スプライト（コンピュータグラフィックス）
Broforceの戦車とロケットのスプライト

コンピュータグラフィックスにおいて、スプライトとは、より大きなシーン（主に2Dビデオゲーム）に統合される2次元ビットマップです。元々、 「スプライト」という用語は、ハードウェアによって背景と合成された固定サイズのオブジェクトを指していました。[ 1 ]その後、この用語はより一般的に使用されるようになりました。

ハードウェアスプライトを搭載したシステムには、1970年代と1980年代のアーケードビデオゲーム、 Atari VCS（1977年）、ColecoVision（1982年）、ファミコン（1983年）、Genesis/Mega Drive（1988年）などのゲームコンソール、そしてTI-99/4（1979年）、Atari 8ビットコンピュータ（1979年）、Commodore 64（1982年）、MSX（1983年）、Amiga（1985年）、X68000（1987年）などの家庭用コンピュータが含まれます。ハードウェアによって、サポートされるスプライトの数、各スプライトのサイズと色、スケーリングやピクセル単位の重なりの報告などの特殊効果は異なります。

スプライトのハードウェア合成は、各スキャンラインがブラウン管などのビデオ出力デバイス用に準備される際に、メインCPUの介入やフルスクリーンのフレームバッファを必要とせずに行われます。[ 1 ]スプライトは、ハードウェア合成プロセス中に使用される属性を設定することで、配置や変更が可能です。スキャンラインごとに表示できるスプライトの数は、システムがサポートするスプライトの総数よりも少ないことがよくあります。例えば、Texas Instruments TMS9918チップは32個のスプライトをサポートしていますが、同じスキャンライン上に表示できるのは4個だけです。

現代のコンピューター、ビデオゲーム機、モバイルデバイスのCPUは、特別なハードウェアの支援なしにビットマップをフレームバッファに描画できるほど高速です。さらに、GPUはCPUと並行して、膨大な数の拡大縮小、回転、アンチエイリアス、半透明などの高解像度画像を レンダリングできます。

語源

1979年のテキサス・インスツルメンツ社TMS9918ビデオディスプレイプロセッサの2人のエンジニアのうちの1人であるカール・グッタッグによると、スプライトという言葉のこの使用は、TIのマネージャであるデビッド・アクリーから来ています。[ 2 ] [ 3 ]また、1970年代後半にはテキサス・インスツルメンツ社のダニー・ヒリスもこの言葉を使用していました。 [ 4 ]この用語は、スプライトが幽霊や神話のスプライトのように、背景画像を上書きせずにその上に「浮かぶ」という事実に由来しています。

特にスプライトが一般的になる 前は、ハードウェア メーカーによっては異なる用語を使用していました。

プレイヤー/ミサイルグラフィックスは、 Atari社がAtari 8ビットコンピュータ（1979年）およびAtari 5200コンソール（1982年）のハードウェアスプライトに使用した用語です。 [ 5 ]この用語は、キャラクター（「プレイヤー」）と、同じ色を共有する小さな関連オブジェクト（「ミサイル」）の両方に使用されていることを反映しています。初期のAtariビデオコンピュータシステムや一部のAtariアーケードゲームでは、プレイヤー、ミサイル、ボールが使用されていました。

スタンプは1980年代初頭に、ミズ・パックマンを含むいくつかのアーケードハードウェアで使用されました。[ 6 ]

Movable Object Block（MOB）は、 MOSテクノロジー社のグラフィックチップに関する資料で使用されていました。MOSチップの主なユーザーであり、チップメーカーとしての存続期間の大半においてMOSを所有していたコモドール社は、コモドール64では スプライトという用語を使用していました。

OBJ （オブジェクトの略称）は、ファミコン、スーパーファミコン、ゲームボーイの開発者マニュアルで使用されています。スプライトの属性と座標を格納するビデオRAM領域は、 OAM （オブジェクト属性メモリ）と呼ばれます。これはゲームボーイアドバンスとニンテンドーDSにも適用されます。

歴史

アーケードビデオゲーム

スプライトの使用はアーケードビデオゲームに端を発する。ノーラン・ブッシュネルは、最初のアーケードビデオゲーム『 Computer Space 』（1971年）を開発した際に、この概念を考案した。技術的な制約から、初期のメインフレームゲーム『Spacewar!』 （1962年）は、小さな動きごとに画面全体をリフレッシュする必要があり、これを応用することは困難だった。そこでブッシュネルは、ゲームの各要素を専用のトランジスタで制御するという解決策を考案した。ロケットは基本的に、背景とは独立して画面上を移動するハードワイヤードなビットマップであり、これは画面イメージをより効率的に生成するための重要な革新であり、スプライトグラフィックスの基礎となった。[ 7 ]

プレイヤーキャラクターを人間のスプライトとして表現した最も初期のビデオゲームは、アーケードのスポーツビデオゲームで、タイトーのTVバスケットボール[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]に始まり、北米でのリリースのためにミッドウェイマニュファクチャリングにライセンス供与されました。 [ 11 ]西角智弘によって設計された彼は、単純なポンスタイルの長方形を超えて、長方形の形状をバスケットボール選手とバスケットボールのフープのように見えるオブジェクトに並べ替えることで、キャラクターグラフィックに移行したいと考えていました。[ 12 ] [ 13 ]ラムテックは1974年10月に別のスポーツビデオゲームBaseballをリリースしました。[ 11 ]同様に人間のようなキャラクターが表示されました。[ 14 ]

1979年のアーケードゲーム『ギャラクシアン』用のナムコ・ギャラクシアン・アーケードシステムボードは、スクロールする背景にアニメーション化された多色のスプライトを表示する。[ 15 ]これは任天堂の『レーダースコープ』や『ドンキーコング』といったアーケードハードウェアや、任天堂エンターテイメントシステムなどの家庭用ゲーム機の基盤となった。[ 16 ]ゼネラル・コンピュータ・コーポレーションのスティーブ・ゴルソンによると、当時は「スプライト」ではなく「スタンプ」という用語が使われていた。[ 6 ]

ホームシステム

Signetics devised the first chips capable of generating sprite graphics (referred to as objects by Signetics) for home systems. The Signetics 2636 video processors were first used in the 1978 1292 Advanced Programmable Video System and later in the 1979 Elektor TV Games Computer.

The Atari VCS, released in 1977, has a hardware sprite implementation where five graphical objects can be moved independently of the game playfield. The term sprite was not in use at the time. The VCS's sprites are called movable objects in the programming manual, further identified as two players, two missiles, and one ball.[17] These each consist of a single row of pixels that are displayed on a scan line. To produce a two-dimensional shape, the sprite's single-row bitmap is altered by software from one scan line to the next.

The 1979 Atari 400 and 800 home computers have similar, but more elaborate, circuitry capable of moving eight single-color objects per scan line: four 8-bit wide players and four 2-bit wide missiles. Each is the full height of the display—a long, thin strip. DMA from a table in memory automatically sets the graphics pattern registers for each scan line. Hardware registers control the horizontal position of each player and missile. Vertical motion is achieved by moving the bitmap data within a player or missile's strip. The feature was called player/missile graphics by Atari.

Texas Instruments developed the TMS9918 chip with sprite support for its 1979 TI-99/4 home computer. An updated version is used in the 1981 TI-99/4A.

In 2.5D and 3D games

Player interactions with sprites in a 2.5D game

Sprites remained popular with the rise of 2.5D games (those which recreate a 3D game space from a 2D map) in the late 1980s and early 1990s. A technique called billboarding allows 2.5D games to keep onscreen sprites rotated toward the player view at all times. Some 2.5D games, such as 1993's Doom, allow the same entity to be represented by different sprites depending on its rotation relative to the viewer, furthering the illusion of 3D.

完全な3Dゲームでは通常、ワールドオブジェクトは3Dモデルとして表示されますが、 GoldSrc [ 18 ]やUnreal [ 19 ]などの一部の3Dゲームエンジンではスプライトがサポートされており、ビルボード表示したり、固定方向に固定したりできます。スプライトは、細かいディテールやパーティクルエフェクト、その他3次元の欠如が大きなデメリットとならない用途 で依然として有用です。

ハードウェアスプライトを搭載したシステム

これらは基本的なハードウェア仕様であり、ラスター割り込みを使用してフレームの途中でスプライトを再利用する などの追加のプログラミング手法は含まれていません。

システムスプライトハードウェア紹介された画面上のスプライトスキャンラインあたりのスプライト数最大テクセル数テクスチャ幅テクスチャの高さ色ズーム回転衝突検出透明性参照
アムストラッドプラスASIC19901616?1616152、4×縦、2、4×横いいえいいえカラーキー[ 20 ]
アタリ2600TIA197755191、826212、4、8×水平水平ミラーリングはいカラーキー[ 21 ]
Atari 8ビットコンピューターGTIA /アンティック197988402、8128, 2561縦2×、横2、4×いいえはいカラーキー[ 22 ]
コモドール64VIC-II19828896, 19212、24211、32×整数いいえはいカラーキー[ 23 ]
アミーガ（OCS）デニス19858、水平方向に4ピクセル単位で再利用できる任意、8つの固有任意16任意3、15表示リストによる垂直いいえはいカラーキー[ 24 ]
アミーガ（AGA）リサ19928、水平方向に2ピクセル単位で再利用できる任意、8つの固有任意16、32、64任意3、15表示リストによる垂直いいえはいカラーキー
コレコビジョンTMS9918A1983324648、168、1612×整数いいえ部分的カラーキー
TI-99/4 & 4ATMS99181979324648、168、1612×整数いいえ部分的カラーキー
ゲームドゥイノ2011256961,5361616255いいえはいはいカラーキー[ 25 ]
インテリビジョンSTIC AY-3-89001979886488,1612、4、8×縦、2×横水平および垂直ミラーリングはいカラーキー[ 26 ]
MSXTMS9918A1983324648、168、1612×整数いいえ部分的カラーキー[ 27 ]
MSX2ヤマハ V993819863281288、168,161行あたり1、3、7、152×整数いいえ部分的カラーキー
MSX2+ / MSXターボRヤマハ V995819883281288,168,161行あたり1、3、7、152×整数いいえ部分的カラーキー
ナムコ パックマン（アーケード）TTL1980669616163いいえ水平および垂直ミラーリングいいえカラーキー[ 28 ]
ターボグラフィックス-16HuC6270A1987641625616、3216、32、6415いいえ水平および垂直ミラーリングはいカラーキー[ 29 ]
ナムコギャラクシアン（アーケード）TTL19797711216163いいえ水平および垂直ミラーリングいいえカラーキー[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]
任天堂ドンキーコング、レーダースコープ（アーケード）19791281625616163整数いいえはいカラーキー[ 33 ]
ニンテンドーDS統合PPU20041281281,2108、16、32、648、16、32、6465,536アフィンアフィンいいえカラーキー、ブレンディング[ 34 ]
ファミコンリコーRP2C0x PPU19836486488、163いいえ水平および垂直ミラーリング部分的カラーキー[ 35 ]
ゲームボーイ統合PPU198940108088、163いいえ水平および垂直ミラーリングいいえカラーキー[ 36 ]
ゲームボーイアドバンス統合PPU200112812812108、16、32、648、16、32、6415,255アフィンアフィンいいえカラーキー、ブレンディング[ 37 ]
マスターシステム、ゲームギアYM2602B VDP （TMS9918由来）19856481288、168、16152×整数、2×垂直背景タイルのミラーリングはいカラーキー[ 38 ] [ 39 ]
ジェネシス / メガドライブYM7101 VDP （SMS VDP派生）198880203208、16、24、328、16、24、3215いいえ水平および垂直ミラーリングはいカラーキー[ 40 ] [ 41 ]
セガ アウトラン（アーケード）198612812816008から5128から25615異方性水平および垂直ミラーリングはいアルファ[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ]
X68000シンシア・ジュニア（オリジナル）、シンシア（後期モデル）1987128325121616152×整数水平および垂直ミラーリング部分的カラーキー[ 49 ] [ 50 ] [ 51 ]
ネオジオLSPC2-A219903849615361616から51215スプライトの縮小水平および垂直ミラーリング部分的カラーキー[ 52 ] [ 53 ] [ 54 ]
スーパーファミコンS-PPU1、S-PPU21990128342568、16、32、648、16、32、6415いいえ水平および垂直ミラーリングいいえカラーキー、平均化[ 55 ]
システムスプライトハードウェア紹介された画面上のスプライトオンラインのスプライト最大テクセル数テクスチャ幅テクスチャの高さ色ハードウェアズーム回転衝突検出透明性ソース

参照

参考文献

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