Wie 3D-Spiele auf Super Nintendo erschienen: Die Geschichte des Super FX-Coprozessors
Der Beginn der 90er Jahre ist die Zeit der Kriege der Konsolen der vierten Generation . Die Hauptkonkurrenten für den Markt und die Geldbörsen von Spielefans sind Nintendo und Sega mit den Konsolen Super NES (Super Famicom) und Sega Mega Drive (Genesis). Beide Unternehmen versuchten, Spieler mit spektakulären Spezialeffekten anzulocken, aber die Rechenleistung der Konsolen war begrenzt. Sie sind physikalisch nicht in der Lage, dreidimensionale Grafiken unabhängig voneinander zu berechnen.Es wurde jedoch eine Lösung gefunden, die im Konzept der Kassetten bestand, die nicht nur Laufwerke mit Spielen waren, sondern auch als Erweiterungskarten verwendet werden konnten. Im März 1993 erschien die erste SNES-Patrone mit dem Starfox-Weltraumsimulator. Darin wurde ein Super FX-Coprozessor installiert, der den lang erwarteten Durchbruch in 3D ermöglichte. Mit der Entwicklung des Coprozessors Nintendo wurde der britische Spieleentwickler Argonaut Software beauftragt. Was ist das für ein Unternehmen und wie haben sich seine Wege mit Nintendo gekreuzt? Um diese Frage zu beantworten, müssen Sie vor zehn Jahren zurückgehen.Eine kurze Geschichte der Argonauten
Jeremy Sen1982 gründete der 16-jährige britische Hacker Jeremy Jez San seine eigene Firma Argonaut Software, die IT-Sicherheitsberatung für große Unternehmen anbietet. Der Name der Firma stammt von einem Wortspiel: J. San wird Jason sehr ähnlich ausgesprochen, und wo Jason ist, gibt es Argonauten. Jeremy war ein Wunderkind, im Alter von 13 Jahren studierte er die Assemblersprache mehrerer Computerarchitekturen. Später nutzte er dieses Wissen, um die „Lücken“ in der Sicherheit kommerzieller Computersysteme zu beseitigen.Später begannen Jeremy und sein Freund Fouad "Foo" Katan mit der Entwicklung von Spielen und 1984 veröffentlichten sie den horizontalen Shoot'em-up Skyline Attack für Commodore 64, aber der wahre Ruhm kam ihnen nach der VeröffentlichungStarglider . Es war ein 3D-FPS zum Thema Weltraum für Commodore Amiga- und Atari ST 16-Bit-Computer. Es gilt als das erste beliebte 3D-Spiel, wurde auf andere Plattformen portiert und mehrere hunderttausend Mal verkauft.
Skyline Attack

Starglider1988 veröffentlichten die Argonauten den zweiten Teil von Starglider. Gleichzeitig trat der 16-jährige Entwickler Dylan Cuthbert in das Unternehmen ein. Ein Jahr später veröffentlichte Nintendo die japanische Version der ersten 8-Bit-GameBoy-Handheld-Konsole. Jeremy Sena interessierte sich für die Konsole, er bestellte sie aus Japan und erstellte ein experimentelles Entwicklungskit für sie. Während GameBoy für den Rest der Welt noch unzugänglich war, gelang es Cuthbert mit diesem Kit, das Maximum aus seinen mageren Ressourcen herauszuholen und eine Demo der 3D-Vektor-Engine zu schreiben !
Dylan CuthbertDas Wort "Vektor" und nicht "polygonal" wurde aus gutem Grund verwendet - die Engine konnte nur die Segmente zeichnen, die die Punkte verbinden, aber nicht über die Polygone malen. Alle Objekte in der Demo bestanden aus Drahtgittern, die durch und durch sichtbar waren.
Das Battlezone-Vektor-Drahtgitter-SpielJez aus den 1980er Jahren zeigte stolz eine Demo auf der Consumer Electronic Show. Vor allem war er von Vertretern von Nintendo schockiert.Dylan Cuthbert erinnert sich:„Nintendo hat erkannt, dass niemand vor uns versucht hat, 3D auf GameBoy zu implementieren. Niemand hat dies für möglich gehalten, insbesondere Nintendo. Sie dachten, es sei nur ein 2D-System und es sei für nichts anderes gedacht. “
Zwei Wochen später wurden die Argonauten in das japanische Büro des Unternehmens eingeladen und angeboten, ihre Technologie in zukünftigen Nintendo-Produkten einzusetzen. Dieses Mal zeigten sie der gesamten Führung die 3D-Engine, und Shigeru Miyamoto selbst segnete Dylan, mit Yoshio Sakamoto, dem Regisseur der Metroid- Serie, an der Vollversion der Engine zusammenzuarbeiten. 1992 wurden die Arbeiten an dem Projekt abgeschlossen und die Ankündigung des Spiels unter dem Kurznamen "X" wurde bereits in der eigenen Zeitschrift von Nintendo Power veröffentlicht . Nintendo änderte jedoch plötzlich seine Pläne und weigerte sich, das Spiel auf dem Weltmarkt zu verbreiten, und beschränkte sich auf Japan. Der erste 3D-Shooter für GameBoy wurde also kein Weltklassiker. Grafik X zeigt deutlich den Einfluss von Starglider
Argonauts größter Erfolg war immer noch Starglider . Und um die Messlatte höher zu legen, hatten sie nicht genügend fortgeschrittene Softwaretechniken ...Kommen wir zurück zu Argonauts erstem Treffen mit Vertretern von Miyamoto und Nintendo in Japan. Darauf demonstrierte Jeremy ein weiteres Beispiel eines Spiels, das auf der Basis von Starglider erstellt wurde und für die Arbeit mit NES entwickelt wurde (es hatte den entsprechenden Namen NESglider ). Im Gegenzug entschied Nintendo, dass es Zeit war, Jes und Dylan das neueste Projekt des Unternehmens vorzustellen: einen sehr groben Prototyp des damals unbekannten Super Famicom-Systems mit einer frühen Version des Pilotwings- Spiels. Das Management sagte, dies sei Nintendos erster Versuch, 3D in einer zukünftigen Konsole zu implementieren, was von der Nutzung des Wissens junger Programmierer stark profitieren könnte.
Super Famicom PrototypSuper FX Entwicklung
Der nächste Schritt von Argonaut war die Portierung der NESglider- Demo auf den unvollständigen Prototyp des Miyamoto-Präfixes. Jahre später erzählte Jez in einem Interview:„Ich sagte ihnen, dass es viel besser wäre, wenn sie uns die Ausrüstung so entwickeln lassen, dass SNES sich in 3D sicher fühlt. Zu meiner Überraschung stimmten sie trotz meiner mangelnden Erfahrung zu und gaben mir eine Million Dollar zum Verkauf. “
Argonaut Software beauftragte ein Team erfahrener Cambridge-Chipdesigner mit der Entwicklung des weltweit ersten 3D-Beschleunigers auf der Basis eines der ersten RISC-Prozessoren."Wir waren die ersten auf dem 3D-Beschleunigungsmarkt, die NVidia und ATI jetzt geteilt haben ... und wir haben Patente, um dies zu beweisen."
Der Super Famicom-Prototyp war schlecht dokumentiert. Für eine vollständigere Integration des Chips in 16-Bit-Hardware und zur Verbesserung der Leistung des gesamten Systems war ein Reverse Engineering erforderlich. Die Argonauten haben das geschafft, aber sie mussten es ertragen, den Coprozessor in die Spielekassette zu stecken (dies erhöhte die Kosten für die Kassetten, nicht für die Set-Top-Box selbst). Das Ergebnis war der MARIO-Chip (Mathematical, Argonaut, Rotation & Input / Output), der später in Nintendo in Super FX umbenannt wurde."Es war nicht nur ein Grafikchip, sondern ein Mikroprozessor, der für die Arbeit mit Grafiksoftware entwickelt wurde, sondern auch andere Funktionen ausführte (z. B. schnelle mathematische Berechnungen)."
Die erste Version des Argonaut-Grafikbeschleunigers mit der verbleibenden MARIO CHIP 1-Markierung.
Die endgültige Version des in Starfox, Stunt Race FX, Vortex und Dirt Trax FXSuper NES verwendeten Prozessors selbst verfügte nur über begrenzte mathematische Fähigkeiten, mit Ausnahme des berühmten Mode 7-Modus, der dies konnte Skalieren und drehen Sie nur einen einzelnen 2D-Hintergrund. Darüber hinaus enthielt die SNES-CPU nicht einmal Multiplikationsanweisungen!Die Prozessorspezifikationen sind in Anhang A aufgeführt.Das erste Spiel mit einem Grafikbeschleuniger
Dylans Arbeit am X fiel zeitlich mit der Entwicklung von Super FX (um 1990-1992) zusammen. 1992 wurden beide Projekte fast gleichzeitig abgeschlossen. Nach der Veröffentlichung von Argonauts einzigem monochromen Spiel, das Japan traf, schloss Dylan zusammen mit Giles Goddard und Krister Wombell ein neues gemeinsames Projekt zwischen Argonaut und Nintendo: das erste Spiel mit dem neu entwickelten 3D-Beschleuniger.
American Starfox Game CoverDie mittlerweile berühmte Nintendo-Spieleserie Starfox begann als Starglider 3, Fortsetzung des beliebten Weltraum-Shooters mit Amiga. Deshalb benutzte Argonaut erneut das Thema der interstellaren Kriegsführung, das sie so sehr liebte. Nintendos Aufgabe war es diesmal, an einem „Arcade“ -Spielstil zu arbeiten, der einfacher ist als der X- Simulator .Das Erstellen niedlicher Charaktere und eines einfachen Skripts war nur die halbe Arbeit. Sie mussten auch ihre Steuerung vereinfachen und von Freiflügen, wie sie für frühere Argonaut-Spiele typisch waren, zu einem benutzerfreundlicheren, auf Schienen basierenden Arcade-Gameplay übergehen, das von Namcos Starblade- und Solvalou- Spielen inspiriert war . Solche Änderungen verärgerten einige Argonaut-Fans (Dylan selbst wollte Starfox- Levelswaren nicht linear), aber wie wir wissen, erwies sich das Gameplay des Endprodukts als nahezu ideal.
StarfoxDie Handlung des Spiels ist der Kampf des Elite-Söldnertrupps Starfox (bestehend aus Falco Hawk, Peppy Rabbit, Slippy Toad und Fox Team Leader) gegen den finsteren Wissenschaftler Andross. Fox 'Team muss den Heimatplaneten Corneria und den Rest des Lylat-Systems mit seinem Raumschiff (Arwing) verteidigen, einen Gegenangriff ausführen und am Ende einer der drei Routen folgen, um die Quelle des Bösen zu erreichen - den Planeten Venom. Jede Route (im Spiel als Level bezeichnet) zeichnet sich durch ihre Komplexität und Etappen aus. Es passiert verschiedene Planeten des Systems, Asteroidenfelder, Sektoren im Weltraum und sogar ein mysteriöses Schwarzes Loch und eine verborgene alternative Dimension.Wie bereits erwähnt, wurde die in Starglider und X verfügbare Bewegungsfreiheit nicht auf Starfox portiert . Stattdessen folgt der Arwing des Spielers in jeder Phase automatisch dem angegebenen Pfad, schießt auf Feinde und weicht Hindernissen aus und erreicht dann das Ende der Phase und den Boss. Es scheint, dass dies die Fähigkeiten des Spielers im Vergleich zu früheren Argonaut-Spielen stark eingeschränkt hat, aber die 3D-Engine lässt immer noch genügend Möglichkeiten zum Ausweichen und Bewegen. Die Kamera folgt ihm gleichzeitig auf, ab und zu den Seiten.Das Spiel beginnt mit einer vollen Energielinie und drei Leben. Das Schiff des Spielers ist mit einem verbesserten Hauptlaser ausgestattet, der durch die Anzahl der Bomben begrenzt ist, die alle Feinde auf dem Bildschirm zerstören, einen „Lauf“ bilden können, um Schüsse zu vermeiden, und einige Sekunden lang beschleunigen, um durch Tore und Engpässe zu fliegen.Feinde werden nicht nur durch eine typische Auswahl an Weltraumopern in Form kleiner Kämpfer und großer Kreuzer repräsentiert, sondern es gibt auch überwachsene Insekten, Drachen, Wasserschlangen und Stützroboter. Am beeindruckendsten waren natürlich die riesigen Bosse am Ende des Levels, deren Sieg schnelle Reflexe und Taktiken erfordert.
Starfox Level KarteDie Bühnen sind einzigartiger als bei regulären Shoot'em-Up-Spielen. In einigen von ihnen können Sie sogar bis zu drei Kamera-Ansichtspunkte auswählen (der interessanteste befindet sich direkt im Arwing-Cockpit). Gameplay Starfox ist eine sich ständig verändernde Balance zwischen einer Master - Steuerung und schnelle Schießen. Der Spieler ist damit beschäftigt, feindliche Tunnel zu durchdringen, Asteroiden auszuweichen und sicher durch feindliche Raumstationen zu gelangen, während er gleichzeitig versucht, so viele Feinde wie möglich abzuschießen.Der Spieler spielt das Spiel nicht alleine. Wahrscheinlich die beste Nintendo- Idee in Starfox- Die Hinzufügung von drei Fox-Gefährten, die ständig das „Heck“ seines Arwing schützen und dem Spieler in Nahkampfreihenfolge folgen. Sie kommunizieren in albernen, verzerrten Stimmmustern (die Spieler lachten am meisten über dieses Detail) und können sogar weglaufen und Fox um Hilfe bitten, wenn ihre Energielinien abnehmen, wenn sie von Feinden angegriffen werden. Eine solche Interaktion mit dem Team, auch wenn sie sehr begrenzt war, erhöhte das Gefühl der Zugehörigkeit zum Kader erheblich und zwang den Spieler, sich um seine Teamkollegen zu kümmern. Wenn sie das Schlachtfeld verließen, bemerkte der Spieler sofort einen Mangel an Feuerunterstützung.
Slippy danke Spieler für HilfeDie bescheidenen Fähigkeiten des 10,5-Megahertz-Super-FX-Chips waren zu dieser Zeit beeindruckend, obwohl sie nicht den modernen Standards entsprachen. Der auffälligste Nachteil war die unglaublich "unregelmäßige" Bildrate (in Emulatoren ist dies nicht so offensichtlich) und die niedrige Auflösung der Videoausgabe mit einem schwarzen Rahmen um den Bildschirm (Super FX konnte nicht mehr als 192 Zeilen in der Höhe zeichnen). Glücklicherweise hatten diese Probleme keinen ernsthaften Einfluss auf das Gameplay.Interessanterweise bestand die Welt von Starfox nicht nur aus Polygonen. Die Hintergründe waren wunderschöne Standbilder und animierte Bilder, und der Super FX-Prozessor berechnete nicht nur Vektoren, sondern auch skalierte und gedrehte 2D-Sprites wie kreisförmige Laser, Asteroiden und die endgültige Form des Andross-Chefs. StarfoxErfolgDas Ergebnis ist eine gute Balance zwischen der innovativen Technologie von Argonaut und der sorgfältigen Verarbeitung von Nintendo. Destructible Arwing Wings, austauschbare Kameras und das kurze Scramble-Intro, das zum Klassiker geworden ist, sind das Ergebnis von Argonauts Arbeit. Nintendos Verdienst ist das Spieldesign von Nintendo, die vereinfachte Steuerung, die Teamarbeit und ein hervorragender Soundtrack.
Leben nach Starfox
Nach dem großen Erfolg von Starfox begann Dylan mit der Entwicklung seiner Fortsetzung von SNES. Starfox 2 befand sich bereits in der endgültigen Beta, aber Nintendo entschied sich, es zugunsten der verbesserten 3D-Funktionen des neuen N64 vollständig aufzugeben. Danach verließ Cuthbert Argonaut bei Sony Computer Entertainment America, wo er an der Entwicklung von Blasto für die Playstation arbeitete. Einige Jahre später wurde er in das Büro von Sony in Tokio versetzt, entwickelte Ape Escape und verließ das Unternehmen 2001, um sein eigenes Entwicklungsstudio Q-Games aufzubauen. Er lebt weiterhin in Japan, sein Unternehmen hat verschiedene Projekte für Nintendo DS, Playstation 3 und Playstation 4 erstellt.
Der Titelbildschirm des unveröffentlichten Starfox 2SuccessStarfox und der Super FX-Chip haben die Leistung von Argonaut verbessert. Jez und sein Team entwickelten Prozessoren für andere Spielekonsolen: Philips GreenPiece, Apple VeggieMagic und Hasbro MatriArc; keiner von ihnen wurde freigelassen. Das Argonaut-Team, das darüber verärgert war, schuf schließlich einen eigenen Mikroprozessor („Argonaut RISC Core“) und verkaufte sein Design mit nicht exklusiven Rechten.Im Jahr 2002 erhielt Jez den Orden des britischen Empire, der erstmals für Leistungen in der Computerspielbranche verliehen wurde. Leider wurde Argonaut Software Ltd zwei Jahre später aufgrund erheblicher Verluste liquidiert. Jez ist jetzt Präsident der Online-Poker-Firma, die er 2005 gegründet hat.Anhang A: Details zum Super FX-Prozessor
Die Chip-Hardware wurde von der britischen Firma Ben Cheese Electronic Design entworfen .
Ben Cheese, Super FX-Entwickler
Die erste Version von Super FX (GSU-1) hatte eine Frequenz von 21,477 MHz, wurde jedoch vom internen Taktteiler auf 10,74 MHz reduziert. Der Prozessor hatte 100 Pins. Super FX 2 (GSU-2) arbeitete mit der vollen Frequenz von 21,477 MHz, hatte 112 Kontakte und Zugang zu einem größeren SRAM-Volumen.Spielekassetten mit Super-FX-Chips verfügen über zusätzliche Stifte, die mit zusätzlichen Stiften im Kassettensteckplatz verbunden sind, die normalerweise nicht verwendet wurden. Kassettenadapter wie Game Genie hatten keine Verbindungen zu diesen zuvor nicht verwendeten Kontakten, sodass Spiele mit Super FX auf solchen Geräten nicht verwendet werden konnten.Zusätzlich zum Rendern von Polygonen wurde der Chip häufig verwendet, um SNES / Super Famicom bei komplexen 2D-Effekten zu unterstützen.Für Spieleentwickler kostete der Chip 10 US-Dollar. | Super FX (GSU-1) | Super FX 2 (GSU-2) |
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Frequenz | 10,74 MHz | 21,477 MHz |
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Anzahl der Kontakte | 100 | 112 |
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SRAM | 32 kb | 64 KB (unterstützt bis zu 128 KB) |
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Anhang B: Spiele mit Super FX
Super FX (GSU-1) |
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StarFox (8 Mbit ROM, 1993, Nintendo / Argonaut) |  |
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Super StarFox Weekend (8 Mbit / s, 1993, Nintendo / Argonaut) |  |
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Stunt Race FX (8 Mbit / s, Nintendo / Argonaut) |  |
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Vortex (4 Mbit / s, Elektrohirn / Argonaut) |  |
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Dirt Racer (4 Mbit, 1995, Elite Systems / MotiveTime) |  |
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Dirt Trax FX (4 Mbit, 1995, Acclaim / Sculptured Software) |  |
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Super FX 2 (GSU-2) |
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DOOM (16 Mbit / s, 1995, Williams) |  |
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Winter Gold (16 Mbit / s, 1996, Nintendo / Funcom) |  |
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Super Mario World 2: Yoshis Insel (16 Mbit / s, 1995, Nintendo) |  |
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Source: https://habr.com/ru/post/de397955/
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