Sprite (gráficos por computadora)

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En gráficos por computadora , un sprite es un mapa de bits bidimensional que se integra en una escena más grande, generalmente en un videojuego 2D . Originalmente, el término sprite se refería a objetos de tamaño fijo compuestos entre sí, por hardware, con un fondo. ^[1] Desde entonces, el uso del término se ha vuelto más general.

Los sistemas con sprites de hardware incluyen videojuegos arcade de los años 1970 y 1980; consolas de juegos como Atari VCS (1977), ColecoVision (1982), Famicom (1983), Genesis/Mega Drive (1988); y computadoras hogareñas como TI-99/4 (1979), computadoras Atari de 8 bits (1979), Commodore 64 (1982), MSX (1983), Amiga (1985) y X68000 (1987). El hardware varía en la cantidad de sprites admitidos, el tamaño y los colores de cada sprite y los efectos especiales como el escalado o el reporte de superposición con precisión de píxeles.

La composición de hardware de los sprites se produce a medida que se prepara cada línea de escaneo para el dispositivo de salida de vídeo, como un tubo de rayos catódicos , sin la participación de la CPU principal y sin la necesidad de un búfer de fotogramas de pantalla completa . ^[1] Los sprites se pueden posicionar o alterar configurando los atributos utilizados durante el proceso de composición de hardware. El número de sprites que se pueden mostrar por línea de escaneo suele ser inferior al número total de sprites que admite un sistema. Por ejemplo, el chip Texas Instruments TMS9918 admite 32 sprites, pero solo pueden aparecer cuatro en la misma línea de escaneo.

Las CPU de los ordenadores, las consolas de videojuegos y los dispositivos móviles modernos son lo suficientemente rápidas como para que los mapas de bits se puedan dibujar en un búfer de cuadros sin la ayuda de un hardware especial. Además, las GPU pueden reproducir una gran cantidad de imágenes escaladas, rotadas, suavizadas , parcialmente translúcidas y de muy alta resolución en paralelo con la CPU.

Según Karl Guttag, uno de los dos ingenieros del procesador de pantalla de video Texas Instruments TMS9918 de 1979 , este uso de la palabra sprite proviene de David Ackley, un gerente de TI. ^[2] También fue utilizado por Danny Hillis en Texas Instruments a fines de la década de 1970. ^[3] El término se derivó del hecho de que los sprites "flotan" sobre la imagen de fondo sin sobrescribirla, como un fantasma o un sprite mitológico .

Algunos fabricantes de hardware usaban términos diferentes, especialmente antes de que los sprites se volvieran comunes:

Player/Missile Graphics fue un término utilizado por Atari, Inc. para los sprites de hardware en las computadoras Atari de 8 bits (1979) y la consola Atari 5200 (1982). ^[4] El término refleja el uso tanto para personajes ("jugadores") como para objetos asociados más pequeños ("misiles") que comparten el mismo color. El anterior Atari Video Computer System y algunos juegos arcade de Atari usaban player , missile y ball .

El sello se utilizó en algunos equipos arcade a principios de la década de 1980, incluido Ms. Pac-Man . ^[5]

El término "bloque de objeto móvil" (Movable Object Block , o MOB ) se utilizó enla literatura sobre chips gráficos de MOS Technology . Commodore , el principal usuario de chips MOS y propietario de MOS durante la mayor parte de la vida del fabricante de chips, utilizó en su lugar el término "sprite" para referirse al Commodore 64.

Los OBJ (abreviatura de objetos ) se utilizan en los manuales de desarrollo de NES , Super NES y Game Boy . La región de la RAM de video que se utiliza para almacenar los atributos y las coordenadas de los sprites se denomina OAM (memoria de atributos de objetos). Esto también se aplica a Game Boy Advance y Nintendo DS .

El uso de sprites se originó con los videojuegos arcade . Nolan Bushnell ideó el concepto original cuando desarrolló el primer videojuego arcade, Computer Space (1971). Las limitaciones técnicas hicieron que fuera difícil adaptar el primer juego de mainframe Spacewar! (1962), que realizaba una actualización de pantalla completa para cada pequeño movimiento, por lo que se le ocurrió una solución al problema: controlar cada elemento individual del juego con un transistor dedicado . Los cohetes eran esencialmente mapas de bits cableados que se movían por la pantalla independientemente del fondo, una innovación importante para producir imágenes de pantalla de manera más eficiente y proporcionar la base para los gráficos de sprites. ^[6]

Los primeros videojuegos que representaban personajes de jugadores como sprites de jugadores humanos fueron los videojuegos de deportes arcade , comenzando con Taito 's TV Basketball , ^{[7] [8] [9]} lanzado en abril de 1974 y licenciado a Midway Manufacturing para su lanzamiento en América del Norte. ^[10] Diseñado por Tomohiro Nishikado , quería ir más allá de los simples rectángulos al estilo Pong a los gráficos de personajes, reorganizando las formas de los rectángulos en objetos que parecen jugadores de baloncesto y aros de baloncesto . ^{[11] [12]} Ramtek lanzó otro videojuego de deportes en octubre de 1974, Baseball , ^[10] que mostraba de manera similar personajes humanos. ^[13]

La placa base del sistema arcade Namco Galaxian , para el juego arcade Galaxian de 1979 , muestra sprites animados y multicolores sobre un fondo desplazable. ^[14] Se convirtió en la base para el hardware arcade Radar Scope y Donkey Kong de Nintendo y consolas domésticas como Nintendo Entertainment System . ^[15] Según Steve Golson de General Computer Corporation , en ese momento se usaba el término "stamp" en lugar de "sprite". ^[5]

Signetics diseñó los primeros chips capaces de generar gráficos de sprites (a los que Signetics denomina objetos ) para sistemas domésticos. Los procesadores de vídeo Signetics 2636 se utilizaron por primera vez en el sistema de vídeo programable avanzado 1292 de 1978 y, más tarde, en el ordenador de juegos para televisión Elektor de 1979 .

El Atari VCS , lanzado en 1977, tiene una implementación de sprites de hardware donde se pueden mover cinco objetos gráficos independientemente del campo de juego. El término sprite no se usaba en ese momento. Los sprites del VCS se denominan objetos móviles en el manual de programación, identificados además como dos jugadores , dos misiles y una pelota . ^[16] Cada uno de ellos consiste en una sola fila de píxeles que se muestran en una línea de escaneo . Para producir una forma bidimensional, el mapa de bits de una sola fila del sprite se altera mediante software de una línea de escaneo a la siguiente.

Los ordenadores domésticos Atari 400 y 800 de 1979 tienen circuitos similares, pero más elaborados, capaces de mover ocho objetos de un solo color por línea de barrido: cuatro reproductores de 8 bits de ancho y cuatro misiles de 2 bits de ancho . Cada uno tiene la altura completa de la pantalla: una tira larga y delgada. El DMA de una tabla en la memoria establece automáticamente los registros de patrones gráficos para cada línea de barrido. Los registros de hardware controlan la posición horizontal de cada reproductor y misil. El movimiento vertical se logra moviendo los datos de mapa de bits dentro de la tira de un reproductor o misil. Atari llamó a esta función gráficos de reproductor/misil .

Texas Instruments desarrolló el chip TMS9918 con soporte para sprites para su computadora hogareña TI-99/4 de 1979. Se utilizó una versión actualizada en la TI-99/4A de 1981 .

Los sprites siguieron siendo populares con el auge de los juegos 2.5D (aquellos que recrean un espacio de juego 3D a partir de un mapa 2D) a fines de la década de 1980 y principios de la de 1990. Una técnica llamada billboarding permite que los juegos 2.5D mantengan los sprites en pantalla rotados hacia la vista del jugador en todo momento. Algunos juegos 2.5D, como Doom de 1993 , permiten que la misma entidad sea representada por diferentes sprites según su rotación en relación con el espectador, lo que fomenta la ilusión de 3D.

Los juegos completamente en 3D suelen presentar los objetos del mundo como modelos 3D , pero algunos motores de juegos 3D , como GoldSrc ^[17] y Unreal ^[18] , admiten sprites , que pueden estar resaltados o bloqueados en orientaciones fijas. Los sprites siguen siendo útiles para pequeños detalles, efectos de partículas y otras aplicaciones en las que la falta de una tercera dimensión no es un inconveniente importante.

Estas son especificaciones de hardware básicas y no incluyen técnicas de programación adicionales, como el uso de interrupciones de trama para reutilizar sprites a mitad de cuadro.

• 2.5D