По сравнению с 8–битной Famicom/NES/Денди в 16–битной Super Famicom/SNES графические возможности сильно расширились. Так, например, появились разные видеорежимы с возможностью отображения до четырёх независимо скроллящихся задних слоёв, просвечивающих друг сквозь друга. Однако единственный режим с четырьмя слоями обладал такой же как в Денди цветностью (4 цвета на тайл один из который — прозрачный), что было маловато для 16–битной консоли, так что чаще всего там использовались трёхслойные и двухслойные задние фоны. Однако подлинной вершиной двумерной графики в этой консоли стал однослойный видеорежим номер 7, так называемый Mode 7 (при этом он восьмой и последний по счёту — нумерация идёт с нуля) в котором единственный фон мог быть произвольно масштабирован и повёрнут.


(Второй уровень Contra III: Alien Wars на SNES)

Что вообще тут происходило с точки зрения вычислительных процессов — когда видеочип в очередном сканлайне рисовал задний фон, он брал координаты текущего пикселя на экране (x,y) (как обычно в 2D–графике верхний–левый угол экрана это начало координат) и прогонял их через через несложную формулу:

px = A * x + B * y + U,
py = C * x + D * y + V,

где A,B,C,D,U,V — настраиваемые на кадр коэффициенты. Получающиеся координаты (px,py) использовались как координаты для выборки результирующего пикселя из заднего фона. Так, если U=V=B=C=0, а A=D=1, то задний фон будет отображен без искажений с началом в левом–верхнем углу экрана, потому что формула выродится в px=x, py=y. Люди знакомые с 3D–графикой могут не без веских на то оснований усмотреть здесь аффинное преобразование матрицей 3x3 с последней строкой равной (0,0,1). Действительно в этих шести настраиваемых коэффициентах можно «зашить» перемножением матриц любые комбинации из сдвигов, масштабов и поворотов. Кроме масштабирования и поворота в аффинное преобразование можно так же заложить еще «косые сдвиги». И вообще математическое определение аффинных преобразований — это такие геометрические искажения пространства в которых, однако, параллельные до преобразования прямые остаются параллельными и после преобразования.
Некоторые могли бы заметить, что для 16–битной консоли было бы жирновато выполнять по 4 умножения и 4 сложения вещественных чисел на каждый пиксель экрана. Но на деле всё было довольно таки просто и разумно.
Во первых — использовались вещественные числа с фиксированной запятой, скорее всего как и в вышедшем позднее Game Boy Advance — 8 бит после запятой, так что и сложения и умножения были целочисленными.
Во вторых, нетрудно заметить, что «сканирующий» по строкам и рядам пикселей экрана алгоритм отрисовки тайлового видеочипа не нуждается в умножениях вообще — если удерживать в памяти текущие значения px и py. Так px начинает счёт с начального значения U, увеличиваясь на B с каждой строкой и на A с каждым столбцом пикселей экрана. Так что теоретически на всю математику Mode 7 хватает в среднем всего два сложения на пиксель, а это для 16–битной консоли было вполне по силам. Сам я к демосцене прикасался только в качестве зрителя, но по моему очевидно, что этот нехитрый и эффективный вычислительный трюк используется в ней часто и плодотворно.
Как я понял, начальные значения по каждой строке всё–таки вычислялись одним честным умножением, чтобы стала возможной техника, которую я опишу чуть ниже. Проход же по сканлайну действительно обходился только сложениями.

Не чужда для Mode 7 была так же техника HBlank–отсечения так что в той же Contra III был сплит–скрин на двух игроков с двумя независимо вращающимися фонами:

(Сплит–скрин в Contra III)

Однако поистине Mode 7 раскрылся при имитации вращающейся в 3D плоскости. Причём одними только аффинными коэффициентами этого добиться было нельзя — как было сказано выше от них параллельные прямые остаются параллельными. Но если при перехвате HBlank подменять эти коэффициенты для каждой строки, то можно исказить и параллельность прямых создав эффект перспективы, что использовалось, например, в игре Mario Cart:


Имитация перспективы и неких зачатков трёхмерности таким образом использовалась в SNES не в одной игре:


Но игравшие в вышеупомянутую Contra III: Alien Wars могут заметить одну странность на втором боссе этой игры:


Здесь очевидно, что босс реализован через задний фон Mode 7 — ибо он огромен, изменяет размер на экране и вращается. Но помимо босса на экране явственно видно асфальт как второй независимо вращающийся от него слой, но ведь в Mode 7 слой только один, если не считать отсечение по HBlank!
Разгадка забавна, а трюк лежащий в её основании изобретателен — на самом деле асфальт реализован как серый цвет «бэкграунда» — цвет пикселей которые не попали ни в один слой (ни фонов ни спрайтов). Подозрительно же одинаковые линии разметки на видимости асфальта на самом деле являются спрайтами — игра перерисовывает их небольшой набор тайлов на каждом кадре, и подставляет подвижные спрайты с ними в нужные места, имитируя текстуру асфальта спрайтами за неимением второго фона.
Таким образом эта игра не используя чипов расширения, честно «выходила за рамки» запланированных возможностей консоли, что было в те времена не редкостью.