("hey, why you pressed that escape key?!\0"); exit(0);}
}

А разбирать код частей мы начнем с twirl'ов и туннелей уже в следующей статье.

P.S. кстати, в финальной версии демы есть скрытая часть — готовьте отладчики и HEX-редакторы! (осторожно, не рекомендуется к просмотру господину lvd , извини :)