Параллакс-скроллинг

Параллакс-скроллинг (также Параллаксная прокрутка) — техника в компьютерной графике, когда фоновые изображения перемещаются относительно виртуальной камеры медленнее, чем изображения переднего плана, что создает иллюзию глубины двумерной сцены и ощущение погружения в виртуальный мир^[1]. Эта техника стала развитием техники многоплоскостной камеры, использовавшейся в традиционной анимации с 1930-х годов^[2]. Параллакс-скроллинг получил популярность в двумерной компьютерной графике и, в частности, в компьютерных играх Moon Patrol^[3]^[4] и Jungle Hunt^[5], выпущенных в 1982 году. Частично параллакс-скроллинг использовался в аркадной игре Jump Bug 1981 года^[6].

Способы реализации

Существуют четыре основных способа создания параллаксной прокрутки, используемых в аркадных системах, игровых приставках и персональных компьютерах.

Послойный метод

В некоторых системах отображения предусмотрена поддержка нескольких фоновых слоев, прокрутка которых может осуществляться независимо в горизонтальном и вертикальном направлениях, а также слои могут накладываться один на другой, тем самым симулируя многоплоскостную камеру. В такой системе отображения параллакс может быть создан простым изменением положения каждого слоя на разную величину смещения в одном направлении. Слои, перемещающиеся быстрее, будут восприниматься находящимися ближе к виртуальной камере. Слои могут быть размещены перед игровым полем (то есть слоем, содержащим объекты, с которыми взаимодействует игрок) по различным причинам, например, для увеличения размеров, скрытия каких-то действий игры или для отвлечения игрока.

Метод спрайтов

Этот метод предполагает создание псевдослоёв спрайтов (т.е. отдельно управляемых движущихся объектов, аппаратно отображаемых поверх или под слоями), если такая возможность доступна в системе отображения. Например в игре Star Force, вертикальном шутере для NES, этот метод был использован для отображения звездного поля, а в игре Final Fight для Super NES этот метод использовался для создания слоя непосредственно перед основным игровым полем.

Компьютер Amiga обладает возможностью отображения спрайтов, которым можно задавать любую высоту, а их горизонтальное положение может определяться с помощью сопроцессора, ввиду чего их использование хорошо подходит для создания параллакс-скроллинга.

Игра Risky Woods на Amiga также использует спрайты, мультиплексированные аппаратно, для создания полноэкранного параллакса фонового слоя^[7] вместо обычного для системы режима двойного игрового поля.

Повторяющийся шаблон (метод анимации)

На системах отображения с поддержкой прокрутки, экран в которых составляется из отдельных тайлов, может поддерживаться возможность размещения тайлов над повторяющимся фоновым слоем посредством анимации растровых изображений на отдельных тайлах, что может создавать эффект параллакса. Цветовая цикличность может использоваться для быстрой анимации плиток на всем экране. Этот программный эффект дает иллюзию другого, аппаратного, уровня. Многие игры использовали эту технику для прокрутки звездного поля, но иногда достигается более сложный или разнонаправленный эффект, например, в игре Parallax от Sensible Software.

Растровый метод

В растровой графике строки пикселей изображения обычно компонуются и обновляются в порядке сверху вниз с небольшой задержкой (называемой горизонтальным интервалом гашения) между отображением одной строки и началом отображения следующей. Игры, разработанные для более старых графических наборов микросхем (например, игровых приставок третьего и четвертого поколений, специализированных телевизионных игр или аналогичных портативных систем) используют преимущества растровых характеристик для создания иллюзии большего количества слоев.

Некоторые системы отображения имеют только один слой. К ним относятся большинство классических 8-битных систем (таких как Commodore 64, NES, Sega Master System, PC Engine и оригинальный Game Boy). В более сложных играх на подобных системах обычно слой делится на горизонтальные полосы, каждая из которых имеет разные положение и скорость прокрутки. Как правило, полосы, расположенные на экране вверху, будут отображать предметы, удаленные от виртуальной камеры, также одна полоса может оставаться неподвижной для отображения информации о состоянии. Затем программа будет ожидать горизонтального интервала гашения для вычисления нового положения слоя, обусловленного прокруткой, перед тем, как система отображения начнет рисовать строки развертки. Это называется «растровым эффектом», он также может быть использован для изменения системной палитры для отображения градиентного фона.

Некоторые платформы (например, Commodore 64, Amiga, Sega Master System,^[8] PC Engine,^[9] Sega Mega Drive, SNES, Game Boy, Game Boy Advance и Nintendo DS) обладают возможностью автоматической установки регистров независимо от остальной части программы в течение горизонтального интервала гашения. Другие платформы, такие как NES, требуют использования кода с тактовой синхронизацией, который специально написан так, чтобы выполнять его ровно столько же времени, сколько требуется микросхеме видеовывода для рисования одной строки развертки, либо же требуется использование таймеров внутри игровых картриджей, которые генерируют прерывания после заданного количества отображенных строк. Многие игры для NES используют эту технику для рисования своих статус-баров, а в играх Teenage Mutant Ninja Turtles и Vice: Project Doom для NES она также используется для прокрутки фоновых слоев с разной скоростью.

Более сложные растровые методы могут давать интересные эффекты. Система может очень эффективно достичь глубины резкости, если объединить слои с растрами, как это было использовано в Sonic the Hedgehog, Sonic The Hedgehog 2, ActRaiser, Lionheart и Street Fighter II. Если каждая строка развертки имеет свой собственный слой, создается «эффект Pole Position», при помощи которого создается псевдотрехмерная дорога (или псевдотрехмерная игровая площадка в NBA Jam) в двумерной графике.

Если система отображения поддерживает вращение и масштабирование в дополнение к прокрутке (эффект, широко известный как «Режим 7») то, изменяя коэффициенты вращения и масштабирования, можно создать проекцию плоскости (как в F-Zero и Super Mario Kart) или деформировать игровое поле, создав препятствие для игрока как часть геймплея.

Другим методом является прокрутка строк/столбцов, при которой строки/столбцы тайлов на экране можно прокручивать по отдельности^[10]. Этот метод реализован в графических процессорах различных системных плат аркадных систем Sega, начиная с Sega Space Harrier и System 16^[11], игровых приставках Sega Mega Drive^[12], а также в системах Capcom CP System^[13], Irem M-92^[14] и Taito F3 System^[15].

Пример

В приведенной ниже анимации три слоя движутся влево с разной скоростью. Их скорости уменьшаются от самого близкого к зрителю к заднему фону и соответствуют увеличению относительного расстояния от зрителя. Слой земли движется в 8 раз быстрее, чем слой с растениями. Слой с растениям движется в два раза быстрее слоя с облаками.

Слой с облаками (задний)
Слой с растениями — (средний)
Слой с грунтом - (ближний)
Наложение слоев (анимация)