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2238
2239
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===============================================================================
スプライトマイクロコード S2DEX ドキュメント
Release 1.07
Apr 10, 1998.
Copyright (C) 1997-1998, Nintendo.
任天堂株式会社開発第 3 部 安本吉孝
===============================================================================
-------------------------------------------------------------------------------
目次
1. S2DEX マイクロコードとは
2. S2DEX の機能
2.1 描画プリミティブ
2.2 自己ロード機能
2.3 DEBUG 用マイクロコード
2.4 RSP から RDP へのコマンドの受け渡し
3. F3DEX との互換性
3.1 S2DEX, F3DEX 双方でサポートされている GBI
3.2 S2DEX ではサポートされていない GBI
3.3 新たに追加された GBI
3.4 GBI に関する注意事項
4. S2DEX の GBI
4.1 BG 描画 GBI
4.1.1 uObjBg 構造体
4.1.1.1 uObjBg_t 構造体
4.1.1.2 uObjScaleBg_t 構造体
4.1.2 gSPBgRectCopy
4.1.3 gSPBgRect1Cyc
4.2 Sprite 描画 GBI
4.2.1 uObjSprite 構造体
4.2.2 uObjMtx/uObjSubMtx 構造体
4.2.3 gSPObjRectangle
4.2.4 gSPObjRectangleR
4.2.5 gSPObjSprite
4.3 2D マトリクス操作
4.3.1 gSPObjMatrix
4.3.2 gSPObjSubMatrix
4.4 Object レンダーモード設定
4.4.1 gSPObjRenderMode
4.4.2 Sprite 描画時の RenderMode について
4.5 テクスチャロード GBI
4.5.1 uObjTxtr 構造体
4.5.2 gSPObjLoadTxtr
4.6 複合処理 GBI
4.6.1 uObjTxSprite 構造体
4.6.2 gSPObjLoadTxRect
4.6.3 gSPObjLoadTxRectR
4.6.4 gSPObjLoadTxSprite
4.7 条件分岐 GBI
4.7.1 gSPSetStatus
4.7.2 gSPSelectDL
4.7.3 gSPSelectBranchDL
5. エミュレート関数
5.1 guS2DEmuBgRect1Cyc
5.2 guS2DEmuSetScissor
6. DEBUG 情報出力機能
7. S2DEX パッケージのインストール
8. 変更履歴
-------------------------------------------------------------------------------
1. S2DEX マイクロコードとは.
S2DEX マイクロコードは従来のゲームハードにおいてハードウェアで実現さ
れていたスプライトおよび BG 機能を Nintendo 64 (以下 N64) 上で使用でき
るようにするために開発されました. これによりスプライトゲームの作成が従
来よりも容易となります. また 描画オブジェクトを Sprite と BG 面という
概念で二分して扱うことで従来のスプライトゲーム作成方法になじみやすくなっ
ています.
-------------------------------------------------------------------------------
2. S2DEX の機能
---------------------
2.1 描画プリミティブ
S2DEX は 2D 表現の処理に特化して, チューニングされているため,
Fast3D, F3DEX における 3D プリミティブの描画はサポートされなくなりまし
た. その代りに以下のようなプリミティブが, S2DEX マイクロコードで描画可
能となっています.
1) Rectangle A -------- gSPObjRectangle,gSPObjRectangleR (Copy モード)
固定サイズ. 拡大,縮小,回転共に不可
テクスチャ縦横反転可能.
Copy モードでの描画.
テクスチャ補間表示, サブピクセル移動不可.
AntiAlias 処理不可.
テクスチャは既に TMEM へロードされていなければならない.
2) Rectangle B -------- gSPObjRectangle,gSPObjRectangleR (1,2 Cycle モード)
拡大縮小可能. 回転不可
テクスチャ縦横反転可能.
1,2 Cycle モードでの描画.
テクスチャ補間表示, サブピクセル移動可能
AntiAlias 処理可能.
テクスチャは既に TMEM へロードされていなければならない.
3) Sprite ------------- gSPObjSprite
拡大,縮小,回転共に可能.
テクスチャ縦横反転可能.
Copy モードでの描画は不可.
テクスチャ補間表示, サブピクセル移動可能
AntiAlias 処理可能.
テクスチャは既に TMEM へロードされていなければならない.
4) BackGround(BG) A --- gSPBgRectCopy
拡大,縮小不可.
上下, 左右をそれぞれループさせた閉領域でのスクロールが可能.
テクスチャ横反転のみ可能. 縦反転は不可.
Copy モードでの描画専用.
テクスチャ補間表示, サブピクセル移動不可.
AntiAlias 処理不可.
DRAM 上のテクスチャデータを GBI 側で逐次 TMEM にロードして描画
5) BackGround(BG) B --- gSPBgRect1Cyc
CPU によるエミュレーションルーチンあり.
拡大,縮小可能.
上下, 左右をそれぞれループさせた閉領域でのスクロールが可能.
テクスチャ横反転のみ可能. 縦反転は不可.
1 Cycle モードでの描画専用.
テクスチャ補間表示可能, 横方向のみサブピクセル移動可.
AntiAlias 処理不可.
DRAM 上のテクスチャデータを GBI 側で逐次 TMEM にロードして描画
6) 従来の GBI の一部
使用可能なもの
FillRectangle
TextureRectangle
TextureRectangleFlip
使用不可なもの
1Triangle
2Triangle
1Quadrangle
以上のように S2DEX では, 従来の Sprite2D マイクロコードとは機能の上
ではあまり類似性がありません. S2DEX は Sprite2Dの上位版というイメージ
ではなく, 全く新規のマイクロコードという位置づけになります. また
spInit() などのスプライトライブラリは 3D マイクロコードを使用するため
S2DEX と組み合わせては使用できません. S2DEX はスプライトライブラリとは
別のものです.
--------------------
2.2 自己ロード機能
S2DEX には前述した通り 3D プリミティブを描画する機能はありません. し
かし, F3DEX の Release 1.20 以降においてサポートされたマイクロコードの
自己ロード機能が S2DEX でも実装されています. このため F3DEX マイクロコー
ドをロードすることによって 3D プリミティブを描画することが可能となって
います.
ただし, F3DEX マイクロコードは Release 1.22 以降または開発環境
2.0I 以降のものでなければ S2DEX マイクロコードとの切り替えをサポートし
ておりませんのでご注意ください.
------------------------
2.3 DEBUG 情報出力機能
S2DEX マイクロコードには, 2 種類のコードが用意されています. 1 つは,
通常のゲーム出荷時に組み込まれるものであり, もう 1 つは, DEBUG 時に使
用するものです. DEBUG 用のマイクロコードは出荷用のものと比較して以下の
ような機能があります.
o ディスプレイリストの処理ログの出力
o 不正な入力値および不正なコマンドがあったときには RSP を終了
させ, そのことを CPU へ伝える.
詳しい使い方についでは, 後述します.
-----------------------------------------
2.4 RSP から RDP へのコマンドの受け渡し
S2DEX では F3DEX シリーズと同様に fifo バージョンのみのサポートとなっ
ております.
ただし, S2DEX では要求される FIFO バッファのサイズが F3DEX シリーズ
より大きくなっています. F3DEX シリーズでは 0x300 bytes 以上である必要
がありますが, S2DEX では 0x800 bytes 以上でなければなりません. F3DEX
シリーズと S2DEX とで FIFO バッファを共有したい場合は S2DEX の方にあわ
せ 0x800 bytes 以上にする必要があるのでご注意ください.
(*) 一部のマニュアルページでは _fifo のマイクロコードにおける FIFO サ
イズの最低値が 0x100 bytes となっていますが, それは誤りです. 必要な
FIFO サイズは各マイクロコードによって異なります. F3DEX シリーズ, S2DEX
では前述した通りで, Fast3D においては 0x180 bytes 必要です.
-------------------------------------------------------------------------------
3. F3DEX との互換性
S2DEX の GBI は F3DEX から派生したものです. そのため Fast3D の GBI
との互換性はありません. S2DEX を使用する場合は F3DEX と同様に
F3DEX_GBI を ultra64.h がインクルードされる前に定義しておく必要があり
ます.
また S2DEX の GBI を使用するためには, ヘッダファイル <PR/gs2dex.h>
をインクルードする必要があります. このインクルード指定は <ultra64.h>
インクルード指定の後に挿入してください.
ここで S2DEX の GBI を F3DEX と対比させて説明します. 大まかなイメー
ジとしては 3D プリミティブの操作, 4x4 マトリクスの操作, ライトの定義に
関する GBI が S2DEX ではサポートされていないと考えればよいでしょう.
以下は gSP*, gDP* のみ表記していますが対応する gsSP*, gsDP* について
も同様です.
----------------------------------------------
3.1 S2DEX,F3DEX 双方でサポートされている GBI
---------------------------------------------------------------------
DL 処理制御 gSPDisplayList(*) gSPBranchList
gSPEndDisplayList
セグメント設定 gSPSegment(*)
マイクロコードロード gSPLoadUcode*
シザリング gDPSetScissor gDPSetScissorFrac
RDP モード設定 gSPSetOtherMode gDPSetCycleType
gDPSetTexturePersp gDPSetTextureDetail
gDPSetTextureLOD gDPSetTextureLUT
gDPSetTextureFilter gDPSetTextureConvert
gDPSetCombineKey gDPSetColorDither
gDPSetAlphaDither gDPSetBlendMask
gDPSetAlphaCompare gDPSetDepthSource
gDPSetRenderMode gDPSetColorImage
gDPSetDepthImage gDPSetTextureImage
gDPSetCombineMode
カラー値等の設定 gDPSetEnvColor gDPSetBlendColor
gDPSetFogColor gDPSetFillColor
gDPSetPrimColor gDPSetPrimDepth
gDPSetConvert gDPSetKeyR
gDPSetKeyGB
TMEM へのロード gDPSetTileSize gDPLoadTile
gDPSetTile gDPLoadTextureBlock*
gDPLoadMultiBlock* gDPLoadTextureTile*
gDPLoadMultiTile* gDPLoadTLUT_pal16
gDPLoadTLUT_pal256
プリミティブ gDPFillRectangle gDPScisFillRectangle
gSPTextureRectangle gSPScisTextureRectangle
gsSPTextureRectangleFlip
Sync 処理 gDPFullSync gDPTileSync
gDPPipeSync gDPLoadSync
NOOP gSPNoOp gDPNoOp
gDPNoOpTag
---------------------------------------------------------------------
(*) S2DEX は F3DEX と同じく gSPSegment によるセグメント数は 16,
gSPDisplayList による DL リンク数は 18 となっています.
----------------------------------------
3.2 S2DEX ではサポートされていない GBI
---------------------------------------------------------------------
視野の設定 gSPViewport gSPClipRatio
gSPPerspNormalize
マトリクス操作 gSPMatrix gSPPopMatrix
gSPInsertMatrix gSPForceMatrix
頂点操作 gSPVertex gSPModifyVertex
条件分岐 gSPCullDisplayList gSPBranchLessZ*
ポリゴン種設定 gSPSetGeometryMode gSPClearGeometryMode
gSPTexture gSPTextureL
プリミティブ gSP1Triangle gSP2Triangles
gSP1Quadrangle gSPLine3D
gSPLineW3D
ライティング gSPNumLights gSPLight
gSPLightColor gSPSetLights[0-7]
gSPLookAt* gDPSetHilite1Tile
gDPSetHilite2Tile
フォグ gSPFogFactor gSPFogPosition
旧 Sprite2D 用 gSPSprite2DBase gSPSprite2DScaleFlip
gSPSprite2DDraw
---------------------------------------------------------------------
--------------------------
3.3 新たに追加された GBI
---------------------------------------------------------------------
BG 描画 gSPBgRectCopy gSPBgRect1Cyc
Sprite 描画 gSPObjRectangle gSPObjRectangleR
gSPObjSprite
2D マトリクス操作 gSPObjMatrix gSPObjSubMatrix
描画モード設定 gSPObjRenderMode
Load Texture 処理 gSPObjLoadTxtr
複合命令 gSPObjLoadTxRect gSPObjLoadTxRectR
gSPObjLoadTxSprite
条件分岐 gSPSelectDL gSPSelectBranchDL
---------------------------------------------------------------------
--------------------------
3.4 GBI に関する注意事項
* OtherMode によるモードの書換えについて.
F3DEX では g[s]SPSetOtherMode を使用し, モードの変更を行なう場合,
1 つの g[s]SPSetOtherMode コマンドで最大 31 bits 分の設定しかできま
せんでした. S2DEX では 1 つのコマンドで 32 bit 分のパラメータを一度
に変更できるように修正しました.
また, F3DEX では, モードの書換えを行なうときに g[s]DPSetOtherMode
コマンドと g*SPSetOtherMode 系のコマンドを混ぜて使用すると正常に動
作が行なわれませんでした. (g*SPSetOtherMode で正常な設定が行なわれ
ない) これを S2DEX では混在できるように修正しました.
-------------------------------------------------------------------------------
4. S2DEX の GBI
-----------------
4.1 BG 描画 GBI
S2DEX には従来のゲームハードに備わっていた上下, 左右をそれぞれループ
させた閉領域でのスクロール面を容易に作成するための機能が備わっています.
これによって 2D Mario のようなスクロールゲームを作るのに要する手間がか
なり軽減することになるでしょう.
---------------------
4.1.1 uObjBg 構造体
uObjBg 構造体は BG の描画情報を保持したものです. BG 描画 GBI の引数と
してこの構造体へのポインタを与えます.
uObjBg 構造体は, 正確には 3 つの構造体の共用体となっています. 1 つは
構造体を 8 bytes 境界に整列させるためのものなので, 注意を払う必要はあ
りません. 残りの 2 つはそれぞれ, 後述する 2 つの BG 描画 GBI に対応し
たデータ構造を持っています.
4.1.2 で述べる Copy モードによる BG 描画 GBI に対応する構造体が
uObjBg_t であり, 4.1.3 で述べる 1 Cycle モードによる BG 描画 GBI に対
応する構造体が uObjScaleBg_t となっています.
--------------------------------------------------------------------------
typedef union {
uObjBg_t b;
uObjScaleBg_t s;
long long int force_structure_alignment;
} uObjBg;
--------------------------------------------------------------------------
-------------------------
4.1.1.1 uObjBg_t 構造体
uObjBg_t 構造体のメンバーは前半と後半の 2 つのグループに分けることが
できます.
前半ははユーザが直接設定するメンバー変数です. この値を制御することで
BG 面の描画をコントロールします. この前半部は uObjScaleBg_t 構造体と共
用できます.
それに対して後半は, マイクロコードの手助けをするために CPU が予め値
を計算しておく必要があるメンバー変数です. このメンバー変数は uObjBg 構
造体へのポインタを引数として関数 guS2DInitBg() を呼び出すことで設定さ
れます. ただし, 毎回 guS2DInitBg 呼び出す必要はありません.
後半のメンバー変数は 前半のメンバー変数である imageLoad, imageFmt,
imageSiz, imageW, frameW から導き出されるため, guS2DInitBg を呼び出す
必要があるのは, これらの値が変化した直後のみとなります.
通常, uObjBg を BG 面として使用する場合, これらの値を頻繁に変更する
ことはないので BG 面を使用する前に一度だけ guS2DInitBg を呼び出せば十
分でしょう.
ただし, uObjBg_t 構造体と共用体になっている uObjScaleBg_t 構造体を使
用し, uObjBg のデータを変更した場合, 具体的には uObjScaleBg_t 構造体の
メンバ変数 scaleW, scaleH, imageYorig を変更した場合, uObjBg_t の後半
のメンバー変数が書換えられてしまうことがあります. このような場合には
guS2DInitBg を再度呼び出す必要があるでしょう.
以下はヘッダファイル gs2dex.h 内の uObjBg の定義部分です. uObjBg の
サイズは 40 bytes で, uObjBg は 8 byte で整列されていなければなりませ
ん.
前半のメンバーについては実際の GBI の解説の項目で説明します. メンバー
変数の並びが少し複雑ですが, これは RSP の処理の最適化による都合上やむ
を得ないものですので, ご了承くださるようお願い致します.
S2DEX Release 1.00 以降, メンバー変数 imagePal, imageFlip の型が
u8 から u16 へ変更になりましたのでご注意ください.
--------------------------------------------------------------------------
typedef struct {
u16 imageX; // BG image の左上位置 X 座標 (u10.5)
u16 imageW; // BG image の幅 (u10.2)
s16 frameX; // 転送フレームの左上位置 (s10.2)
u16 frameW; // 転送フレームの幅 (u10.2)
u16 imageY; // BG image の左上位置 Y 座標 (u10.5)
u16 imageH; // BG image の高さ (u10.2)
s16 frameY; // 転送フレームの左上位置 (s10.2)
u16 frameH; // 転送フレームの高さ (u10.2)
u64 *imagePtr; // BG image 左上位置のテクスチャアドレス
u16 imageLoad; // LoadBlock, LoadTile のどちらを使用するか
u8 imageFmt; // BG image のフォーマット G_IM_FMT_*
u8 imageSiz; // BG image のサイズ G_IM_SIZ_*
u16 imagePal; // パレット番号
u16 imageFlip; // イメージの左右反転 G_BG_FLAG_FLIPS で反転
// ここまでが uObjScaleBg_t と共通
// 以下は初期化ルーチン guS2DInitBg() 内で設定されるのでユーザが設
// 定する必要はない
u16 tmemW; // frame 1 ラインの TMEM 幅 Word サイズ
// LoadBlock の時 GS_PIX2TMEM(imageW/4,imageSiz)
// LoadTile の時 GS_PIX2TMEM(frameW/4,imageSiz)+1
u16 tmemH; // 一度にロードできる TMEM 高さ (s13.2) 4倍値
// 通常テクスチャの時 512/tmemW*4
// CI テクスチャの時 256/tmemW*4
u16 tmemLoadSH; // SH 値
// LoadBlock の時 tmemSize/2-1
// LoadTile の時 tmemW*16-1
u16 tmemLoadTH; // TH 値 or Stride 値
// LoadBlock の時 GS_CALC_DXT(tmemW)
// LoadTile の時 tmemH-1
u16 tmemSizeW; // image 1 ライン分の imagePtr のスキップ値
// LoadBlock の時 tmemW*2
// LoadTile の時 GS_PIX2TMEM(imageW/4,imageSiz)*2
u16 tmemSize; // ロード一回分の imagePtr のスキップ値
// = tmemSizeW*tmemH
} uObjBg_t; // 40 bytes
--------------------------------------------------------------------------
初期化関数 guS2DInitBg の定義です.
--------------------------------------------------------------------------
void guS2DInitBg(uObjBg *bg);
説明: uObjBg 構造体 (uObjBg_t) の初期化を行なう.
gSPBgRectCopy GBI によって uObjBg_t を描画する場合に使
用する. 呼び出すのは uObjBg_t に初期値を代入した直後,
およびメンバー変数 imageLoad, imageFmt, imageSiz, imageW,
imageH の幾つかを変更した直後となる.
引数: bg uObjBg 構造体へのポインタ
注意: uObjScaleBg_t 構造体を使用するときはこの関数を呼び出しては
いけない. (uObjScaleBg_t のメンバーの値を破壊する)
--------------------------------------------------------------------------
-------------------------
4.1.1.2 uObjScaleBg_t 構造体
uObjScaleBg_t 構造体のメンバーは uObjBg_t のように CPU で値を予め計
算しておく必要のあるメンバー変数はありません. 全てのメンバー変数はユーザ
によって直接設定され, これによって BG 面の描画をコントロールします.
また uObjBg 構造体によって共用されている場合, uObjScaleBg_t 構造体の
メンバー変数 imageX から imageFlip までが uObjBg_t 構造体と共用される
ことになります.
--------------------------------------------------------------------------
typedef struct {
u16 imageX; // BG image の左上位置 X 座標 (u10.5)
u16 imageW; // BG image の幅 (u10.2)
s16 frameX; // 転送フレームの左上位置 (s10.2)
u16 frameW; // 転送フレームの幅 (u10.2)
u16 imageY; // BG image の左上位置 Y 座標 (u10.5)
u16 imageH; // BG image の高さ (u10.2)
s16 frameY; // 転送フレームの左上位置 (s10.2)
u16 frameH; // 転送フレームの高さ (u10.2)
u64 *imagePtr; // BG image 左上角のテクスチャアドレス
u16 imageLoad; // LoadBlock, LoadTile のどちらを使用するか
u8 imageFmt; // BG image のフォーマット G_IM_FMT_*
u8 imageSiz; // BG image のサイズ G_IM_SIZ_*
u16 imagePal; // パレット番号
u16 imageFlip; // イメージの左右反転 G_BG_FLAG_FLIPS で反転
// ここまで uObjBg_t と共通
u16 scaleW; // X 方向スケール値 (u5.10)
u16 scaleH; // Y 方向スケール値 (u5.10)
s32 imageYorig; // image における描画始点 (s20.5)
u8 padding[4];
} uObjScaleBg_t; // 40 bytes
--------------------------------------------------------------------------
----------------------
4.1.2 gSPBgRectCopy
----------------------------------------------------------
gSPBgRectCopy(Gfx *gdl, uObjBg *bg)
gsSPBgRectCopy(uObjBg *bg)
Gfx *gdl; ディスプレイリストポインタ
uObjBg *bg; BG の描画データ構造体へのポインタ
----------------------------------------------------------
g[s]SPBgRectCopy は S2DEX が提供する BG 面描画 GBI の 1 つで, 最も単
純なものです. これは以下のような特徴をもっています.
----------------------------------------------------------------
拡大,縮小不可.
上下, 左右をそれぞれループさせた閉領域でのスクロールが可能.
テクスチャ横反転のみ可能. 縦反転は不可.
Copy モードでの描画専用.
テクスチャ補間表示, サブピクセル移動不可.
AntiAlias 処理不可.
DRAM 上のテクスチャデータを GBI 側で逐次 TMEM にロードして描画
----------------------------------------------------------------
Copy モードでの描画を前提としているので最も高速であるということが最
大の利点です. そのためこの GBI を使用するときには CycleType が Copy モー
ドになっている必要があります.
S2DEX における BG 機能は以下のように BG image バッファから, 実際のフ
レームバッファ上の矩形領域へデータを転送するものです. このときのフレー
ムバッファ矩形領域(以下 転送フレーム)の左上角が BG image バッファのど
こと対応するかを imageX, imageY で指定することでスクロールが可能となり
ます. この imageX, imageY は (u10.5) フォーマットで指定できるようになっ
ていますが Copy モード使用における制限上, imageX, imageY の値は整数値に
丸められます.
BG image Color Frame Buffer
+--------------------+
+------------+ ^ |(frameX,frameY) |
| | | | | *------------+ ^ |
|--*---------| | | | | | |
| |(imageX, | imageH | | | | |
| | imageY) | | | | |frameH
| | | | | | | | |
+------------+ v | |転送フレーム| | |
<-- imageW --> | +------------+ v |
| <-- frameW --> |
+--------------------+
BG image の大きさは imageW, imageH で設定し, 先頭アドレス (左上角の
アドレス) を imagePtr で指定します. すなわち, BG image はアドレス
imagePtr を先頭とする幅 imageW 高さ imageH の大きなテクスチャデータと
見なすことができます.
BG image の横幅 imageW は 8 bytes で整列させねばなりません. 実際に使
用する imageW, imageH の値は (u10.2) フォーマットなので実際は 4 倍の値
を代入する必要があります. (u10.2) フォーマットを考慮し 4 倍化した時の
imageW の制限は具体的に以下のようになります. imageH の整列は必要ありま
せん.
---------------------------------------------
G_IM_SIZ_4b の場合: imageW は 64 の倍数
G_IM_SIZ_8b の場合: imageW は 32 の倍数
G_IM_SIZ_16b の場合: imageW は 16 の倍数
G_IM_SIZ_32b の場合: imageW は 8 の倍数
---------------------------------------------
また横スクロールをする場合には, imageW は frameW よりも大きくなければ
なりません. 以下の値は (u10.2) フォーマットを考慮した値です. G_IM_SIZ_16b
の時には 4 Pixel 大きくなければなりません.
---------------------------------------------
G_IM_SIZ_4b の場合: frameW+64 <= imageW
G_IM_SIZ_8b の場合: frameW+32 <= imageW
G_IM_SIZ_16b の場合: frameW+16 <= imageW
G_IM_SIZ_32b の場合: frameW+ 8 <= imageW
---------------------------------------------
転送フレームの大きさは frameW, frameH で指定し, 転送フレームの左上角
のスクリーン上の位置を frameX, frameY で指定します. frameW/frameH の
パラメータは (u10.2) フォーマットで frameX/frameY のパラメータは (s10.2)
フォーマットです. すなわち frameX, frameY の値として負の数字も指定可
能で, もし g[s]DPSetScissor で指定したシザーボックスから転送フレームが
はみ出した場合, マイクロコードは, はみ出た部分をクリップします.
BG image が転送フレームより大きくても問題はありませんが, 逆に転送フ
レームの方が BG image より大きい場合の動作は保証できません. 転送フレー
ムが BG image より大きくならないよう注意してください.
また BG image の右端と左端は Y 方向に 1 段分ずれて繋がっています. 具
体的にはBG image 上の右端のピクセル (imageW-1, n) の 1 ピクセル右側は
(0, n+1) となります. これは Texture のロードにおける RDRAM のアクセス
効率を向上させるために必要です. アプリケーションを作られる方はこのこと
に十分注意してください.
BG image におけるテクスチャのフォーマットおよびサイズは imageFmt と
imageSiz にそれぞれマクロ G_IM_FMT_*, G_IM_SIZ_* を用いて代入します.
また CI4 テクスチャを使用する場合は imagePal に TLUT の番号を指定します.
BG image においてテクスチャロード方法として 2 種類の方式があります.
LoadBlock を使用する方法と LoadTile を使用する方法です. この 2 つの方
法にはそれぞれ一長一短があるため, 本 GBI においては, この 2 種類のロー
ド方法をユーザーがメンバー変数 imageLoad により選択出来るようになって
います. 以下の値 (G_BGLT_*) を imageLoad に代入します.
---------------------------------------------
imageLoad の値 意味
G_BGLT_LOADBLOCK LoadBlock を使用する
G_BGLT_LOADTILE LoadTile を使用する
---------------------------------------------
LoadBlock を使用する方法はある条件下において最大のパフォーマンスを発
揮しますが, その条件が満たされない場合には使用できなかったり, 処理に対
するオーバーヘッドが大きくなってしまったりします. それに対し LoadTile
はいかなる場合にも適度なパフォーマンスで処理を行ないます. そのため
LoadBlock が有効に動作する条件下では, LoadBlock を使用し, それ以外の場
合は LoadTile を使用するというように切り替えることをお勧めします.
LoadBlock の使用時の条件とは使用可能な BG image の横幅に制限があると
いうことです. LoadBlock で処理可能な imageW の値は imageSiz が 16bit
の場合以下の通りです.
4, 8, 12, 16, 20, 24, 28, 32, 36, 40,
48, 64, 72, 76,100,108,128,144,152,164,
200,216,228,256,304,328,432,456,512,684,
820,912
imageSiz が 8bit の場合は上記の数列の各項をそれぞれ 2 倍したときの数
列が使用可能な imageW の値となります. 同様に 4bit の場合は 4 倍, 32bit
の場合は 1/2 にした数列となります. これは N64 プログラミングマニュアル
の 13 章 付録 A の "LoadBLock コマンドで転送できる行数の限界" の表と一
致します. BG image の幅が LoadBlock で処理できない場合は LoadTile を使
用するしかありません.
LoadBlock は転送フレームの 1 ラインを描画するために, 対応する BG
image の 1 ライン分全てを読み込みます. 通常のスクロールする BG 面は BG
の更新用の領域のため少し大きめに BG image を用意する必要があるので,
imageW > frameW とします. このために LoadBlock を使用すると余分なデー
タをロードすることになります.
それに対し LoadTile は必要な分のデータのみしかロードしませ
ん. LoadBlock コマンドは LoadTile コマンドより高速に処理されるため, こ
の差が数ピクセルなら LoadBlock の方が有利となりますが, imageW が
frameW よりかなり大きい場合には, この余分なロード処理は大きなオーバー
ヘッドとなり, LoadTile を使用した方が有利となる場合があります. この点
を考慮し, どちらを使用するかを選択する必要があるでしょう.
具体的な例として画面全体 (320x240) を覆う BG 面を定義するとします.
まず転送フレームは画面全体ですから frameW = 320 pixel となります. そ
して BG 更新用エリア分として 8 pixel を用意すると imageW = 328 pixel
となります. この場合は, frameW と imageW の差は僅かなので LoadBlock
を 328 pixel で使用すれば良いでしょう.
本 GBI では BG image の横方向のみの反転をサポートしています. メンバー
変数 imageFlip に G_BG_FLAG_FLIPS を代入するとテクスチャイメージが反転
します. 通常の表示 (反転なし) の場合は 0 を代入しておいてください.
----------------------
4.1.3 gSPBgRect1Cyc
----------------------------------------------------------
gSPBgRect1Cyc(Gfx *gdl, uObjBg *bg)
gsSPBgRect1Cyc(uObjBg *bg)
Gfx *gdl; ディスプレイリストポインタ
uObjBg *bg; BG の描画データ構造体へのポインタ
----------------------------------------------------------
g[s]SPBgRect1Cyc は S2DEX が提供する BG 面描画 GBI の 1 つで, BG 面
を拡大縮小させることができます. この特徴を以下に示します.
----------------------------------------------------------------
拡大,縮小可能.
上下, 左右をそれぞれループさせた閉領域でのスクロールが可能.
テクスチャ横反転のみ可能. 縦反転は不可.
1 Cycle モードでの描画専用.
テクスチャ補間表示可能, 横方向のみサブピクセル移動可.
AntiAlias 処理不可.
DRAM 上のテクスチャデータを GBI 側で逐次 TMEM にロードして描画
----------------------------------------------------------------
この GBI は Copy モードでは使用できないということに注意してください.
g[s]SPBgRect1Cyc で描画のために必要なパラメータは 4.1.2 で述べた
g[s]SPBgRectCopy を使用するときに必要なパラメータに scaleW, scaleH,
imageYorig を追加したものです. g[s]SPBgRectCopy と共通なパラメータにつ
いての説明は 4.1.2 章を参照してください. ここでは追加されたパラメータ
について解説します.
g[s]SPBgRect1Cyc の g[s]SPBgRectCopy との大きな違いは, BG のスケーリ
ングをサポートしている点です. BG のスケーリングは uObjScaleBg_t 構造体
のメンバー変数の scaleW, scaleH で制御します. このときのスケーリングの
中心は Bg image 上の (imageX, imageY) となります.
すなわち, スケーリングした場合においても Bg image の (imageX,
imageY) は無スケーリング時と同様にフレームバッファ上の (frameX,
frameY) の位置に描画されます. (ただし, 左右反転時はフレームバッファ上
の (frameX+frameW-1, frameY) の位置に描画されます.)
また拡大時には, フレームのサイズでイメージはクランプされます. また逆
に縮小時にはイメージのサイズによってフレームがクランプされる場合があり
ます. これについては S2DEX のサンプルプログラムを参考にしてください.
ただし縮小時におけるフレームのクランプは, 計算誤差のため僅かに大きく,
または小さくなる場合があります. 厳密なサイズを必要とされる場合は, CPU
側で frameW, frameH の値を計算し設定してください.
g[s]SPBgRect1Cyc では image のバイリニア補間表示をサポートしています.
バイリニア補間表示を使用すると, 通常のポイントサンプリング表示と比べ,
拡大時におけるテクセルのギザギザは目立たなくなり, 見た目に滑らかになり
ます. ただし, この効果は縮小時において小さくなります.
バイリニア補間を使用する場合は, 使わない場合と比べて RDP の描画パフォー
マンスが低下します. この低下率は TMEM 内に一度にロードできる image ラ
イン数が少ないほど大きくなるため, 320x240 の frame に 320x240 の image
を等倍で描画する場合と, 640x480 の image を 1/2 に縮小して描画する場合
とを比較すると 640x480 の image を縮小する方がバイリニア補間を使用する
ことによるオーバーヘッドの割合は大きくなり, ポイントサンプリングによっ
て同じように 640x480 の縮小表示を行なったときよりもパフォーマンスかな
り低下します. 上で述べたように, 縮小時においてはバイリニア補間の効果は
小さくなることを考慮し, 縮小時にはポイントサンプル表示に切り替えること
も検討するべきでしょう.
g[s]SPBgRect1Cyc は image を自動的に幾つかのサブプレーンに分割して描
画しますが, 不用意にこの分割処理を行なうと描画結果に不自然なしわが生じ
る可能性があります. 特にこればスクロール処理時において顕著に起こります.
このしわを防ぐため uObjScaleBg_t にメンバー変数 imageYorig を用意しま
した. imageYorig の値はスケーリングの原点の Y 座標を意味しますが, これ
は同時にサブプレーンの分割原点をも意味します. これによる前述したしわを
防止することが可能です. 具体的には imageYorig を以下のように操作します.
o 初期化時:
imageYorig に imageY の値を代入
o scaleH の値が変化した時:
imageYorig に imageY の値を代入
o imageX, imageY のラップ処理をした時:
imageY に対する処理と同等の処理を imageYorig にも行なう
o imageY のみを変化させる場合(ラップ処理に伴わない変化)
imageYorig は変化させない.
以上に基づき, image を dx, dy だけスクロールさせる時の処理は以下のよう
になります.
------------------------------------------
/* imageW,imageH 値の桁合わせ */
s16 bg_imageW = bg->s.imageW << 3;
s16 bg_imageH = bg->s.imageW << 3;
/* スクロール値の加算 */
bg->s.imageX += dx;
bg->s.imageY += dy;
/* 画面端のラップ処理 */
if (bg->s.imageX < 0){
bg->s.imageX += bg_imageW;
bg->s.imageY -= 32;
bg->s.imageYorig -= 32;
}
if (bg->s.imageX >= bg_imageW){
bg->s.imageX -= bg_imageW;
bg->s.imageY += 32;
bg->s.imageYorig += 32;
}
if (bg->s.imageY < 0){
bg->s.imageY += bg_imageH;
bg->s.imageYorig += bg_imageH;
}
if (bg->s.imageY >= bg_imageH){
bg->s.imageY -= bg_imageH;
bg->s.imageYorig -= bg_imageH;
}
------------------------------------------
本 GBI では COPY モード時と同様に BG image の横方向のみの反転をサポー
トしています. メンバー変数 imageFlip に G_BG_FLAG_FLIPS を代入すると
テクスチャイメージが反転します. 通常の表示 (反転なし) の場合は 0 を代
入しておいてください.
本 GBI を使用する場合には uObjScaleBg_t 構造体のメンバー変数
imagePtr の値に制限があります. imagePtr の値として RDRAM の先頭から
4096 byte までの位置を指定してはいけません. これは物理アドレスでいうと
ころの 0x00000000 から 0x00000fff で, セグメント変換後の imagePtr がこ
の範囲であってはいけないということです. ご注意ください.
本 GBI は S2DEX Release 1.00 以降で実装されています.
また S2DEX Release 0.75 から gSPBgRect1Cyc と等価の処理を
gSPTextureRectangle 等の GBI を幾つか組合わせることによってエミュレー
トする guS2DEmuBgRect1Cyc 関数を追加しました. これを使用しても, スケー
リング可能な BG 面の描画を行なうことが可能です. 詳しくは 5 章を参照し
てください.
---------------------
4.2 Sprite 描画 GBI
ここで言う Sprite とは従来の Famicom や SuperFamicom での OBJECT に
あたるものです. Sprite は BG 面より小さい領域を描画するために使用し歴
史的には, Player キャラクタとして良く使用されてきました. S2DEX では,
従来の Sprite に拡大縮小や回転やなどの処理も可能となっています. また拡
大時においてバイリニア補間処理をすることが可能であるため, より自然な表
現を行なうことが可能となっています.
Sprite の回転をサポートするために 2D 座標系における変換行列を用意し
ました. このマトリクスの各要素を設定することで Sprite を自由に回転させ
ることが可能です. このマトリクスの設定は Sprite の描画処理前に行なう必
要があります. また Fast3D, F3DEX マイクロコードのマトリクスとは異なり
マトリクススタックが存在しないので Push/Pop が出来ません. また行列乗算
も出来ません. ロード操作のみ可能です. (項 4.3 を参照)
S2DEX の Sprite 機能において, TMEM のロード処理と Sprite 描画処理と
は別の GBI でそれぞれ行なうという仕様になっています. すなわち Sprite
描画時にはその Sprite で使用するテクスチャはテクスチャロード GBI (項
4.5 参照) によって既にロードされていなければなりません.
Sprite の描画モードは回転するかしないかで大きく 2 つに分けることがで
き, それぞれ以下のように対応した GBI によって処理されます.
--------------------------------------------------------
描画モード 対応する GBI
回転しない g[s]SPObjRectangle, g[s]SPObjRectangleR
回転する g[s]SPObjSprite
--------------------------------------------------------
-------------------------
4.2.1 uObjSprite 構造体
uObjSprite 構造体は Sprite の情報をしている構造体です. Sprite 描画
GBI には, この構造体へのポインタを引数として与えます.
--------------------------------------------------------------------------
typedef struct {
s16 objX; // s10.2 OBJ 左上端 X 座標
u16 scaleW; // u5.10 幅方向スケーリング
u16 imageW; // u10.5 テクスチャの幅 (S 方向の長さ)
u16 paddingX; // 未使用 常に 0
s16 objY; // s10.2 OBJ 左上端 Y 座標
u16 scaleH; // u5.10 高さ方向スケーリング
u16 imageH; // u10.5 テクスチャの高さ (T 方向の長さ)
u16 paddingY; // 未使用 常に 0
u16 imageStride; // テクセルの折り返し幅 (64bit word 単位)
u16 imageAdrs; // TMEM 内のテクスチャ先頭位置 (64bit word 単位)
u8 imageFmt; // テクセルのフォーマット G_IM_FMT_*
u8 imageSiz; // テクセルのサイズ G_IM_SIZ_*
u8 imagePal; // パレット番号
u8 imageFlags; // 表示フラグ
} uObjSprite_t; // 24 bytes
typedef union {
uObjSprite_t s;
long long int force_structure_alignment;
} uObjSprite;
--------------------------------------------------------------------------
メンバー変数の並びが少し複雑ですが, これは uObjBg 構造体同様に RSP の
処理の最適化による都合上やむを得ないものですので, ご了承くださるようお
願い致します.
---------------------------------
4.2.2 uObjMtx/uObjSubMtx 構造体
S2DEX マイクロコードには Sprite の回転を制御するための 2D マトリクス
を保持する領域が設けられています. そのパラメータは { A, B, C, D, X, Y,
BaseScaleX, BaseScaleY } の 8 つです.
uObjMtx 構造体は, この 2D マトリクス領域と 1 対 1 に対応し, 2D マト
リクス全体の変更のために使用されます. この 2D マトリクスによる回転処理
については, 4.2.5 項で説明します.
------------------------------------------------------
typedef struct {
s32 A, B, C, D; /* s15.16 */
s16 X, Y; /* s10.2 */
u16 BaseScaleX; /* u5.10 */
u16 BaseScaleY; /* u5.10 */
} uObjMtx_t; /* 24 bytes */
typedef union {
uObjMtx_t m;
long long int force_structure_alignment;
} uObjMtx;
------------------------------------------------------
uObjSubMtx は uObjMtx のサブセットで 2D マトリクスの回転行列以外の要
素 { X, Y, BaseScaleX, BaseScaleY } のみを変更するために使用し, 主に
g[s]SPObjRectangleR による Sprite 描画時に使用します. 詳しくは 4.2.4
項で説明します.
------------------------------------------------------
typedef struct {
s16 X, Y; /* s10.2 */
u16 BaseScaleX; /* u5.10 */
u16 BaseScaleY; /* u5.10 */
} uObjSubMtx_t; /* 8 bytes */
typedef union {
uObjSubMtx_t m;
long long int force_structure_alignment;
} uObjSubMtx;
------------------------------------------------------
2D マトリクスの 8 つの要素 { A, B, C, D, X, Y, BaseScaleX,
BaseScaleY }は, g[s]SPObjSprite と g[s]SPRectangleR で参照されます. た
だし, 8 つの要素を全て参照するわけではありません. 具体的には以下のよう
になります. { X,Y } は双方で参照されます.
+- g[s]SPObjSprite で参照 -+
| |
| A, B +-------------+----------------+
| C, D | X, Y | BaseScaleX |
+------------+-------------+ BaseScaleY |
| |
+- g[s]SPObjRectangleR で参照 -+
-----------------------
4.2.3 gSPObjRectangle
--------------------------------------------------------------
gSPObjRectangle(Gfx *gdl, uObjSprite *sp)
gsSPObjRectangle(uObjSprite *sp)
Gfx *gdl; ディスプレイリストポインタ
uObjSprite *sp; Sprite の描画データ構造体へのポインタ
--------------------------------------------------------------
g[s]SPObjRectangle は S2DEX が提供する Sprite 描画 GBI の 1 つで, 回
転しない Sprite の描画に使用します. RSP の内部処理としては, 入力された
uObjSprite 構造体のデータから TextureRectangle 命令を作成し RDP に送る
というものです.
g[s]SPObjRectangle GBI は, 左上角のスクリーン座標を (objX, objY), 右
下角の座標を (objX+imageW/scaleW-1, objY+imageH/scaleH-1) とする矩形領
域に対し, テクスチャを描画します. 描画されるテクスチャ領域は, 左上角が
(0,0), 右下角が (imageW-1, imageH-1) となります. scaleW, scaleH が
1<<10 ならばテクスチャはスケーリングなしに等倍比率で描画されます.
+--------TMEM--------+ +---------Frame Buffer---------+
| | |(objX,objY) |
| (0,0) | | X-------------+ |
imageAdrs->X---------+ | | | | |
| | Texture | | | | Sprite 領域 | |
| | 領域 | | ===> | | | |
| | | | | | | |
| +---------X | | | | |
+------------- (imageW-1, | +-------------X |
imageH-1) | (objX+imageW/scaleW-1, |
| objY+imageH/scaleH-1) |
| |
+------------------------------+
また Sprite 描画時に gDPSetScissor で設定したシザーボックスを参照し,
自動的に描画範囲のクリップ処理を行ないます. このため objX, objY の値と
して負の値を設定することも可能となっています.
テクスチャ領域の原点 (0,0) に対応する TMEM アドレスは imageAdrs で指
定可能です. 通常, テクスチャロード GBI において指定した TMEM の先頭ロー
ド位置をimageAdrs に指定します. この指定の際にマクロ GS_PIX2TMEM() を
使うと便利でしょう. GS_PIX2TMEM() は, ピクセル単位の数値を TMEM アドレ
ス単位に変換してくれるマクロで gs2dex.h 内で定義されています.
----------------------------------------------
GS_PIX2TMEM(pix,siz)
pix: ピクセル数
siz: 1 テクセルのサイズ G_IM_SIZ_* で指定
----------------------------------------------
またテクスチャのロード時における横幅 (折り返し幅) を imageStride に
設定します. これはロードしたときのテクスチャの幅と実際に描画する
Sprite の imageW の値が異なることが有り得るからです. これも TMEM アド
レス単位で指定するので GS_PIX2TMEM() が使用できます.
この imageAdrs と imageStride の指定を応用すると, TMEM 内に複数の小
さなテクスチャ (サブテクスチャ) をロードしておき, imageAdrs に以下の値
を設定することでその中から描画するテクスチャを選ぶことができます.
imageW = (サブテクスチャ幅);
imageH = (サブテクスチャ高さ);
imageAdrs = GS_PIX2TMEM((TMEM 内 S 座標)+
(TMEM 内 T 座標)*(ロード時のテクスチャ横幅),
G_IM_SIZ_*);
imageStride = GS_PIX2TMEM(ロード時のテクスチャ幅);
具体的には, 先ず以下のような 4 つのテクスチャを組み合わせた大きなテ
クスチャを用意します.
<---------- 64 --------->
^ +-----------+-----+-----+
| | | | |
| | | B | C | 16
32 | A +-----+-----+
| | | |
| | | D | 16
v +-----------+-----------+
<---- 32 ---> 16 16
このテクスチャを 64x32 のテクスチャとしてロードを行ない, 実際に
Sprite を描画するときには各テクスチャのそれぞれを以下のように指定して
使用できます.
サブテクスチャ A: imageW = 32;
imageH = 32;
imageAdrs = GS_PIX2TMEM(0*64+0, G_IM_SIZ_16b);
imageStride = GS_PIX2TMEM(64, G_IM_SIZ_16b);
サブテクスチャ B: imageW = 16;
imageH = 16;
imageAdrs = GS_PIX2TMEM(0*64+32, G_IM_SIZ_16b);
imageStride = GS_PIX2TMEM(64, G_IM_SIZ_16b);
サブテクスチャ C: imageW = 16;
imageH = 16;
imageAdrs = GS_PIX2TMEM(0*64+48, G_IM_SIZ_16b);
imageStride = GS_PIX2TMEM(64, G_IM_SIZ_16b);
サブテクスチャ D: imageW = 32;
imageH = 16;
imageAdrs = GS_PIX2TMEM(16*64+32, G_IM_SIZ_16b);
imageStride = GS_PIX2TMEM(64, G_IM_SIZ_16b);
ただしこの指定方法には制限があります. それは, テクスチャデータの
TMEM への保存形式が奇数番目のラインと偶数番目のラインとで異なるという
ことです. このためテクスチャロード時に奇数番目のラインに対応していた
TMEM アドレスは imageAdrs には指定できません. すなわち前述した
imageAdrs の算出式における (TMEM 内 T 座標) に奇数値を設定することは出
来ませんのでご了承下さい.
g[s]SPObjRectangle におけるテクスチャのフォーマットおよびサイズは
imageFmt と imageSiz にそれぞれマクロ G_IM_FMT_*, G_IM_SIZ_* を用いて
代入します. また CI4 テクスチャを使用する場合は imagePal に TLUT の番
号を指定します.
g[s]SPObjRectangle ではテクスチャパターンの S 方向, T 方向の反転をサ
ポートしています. imageFlags 以下の値を設定することで描画方向が変化し
ます.
----------------------------------------------------------------------
imageFlags の値 描画方向
0 反転なし
G_OBJ_FLAG_FLIPS S 方向(X) 反転
G_OBJ_FLAG_FLIPT T 方向(Y) 反転
G_OBJ_FLAG_FLIPS|G_OBJ_FLAG_FLIPT S 方向(X) および T 方向(Y) 反転
----------------------------------------------------------------------
g[s]SPObjRectangle は CycleType として 1 Cycle, 2 Cycle モードと
Copy モードで共通に使用できます. Copy モードにおける描画速度は他のモー
ドよりも速くなりますが, その反面 Copy モードでは, 描画機能に制限があり
ます.
Copy モードではバイリニア補間やサブピクセル処理および X 方向の拡大縮
小処理がサポートされていません. Copy モードでこれらの機能を使用した場
合の動作は保証できません. 最悪 RDP が暴走状態になる可能性もあります.
必要な機能に応じてモードを使い分けることをお勧めします.
バイリニア補間やその他のレンダーモードの設定によって
g[s]SPObjRectangle の描画結果は変化します. これについては 4.3 項の
"Object レンダーモード設定" で詳しく説明します.
g[s]SPObjRectangle では 2D マトリクスの設定を参照しません. そのため,
2D マトリクスの設定は, 本 GBI の描画結果に影響を与えません.
------------------------
4.2.4 gSPObjRectangleR
--------------------------------------------------------------
gSPObjRectangleR(Gfx *gdl, uObjSprite *sp)
gsSPObjRectangleR(uObjSprite *sp)
Gfx *gdl; ディスプレイリストポインタ
uObjSprite *sp; Sprite の描画データ構造体へのポインタ
--------------------------------------------------------------
g[s]SPObjRectangleR は S2DEX が提供する Sprite 描画 GBI の 1 つで,
前述した g[s]SPObjRectangle と同様に, 回転しない Sprite の描画に使用し
ます. g[s]SPObjRectangleR が g[s]SPObjRectangle と異なる点は, 2D マト
リクスの設定を参照し, 描画するスクリーン座標値を変更するという点です.
g[s]SPObjRectangleR では 2D マトリクスの内, { X, Y, BaseScaleX,
BaseScaleY } の値を参照し, 以下の計算式で Sprite の頂点座標を決定しま
す.
左上座標値 ( X + objX / BaseScaleX, Y+objY/BaseScaleY )
右下座標値 ( X + (objX + imageW / scaleW) / BaseScaleX - 1,
Y + (objY + imageH / scaleH) / BaseScaleY - 1 )
{ X,Y,BaseScaleX,BaseScaleY } を変更するためには, g[s]SPObjSubMatrix
GBI を使用します. X = Y = 0 かつ BaseScaleX = BaseScaleY = 1.0 の時に
は g[s]SPObjRectangle と同じ結果となります.
この 2Dマトリクス { X,Y, BaseScaleX, BaseScaleY } の設定を変更するこ
とによって, 数枚の Sprite を一まとめにして移動させたり, スケーリングさ
せたりすることが出来ます.
例えば, Sprite A, B, C を以下のように横に並べる場合を考えます.
32 32 32
+-------+-------+-------+
| | | |
32 | A | B | C |
| | | |
+-------+-------+-------+
これを実現したいときは, それぞれの (objX, objY) に以下のようなデータ
を設定します.
A: (objX, objY) = ( 0<<2, 0<<2)
B: (objX, objY) = (32<<2, 0<<2)
C: (objX, objY) = (64<<2, 0<<2)
こうした設定の元で X, Y を変更すると, この 3 枚の Sprite は 1 つの大
きな Sprite のように一度に動きます.
ただし, 実際には乗算などによる計算誤差のために A,B 間 B,C 間に隙間が
出来る場合があります. その場合には以下のように隣り合った Sprite を少
し重ねておくなどの対処が必要です.
B: (objX, objY) = ((32<<2)-2, 0<<2)
C: (objX, objY) = ((64<<2)-4, 0<<2)
g[s]SPObjRectangleR が g[s]SPObjRectangle と異なる点は以上です. その
他の機能についての説明は g[s]SPObjRectangle の説明を参照してください.
--------------------
4.2.5 gSPObjSprite
--------------------------------------------------------------
gSPObjSprite(Gfx *gdl, uObjSprite *sp)
gsSPObjSprite(uObjSprite *sp)
Gfx *gdl; ディスプレイリストポインタ
uObjSprite *sp; Sprite の描画データ構造体へのポインタ
--------------------------------------------------------------
g[s]SPObjSprite は S2DEX が提供する Sprite 描画 GBI の 1 つです. こ
の GBI は回転する Sprite の描画に使用します. Sprite を回転させるために
g[s]SPObjSprite では 2D マトリクスの要素 { A,B,C,D,X,Y } を使用します.
この 2D マトリクスの設定には, g[s]SPObjMatrix を使用します. (4.3.1 項
参照)
2D マトリクスの乗算によって, 無回転時の Sprite 上の点 (x,y) は, 以下
の位置 (x',y')に移動します.
x' = A * x + B * y + X
y' = C * x + D * y + Y
Sprite の各頂点もこれにより移動し, 移動した頂点による 4 辺形領域に
Sprite が描画されます.
2D マトリクス A,B,C,D に次の回転行列を設定すると Sprite は T の回転を行
ないます.
|A B| | cosT sinT |
| | = | |
|C D| | -sinT cosT |
この場合 Sprite はスクリーン座標 (X,Y) を原点とした回転を行ないます.
さらにスケーリングを追加する場合は, { A, B, C, D } 各項にスケール値を
乗じてください.
(objX, objY) の値によって回転中心 (X,Y) を Sprite のどの位置に対応さ
せるかを決められます. objX = objY = 0 の時, Sprite の回転中心は無回転
時における左上の頂点となります. ここで, Sprite をその中央を中心として
回転させたい場合は, 次のように objX, objY を設定します.
objX = - (imageW / scaleW) / 2;
objY = - (imageH / scaleH) / 2;
また g[s]SPObjRectangleR と同様に objX, objY の値を調整することで,
複数枚の Sprite を 1 度にまとめて回転させたりすることができます. この
ときも g[s]SPObjRectangleR の場合のように少し重ねるように描画した方が
計算誤差によるすきまの発生を抑えることができるでしょう.
無回転時 ( A = D = 1.0, B = C = 0.0 ) としたときの Sprite の位置は,
BaseScaleX = BaseScaleY = 1.0 のときの g[s]SPObjRectangleR による描画
領域と一致します. 回転したりしなかったりする Sprite の場合, 回転しない
ときは g[s]SPObjRectangle で描画し, 回転するときは g[s]SPObjSprite で
描画するというように切り替えて描画されることをお勧めします. なぜなら
g[s]SPObjSprite は Sprite を 2 つのポリゴンの組合わせで描画するため
g[s]SPObjRectangleR よりも RSP/RDP 共に処理が重くなるからです.
また無回転時における Sprite を拡大した時などにおいて, その描画結果が
g[s]SPObjRectangle での描画結果と僅かにことなる場合があります. これは
描画方法が異なるためやむを得ないもの (ポリゴン張り合わせと, 矩形描画の
違いによるもの)ですのでご了承下さい.
Sprite 上に張りつけられるテクスチャに関する設定は g[s]SPObjRectangle
と共通です. 詳しくは前述した該当項を参照にしてください.
-----------------------
4.3 2D マトリクス操作
S2DEX マイクロコードには前述したように 2D マトリクスを描画パラメータ
として用いるようになっています. この 2D マトリクスを変更するための GBI
が幾つか用意されています.
--------------------
4.3.1 gSPObjMatrix
--------------------------------------------------------
gSPObjMatrix(Gfx *gdl, uObjMtx *mtx)
gsSPObjMatrix(uObjMtx *mtx)
Gfx *gdl; ディスプレイリストポインタ
uObjMtx *mtx; 2D マトリクス構造体へのポインタ
--------------------------------------------------------
uObjMtx 構造体内の 2D マトリクスパラメータを RSP 内の 2D マトリクス
領域へロードします. 通常, この GBI は回転 Sprite の設定のために使用し
ます.
回転処理に必要なマトリクス要素は { A,B,C,D,X,Y } の 6 要素なので 2D
マトリクス全体の転送をする必要はないように思えますが, メインメモリから
RSP のマトリクス領域への転送は, 8 バイト単位でなければならないため,
{ BaseScaleX, BaseScaleY } の転送も一緒に行ない, 24 バイトとしています.
そのため BaseScaleX, BaseScaleY の値は必ず上書きされます. このパラメー
タを使用しない場合 (直後に g[s]SPObjRectangleR を使用しない場合) は,
取りあえず BaseScaleX, BaseScaleY の値としてデフォルト値の 1024
(s5.10 フォーマットでいうところの 1.0 ) を代入されることをお勧めします.
-----------------------
4.3.2 gSPObjSubMatrix
--------------------------------------------------------
gSPObjSubMatrix(Gfx *gdl, uObjMtx *mtx)
gsSPObjSubMatrix(uObjMtx *mtx)
Gfx *gdl; ディスプレイリストポインタ
uObjSubMtx *mtx; 2D マトリクス構造体へのポインタ
--------------------------------------------------------
g[s]SPObjSubMatrix は, uObjSubMtx 構造体内のデータを RSP 内の 2D マ
トリクス領域へロードします. ただし, uObjSubMtx 構造体は uObjMtx 構造体
のサブセットとなっており, g[s]SPObjRectangleR で使用する 2D マトリクス
要素{ X, Y, BaseScaleX, BaseScaleY } の値を保持します.
本 GBI は, uObjSubMtx 構造体のメンバー変数に対応する 2D マトリクスパ
ラメータ{ X, Y, BaseScaleX, BaseScaleY } のみを変更し, その他のパラメー
タ { A, B, C, D } の値には影響を与えません.
本 GBI は主に g[s]SPObjRectangleR と連携し使用されます.
-------------------------------
4.4 Object レンダーモード設定
Sprite/BG の描画を司る RDP にはさまざまな描画パラメータが存在します.
この RDP のモードによって, ポリゴン描画および矩形描画処理は微妙に影響
を受けます. 例えばバイリニア補間の有効時と無効時においてテクスチャ座標
が 0.5 ずれたりします. S2DEX マイクロコードはこうした影響を RSP が補正
し, ユーザーがその影響をあまり意識する必要がないように努めました. RSP
の補正処理は RDP のモードと対応しています. この RSP の補正処理のモード
を Object レンダーモード (あるいは OBJ レンダーモード) と呼びます.
このモードの選択を RSP が自動で行なうことは RSP に対してオーバーヘッ
ドがかかるので, 現状では CopyMode と 1,2CycleMode の判定のみしか行なっ
ていません. その他のモードついては GBI の形で RSP に伝える必要がありま
す. 現在, 実装された Object レンダーモードは RDP のモードによる影響の
修正機能以外に, 独自のレンダリング機能が追加されています. 詳しくは次項
で述べます.
------------------------
4.4.1 gSPObjRenderMode
--------------------------------------------------------
gSPObjRenderMode(Gfx *gdl, u32 mode)
gsSPObjRenderMode(u32 mode)
Gfx *gdl; ディスプレイリストポインタ
u32 mode; Object レンダーモード
--------------------------------------------------------
g[s]SPObjRenderMode は RSP における Object レンダーモードを変更する
ためのものです. 通常は, 画面モードに応じて設定します.
設定できるフラグは以下の通りです. 複数指定する場合は, 論理和(OR)で連
結してください. ただし, G_OBJRM_SHRINKSIZE_1 と G_OBJRM_SHRINKSIZE_2
は同時に指定できません.
-----------------------------------------------------------------
マクロ名 機能説明
G_OBJRM_NOTXCLAMP テクスチャ外周のクランプ処理を行なわない
G_OBJRM_BILERP バイリニア補間時に ON にする
G_OBJRM_SHRINKSIZE_1 描画イメージを周囲 0.5 テクセル分削る.
G_OBJRM_SHRINKSIZE_2 描画イメージを周囲 1.0 テクセル分削る.
G_OBJRM_WIDEN 描画イメージを 3/8 テクセル分拡張する.
-----------------------------------------------------------------
以下に各フラグを詳しく説明します.
o G_OBJRM_NOTXCLAMP:
テクスチャを Sprite に貼り付ける場合, テクスチャのサイズ
imageW,imageH とスケール値 scaleW, scaleH と Sprite のサイズに objW,
objH には以下のような関係が成り立ちます.
objW = imageW / scaleW;
objH = imageH / scaleH;
この Sprite にテクスチャを貼るとテクスチャ座標で (0,0) -
(imageW-1,imageH-1) の領域が Sprite 上に描画されます. しかしながら, 計
算誤差などのため, この範囲外のテクスチャが僅かながらも Sprite の最外周
に表示されてしまうことがあります.
RSP はこれを防ぐためにテクスチャの描画対象範囲の外側にクランプ処理を
行ないます. これにより上記の問題を回避することが可能です. クランプ処理
についての詳細は N64 マニュアルの 13 章 "テクスチャマッピング" を参照
してください.
フラグ G_OBJRM_NOTXCLAMP は, このクランプ処理を行なわないように RSP
に指定します. 通常このフラグを ON にする必要はありません.
o G_OBJRM_BILERP
このフラグはテクスチャのバイリニア補間をするときに設定してください.
このフラグは前項で例に出したように, バイリニア補間時に生じるテクスチャ
の 0.5 のずれを補正します.
またこのフラグが有効の時, RSP はバイリニア補間機能を利用して, 内部イ
メージのサブピクセル単位の移動をサポートします. これにより Sprite を
1/4 ピクセル単位で移動させることが出来ます.
o G_OBJRM_SHRINKSIZE_1
バイリニア補間された複数の Sprite を並べ, 大きなバイリニア補間された
Sprite として扱いたい場合, 問題となるのはその境界上のイメージの連続性
です. この連続性を保つためには, それぞれの Sprite のテクスチャを 1 ラ
イン分ずつダブらせる必要があります. このときに外周の 0.5 テクセル分
(以下の図の '#' の部分) は不要になります. この部分は隣に位置する
Sprite が担当することになるためです.
0 0.5 1 2 3 S
0 +-------+-------+-------+--
|#######|#######|#######|##
0.5 |###+---+-------+-------+--
|###| | | |
1 +---+---+-------+-------+--
|###| | | |
|###| | | |
|###| | | |
2 +---+---+-------+-------+--
T |###| | | |
フラグ G_OBJRM_SHRINKSIZE_1 が ON になっていると RSP は, Sprite の描
画イメージを一回り小さくし, 上記の周囲 0.5 テクセル分を削ったテクスチャ
イメージによる描画を行ないます. テクスチャイメージとしてはそれぞれ 0.5
だけ小さくなりますが, 左上のスクリーン座標は変らないので, 描画結果は以
下の図のようになります.
1/scaleX
(objX,objY) -> <-
+-----------------+-+
| | |
| <--+-+------- G_OBJRM_SHRINKSIZE_1 有効時
| | |
| | |<------ G_OBJRM_SHRINKSIZE_1 無効時
| | |
| | |
| | | |
v +-----------------+ |
1/scaleY +-------------------+
^
|
o G_OBJRM_SHRINKSIZE_2
これは G_OBJRM_SHRINKSIZE_1 とよく似ています. ただ 1 つの違いは, イ
メージの縮小量が 2 倍になったことです. (外周それぞれにつき 1 テクセル)
サブピクセル処理を行なう場合において, より連続性を求める場合などに隣
り合った Sprite のテクセルを 2 ライン分ずつダブらせたいときには, この
フラグを使用してください.
o G_OBJRM_WIDEN
描画イメージを 3/8 ピクセル分 S,T の正の方向へ拡張します.
このフラグは, Sprite を組み合わせて TMEM より大きな回転 Object 等を
表示するときに, その継ぎ目に空白が空いてしまうのを防ぐために使用します.
本フラグは S2DEX 1.04 以降において Sprite の描画計算処理をより厳密し
た結果, その重要度が減りましたが, 現在でも使用可能です.
##### 注意 ##### 以下のフラグは現在サポートされていません.
o G_OBJRM_ANTIALIAS ---- S2DEX 1.04 以降ではサポートを止めています.
このフラグは RDP のレンダーモードの AntiAlias 処理の ON/OFF に対応し
ます. RDP のレンダーモードとして AntiAlias(G_RM_AA_*) および
ReducedAlias(G_RM_RA_*) を使用する場合に ON にします.
このフラグが ON のときは外部エッジのサブピクセル計算が有効になります.
外部エッジとは Sprite の描画領域における最外周のことです. この最外周の
全てが透明(いわゆる "ヌキ") である Sprite にとって, このフラグは意味を
持ちません.
S2DEX 1.04 以降では, この処理は video ハードウェア側にまかせているため,
このフラグは無視されます.
o G_OBJRM_XLU
半透明 Sprite を描画するときに設定します. 半透明描画では RDP の
RenderMode として G_RM_XLU_SPRITE を指定します.
このフラグは S2DEX 1.02 以降でサポートされました. これによって, 半透
明 Sprite を並べて描画したときに継ぎ目が目立たなくなります.
S2DEX 1.04 以降では, Sprite の描画計算を厳密に行なうことで, この継ぎ
目を無くしました. そのためこのフラグは無視されます.
-------------------------------------------
4.4.2 Sprite 描画時の RenderMode について
Sprite を描画するときに設定すべき RDP の RenderMode がヘッダファイル
gs2dex.h 内に定義されています. Sprite の描画時にはこれをご使用ください.
AntiAlias off のとき
不透明 Sprite G_RM_SPRITE*
半透明 Sprite G_RM_XLU_SPRITE*
AntiAlias on のとき
不透明 Sprite G_RM_AA_SPRITE* (G_RM_RA_SPRITE*)
半透明 Sprite G_RM_AA_XLU_SPRITE*
ただし AntiAlias on のときに半透明 Sprite を使用して, 2 枚の Sprite を
重ねた場合, 下側の Sprite のエッジ部分が上側の Sprite のエッジ部分に影
響を与えることがあります. これは避けられないので, 気になられる場合は
G_RM_XLU_SPRITE をご使用ください.
--------------------------
4.5 テクスチャロード GBI
S2DEX の Sprite 機能において, Sprite 描画処理については Sprite GBI
で記述した通りです. ここではもう 1 つの柱である TMEM のロード処理につ
いて述べます.
-----------------------
4.5.1 uObjTxtr 構造体
テクスチャロード GBI では, 異なる 3 つの方式のテクスチャデータを共通
の GBI で処理します. この 3 つの方式は GBI に与える uObjTxtr 構造体の
メンバー変数 type によって区別されます. 以下にその 3 つの方式を示します.
1) LoadBlock を使用したテクスチャのロード
2) LoadTile を使用したテクスチャのロード
3) TLUT のロード
1) の LoadBlock を使用したテクスチャのロードは 2) の LoadTile のもの
よりも高速に処理が出来ますが, ロード可能なテクスチャの幅に制限がありま
す. この制限は 4.1.2 項において LoadBlock についての説明と同じなので詳
しくはそちらを参照してください.
このそれぞれの方式に対応した構造体がそれぞれ定義されています. ただ
し, それぞれの構造体はメンバー変数の名前が異なるだけで構造は同じです.
そしてこれらの 3 つの構造体をまとめて共用体としたのが uObjTxtr 構造体
となります.
1) LoadBlock を使用したテクスチャのロード用構造体 uObjTxtrBlock_t
-----------------------------------------------------------------------------
typedef struct {
u32 type; // Type 種別 G_OBJLT_TXTRBLOCK
u64 *image; // DRAM 上のテクスチャソースアドレス
u16 tmem; // ロード先の TMEM ワードアドレス (8byteWORD)
u16 tsize; // Texture サイズ マクロ GS_TB_TSIZE() で指定
u16 tline; // Texture 1 ライン幅 マクロ GS_TB_TLINE() で指定
u16 sid; // Status ID { 0, 4, 8, 12 } のどれか
u32 flag; // Status flag
u32 mask; // Status mask
} uObjTxtrBlock_t; // 24 bytes
-----------------------------------------------------------------------------
2) LoadTile を使用したテクスチャのロード用構造体 uObjTxtrTile_t
-----------------------------------------------------------------------------
typedef struct {
u32 type; // Type 種別 G_OBJLT_TXTRTILE
u64 *image; // DRAM 上のテクスチャソースアドレス
u16 tmem; // ロード先の TMEM ワードアドレス (8byteWORD)
u16 twidth; // Texture 幅 マクロ GS_TT_TWIDTH() で指定
u16 theight; // Texture 高さ マクロ GS_TT_THEIGHT() で指定
u16 sid; // Status ID { 0, 4, 8, 12 } のどれか
u32 flag; // Status flag
u32 mask; // Status mask
} uObjTxtrTile_t; // 24 bytes
-----------------------------------------------------------------------------
3) TLUT のロード用構造体 uObjTxtrTLUT_t
-----------------------------------------------------------------------------
typedef struct {
u32 type; // Type 種別 G_OBJLT_TLUT
u64 *image; // DRAM 上のテクスチャソースアドレス
u16 phead; // ロード先頭の TLUT 領域の番号 256 以上 511 以下
u16 pnum; // ロードする TLUT 数 - 1
u16 zero; // 常に 0 を代入する
u16 sid; // Status ID { 0, 4, 8, 12 } のどれか
u32 flag; // Status flag
u32 mask; // Status mask
} uObjTxtrTLUT_t; // 24 bytes
-----------------------------------------------------------------------------
uObjTxtr 共用体
-----------------------------------------------------------------------------
typedef union {
uObjTxtrBlock_t block; // LoadBlock によるテクスチャロードパラメータ
uObjTxtrTile_t tile; // LoadTile によるテクスチャロードパラメータ
uObjTxtrTLUT_t tlut; // TLUT ロードパラメータ
long long int force_structure_alignment;
} uObjTxtr;
-----------------------------------------------------------------------------
----------------------
4.5.2 gSPObjLoadTxtr
-----------------------------------------------------------------
gSPObjLoadTxtr(Gfx *gdl, uObjTxtr *tx)
gsSPObjLoadTxtr(uObjTxtr *tx)
Gfx *gdl; ディスプレイリストポインタ
uObjTxtr *tx; テクスチャロードデータ構造体へのポインタ
-----------------------------------------------------------------
gSPObjLoadTxtr は, 前述した異なる 3 つの構造体に保持されたテクスチャ
ロードパラメータを参照してそれぞれのロード処理を行ないます. 3 つの構造
体は, 共通のメンバー変数 type, image, sid, flag, mask を持ちます. 先ず
は, この 5 つの共通メンバー変数について説明します.
o type
構造体のメンバー変数 type の値によって gSPObjLoadTxtr はそれぞれの構
造体を識別します. type の値と対応する構造体および処理は以下の通りです.
------------------------------------------------------------------------
type の値 構造体 処理
G_OBJLT_TXTRBLOCK uObjTxtrBlock_t LoadBlock によるテクスチャロード
G_OBJLT_TXTRTILE uObjTxtrTile_t LoadTile によるテクスチャロード
G_OBJLT_TLUT uObjTLUT_t TLUT のロード
------------------------------------------------------------------------
o image
メンバー変数 image にはメインメモリ上に置かれているロードしたいテク
スチャデータあるいは TLUT データのアドレスを指定します. このテクスチャ
データは 8 bytes 整列されていなければなりません.
o sid, flag, mask
この 3 つのメンバー変数は, 既にロードされているテクスチャを再度ロー
ドする必要がないように判定するために用意されたものです. これからロード
しようとしているテクスチャが既にロードされていると判定されたら,
g[s]SPObjLoadTxtr はそのロードをせずに終了します.
あるテクスチャが TMEM 内部に存在するかどうかの判定を RSP で完全に処
理するためには RSP テクスチャがロードされる都度, ロード先の領域につい
ての解析を行なわねばなりません. この判定処理に時間を費やすことは正しい
選択ではありません.
そのため S2DEX では RSP 側でロードするテクスチャの解析を行なうより,
テクスチャデータ構造体にロードされる領域に関するデータを予め追加してお
き, これによって簡単な演算でロード判定を行なうことにしました.
例えば, TMEM にデータをロードするときに RSP 内部のある Status 領域に
ロードするテクスチャに応じた ID を書き込んでおき, 次回の TMEM へのデー
タロード時にその ID を比較するという方法で簡単なロード判定ができます.
S2DEX に実装しているロード判定処理は, この考え方を延長させたものです.
32bit 幅の flag と mask の 2 つの値を設定することで, ロード判定処理を
TMEM の領域を分割して部分的にロードを行なう場合にも対応できます.
RSP では のように Status 領域として 32bit の変数 Status を 4 つ用意
しています. マイクロコード起動時のこれらの値は 0 です. どの Status
値を使用するかは sid によって決定します. sid の取り得る値は { 0,4,8,12}
です.
実際に g[s]ObjLoadTxtr は, 以下のような処理でロード判定を行ない, テ
クスチャのロードをするかどうかを決定します.
+ (Status[sid] & mask) == flag を調べる.
+ 結果が真なら, 既にロードされていると判定し, ロード処理を終了する.
+ 結果が偽なら, テクスチャのロードを行ない,
Status[sid] = (Status[sid] & ~mask) | (flag & mask);
のように Status[sid] を更新.
一番簡単な flag の使い方は, mask に -1(=0xffffffff), flag にテクスチャ
のソースデータのアドレス (= メンバー変数 image の値)を代入しておくこと
です. 同一番地から始まる他のテクスチャデータが無いのなら, これは単一の
テクスチャキャッシュとして動作します.
また (flag & ~mask) != 0 の場合は, 必ず判定式は偽となるため, 常にロー
ドを行なうことになります.
次は, TMEM を 2 つに分割し, 管理する場合の例です. ここでは, TMEM 領
域の前半に Status[0] の bit 31-16 を割り当て, 後半に bit 15-0 を割り当
て, 各テクスチャに通し番号を割り振ります. sid の値は常に 0 です.
ロードする領域 flag mask
A:テクスチャ 1 0 から 255 0x00010000 0xffff0000
B:テクスチャ 2 256 から 511 0x00000002 0x0000ffff
C:テクスチャ 3 0 から 511 0x00030003 0xffffffff
D:テクスチャ 3 の後半のみ 256 から 511 0x00000003 0x0000ffff
C でテクスチャ 3 の全体をロードした後で A のロードで TMEM の前半部を
変更しても, TMEM の後半には テクスチャ 3 のデータが保持されているので,
D のテクスチャ 3 の後半部のみをロードを行なっても, 実際のロードは行な
われないというわけです.
S2DEX には, この Status による処理を応用し, 同様の判定によって DL の
分岐を行なう GBI gSPSelectDL/gSPSelectBranchDL があります.
次に各処理におけるその他の構造体のメンバー変数の説明をします.
1) LoadBlock によるテクスチャロード (uObjTxtrBlock_t 構造体)
o tmem
メンバー変数 tmem にはロード先の TMEM のアドレスを DoubleWord
単位で指定します. このロード先の値を uObjSprite 構造体における
imageAdrs の値として使用するのが一般的です. この値をピクセル単位として
指定するときは, 前述のマクロ GS_PIX2TMEM() が役に立つでしょう.
o tsize
メンバー変数 tsize にはロードしたいテクスチャのサイズの情報を与えま
す. テクスチャサイズからこの値を求めるときは, マクロ GS_TB_TSIZE() を
使用します.
---------------------------------------------------------
GS_TB_TSIZE(pix,siz): tsize の設定値
pix: ロードするテクセル数 (= テクスチャの横幅 x 縦幅)
siz: 1 テクセルのサイズ G_IM_SIZ_* で指定
---------------------------------------------------------
o tline
メンバー変数 tline にはロードしたいテクスチャの横幅の情報を与えます.
テクスチャの幅からこの値を求めるときは, マクロ GS_TB_TLINE() を使用し
ます.
----------------------------------------------
GS_TB_TLINE(pix,siz): tline の設定値
pix: テクスチャの横幅のテクセル数
siz: 1 テクセルのサイズ G_IM_SIZ_* で指定
----------------------------------------------
2) LoadTile によるテクスチャロード (uObjTxtrTile_t 構造体)
o tmem
このメンバーは LoadBlock によるロード処理時と共通です. メンバー変数
tmem にはロード先の TMEM のアドレスを DoubleWord 単位で指定します.
o twidth
メンバー変数 twidth にはロードしたいテクスチャの幅に関する情報を与え
ます. テクスチャの幅からこの値を求めるときは, マクロ GS_TT_TWIDTH()
を使用します.
---------------------------------------------------------
GS_TT_TWIDTH(pix,siz): twidth の設定値
pix: テクスチャの幅
siz: 1 テクセルのサイズ G_IM_SIZ_* で指定
---------------------------------------------------------
o theight
メンバー変数 theight にはロードしたいテクスチャの高さの情報を与えま
す. テクスチャの高さからこの値を求めるときは, マクロ GS_TT_THEIGHT()
を使用します.
----------------------------------------------
GS_TT_THEIGHT(pix,siz): theight の設定値
pix: テクスチャの高さ
siz: 1 テクセルのサイズ G_IM_SIZ_* で指定
----------------------------------------------
3) TLUT のロード (uObjTLUT_t 構造体)
o phead
メンバー変数 phead にはロードしたい TLUT 領域の先頭番号を設定します.
TLUT 領域の番号は通常の TLUT の ID に 256 を加えた値になっています. そ
のため設定する値は 256 から 511 までとなっています. この設定のためにマ
クロ GS_PAL_HEAD() を用意しています.
----------------------------------------------------------------
GS_PAL_HEAD(head): phead の設定値 (head に 256 を加算するだけ)
head: ロードしたい TLUT の先頭 ID
----------------------------------------------------------------
o pnum
メンバー変数 pnum には(ロードする TLUT の色数-1)を設定します.
この設定にマクロ GS_PAL_NUM() を用意しています.
----------------------------------------------------------
GS_PAL_NUM(num): pnum の設定値 (num から 1 を減ずるたけ)
num: ロードしたい TLUT の数
----------------------------------------------------------
o zero
このメンバーは uObjTLUT_t では使用されていません. ただし他の構造体と
の互換性のため, 必ず 0 を代入してください.
以下は 3 つの構造体の設定例です.
(1) LoadBlock による RGBA16 Texture ロード
uObjTxtr objTxtrBlock_RGBA16 = {
G_OBJLT_TXTRBLOCK, /* type */
(u64 *)textureRGBA16, /* image */
GS_PIX2TMEM(0, G_IM_SIZ_16b), /* tmem */
GS_TB_TSIZE(32*32, G_IM_SIZ_16b), /* tsize */
GS_TB_TLINE(32, G_IM_SIZ_16b), /* tline */
0, /* sid */
(u32)textureRGBA16, /* flag */
-1 /* mask */
};
(2) LoadTile による CI4 Texture ロード
uObjTxtr objTxtrTile_CI4 = {
G_OBJLT_TXTRTILE, /* type */
(u64 *)textureCI4, /* image */
GS_PIX2TMEM (0, G_IM_SIZ_4b), /* tmem */
GS_TT_TWIDTH (32, G_IM_SIZ_4b), /* twidth */
GS_TT_THEIGHT(32, G_IM_SIZ_4b), /* theight */
0, /* sid */
(u32)textureCI4, /* flag */
-1 /* mask */
};
(3) TLUT ロード
uObjTxtr objTLUT_CI4 = {
G_OBJLT_TLUT, /* type */
(u64 *)textureCI4pal, /* image */
GS_PAL_HEAD(0), /* phead */
GS_PAL_NUM(16), /* pnum */
0, /* zero */
0, /* sid */
(u32)textureCI4pal, /* flag */
-1 /* mask */
};
------------------
4.6 複合処理 GBI
実際のゲームの製作においては, テクスチャのロード GBI と Sprite の描
画の GBI を一まとめにした方が Sprite の管理などの面で有利である場合が
あります. S2DEX ではこの 2 つの GBI を 1 つの GBI で処理できるような仕
組みを用意しました. この複合処理のための GBI について説明します.
---------------------------
4.6.1 uObjTxSprite 構造体
uObjTxSprite 構造体は, uObjTxtr 構造体と uObjSprite 構造体を連結した
もので, 以下の形式を取ります. 複合処理 GBI には, この構造体へのポイン
タを引数として与えます.
----------------------------------------
typedef struct {
uObjTxtr txtr;
uObjSprite sprite;
} uObjTxSprite; /* 48 bytes */
----------------------------------------
------------------------
4.6.2 gSPObjLoadTxRect
------------------------------------------------------------------
gSPObjLoadTxRect(Gfx *gdl, uObjTxSprite *txsp)
gsSPObjLoadTxRect(uObjTxSprite *txsp)
Gfx *gdl; ディスプレイリストポインタ
uObjTxSprite *txsp; テクスチャロード, Sprite 描画データ構造体
へのポインタ
------------------------------------------------------------------
g[s]SPObjLoadTxRect GBI は, テクスチャのロード処理を行なってから, 回
転しない Sprite の描画を行ないます.
この命令は, 2 つの GBI g[s]SPObjLoadTxtr と g[s]SPObjRectangle とを
1 つの GBI で順次処理するものです. 以下の (A) と (B) の処理結果は等し
くなります.
(A) gsSPObjLoadTxRect(txsp);
(B) gsSPObjLoadTxtr(&(txsp->txtr));
gsSPObjRectangle(&(txsp->sprite));
------------------------
4.6.3 gSPObjLoadTxRectR
------------------------------------------------------------------
gSPObjLoadTxRectR(Gfx *gdl, uObjTxSprite *txsp)
gsSPObjLoadTxRectR(uObjTxSprite *txsp)
Gfx *gdl; ディスプレイリストポインタ
uObjTxSprite *txsp; テクスチャロード, Sprite 描画データ構造体
へのポインタ
------------------------------------------------------------------
g[s]SPObjLoadTxRectR GBI は, テクスチャのロード処理を行なってから,
2D マトリクスを参照する回転しない Sprite の描画を行ないます.
この命令は, 2 つの GBI g[s]SPObjLoadTxtr と g[s]SPObjRectangleR とを
1 つの GBI で順次処理するものです. 以下の (A) と (B) の処理結果は等し
くなります.
(A) gsSPObjLoadTxRectR(txsp);
(B) gsSPObjLoadTxtr(&(txsp->txtr));
gsSPObjRectangleR(&(txsp->sprite));
------------------------
4.6.4 gSPObjLoadTxSprite
------------------------------------------------------------------
gSPObjLoadTxSprite(Gfx *gdl, uObjTxSprite *txsp)
gsSPObjLoadTxSprite(uObjTxSprite *txsp)
Gfx *gdl; ディスプレイリストポインタ
uObjTxSprite *txsp; テクスチャロード, Sprite 描画データ構造体
へのポインタ
------------------------------------------------------------------
g[s]SPObjLoadTxSprite GBI は, テクスチャのロード処理を行なってから,
回転する Sprite の描画を行ないます.
この命令は, 2 つの GBI g[s]SPObjLoadTxtr と g[s]SPObjSprite とを 1
つの GBI で順次処理するものです. 以下の (A) と (B) の処理結果は等しく
なります.
(A) gsSPObjLoadTxSprite(txsp);
(B) gsSPObjLoadTxtr(&(txsp->txtr));
gsSPObjSprite(&(txsp->sprite));
------------------
4.7 条件分岐 GBI
S2DEX では RSP の Status を用いたテクスチャのロード判定を行なってい
ることは以前に説明しました. ここでは, その Status を DL の分岐およびリ
ンクに応用した GBI について説明します.
--------------------
4.7.1 gSPSetStatus
------------------------------------------------------------------
gSPSetStatus(Gfx *gdl, u8 sid, u32 val)
gsSPSetStatus(u8 sid, u32 val)
Gfx *gdl; ディスプレイリストポインタ
u8 sid; Status ID { 0, 4, 8, 12 } のどれか
u32 val; セットしたい値
------------------------------------------------------------------
g[s]SPSetStatus は, sid で指定した Status 領域 (Status[sid]) に val
値を代入します. この Status 値は, テクスチャロード時や分岐判定時に参照
されます.
-------------------
4.7.2 gSPSelectDL
------------------------------------------------------------------
gSPSelectDL(Gfx *gdl, Gfx *ldl, u8 sid, u32 flag, u32 mask)
gsSPSelectDL(Gfx *ldl, u8 sid, u32 flag, u32 mask)
Gfx *gdl; ディスプレイリストポインタ
Gfx *ldl; リンクするディスプレイリスト
u8 sid; Status ID { 0, 4, 8, 12 } のどれか
u32 flag; Status flag
u32 mask; Status mask
------------------------------------------------------------------
g[s]SPSelectDL は, テクスチャロード判定時と同様の判定式を用いて
Status[sid] を検査し, その真偽に応じて他のディスプレイリストを呼び出し
ます.
g[s]SPSelectDL は, 以下のような処理で分岐判定を行ない, ディスプレイ
リストを呼び出すかどうかを決定します.
+ (Status[sid] & mask) == flag を調べる.
+ 結果が真なら, 何もせずに GBI を終了する.
+ 結果が偽なら, Status[sid] = (Status[sid] & ~mask) | (flag & mask);
のように Status[sid] を更新し, ディスプレイリスト ldl
を呼び出す.
-------------------------
4.7.3 gSPSelectBranchDL
--------------------------------------------------------------------
gSPSelectBranchDL(Gfx *gdl, Gfx *bdl, u8 sid, u32 flag, u32 mask)
gsSPSelectBranchDL(Gfx *bdl, u8 sid, u32 flag, u32 mask)
Gfx *gdl; ディスプレイリストポインタ
Gfx *link; リンクするディスプレイリスト
u8 sid; Status ID { 0, 4, 8, 12 } のどれか
u32 flag; Status flag
u32 mask; Status mask
--------------------------------------------------------------------
g[s]SPSelectBranchDL は, テクスチャロード判定時と同様の判定式を用い
て Status[sid] を検査し, その真偽に応じて他のディスプレイリストへ分岐
します.
g[s]SPSelectBranchDL は, 以下のような処理で分岐判定を行ない, ディス
プレイリストを呼び出すかどうかを決定します.
+ (Status[sid] & mask) == flag を調べる.
+ 結果が真なら, 何もせずに GBI を終了する.
+ 結果が偽なら, Status[sid] = (Status[sid] & ~mask) | (flag & mask);
のように Status[sid] を更新し, ディスプレイリスト bdl
へ分岐する.
-------------------------------------------------------------------------------
5. エミュレート関数
S2DEX GBI の機能を CPU でエミュレートするための関数です.
------------------------
5.1 guS2DEmuBgRect1Cyc
--------------------------------------------------------------------------
void guS2DEmuBgRect1Cyc(Gfx **gdl_p, uObjBg *bg);
説明: S2DEX マイクロコードの gSPBgRect1Cyc GBI の動作を他の GBI
を組み合わせることによって CPU でエミュレートする.
引数: gdl_p ディスプレィリストへのポインタのポインタ
*gdl_p の値は自動的に加算される.
bg uObjBg 構造体へのポインタ
--------------------------------------------------------------------------
gSPBgRect1Cyc(gdl ++, bg) の呼び出しは guS2DEmuBgRect1Cyc(&gdl, bg)
に置き換えることができます. 引数 bg についての説明は gSPBgRect1Cyc の
項を参照してください.
またシザリングボックスの設定および Texture Filter の設定を本ルーチン
に知らせるために後述の guS2DEmuSetScissor 関数を guS2DEmuBgRect1Cyc よ
り前に呼び出しておく必要があります.
この関数は S2DEX のみでなく F3DEX シリーズでも処理可能な GBI を生成
します. そのためスケーリングされたスクロール BG 面と 3D モデルとを一緒
に表示するときにも 1 つのマイクロコードで処理できます.
------------------------
5.2 guS2DEmuSetScissor
--------------------------------------------------------------------------
void guS2DEmuSetScissor(u32 ulx, u32 uly,
u32 lrx, u32 lry, u8 bilerp);
説明: 関数 guS2DEmuBgRect1Cyc の処理時に参照されるシザリング
パラメータおよび Texture Filter を設定する.
引数: ulx シザーボックス 左上 X 座標 (u10.0)
uly シザーボックス 左上 Y 座標 (u10.0)
lrx シザーボックス 右下 X 座標 (u10.0)
lry シザーボックス 右下 Y 座標 (u10.0)
bilerp イメージに Bilerp 補間処理を掛けるなら 0 以外の
値を, PointSample なら 0 を設定する.
--------------------------------------------------------------------------
通常この関数には g[s]DPSetScissor で設定したシザーボックスの範囲を引
数として渡します. また, ulx, uly, lrx, lry, bilerp の初期値はそれぞれ,
0, 0, 320, 240, 0 となっており, 320x240 画素のフレームバッファに
PointSample で描画するという設定になっています.
この関数は, guS2DEmuBgRect1Cyc が呼ばれる前に一度だけ呼んでおけば十
分です. シザ─ボックスおよび Texture Filter に変化が無い場合は, ゲー
ムの初期化時に一度だけ呼び出せば良く, フレーム描画時に毎回呼び出す必要
はありません.
-------------------------------------------------------------------------------
6. DEBUG 情報出力機能
S2DEX には出荷時に組み込まれる通常のマイクロコードとは別に, DEBUG 時
のためのマイクロコードを用意しています. この 2 つのマイクロコードの関
係は, libultra_rom.a と libultra_d.a の関係と同じです.
DEBUG 用のマイクロコード S2DEX_D は, 通常のマイクロコードよりも処理速度は遅くなっていますが, 以下の機能があります.
o ディスプレイリストの処理ログの出力
o 不正な入力値および未定義のコマンドがあったときには RSP を停
止させ, そのことを CPU へ伝える.
特にディスプレイリストの処理ログを調べることで RSP の暴走などの原因
の調査が楽になります.
S2DEX_D を使用するためには, RSP ディスプレイリストの処理ログの出力バッ
ファを用意する必要があります. これはディスプレイリストの長さと同じだけ
の領域が必要です. また 8 bytes で整列されていなければなりません.
この領域を確保したら, 領域の先頭へのポインタを OSTask 構造体のメンバー
変数 data_size に設定します. このメンバー変数は S2DEX および F3DEX シ
リーズでは本来の DL のサイズという意味には使用されていません. これは,
N64 開発ライブラリの Ver 1.0 におけるなごりで残っているだけですので,
これをログの出力バッファとして流用します.
このアドレスは Segment アドレスであってはいけません. この後, マイク
ロコードとして gspS2DEX.fifo_d.o を起動すれば処理ログが指定したアドレ
スに格納されていきます.
処理ログの表示方法に関しては付属のサンプルプログラムの uc_assert.c
内の関数 ucDebugGfxLogPrint() を参考にしてください. また RSP の停止の
判定に関しては同じファイルの ucCheckAssert() を参考にしてください.
(注意)
S2DEX のバージョン 0.75 以前はログバッファの設定用として, OSTask 構
造体のメンバー変数 yield_data_size を使用していましたが, 0.76 以降では
data_size を使用することになりました. それに伴い表示用の関数
ucDebugGfxLogPrint() も修正されましたのでご注意ください.
-------------------------------------------------------------------------------
7. S2DEX パッケージのインストール
------------------------------------------------------------------------
本章の記述は, S2DEX マイクロコードが別パッケージで配布されている場合
に関するもので, 既に N64 開発環境に本パッケージが含まれている場合はこ
こに記載されている作業は必要ありません.
------------------------------------------------------------------------
S2DEX マイクロコードのパッケージは以下のファイルからなります.
--------------------------------------------------------
README 本ファイル
gspS2DEX.fifo.o S2DEX マイクロコード
gspS2DEX.fifo_d.o S2DEX マイクロコード (DEBUG 用)
include/gs2dex.h S2DEX 用インクルードファイル
libultra/Makefile libultra アップデート用 makefile
libultra/us2dex.o BG 構造体初期化ルーチン
libultra/us2dex_emu.o 拡大縮小可能な BG 描画ルーチン
sample/* S2DEX サンプルプログラム
--------------------------------------------------------
ディレクトリ libultra の下で, make をかければ libultra*.a が作成され
ます. 作成された libultra*.a を /usr/lib 以下へコピーしてください.
また gspS2DEX.fifo.o, gspS2DEX.fifo_d.o を /usr/lib/PR へ
include/gs2dex.h を /usr/include/PR へコピーしてお使い下さい.
また付属のサンプルプログラムのコンパイルには perl が必要です.
IRIX 5.3/6.X CD 内の以下のパッケージをインストールしてください.
eoe2.sw.gifts_perl (IRIX 5.3 の場合)
eoe.sw.gifts_perl (IRIX 6.X の場合)
-------------------------------------------------------------------------------
8. 変更履歴
03/26/97:
Release 0.70 (beta 1)
* 初版作成.
03/28/97:
Release 0.71 (beta 2)
* libultra のパッチの追加.
* インストール情報の修正.
04/01/97:
Release 0.72 (beta 3)
* BG 描画における S 反転の動作が正しくなかったのを修正.
* サンプルプログラムを一部変更.
04/10/97:
Release 0.73 (beta 4)
* 新たな RenderMode を定義.
* gSPObjRenderMode に新しい機能 G_OBJRM_WIDEN を追加した.
* サンプルプログラムを変更し, 半透明 Sprite および BG に CI8
テクスチャを使用できるようにした.
04/21/97:
Release 0.74 (beta 5)
* 小さな FIFO バッファを使用したときにバッファの状態チェックが
不十分だったのを修正.
* 構造体 uObjBg のメンバ変数 imageX, imageY のフォーマットが
(u10.2) で実装されていたのを (u10.5) に修正.
* 構造体 uObjBg のメンバ変数 frameX, frameY を signed に変更.
05/09/97:
Release 0.75 (beta6)
* 拡大縮小可能な BG 面の DL を CPU によって生成する関数
guS2DEmuBgRect1Cyc() および guS2DEmuSetScissor() を作成し,
Patch として配布, またこれに関する README の項の追加した.
* マイクロコードは 0.74 と変化なし
* perl のインストール方法の記述の追加
05/16/97:
Release 0.80 (beta7)
* ログ出力バッファの設定方法の変更 (yield_data_size ->
data_size)
* yield 処理におけるバグの修正.
* README ファイル 2.4 項の FIFO バッファのサイズに関する記述の
追加.
* BG 描画 GBI/エミュレーション関数における Sync 処理の修正.
06/03/97:
Release 1.00
* 拡大縮小可能な BG 面を描画する GBI である g[s]SPBgRect1Cyc
を実装した.
* 構造体の Alignment のため, uObjBg_t 構造体と uObjScaleBg_t
構造体のメンバー変数 imagePal, imageFlip の型を u8 から u16
へ変更した.
* ドキュメントに "3.4 GBI に関する注意事項" を追加.
* uObjMtx 構造体の BaseScaleX, BaseScaleY および uObjSprite 構
造体の scaleW, scaleH を unsigned に変更.
06/13/97:
Release 1.01
* g[s]SPBgRect1Cyc で, 時々無駄なテクスチャロード処理が行なわ
れ, RDP 処理時間が大幅に増大するというバグを修正.
07/03/97:
Release 1.02
* 複数の半透明 Sprite を継いだ時に, 継ぎ目のラインが 2 度ブ
レンドされてしまうのを修正. これに伴い, ObjRenderMode として
G_OBJRM_XLU モードを追加した. (4.4.1 参照)
* 同じ Sprite データを g[s]SPObjRectangle と g[s]SPObjSprite で
描画したときに実際に描画されるサイズの差を小さくした.
07/04/97:
Release 1.03
* G_OBJRM_XLU モードのバグを修正した.
* サンプルプログラムで Bilerp 時における複数枚の Sprite を組み
合わせて Object を表現するときの処理例(Ball の描画)を追加.
07/31/97:
Release 1.04
* Release 1.02 で行なった半透明表示時における継ぎ目のラインの
処理が不十分だったので抜本的な対策を行なう. 具体的には,
Sprite の描画処理の精度を上げた. この影響で G_OBJRM_XLU モー
ドおよび G_OBJRM_ANTIALIAS モードが不要になる. (4.4.1 参照)
* RDP の RenderMode の定義を整備した. 特に半透明の Sprite 表示
時におけるモードを AntiAlias On と Off の時とに分離した.
またこの説明のために 4.4.2 項を追加した.
08/07/97:
Release 1.05
* 細長い Sprite を描画時にテクスチャがずれるのを Sprite の描画
処理の精度をさらに上げることで修正.
* Rectangle の計算精度を上げる. これにより RectR 系命令を使って
Rectangle を並べたときに発生する隙間をなくす. (従来は
ObjRenderMode の G_OBJRM_WIDEN で塞いでいた.)
* サンプルプログラムに RectR を使用したボールを追加.
また, G_OBJRM_WIDEN を使わないように修正.
10/29/97:
Release 1.06 (N64 Dev Env. 2.0i)
* g[s]SPSelectDL, g[s]SPSelectBranchDL のマクロ定義の誤りを修正.
* gSPBgRect1Cyc 処理後の gSPObjLoadTxRectR の動作が不正であるこ
との修正.
* gSPObjLoadTxRect の動作が不正であることの修正.
* マイクロコードの Data 領域のサイズを縮小させた. これにより僅か
ながらもユーザが使用できる RAM の領域が増えた.
12/25/97:
Release 1.06+
* 本 README.jp ファイルの誤植および意味が判りにくい点の修正.
04/10/98:
Release 1.07
* gSPBgRectCopy 命令で幅の狭いフレームに対する描画処理が正常に
機能しなかったことを修正.
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