home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Collection of Hack-Phreak Scene Programs / cleanhpvac.zip / cleanhpvac / TUT1-9.ZIP / TUT7.TXT < prev    next >
Text File  |  1993-11-12  |  23KB  |  516 lines

  1.                    ╒═══════════════════════════════╕
  2.                    │         W E L C O M E         │
  3.                    │  To the VGA Trainer Program   │ │
  4.                    │              By               │ │
  5.                    │      DENTHOR of ASPHYXIA      │ │ │
  6.                    ╘═══════════════════════════════╛ │ │
  7.                      ────────────────────────────────┘ │
  8.                        ────────────────────────────────┘
  9.  
  10.                            --==[ PART 7 ]==--
  11.  
  12.  
  13.  
  14. =-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=
  15. ■ Introduction
  16.  
  17. Hello! By popular request, this part is all about animation. I will be
  18. going over three methods of doing animation on a PC, and will
  19. concerntrate specifically on one, which will be demonstrated in the
  20. attached sample code.
  21.  
  22. Although not often used in demo coding, animation is usually used in
  23. games coding, which can be almost as rewarding ;-)
  24.  
  25. In this part I will also be a lot less stingy with assembler code :)
  26. Included will be a fairly fast pure assembler putpixel, an asm screen
  27. flip command, an asm icon placer, an asm partial-flip and one or two
  28. others. I will be explaining how these work in detail, so this may also
  29. be used as a bit of an asm-trainer too.
  30.  
  31. By the way, I apologise for this part taking so long to be released, but
  32. I only finished my exams a few days ago, and they of course took
  33. preference ;-). I have also noticed that the MailBox BBS is no longer
  34. operational, so the trainer will be uploaded regularly to the BBS lists
  35. shown at the end of this tutorial.
  36.  
  37. If you would like to contact me, or the team, there are many ways you
  38. can do it : 1) Write a message to Grant Smith/Denthor/Asphyxia in private mail
  39.                   on the ASPHYXIA BBS.
  40.             2) Write a message in the Programming conference on the
  41.                   For Your Eyes Only BBS (of which I am the Moderator )
  42.                   This is preferred if you have a general programming query
  43.                   or problem others would benefit from.
  44.             4) Write to Denthor, Eze or Livewire on Connectix.
  45.             5) Write to :  Grant Smith
  46.                            P.O.Box 270 Kloof
  47.                            3640
  48.                            Natal
  49.             6) Call me (Grant Smith) at (031) 73 2129 (leave a message if you
  50.                   call during varsity)
  51.             7) Write to mcphail@beastie.cs.und.ac.za on InterNet, and
  52.                   mention the word Denthor near the top of the letter.
  53.  
  54. NB : If you are a representative of a company or BBS, and want ASPHYXIA
  55.        to do you a demo, leave mail to me; we can discuss it.
  56. NNB : If you have done/attempted a demo, SEND IT TO ME! We are feeling
  57.         quite lonely and want to meet/help out/exchange code with other demo
  58.         groups. What do you have to lose? Leave a message here and we can work
  59.         out how to transfer it. We really want to hear from you!
  60.  
  61.  
  62.  
  63. =-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=
  64. ■  The Principals of Animation
  65.  
  66. I am sure all of you have seen a computer game with animation at one or
  67. other time. There are a few things that an animation sequence must do in
  68. order to give an impression of realism. Firstly, it must move,
  69. preferably using different frames to add to the realism (for example,
  70. with a man walking you should have different frames with the arms an
  71. legs in different positions). Secondly, it must not destroy the
  72. background, but restore it after it has passed over it.
  73.  
  74. This sounds obvious enough, but can be very difficult to code when you
  75. have no idea of how to go about achieving that.
  76.  
  77. In this trainer I will discuss various methods of meeting these two
  78. objectives.
  79.  
  80.  
  81.  
  82. =-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=
  83. ■  Frames and Object Control
  84.  
  85. It is quite obvious that for most animation to succeed, you must have
  86. numerous frames of the object in various poses (such as a man with
  87. several frames of him walking). When shown one after the other, these
  88. give the impression of natural movement.
  89.  
  90. So, how do we store these frames? I hear you cry. Well, the obvious
  91. method is to store them in arrays. After drawing a frame in Autodesk
  92. Animator and saving it as a .CEL, we usually use the following code to
  93. load it in :
  94.  
  95. TYPE icon = Array [1..50,1..50] of byte;
  96.  
  97. VAR tree : icon;
  98.  
  99. Procedure LoadCEL (FileName :  string; ScrPtr : pointer);
  100. var
  101.   Fil : file;
  102.   Buf : array [1..1024] of byte;
  103.   BlocksRead, Count : word;
  104. begin
  105.   assign (Fil, FileName);
  106.   reset (Fil, 1);
  107.   BlockRead (Fil, Buf, 800);    { Read and ignore the 800 byte header }
  108.   Count := 0; BlocksRead := $FFFF;
  109.   while (not eof (Fil)) and (BlocksRead <> 0) do begin
  110.     BlockRead (Fil, mem [seg (ScrPtr^): ofs (ScrPtr^) + Count], 1024, BlocksRead);
  111.     Count := Count + 1024;
  112.   end;
  113.   close (Fil);
  114. end;
  115.  
  116. BEGIN
  117.   Loadcel ('Tree.CEL',addr (tree));
  118. END.
  119.  
  120. We now have the 50x50 picture of TREE.CEL in our array tree. We may access
  121. this array in the usual manner (eg. col:=tree [25,30]). If the frame is
  122. large, or if you have many frames, try using pointers (see previous
  123. parts)
  124.  
  125. Now that we have the picture, how do we control the object? What if we
  126. want multiple trees wandering around doing their own thing? The solution
  127. is to have a record of information for each tree. A typical data
  128. structure may look like the following :
  129.  
  130. TYPE Treeinfo = Record
  131.                   x,y:word;       { Where the tree is }
  132.                   speed:byte;     { How fast the tree is moving }
  133.                   Direction:byte; { Where the tree is facing }
  134.                   frame:byte      { Which animation frame the tree is
  135.                                     currently involved in }
  136.                   active:boolean; { Is the tree actually supposed to be
  137.                                     shown/used? }
  138.                 END;
  139.  
  140. VAR Forest : Array [1..20] of Treeinfo;
  141.  
  142. You now have 20 trees, each with their own information, location etc.
  143. These are accessed using the following means :
  144.                   Forest [15].x:=100;
  145. This would set the 15th tree's x coordinate to 100.
  146.  
  147.  
  148.  
  149. =-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=
  150. ■  Restoring the Overwritten Background
  151.  
  152. I will discuss three methods of doing this. These are NOT NECESSARILY
  153. THE ONLY OR BEST WAYS TO DO THIS! You must experiment and decide which
  154. is the best for your particular type of program.
  155.  
  156. METHOD 1 :
  157.  
  158. Step 1 : Create two virtual pages, Vaddr and Vaddr2.
  159. Step 2 : Draw the background to Vaddr2.
  160. Step 3 : Flip Vaddr2 to Vaddr.
  161. Step 4 : Draw all the foreground objects onto Vaddr.
  162. Step 5 : Flip Vaddr to VGA.
  163. Step 6 : Repeat from 3 continuously.
  164.  
  165. In ascii, it looks like follows ...
  166.  
  167.     +---------+           +---------+           +---------+
  168.     |         |           |         |           |         |
  169.     |  VGA    | <=======  |  VADDR  |  <======  |  VADDR2 |
  170.     |         |           | (bckgnd)|           | (bckgnd)|
  171.     |         |           |+(icons) |           |         |
  172.     +---------+           +---------+           +---------+
  173.  
  174. The advantages of this approach is that it is straightforward, continual
  175. reading of the background is not needed, there is no flicker and it is
  176. simple to implement.  The disadvantages are that two 64000 byte virtual
  177. screens are needed, and the procedure is not very fast because of the
  178. slow speed of flipping.
  179.  
  180.  
  181. METHOD 2 :
  182.  
  183. Step 1 : Draw background to VGA.
  184. Step 2 : Grab portion of background that icon will be placed on.
  185. Step 3 : Place icon.
  186. Step 4 : Replace portion of background from Step 2 over icon.
  187. Step 5 : Repeat from step 2 continuously.
  188.  
  189. In terms of ascii ...
  190.  
  191.       +---------+
  192.       |      +--|------- + Background restored (3)
  193.       |      * -|------> * Background saved to memory (1)
  194.       |      ^  |
  195.       |      +--|------- # Icon placed (2)
  196.       +---------+
  197.  
  198. The advantages of this method is that very little extra memory is
  199. needed. The disadvantages are that writing to VGA is slower then writing
  200. to memory, and there may be large amounts of flicker.
  201.  
  202.  
  203. METHOD 3 :
  204.  
  205. Step 1 : Set up one virtual screen, VADDR.
  206. Step 2 : Draw background to VADDR.
  207. Step 3 : Flip VADDR to VGA.
  208. Step 4 : Draw icon to VGA.
  209. Step 5 : Transfer background portion from VADDR to VGA.
  210. Step 6 : Repeat from step 4 continuously.
  211.  
  212. In ascii ...
  213.  
  214.      +---------+           +---------+
  215.      |         |           |         |
  216.      |   VGA   |           |  VADDR  |
  217.      |         |           | (bckgnd)|
  218.      | Icon>* <|-----------|--+      |
  219.      +---------+           +---------+
  220.  
  221. The advantages are that writing from the virtual screen is quicker then
  222. from VGA, and there is less flicker then in Method 2. Disadvantages are
  223. that you are using a 64000 byte virtual screen, and flickering occurs
  224. with large numbers of objects.
  225.  
  226. In the attached sample program, a mixture of Method 3 and Method 1 is
  227. used. It is faster then Method 1, and has no flicker, unlike Method 3.
  228. What I do is I use VADDR2 for background, but only restore the
  229. background that has been changed to VADDR, before flipping to VGA.
  230.  
  231. In the sample program, you will see that I restore the entire background
  232. of each of the icons, and then place all the icons. This is because if I
  233. replace the background then place the icon on each object individually,
  234. if two objects are overlapping, one is partially overwritten.
  235.  
  236. The following sections are explanations of how the various assembler
  237. routines work. This will probably be fairly boring for you if you
  238. already know assembler, but should help beginners and dabblers alike.
  239.  
  240.  
  241. =-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=
  242. ■  The ASM Putpixel
  243.  
  244. To begin with, I will explain a few of the ASM variables and functions :
  245.  
  246. <NOTE THAT THIS IS AN EXTREMELY SIMPLISTIC VIEW OF ASSEMBLY LANGUAGE!
  247. There are numerous books to advance your knowledge, and the Norton
  248. Guides assembler guide  may be invaluable for people beginning to code
  249. in assembler. I haven't given you the pretty pictures you are supposed
  250. to have to help you understand it easier, I have merely laid it out like
  251. a programming language with it's own special procedures. >
  252.  
  253. There are 4 register variables : AX,BX,CX,DX. These are words (double
  254. bytes) with a range from 0 to 65535. You may access the high and low
  255. bytes of these by replacing the X with a "H" for high or "L" for low.
  256. For example, AL has a range from 0-255.
  257.  
  258. You also have two pointers : ES:DI and DS:SI. The part on the left is
  259. the segment to which you are pointing (eg $a000), and the right hand
  260. part is the offset, which is how far into the segment you are pointing.
  261. Turbo Pascal places a variable over 16k into the base of a segment, ie.
  262. DI or SI will be zero at the start of the variable.
  263.  
  264. If you wish to be pointing to pixel number 3000 on the VGA screen (see
  265. previous parts for the layout of the VGA screen), ES would be equal to
  266. $a000 and DI would be equal to 3000.  You can quite as easily make ES or
  267. DS be equal to the offset of a virtual screen.
  268.  
  269. Here are a few functions that you will need to know :
  270.  
  271.       mov   destination,source       This moves the value in source to
  272.                                      destination. eg  mov ax,50
  273.       add   destination,source       This adds source to destination,
  274.                                      the result being stored in destination
  275.       mul   source                   This multiplies AX by source. If
  276.                                      source is a byte, the source is
  277.                                      multiplied by AL, the result being
  278.                                      stored in AX. If source is a word,
  279.                                      the source is multiplied by AX, the
  280.                                      result being stored in DX:AX
  281.       movsb                          This moves the byte that DS:SI is
  282.                                      pointing to into ES:DI, and
  283.                                      increments SI and DI.
  284.       movsw                          Same as movsb except it moves a
  285.                                      word instead of a byte.
  286.       stosw                          This moves AX into ES:DI. stosb
  287.                                      moves AL into ES:DI. DI is then
  288.                                      incremented.
  289.       push register                  This saves the value of register by
  290.                                      pushing it onto the stack. The
  291.                                      register may then be altered, but
  292.                                      will be restored to it's original
  293.                                      value when popped.
  294.       pop register                   This restores the value of a pushed
  295.                                      register. NOTE : Pushed values must
  296.                                      be popped in the SAME ORDER but
  297.                                      REVERSED.
  298.       rep  command                   This repeats Command by as many
  299.                                      times as the value in CX
  300.  
  301.  
  302. SHL Destination,count      ;
  303. and SHR Destination,count  ;
  304. need a bit more explaining. As you know, computers think in ones and
  305. zeroes. Each number may be represented in this base 2 operation. A byte
  306. consists of 8 ones and zeroes (bits), and have a range from 0 to 255. A 
  307. word consists of 16 ones and zeroes (bits), and has a range from 0 to 
  308. 65535. A double word consists of 32 bits.
  309.  
  310. The number 53 may be represented as follows :  00110101.  Ask someone who
  311. looks clever to explain to you how to convert from binary to decimal and
  312. vice-versa.
  313.  
  314. What happens if you shift everything to the left? Drop the leftmost
  315. number and add a zero to the right? This is what happens :
  316.  
  317.                 00110101     =  53
  318.                  <-----
  319.                 01101010     =  106
  320.  
  321. As you can see, the value has doubled! In the same way, by shifting one
  322. to the right, you halve the value! This is a VERY quick way of
  323. multiplying or dividing by 2. (note that for dividing by shifting, we
  324. get the trunc of the result ... ie.  15 shr 1 = 7)
  325.  
  326. In assembler the format is SHL destination,count    This shifts
  327. destination by as many bits in count (1=*2, 2=*4, 3=*8, 4=*16 etc)
  328. Note that a shift takes only 2 clock cycles, while a mul can take up to 133
  329. clock cycles. Quite a difference, no? Only 286es or above may have count
  330. being greater then one.
  331.  
  332. This is why to do the following to calculate the screen coordinates for
  333. a putpixel is very slow :
  334.  
  335.            mov    ax,[Y]
  336.            mov    bx,320
  337.            mul    bx
  338.            add    ax,[X]
  339.            mov    di,ax
  340.  
  341. But alas! I hear you cry. 320 is not a value you may shift by, as you
  342. may only shift by 2,4,8,16,32,64,128,256,512 etc.etc. The solution is
  343. very cunning. Watch.
  344.  
  345.     mov     bx,[X]
  346.     mov     dx,[Y]
  347.     push    bx
  348.     mov     bx, dx                  {; bx = dx = Y}
  349.     mov     dh, dl                  {; dh = dl = Y}
  350.     xor     dl, dl                  {; These 2 lines equal dx*256 }
  351.     shl     bx, 1
  352.     shl     bx, 1
  353.     shl     bx, 1
  354.     shl     bx, 1
  355.     shl     bx, 1
  356.     shl     bx, 1                   {; bx = bx * 64}
  357.     add     dx, bx                  {; dx = dx + bx (ie y*320)}
  358.     pop     bx                      {; get back our x}
  359.     add     bx, dx                  {; finalise location}
  360.     mov     di, bx
  361.  
  362. Let us have a look at this a bit closer shall we?
  363. bx=dx=y        dx=dx*256  ;   bx=bx*64     ( Note, 256+64 = 320 )
  364.  
  365. dx+bx=Correct y value, just add X!
  366.  
  367. As you can see, in assembler, the shortest code is often not the
  368. fastest.
  369.  
  370. The complete putpixel procedure is as follows :
  371.  
  372. Procedure Putpixel (X,Y : Integer; Col : Byte; where:word);
  373.   { This puts a pixel on the screen by writing directly to memory. }
  374. BEGIN
  375.   Asm
  376.     push    ds                      {; Make sure these two go out the }
  377.     push    es                      {; same they went in }
  378.     mov     ax,[where]
  379.     mov     es,ax                   {; Point to segment of screen }
  380.     mov     bx,[X]
  381.     mov     dx,[Y]
  382.     push    bx                      {; and this again for later}
  383.     mov     bx, dx                  {; bx = dx}
  384.     mov     dh, dl                  {; dx = dx * 256}
  385.     xor     dl, dl
  386.     shl     bx, 1
  387.     shl     bx, 1
  388.     shl     bx, 1
  389.     shl     bx, 1
  390.     shl     bx, 1
  391.     shl     bx, 1                   {; bx = bx * 64}
  392.     add     dx, bx                  {; dx = dx + bx (ie y*320)}
  393.     pop     bx                      {; get back our x}
  394.     add     bx, dx                  {; finalise location}
  395.     mov     di, bx                  {; di = offset }
  396.     {; es:di = where to go}
  397.     xor     al,al
  398.     mov     ah, [Col]
  399.     mov     es:[di],ah              {; move the value in ah to screen
  400.                                        point es:[di] }
  401.     pop     es
  402.     pop     ds
  403.   End;
  404. END;
  405.  
  406. Note that with DI and SI, when you use them :
  407.       mov   di,50      Moves di to position 50
  408.       mov   [di],50    Moves 50 into the place di is pointing to
  409.  
  410.  
  411. =-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=
  412. ■  The Flip Procedure
  413.  
  414. This is fairly straightforward. We get ES:DI to point to the start of
  415. the destination screen, and DS:SI to point to the start of the source
  416. screen, then do 32000 movsw (64000 bytes).
  417.  
  418. procedure flip(source,dest:Word);
  419.   { This copies the entire screen at "source" to destination }
  420. begin
  421.   asm
  422.     push    ds
  423.     mov     ax, [Dest]
  424.     mov     es, ax                  { ES = Segment of source }
  425.     mov     ax, [Source]
  426.     mov     ds, ax                  { DS = Segment of source }
  427.     xor     si, si                  { SI = 0   Faster then mov si,0 }
  428.     xor     di, di                  { DI = 0 }
  429.     mov     cx, 32000
  430.     rep     movsw                   { Repeat movsw 32000 times }
  431.     pop     ds
  432.   end;
  433. end;
  434.  
  435. The cls procedure works in much the same way, only it moves the color
  436. into AX then uses a rep stosw (see program for details)
  437.  
  438. The PAL command is almost exactly the same as it's Pascal equivalent
  439. (see previous tutorials). Look in the sample code to see how it uses the
  440. out and in commands.
  441.  
  442.  
  443. =-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=
  444. ■  In Closing
  445.  
  446. The assembler procedures presented to you in here are not at their best.
  447. Most of these are procedures ASPHYXIA abandoned for better ones after
  448. months of use. But, as you will soon see, they are all MUCH faster then
  449. the original Pascal equivalents I originally gave you. In future, I
  450. hope to give you more and more assembler procedures for your ever
  451. growing collections. But, as you know, I am not always very prompt with
  452. this series (I don't know if even one has been released within one week
  453. of the previous one), so if you want to get any stuff done, try do it
  454. yourself. What do you have to lose, aside from your temper and a few
  455. rather inventive reboots ;-)
  456.  
  457. What should I do for the next trainer? A simple 3-d tutorial? You may
  458. not like it, because I would go into minute detail of how it works :)
  459. Leave me suggestions for future trainers by any of the means discussed
  460. at the top of this trainer.
  461.  
  462. After the customary quote, I will place a listing of the BBSes I
  463. currently know that regularly carry this Trainer Series. If your BBS
  464. receives it regularly, no matter where in the country you are, get a
  465. message to me and I'll add it to the list. Let's make it more convenient
  466. for locals to grab a copy without calling long distance ;-)
  467.  
  468.             [  There they sit, the preschooler class encircling their
  469.                   mentor, the substitute teacher.
  470.                "Now class, today we will talk about what you want to be
  471.                   when you grow up. Isn't that fun?" The teacher looks
  472.                   around and spots the child, silent, apart from the others
  473.                   and deep in thought. "Jonny, why don't you start?" she
  474.                   encourages him.
  475.                Jonny looks around, confused, his train of thought
  476.                   disrupted. He collects himself, and stares at the teacher
  477.                   with a steady eye. "I want to code demos," he says,
  478.                   his words becoming stronger and more confidant as he
  479.                   speaks. "I want to write something that will change
  480.                   peoples perception of reality. I want them to walk
  481.                   away from the computer dazed, unsure of their footing
  482.                   and eyesight. I want to write something that will
  483.                   reach out of the screen and grab them, making
  484.                   heartbeats and breathing slow to almost a halt. I want
  485.                   to write something that, when it is finished, they
  486.                   are reluctant to leave, knowing that nothing they
  487.                   experience that day will be quite as real, as
  488.                   insightful, as good. I want to write demos."
  489.                Silence. The class and the teacher stare at Jonny, stunned. It
  490.                   is the teachers turn to be confused. Jonny blushes,
  491.                   feeling that something more is required.  "Either that
  492.                   or I want to be a fireman."
  493.                                                                      ]
  494.                                                        - Grant Smith
  495.                                                             14:32
  496.                                                                21/11/93
  497.  
  498. See you next time,
  499.   - DENTHOR
  500.  
  501. These fine BBS's carry the ASPHYXIA DEMO TRAINER SERIES : (alphabetical)
  502.  
  503. ╔══════════════════════════╦════════════════╦═════╦═══╦════╦════╗
  504. ║BBS Name                  ║Telephone No.   ║Open ║Msg║File║Past║
  505. ╠══════════════════════════╬════════════════╬═════╬═══╬════╬════╣
  506. ║ASPHYXIA BBS #1           ║(031) 765-5312  ║ALL  ║ * ║ *  ║ *  ║
  507. ║ASPHYXIA BBS #2           ║(031) 765-6293  ║ALL  ║ * ║ *  ║ *  ║
  508. ║Connectix BBS             ║(031) 266-9992  ║ALL  ║ * ║ *  ║ *  ║
  509. ║For Your Eyes Only BBS    ║(031) 285-318   ║A/H  ║ * ║ *  ║ *  ║
  510. ╚══════════════════════════╩════════════════╩═════╩═══╩════╩════╝
  511.  
  512. Open = Open at all times or only A/H
  513. Msg  = Available in message base
  514. File = Available in file base
  515. Past = Previous Parts available
  516.