Timeweb.Cloud

Тетрис — одна из самых (если не самая!) известных видеоигр, чьё имя известно даже людям, бесконечно далёким от этой индустрии. Когда в 1989 году «Тетрис» вышел на Nintendo Game Boy, он стал мировым хитом, продавшись миллионами копий и зарекомендовав себя как самая любимая в мире видеоигра-головоломка.

Для старинной видеоигры, которая начиналась как любительский проект компьютерного разработчика из СССР, влияние «Тетриса» по-прежнему сильно, доказательством чему служит огромная база игроков, по сей день пытающихся полностью пройти игру. Его успех также породил желание создать продолжение. Появились побочные продукты: такие как Hatris, Welltris и Wordtris, а также итеративные продолжения, такие как Tetris 2, Tetris DS и Tetris Effect. Но у игры могло бы быть ещё одно продолжение, которое так и не вышло. Сам создатель Тетриса, Алексей Пажитнов, придумал другую, более интеллектуальную версию игры.

На Game Developers Conference (GDC) 2024 Алексей Пажитнов рассказал о своих первоначальных планах по выпуску продолжения «Тетриса» и о том, почему мы только сейчас слышим об этом публично. Это запланированное продолжение, получившее название Tetris Reversed, было призвано изменить способ игры в тетрис. Но сиквел игры уже более десяти лет находится на стадии прототипа.

❯ Создание прототипа

Нет особого смысла приводить здесь историю Алексея Пажитнова и создания им оригинальной игры. При желании эту информацию можно найти в Википедии. Даже фильм сняли про это, многое конечно приукрасили (Голливуд же), но тем не менее. Можно упомянуть, что Пажитнов живет в США с 1991 года, где он участвовал в разработке таких игр, как Pandora’s Box, и работал с такими компаниями, как Microsoft и WildSnake Software. Помимо «Тетрис», он является автором таких игр, как Hatris, El-Fish и Hexic, а также многих других, которые углубили и расширили игровой дизайн. В 2007 году он был удостоен First Penguin Award на церемонии вручения наград Game Developers Choice Awards за прорыв в мире игр.

История продолжения Тетриса началась, когда хорватский разработчик Ведран Кланач посетил фестиваль игр NLGD в Нидерландах в 2011 году. Там Ведран разговорился с Мартином де Рондом из Guerrilla Games. Де Ронд заявил, что у него есть договоренность с Пажитновым о создании прототипа совершенно новой игры «Тетрис». Кланач естественно ухватился за возможность поработать с такой легендарной фигурой.

Пажитнов придумал альтернативную версию игры под названием Tetris Reversed, в которой правила аналогичны обычному тетрису — игроки управляют падающими блоками, перемещая, вращая и размещая их, однако блоки падают перед цветными фоновыми пространствами, которые игрок пытается очистить. Т.е. тетрамино (блоки тетриса) использовались для устранения стены блоков, а не для складывания их друг в друга. Название «Reversed» происходит от того факта, что заполненные и пустые места могут меняться местами, инвертируя игровое поле. Примерный принцип игры можно посмотреть на Реддите, где три года назад уже сделали подобный реверсивный Тетрис.

Де Ронд был посредником между Пажитновым и Кланачем – эти двое впервые лично встретились только в 2024 году. Де Ронд передавал инструкции по проектированию от Пажитнова Кланачу, который в свободное время создавал код игры на своем собственном движке. Кланач ныне является генеральным директором компании Ocean Media. Он был аэрокосмическим инженером, который начал свою карьеру в компании Croteam, где создал игровой движок для Serious Sam 2. За последние 20 лет он, в качестве программиста и исполнительного продюсера, поучаствовал в производстве более чем в 200 проектов.

Основная часть работ по разработке Tetris Reversed была проведена в период с марта по ноябрь 2012 года. Однако к концу года проект выдохся. Прошло три года, а дальнейшего развития не последовало, что заставило самого Пажитнова предположить, что проект фактически мёртв, а прототип игры утерян.

Идея игры возникла вновь только в 2017 году, когда Кланач рассказал о ней Владу Мику, специалисту по развитию бизнеса. Мику решил лично познакомить Пажитнова с Кланачем, когда он и Кланач ужинали в апреле 2023 года вместе с Кейт Эдвардс, генеральным директором Geogrify и говорили о фильме «Тетрис». Тогда Кланач упомянул, что в его личных архивах в компьютерных файлах старого ПК с Windows 7 до сих пор хранится прототип игры под названием Tetris Reversed.

В 2024 году Влад Мику свел Пажитнова и Кланача на GDC 2024. Результатом стала специальная комиссия, в которую вошли Кейт Эдвардс, Влад Мику, Алексей Пажитнов и Ведран Кланач – четыре ключевые фигуры в возрождении прототипа.

Пажитнов, который почти забыл о существовании прототипа, приветствовал возрождение игры. Он сказал, что это Tetris для людей с IQ 300. В оригинальной игре игрок сосредоточен лишь на части экрана: появляется блочок, который нужно куда-то перетащить и разместить. Теперь же игроку придется использовать всё игровое поле на экране сразу. По словам разработчиков, это приближает Tetris Reversed к настольным играм, вдохновившим оригинал. В отличие от оригинального тетриса, в который можно играть в течение длительного времени, Reversed был разработан для более коротких сессий, некоторые из которых длились до десяти минут. Основываясь на уровнях и выборе, Пажитнов заявил, что на некоторых уровнях выиграть может быть «абсолютно невозможно» в зависимости от того, как были установлены фоновые блоки.

❯ Тетрис наоборот

Основная механика игры, описанная и изображенная на фотографиях слайдов, такова:

Поле игры:

• Пользователь имеет игровое поле, состоящее из сетки из 10 столбцов на 20 строк.

• Каждый квадрат имеет два состояния: полный (серый) или пустой (чёрный).

Каждый игровой раунд начинается с появления фигуры на игровом поле. Игрок может выполнить одно из двух действий:

• Разместить фигуру на поле;

• Инвертировать поле.

Существуют также две добавленные механики:

Неразмещаемая клетка:

• Неразмещаемая клетка – это клетка, на которую нельзя поставить фигуру.

• Заполненная неразмещаемая клетка представлена заполненным квадратом со значком желтого шара.

• Пустая неразмещаемая клетка представлена пустым квадратом со значком чёрного шара.

Клетка инвертирования поля:

• Клетка инвертирования поля представлена значком молнии.

• Если фигура помещена на клетку «Инвертировать поле», игрок получает +1 действие «Инвертировать поле» для дальнейшего использования.
  

❯ Будет ли официальный релиз Tetris Reversed?

Как говорит Алексей Пажитнов, он и Кланач выполнили свою работу:

«Я завершил концепцию, развитие, идеи и всё, что есть в Tetris Reversed. Это было на предварительном этапе, и с этим прототипом мы были готовы начать производство. Но в данном случае производство так и не началось, поэтому нам пришлось ждать следующего этапа, чего так и не произошло, потому что доводить его до конца — не наша работа. В то время у Мартина де Ронда было слишком много дел, поэтому он отложил этот этап производства, вероятно, потому, что у него были проблемы с The Tetris Company и получением разрешения на продолжение работы над этой версией игры. Он закрыл для себя это дело и пошел дальше, и именно поэтому Tetris Reversed так и не был выпущен».

Пажитнов и Кланач заявили, что запланированная игра имеет потенциал, и надеются когда-нибудь вернуться к ней, при условии, что им удастся найти заинтересованных в ней инвесторов и издателей. А в последние годы наблюдается большой интерес к отменённым и устаревшим концепциям игр, и Tetris Reversed — это действительно интригующий взгляд на альтернативную версию Тетриса.

Есть много примеров, когда отменённые проекты видеоигр набирали обороты и выпускались спустя годы после цикла их разработки. Для компании Tetris же оригинальная игра по-прежнему является дойной коровой, и по каким-то неведомым причинам они, почему-то, не смогли найти подходящую возможность для Tetris Reversed.

Увидим ли мы когда-нибудь, как Tetris Reversed будет выпущен как эксклюзив для Nintendo Switch 2? Возможно. А в это время в Интернете уже можно найти и скачать бесплатные неофициальные игры под названием Tetris Reversed. Некоторые загружают на Гитхаб код собственной версии Tetris Reversed.

И хотя Tetris Reversed, возможно, никогда не увидит свет, оригинальная игра, вдохновившая его, по-прежнему популярна, несмотря на солидный возраст в четыре десятилетия.

Даже за последние несколько месяцев спидранеры несколько раз превосходили рекорд версии для NES. После того как в январе 2024 года Уиллис «Blue Scuti» Гибсон стал первым человеком, который полностью прошёл игру, другой игрок – Энди «P1xelAndy» Артиага – в феврале набрал 8 952 432 очка, побив рекорд Гибсона. Всего несколько недель спустя Алекс Тач почти удвоил рекорд Артиаги, набрав 16 248 080 очков, выиграв 2600 долларов и став первым человеком, преодолевшим отметку в 10 миллионов очков.

Однако так называемая “последняя задача” — прохождение уровня 255 и перезагрузка игры — остается непобеждённой. Может у вас получится?

• Написано специально для Timeweb Cloud и читателей Пикабу. Подписывайтесь на наш блог, чтобы не пропустить новые интересные статьи.

• Облачные сервисы Timeweb Cloud — это реферальная ссылка, которая может помочь поддержать наши проекты.

Когда я разбирался с программируемыми калькуляторами, то думал, как бы элегантнее протестировать функциональность устройства. Один из известных способов проверки – это реализация какой-либо игры.

Игр для калькуляторов, как на просторах бывшего СССР, так и за рубежом громадное количество, остаётся только выбрать. Наиболее популярная — это «Посадка на Луну». Однако, для меня она показалась скучной и неинтересной, а сам код сложным и запутанным. Поэтому мой выбор пал на крестики-нолики, так как все мы играли в них в школе, и мне стало интересно сыграть в неё с калькулятором.

Реализовать игру решил на модели HP-32S, поскольку он мне очень полюбился за красоту архитектурной реализации и удобство программирования.

❯ Основа программы

В предыдущей своей статье "Калькуляторы с обратной польской нотацией" я делал обзор литературы для программируемых калькуляторов. Среди которой была замечательная книга А.Г. Гайшут "Калькулятор твой помощник и соперник в играх".

В этой книге приводится огромное количество примеров игр на калькуляторе и, в частности, пример игры в крестики-нолики:

Мне не удалось найти описания логики работы этих игр, а автор книги, к сожалению, умер в 2015 году. Попытка искать ответ в публикациях автора, любезно предоставленных на его личном сайте, не увенчалась успехом.

Поэтому придётся разбираться с этой программой самостоятельно. Приведу текст и описание программы из книги под спойлером:

Описание программы Крестики-нолики из книги:

Главная задача – это перенос этого кода с МК-61 на калькулятор HP-32S. Для начала, разберёмся как эта программа работает.

❯ Проверка программы на МК-61

Первое, что я сделал – это перенабрал код из книги в формате, который понимает онлайн-эмулятор МК-61.

Кстати, если интересно, то можно попробовать поиграть в эмуляторе, чтобы понять принцип работы. Для этого копируем код, вставляем в область «Код программы:» и нажимаем кнопку «Ввести в память». Картинка из книжки выше подсказывает нам, что калькулятор даёт координаты, куда ставить "X", а мы ему в ответ передаём координаты, куда ставить "O".

Чтобы начать играть на клавиатуре калькулятора, нужно нажать кнопку [С/П]. В ответ будет выведено число, первое число всегда «9» (центр поля). В ответ необходимо ввести свою координату, например, «2» и нажать [С/П]. И так далее, пока вы не проиграете (калькулятор выведет «77», либо будет ничья (калькулятор выведет «0»).

Чтобы посмотреть последний ход калькулятора, надо обменять регистры X и Y местами, для этого нужно нажать на клавишу [⟷].

Проверка показала, что всё прекрасно работает как в эмуляторе, так и на живом калькуляторе, и ошибок в программе нет.

❯ Анализ кода программы для калькулятора МК-61

Для понимания работы программы, я переписал её на python. Конечно, даже при переносе на привычный язык программирования, код будет выглядеть немного диковато, поскольку реализовывался на совершенно иных принципах, но он хотя бы будет читаемым для остальных пользователей.

Особенность программирования МК-61 в том, что он пропускает команду перехода, если условие истинно, и исполняет — если ложно! Поэтому все условия для python пришлось инвертировать. Плюс, я для удобства ввёл дополнительные функции, которые также перенёс впоследствии в HP-32S: функция вывода координат крестиков и ввода ноликов, функция ничья и победа калькулятора:

Первое – инициализирую регистры калькулятора:

После всех подпрограмм идёт головная программа:

Можно увидеть, что в любом случае в самом начале крестик будет стоять на координате 9. Вся основная логика сокрыта в подпрограмме.

Из всего кода я понял, что второй ход калькулятора будет на единицу меньше оппонента, а если ход был в координату «1», то равен восьми. Но вот что делает остальная логика программы, особенно зачем там тригонометрическая функция, для меня осталось загадкой. Буду рад читателям, если кто-то сможет прояснить, как же работает эта программа.

Исходный код доступен в репозитории проекта.

И, да, код вполне себе работоспособен, в чём несложно убедиться:

❯ Перенос кода на HP-32S

Напомню, что калькулятор HP-32S, который есть у меня, принадлежит семейству калькуляторов HP10B/14B/17B/17BII/19BII/20S/21S/22S/27S/28S/32S/32SII/42S, таким образом, всё, что приводится ниже, с небольшими адаптациями можно будет перенести и на другие модели этой серии.

Трудозатраты в предыдущей главе, по переносу кода на python, были проделаны с двумя целями:

1. Понять, как же работает этот код (увы, не выполнено).

2. Более удобно переносить на другую модель калькулятора.

Этакая программная блок-схема, которая позволяет понять, какие регистры нужны, какие переходы и прочее.

Вооружившисьдокументацией на калькулятор HP-32S, я переписал программу крестиков-ноликов с питона для него. Для удобства я делал это в таблицах Exel. Как я уже говорил, особенность калькулятора в том, что он маркирует каждую строку буквой и цифрой, а любая метка – это смена буквы. Таблицы идеально подходят для этого.

Ниже под спойлером, приведён код программы. Если вы хоть немного знаете ассемблер и какой-то другой язык программирования, хоть тот же BASIC, то без труда сможете понять, что же там происходит.

Код программы для калькулятора HP-32S:

В силу того, что на калькуляторе HP-32S можно сделать вывод на экран конкретного регистра (с указанием имени регистра), а также запрос ввода другого конкретного регистра, то ввод-вывод становится чуть более интерактивным и интересным.

Лучше один раз увидеть, чем тысячу раз прочитать.

❯ Выводы

Изначально задача казалась мне такой простой, но заняла у меня достаточно приличное время. Её ценность состояла в том, что мне удалось разобраться — как же программировать для калькулятора HP-32S. В результате оказалось, что из модельного ряда калькуляторов, с которыми я занимался — эта версия оказалась самая дружелюбная и удобная.

Другой задачей, которую я хотел решить — это разобраться, каким образом изобретались подобные программы для микрокалькуляторов. Из-за того, что у калькулятора ограничена память программ, производилась какая-то дичайшая оптимизация, поэтому она выглядит так запутанно. Но, к моему сожалению, ни толковой литературы, ни описания, как это делалось, мне не удалось найти.

Поэтому, если у вас, уважаемые читатели, есть идеи о том, как же работает программа крестики-нолики (можно анализировать код python), то я с удовольствием их выслушаю.

❯ Полезные ссылки:

1. Гитхаб этого проекта

2. Первая часть «Калькуляторы с обратной польской нотацией»

3. Сайта автора «Гайштут и его друзья»

4. Онлайн-эмулятор МК-61

5. Документация на калькулятор HP-32S

Если вам интересна металлообработка, старое железо, всякие DIY штуки, погроммирование и linux, то вы можете следить за мной ещё в телеграмме.

• Написано специально для Timeweb Cloud и читателей Пикабу. Подписывайтесь на наш блог, чтобы не пропустить новые интересные статьи.

• Облачные сервисы Timeweb Cloud — это реферальная ссылка, которая может помочь поддержать наши проекты.

Однако, рулить дисплеем, как правило, та ещё задача. «Особенно если динамическая индикация, да ну его, влом!» — подумал было я. Но у того же продавца обнаружилась и, судя по всему, управляющая плата:

На фотографии виднеется 8085 процессор, 8251 UART и ПЗУшка — казалось бы, дизассемблируй себе, разбирай протокол, да просто с ардуины выводи что угодно. Да ещё и за одну йену, это прям даром! После этого я решил всё же попытать удачу и выхватить этот дисплей. Тем более, что давно уже хотелось какие-нибудь красивые часики в комнату...

Конечно же, какая-то зараза попыталась из-под меня эти лоты перехватить, но в итоге за примерно десять тысяч йен весь комплект достался мне.

❯ Всё уже поломано до нас

Через пару-тройку дней приходит посылка. Продавец, конечно, пожалел упаковки, и поэтому плата и дисплей просто болтались в коробке — но, к счастью, всё выглядело целым.

Первым же делом снимаю ПЗУ, кидаю в MSX, чтобы вычитать на комп, но увы — кроме нулей ничего не вычитывается, да ещё и греется оно очень подозрительно. При подаче питания сама плата тоже ничего не делает.

На шине процессора никакой активности нет, хотя тактовый сигнал в норме — то бишь, если бы даже ПЗУ и было целым, читать из него процессор не пытается. Плата ещё и закатана в какой-то лак, который не плавится и не растворяется, поэтому чинить такое будет то ещё «удовольствие». Даже масочные ПЗУ со шрифтами нормально не вытащить…

Гуглёж по маркировке (Morio Denki 6M06056) тоже ничего, кроме сайта производителя, не выявил. Судя по всему, они занимаются дисплеями для транспорта — так что, скорее всего, этот стоял в каком-то автобусе или поезде.

Вероятнее всего, это был автобус — ведь в поездах между станциями, как правило, на экране идёт бегущая строка. В старых автобусах же отображается лишь название следующей остановки. Выгоревший текст — 「次は、（неразборчиво）」(«Следующая: (нрзб.)») подтверждает эту догадку.

❯ Плата драйвера панели

Значит, придётся рулить панелью напрямую — благо, какая-то плата, адаптирующая его к какой-то шине, к дисплею уже прилагается.

Судя по наличию микросхемы ОЗУ (MN2114), плата представляет себе какой-то простенький фреймбуфер. Отлично, значит с динамической индикацией на 100+ катодов уже разобрались до меня :-)

Справа снизу находится трапециевидный «молекс», знакомый нам по старым жёстким дискам. Линия 5 вольт и общий провод совпадают по распиновке — отлично, значит запитать попробуем от обычного компьютерного источника питания.

Пара минут с тестером и карандашом — и вот уже отчётливо видно, где на разъёме шины данных входы, а где выходы.

Верхний ряд группами по 4 пина соединён со входом коммутатора 74LS257 — скорее всего, это вход данных шириной в 1 байт. Нижний ряд же идёт на инвертеры, выполняющие роль буферов — так хотя бы можно понять, что в нём есть 5 входных сигналов, и 2 выходных.

Быстренько раскидываем на огрызке старой макетки штуковину, чтобы накручивать произвольные значения на восьмибитном входе данных и перемычками дёргать остальные, а на светодиодах смотреть выходные сигналы.

Ничтоже сумняшеся, я подключаю старый блок питания от компьютера к молексу на плате… И конечно же дисплей всё так же мёртв. Никакой реакции ни на входные данные, ни на закорачивание шины данных у чипа памяти на землю.

❯ Конструкция дисплея

Почему-то всё это время мне думалось, что это — ВЛИ, которому нужно около 20-30 вольт для свечения. Однако при прозвонке самой лампы тестером никакие пины между собой соединены не были — в случае ВЛИ так быть не может, ведь ему нужен накал катода. Ну, разве что, если нить накала перегорела…

Впрочем, пристальный взгляд на дисплей под лупой показал, что ни накала, ни сеток — типичных для люминисцентных индикаторов компонентов — там и вовсе нет:

Значит, скорее всего, это газоразрядный индикатор! По горизонтали у него расположены платы с кучей группированных транзисторов. По маркировке «L-S» никакие транзисторы в справочниках подходящих лет, увы, не находятся.

По бокам у дисплея — практически одинаковые платы с диодами, логическим инвертером (7414) и неизвестным модулем Mitsubishi MA7446-01.

Собираем мозги в кучу и пытаемся понять, что делать дальше:

• Поперёк «12-вольтовой» линии питания стоит конденсатор на 250 вольт — значит, как минимум, там должно быть высокое постоянное напряжение. Очевидно, положительное, если этот конденсатор проектировщики не вставили туда в роли петарды.

• На плате мультиплексора между питанием и выходом на дисплей есть цепь с транзистором 2SC1473 — он тоже рассчитан на 250 вольт.

Значит, скорее всего, на молексе вместо 12 вольт ожидается, как минимум, под сотню с лишним, а значит и индикатору для поджига нужно напряжение где-то такого порядка.

В итоге из загашников извлекается маленький инвертер для электролюминисцентных проводов, к нему приделывается диодный мост, и вуаля — у нас есть кривой маломощный источник 160 вольт постоянки.

Припаиваем к одному из горизонтально стоящих пинов минусовой выход через резистор на пару килоом, а плюсовым аккуратненько одной рукой ведём по вертикально-стоящим…

Ура, значит сам дисплей, как минимум, жив! Можно заказывать повышающий модуль на амазоне, а пока он едет — заняться восстановлением платы мультиплексирования.

Конечно, можно было бы сделать целиком свою, и управлять аж субпикселями, как на видео. Но динамическая индикация на сотню с гаком катодов — это то ещё развлечение, поэтому мне проще было оставить всё как есть.

❯ Диагностика платы мультиплексора

Под такое дело для проекта был куплен аж целый китайский лабораторник на амазоне — и подключение платы к нему показало, что жрёт она как не в себя! Почти что целый ампер, на конструкцию из 38 корпусов. Для логики серии 74LS это уж слишком много. Получается, в плате управления тоже что-то не так.

Так как компаратора навроде HP 10529A у меня нет, пришлось вооружиться осциллографом и таблицами истинности из даташитов.

На шине данных у ОЗУ хоть и завалены фронты, но в принципе всё смотрится не так и плохо:

А вот на прочих чипах местами встречается откровенная дичь — например, сигналы, у которых логический ноль где-то на 1,8 вольтах, а единица на 3,5.

В двоичной логике бывает True, бывает False, но встречается и «Да нет наверное»:

Местами и вообще какие-то непонятные лесенки, которых явно в цифровой схеме быть не должно. Ниже троичная логика, прямиком из семидесятых:

Видимо, собирали девайс на 74 логике из альтернативной вселенной.

По итогам пары дней такого копательства, вкупе с тыканием термопарой по всей плате даже туда, где солнечный свет не бывал, обнаружились следующие виновники:

• 107-1 (JK-триггер) — кипятится (60+°C) сразу при включении питания, выход закорочен на вход

• 107-2 — от выхода на вход 1кОм, в первом триггере выходной сигнал просажен (ну ещё бы), а второй вообще выдаёт не то, что в даташите, а погоду на Марсе. До кучи ещё и греется под 40 градусов.

• 107-3 — 2кОм со входа на выход, теплее всего остального.

• 393-1, 393-2 (сдвоенные 4-битные счётчики) — между тактовым входом и Vcc всего лишь 2 кОм, поэтому и сигналы выглядят странно.

До кучи, у сбоивших микросхем пин Gnd явно отличался по внешнему виду — припой был как будто потемневшим, и его там было больше, чем на остальных пинах в том же ряду/столбце.

Возможно, после пробоя там прошёл достаточный ток, чтобы расплавить припой и собрать его в такие горки?

В любом случае, другие чипы с таким же симптомом было тоже решено поменять на всякий случай.

Радиомагазинов в городе уже толком не осталось — поэтому берём вкусняшки, паяльник, и едем к товарищу хабарить полный комплект логики из ведра старых плат.

JK-триггеры оказались настолько сложной в применении штукой, что ими, видимо, никто пользоваться и не захотел — поэтому пришлось докупать их отдельно в интересном магазине, по сей день торгующем теми ещё музейными экспонатами.

❯ Повторный запуск

Выпаиваем всех подозрительных и заменяем их на панельки — ну вдруг опять вылетит, не паять же по новой :-)

Подаём питание. Один из светодиодов на макетке, раньше постоянно горевший, на сей раз гаснет — это хороший знак. Ставим крутилки в положение 0xFF, от балды трогаем один из джамперов, и…

Оно живое!!! И жрёт со всеми включёнными пикселями аж 25 ватт.

Экспериментально подбираем распиновку коннектора:

Способ управления тоже оказался весьма простым и понятным.

После подачи питания нужно дождаться, пока ~READY не уйдёт в лог. 0. Затем выставляем биты данных и дёргаем ~CLOCK. Этот байт попадёт в верхнюю половину самого левого столбца — пиксели, выставленные в «1», загорятся, а в «0», соответственно, погаснут.

Следующий импульс на ~CLOCK запишет байт в нижнюю половину самого левого столбца, потом — верхнюю половину второго столбца, и так далее — сверху вниз, слева направо. После записи последнего байта (нижняя половина самого правого столбца), следующий байт опять попадёт в верхнюю половину самого левого, т.е. запись идёт в цикле.

Если мы хотим начать рисовать с начала, можно дёрнуть ~RETZ — это обнулит счётчик, и рисование опять начнётся с самого левого столбца. Можно сбросить вообще всё и очистить экран при помощи ~RESET.

Притянув BRIGHT к земле можно уменьшить яркость (и потребляемую мощность) дисплея вдвое. Притянув же к земле SHOW, можно отключить отображение на дисплее вообще, при этом рисовать в память платы всё так же возможно.

❯ Проба пера

Так как терпения у меня в организме ещё меньше, чем дофамина, то была распотрошена ещё какая-то плата из мусорки. Оттуда были извлечены TC4050B — буферы, которые отлично подойдут для согласования 3.3-вольтовой ESP32 с 5-вольтовой логикой на дисплее.

Схема в этот раз даже не рисовалась, всё соединялось сразу из головы. Пишем простенькую процедуру, двигающую бит в слове туда-сюда, заливаем скетч, и любуемся:

Дописываем ещё простенький рендер шрифтов, обновляем скетч:

Ну а дальше едем в Акихабару закупаться требухой для развития проекта до какого-то полезного состояния :-)

Опытный читатель уже догадался по содержимому этого хабара из Акихабары, что дисплею уготована типичная радиолюбительская участь — стать будильником-метеостанцией %)

Операционная система же обрела рабочее название Plasma Information System OS — или, если коротко, PIS-OS.

Смотрится итоговый результат, как по мне, восхитительно:

Но о сборке девайса и написании прошивки — уже в следующей части :-)

В реалтайме за обновлениями, среди тонны фоток еды и Мику, вы можете также следить в моём телеграме.

Также, можно посмотреть ход описанного в статье «в реалтайме», прочитав тему на EEVBlog.

• Написано специально для Timeweb Cloud и читателей Пикабу. Подписывайтесь на наш блог, чтобы не пропустить новые интересные материалы.

• Облачные сервисы Timeweb Cloud — это реферальная ссылка, которая может помочь поддержать наши проекты.

Недавно я прикупил себе старенький и оригинальный — «тот самый» тетрис, а дальше меня затянуло. Собственно, нормальная ситуация. Однако, мне пришлось столкнуться с одной неприятной проблемой: если во время игры — скорость (ака сложность) повышается выше двух пунктов, то играть становится совершенно невозможно, а скоростей-то много…

Понятно, что идёт какая-то ошибка в подборе частоты задающего генератора в контроллере тетриса, и это даже слышно на слух, так как мелодия играет уж больно быстро. Потому, мне пришла в голову мысль, а возможно ли как-то внести аппаратные изменения в устройство, так чтобы понизить частоту контроллера для корректной игры? Сам спросил — сам ответил.

Мне хотелось сделать фичу, навроде решения, как на стародавних компьютерах, у которых была кнопочка "Turbo", которая, несмотря на своё название, снижала частоту процессора. И таки да! Не буду вас томить — эта затея мне удалась, и на выходе получился весьма забавный и простой — аппаратный тюнинг тетриса.

❯ Суть проблемы

Вдохновлённый статьями Azya о реверсе тетриса, я прикупил себе точно такой же аппарат, фигурировавший в его публикациях. И обнаружил, что частота работы встроенного микроконтроллера сильно завышена.

В играх типа Brick Game, в народе известных как тетрис, не всегда корректно выставлен задающий генератор, в результате, при увеличении скорости выше второй, играть становится просто невозможно.И это явно бага, которую проще всего проиллюстрировать на видео:

Вот я, взрослый человек, и не смог пройти игру на третьей скорости, а что уж говорить о детях? Плюс, мне было дико интересно узнать, что будет, если пройти игру на максимальной скорости: покажут ли мультфильм в конце? При достижении определённого количества очков скорость растёт, а что произойдёт при взятии последней скорости?

Ну что же, настало время RTFM на процессор HT443A0.

❯ Приступим!

Из статей «Так какой же процессор использовался в играх Brick Game?» часть 1 и часть 2 мы узнаем, что конкретно в этой модели тетриса установлен четырёхбитный микроконтроллер HT443A0. И если обратиться к документации, то можно выяснить, что частота процессора задаётся резистором.

Ниже привожу схему из документации на этот контроллер, которая попутно является просто принципиальной электрической схемой тетриса:

Но, как обычно бывает, нигде не сказано, какой номинал резистора отвечает за определённую частоту. Единственное, что мы знаем, в каких пределах его можно изменять (от 36 кОм до 620 кОм). Это значит, что настало время весёлых опытов.

Напомню, что микросхема представляет собой каплю смолы на печатной плате. Таким образом, распиновка чипа нам недоступна, но логика подсказывает, что резисторов на плате будет не так уж и много.

Если вскрыть корпус этого устройства, то можно увидеть следующую картину:

В моём устройстве вместо пьезо пищалки, стоит магнитный динамик и небольшая схема усиления на одном транзисторе. Резистор снизу на фотографии нужен для схемы усиления. А вот резистор сверху – это явно сопротивление задающей частоты. Измеряем его сопротивление и получаем около 15 кОм.

Внимание вопрос: если мы уменьшим сопротивление – частота вырастет или уменьшится? Да, зная RC-цепочки понятно, что при уменьшении сопротивления частота будет расти, но нужно в этом убедится. Да и сверху напаять резистор проще, чем делать последовательное соединение.

Увеличиваем частоту

Подбираю номинал резистора в 15 кОм и припаиваю его в параллель к основному, тем самым уменьшая сопротивление ровно в половину.

И, вы знаете, факир был пьян, и фокус не удался, это сработало. Конечно, я хотел уменьшить скорость работы тетриса, а в результате ускорил его. Тем не менее это вполне себе рабочее решение.

Интересно теперь уменьшить частоту тетриса.

Уменьшение частоты

Попробую теперь уменьшить частоту в два раза. Для этого я просто подпаял резистор последовательно с основным, тем самым изменив сопротивление до 30 кОм.

И это оказалось тем самым сопротивлением, на котором тетрис играет адекватно, с той скоростью, которой должен.

Круто, теперь можно уже завинчивать и играть, но мне хотелось большего.

Во-первых, мне хотелось проверить: возможно ли менять частоту на ходу.
Во-вторых, как я уже говорил, хочу попробовать пройти тетрис на самом высоком уровне сложности.

❯ Добавляем регулятор частоты

Тут никаких высоких материй нету, просто заменяем постоянный резистор на переменный, найденный где-то в хозяйстве. И даже весьма удобно вывести проводочки из корпуса через батарейный отсек.

После сборки можно приступить к натурным испытаниям.

Как видно, всё отлично работает и можно в любой момент выставить комфортную частоту работы. Единственное, если тетрис вдруг зависнет при таких операциях, перегрузить его получится, только отключив питающие батареи.

❯ Выводы

Да — частоту работы микроконтроллера можно менять прямо на ходу. А вот насчёт мультика — сохраню интригу, пускай кто-то сам пройдёт, и проверит можно ли посмотреть его :)

Честно говоря, мне тоже хотелось приобщиться к этому движу вокруг реверса Brick Game. Даже немного поколдовал с транслятором ассемблера и некоторыми другими вещами. Но то времени, то вдохновения не хватает, то просто экосистемы таких же фанатиков. Поэтому для начала решил для себя сделать что-то простое и понятное.

Из забавного: понял, что можно сделать некий DJ тетрис пульт, видео с которым — успешно завирусилось у меня в шортсах:

❯ Полезные ссылки:

1. Процессор, который использовался в «Тетрисе»: на каких SoC работала недорогая микроэлектроника в 90-х?

2. Так какой же процессор использовался в играх Brick Game?

3. Так какой же процессор использовался в играх Brick Game? Часть 2

4. Документация на микроконтроллер HT443A0

Если вам интересна металлообработка, старое железо, всякие DIY штуки, погроммирование и linux, то вы можете следить за мной ещё в телеграмме.

• Написано специально для Timeweb Cloud и читателей Пикабу. Подписывайтесь на наш блог, чтобы не пропустить новые интересные материалы.

• Облачные сервисы Timeweb Cloud — это реферальная ссылка, которая может помочь поддержать наши проекты.

Стремление людей запечатлеть то, что они видят, кажется, было всегда. Сначала они рисовали углём на стенах пещеры, потом красками на холстах. А в последние пару столетий роль человека свелась лишь к нажатию на кнопку. Всю остальную работу делает свет, спроецированный на фоточувствительную поверхность.

В классической фотографии такая чувствительность к свету достигается благодаря замечательным свойствам солей серебра. В альтернативном фотопроцессе под названием цианотипия — используются соли железа. Но так ли уникальны эти металлы и их соли? Возможно ли сделать фотографию, например, на поверхности меди?

В детстве я замечал, как отполированная медная фольга, приклеенная к текстолиту, достаточно быстро темнела на солнечном свету, однако потемнение не происходило на необлучённых участках. Тогда я отметил, что какая-никакая фоточувствительность у меди имеется. Потом у меня долго витала идея получения фотографии на медной пластине. А ещё, мне очень хотелось понять, почему же такой фотографии нет повсеместно?

Как-то я рассказал об этой затее strain_pulse, и мы решили попробовать ответить на этот вопрос вместе.

❯ Начало пути

Светочувствительность меди я использовал ещё в радиолюбительской практике. Достаточно было зачистить стеклотекстолит до блеска мелкой наждачной бумагой, затем положить сверху трафарет, нарисованный тушью на кальке, и оставить всё это под очень яркой лампочкой (150-200 Вт) на сутки. После этого на плате появлялся рисунок, который можно было обводить цапон-лаком.

Этот метод этот был описан в книге О.Г. Верховцев К.П. Лютов «Практические советы мастеру-любителю: Электротехника. Электроника. Материалы и их обработка.» 1987 г.

Чтобы активировать поверхность меди и ускорить процесс её фотоокисления, нужно использовать хлорное железо… В 2015 году я с успехом повторил этот опыт и подробноописал у себя в ЖЖ. Приведу две фотографии оттуда.

Невооружённым взглядом видно, что получился хорошо читаемый негатив. Да, есть разводы, не очень хорошая контрастность, но вполне можно увидеть буквы и даже следы скрепок.

Именно с этого момента я точно понял, что хочу сделать настоящую живую фотографию на медной пластине и стал предпринимать множество попыток. Одной из них была покупка фотоаппарата “Любитель” и закрепление медной пластины внутри него. Но, к сожалению, ничего не получилось.

Только после того, как я объединил усилия с strain_pulse, у нас начали появляться реальные результаты.

❯ Первые опыты

Первые планы были наполеоновские: сделать из коробки и линзы простейшую фотокамеру, и на неё заснять некоторый объект.

Идея такая: мы активируем медь в хлорном железе, размещаем её внутри импровизированной фотокамеры, закрываем коробку, включаем свет, и спустя десять минут радуемся результату.

В камере главное — это объектив. Его роль играла обычная собирающая линза. А главное, у линзы — это фокусное расстояние. Зная его и прикинув, во сколько раз хотим увеличить/уменьшить изображение относительно объекта, мы по формуле тонкой линзы легко сможем определить на каком расстоянии расположить объект, и где искать изображение.

Фокусное расстояние с достаточной для нас точностью измерить довольно легко. Нужно взять простую советскую… линзу и с её помощью получить на полу резкое изображение лампы, которая висит на потолке. Расстояние от линзы до пола будет с высокой точностью равно фокусному. Это следует из всё той же формулы тонкой линзы, если пренебречь слагаемым, содержащим расстояние от линзы до потолка.

Изображение мы решили делать уменьшенным примерно в два раза, чтобы собрать больше света и снизить время экспозиции. Рассчитав все расстояния, стали по линейке и экрану определять, не ошиблись ли мы в расчётах.

Увидеть сие действо можно на фотографии ниже. Для точности, в качестве экрана следует использовать инструкцию к фрезерному станку, ну или в крайнем случае — к токарному — это пункт обязательный ;)

После этого берём подходящую коробку, и открываем кружок умелые руки, а спустя 10 минут получаем готовую камеру. На вспененный полиэтилен наклеен двухсторонний скотч, куда будет крепиться медная пластина.

После того как камера готова, осталось просто выключить свет, замочить фольгированный текстолит на две минуты в хлорном железе и зафиксировать на нужном месте. Включаем свет и даём экспозицию.

Через десять минут открываем дрожащими руками коробку иииии… Ничего… Вообще, ничего, никакого эффекта. То есть медь даже цвет не поменяла. Это был провал…

Время было позднее, и я поехал домой, захватив этот активированный текстолит. А дома мне пришла другая интересная мысль.

❯ Удивительное открытие

Пока я ехал в метро, мы переписывались в телеге. Пришла идея, что стоит использовать что-то более коротковолновое. Судя по цвету меди, она должна хорошо поглощать ультрафиолет.

Придя домой, я взял эту активированную медную пластину, положил на неё десять рублей, и засунул на десять минут в лампу для ноготочков.

Каково же было моё удивление, когда спустя десять минут медь почернела там, где на неё светила лампа, и осталась розовой под монеткой.

Два главных вывода из этого опыта:

1. Главным действующим лицом в чернении меди является ультрафиолет.

2. Пластины после активации хлорным железом медь можно хранить некоторое время в тёмном месте.

Второй вывод полезен тем, что можно заранее заготовить медные пластины и потом ставить их в фотоаппарат.

Следующий вопрос: а есть ли возможность дезактивировать медь? Была попытка помыть с мылом и мочалкой плату и затем закинуть обратно под УФ лампу.

Выводы, увы, неутешительные. Всё равно темнеет, и нужно искать другие способы закрепления.

Мы попытались повторить опыт с импровизированным фотоаппаратом и мощным УФ-фонариком.

К сожалению, ничего не получилось. И дело не в линзе, которая может задерживать часть УФ (но для этого диапазона это никак не влияет), просто не хватает интенсивности света.

Но, явно мы на верном пути, и нужен другой подход.

❯ Контактная фотография

Мы решили отложить непосредственное получение фотографии, и сосредоточились на методике фактического получения читаемого снимка в меди. Для этого решили использовать негативный портрет на фотопластинке, который strain_pulse делал в своём кружке. Процесс получения такой фотографии называется контактная печать.

Взяв текстолит, мы просто натёрли его ваткой, смоченной в растворе хлорного железа, тем самым активировав медь. Способ хуже, чем погружной, но для подобных опытов годится. Затем взяли стеклянный негатив, положили сверху и начали светить ультрафиолетовым фонариком.

Светили таким образом минут 10, водя фонариком по всей плоскости негатива. После снятия стекла мы не ожидали увидеть никаких особых результатов, но каково же было наше удивлёние, когда всё получилось!

Даже отсканировал её на память.

Нам стало интересно, а только ли ультрафиолет может нам помочь, может что-то ещё бытовое и доступное может быть полезно.

❯ Можно ли использовать вспышку?

Следующий вопрос — это можно ли использовать энергию фотовспышки для этих целей?

Поскольку в результате опытов медь таки растворилась в хлорном железе, в запасах был найден лист текстолита 2 мм толщиной, метр на метр размером, и, что удивительно, фольгированный. Резать его было жалко, поэтому просто 2500 наждачной бумагой на углу было всё сошлифовано и активировано ваткой, пропитанной хлоридом железа.

После поместили туда негатив и начали “пыхать” вспышкой над негативом, до момента пока “зайчики” не стали выпрыгивать из глаз. Примерно так же, минут 10-15, с интервалами на зарядку конденсатора.

К сожалению, эксперимент показал, что вспышка не оказывает видимого воздействия на медь. В отличии, например, даже от обычного света ламп накаливания, благодаря которому активированная медь вполне себе темнеет.

❯ Обкатка технологии

Для того, чтобы добиться повторяемости, решил всё же выработать сносный алгоритм действий. Самое ценное — это выяснить время экспозиции. Для этого я вырезал из текстолита лист по размеру негатива и натёр его наждачной бумагой 2500 зернистости до блеска.

Активацию меди производил с помощью ватки. Скажу сразу, что способ плохой и не даёт равномерность покрытия. Плюс, время взаимодействия с раствором тоже важно. Лучше всего делать полное погружение в хлорное железа, а затем промывку в воде и сушку. Да, и делать это стоит при красной лампе, ибо обычный свет также темнит медь. Но, если быстро, то можно при обычном неярком свете.

В процессе опытов с разными промежутками от одной минуты до 15, я установил время оптимальной экспозиции — это 10 минут. В принципе его достаточно.

Ниже приведена экспозиция, спустя 5 минут. Читаемо, но видно плохо.

Ещё, очень важно — чтобы текстолит был сухим и чистым! На нём не должно оставаться солей хлорного железа, иначе при попытке смыть их, смывается всё — вместе с изображением.

Одна из главных проблем, которые сильно ограничивают применение такой фотографии, — это невозможность зафиксировать изображение. Проще говоря, после облучения позитив виден, но при хранении на свету светлые участки меди постепенно темнеют, и изображение пропадает. Для этого нужно было придумать способ фиксации изображения.

❯ Закрепление фото

Чтобы зафиксировать медную фотографию и предотвратить потемнение светлых участков, требуется деактивировать (или пассивировать) медь.

Первое, что мне пришло на ум — это после промывки покрыть полученную фотографию лаком, чтобы ограничить доступ кислорода и тем самым предотвратить фотоокисление. К сожалению, это не помогло: под слоем автомобильного лака из баллончика медь темнела так же интенсивно, как и без лака. Требовались более жёсткие меры.

И такое решение было найдено — это вещество бензотриазол (далее БТА). В пору процитировать википедию:

Бензотриазол — эффективный ингибитор коррозии для меди и её сплавов. При погружении медной или изготовленной из медных сплавов детали в раствор бензотриазола на её поверхности образуется пассивирующий слой, состоящий из комплекса между медью и бензотриазолом, предотвращающий коррозию. Этот слой нерастворим в воде и многих органических растворах, причём чем толще этот слой, тем эффективнее защита.

Чтобы приготовить закрепляющий раствор, нужно растворить 7 граммов вещества БТА в 100 граммах медицинского спирта.

Активацию меди мы делали правильным способом — с погружением в раствор соли при красном свете. После была промывка в дистиллированной воде и экспонирование. Затем полученный позитивный отпечаток мы погружали в 7% раствор БТА в спирте.

Есть инструкция по применению, которую мы читали на банке этого вещества. Там рекомендуется погружать на несколько часов. Но в процессе экспериментов мы выяснили, что дольше пяти минут вещество полностью снимает фотографический отпечаток с меди.

Таким образом, первый отпечаток у нас не получился и полностью был смыт самим БТА. Второй отпечаток мы погружали буквально на минуту, но всё равно контрастность снимка ушла. А если учесть снимок и так не очень контрастен, то получается совсем грустно.

Чтобы не дать дальше осветляться рисунку, БТА мы немного смывали спиртом. На мой взгляд это лишнее, можно было просто обтереть салфеткой. Тем не менее способ оказался рабочим.

❯ Выводы

Возможно нам не удалось окончательно установить способ фиксации изображения. Сама технология ещё требует доработки. Но факт остаётся фактом: на медь можно фотографировать! Здесь куча места для подобных опытов.

Краткая инструкция по получению снимка:

• Все действия после активации лучше всего производить при красном свете (как с классической ЧБ фотографией).

• Медную пластину требуется именно окунать в раствор хлорного железа, и не допускается протирать.

• Время выдержки в растворе не менее одной минуты.

• После раствора следует промыть в воде от соли и высушить пластину.

• Экспозиция в УФ свете (или солнечном) не менее 10 минут. После экспонирования снимок в темноте прекрасно хранится.

• Фиксировать стоит в растворе БТА в течение одной минуты, а после — просто насухо протирать.

Мы будем благодарны химикам, если они дадут рекомендации по фиксированию изображения и лучшей активации меди. Возможно какие-то другие рекомендации.

❯ Благодарности

Эта статья реализована в соавторстве с strain_pulse. Именно ему принадлежат многие классные идеи, которые были опробованы на практике. Выражаю благодарность девушке Софии К. за разрешение использовать негатив с её изображением для этих экспериментов и в данной статье.

• Написано специально для Timeweb Cloud и читателей Пикабу. Подписывайтесь на наш блог, чтобы не пропустить новые интересные материалы.

• Также подписывайтесь на наш телеграмм-канал — только здесь, технично, информативно и с юмором об IT, технике и электронике. Будет интересно.

• Облачные сервисы Timeweb Cloud — это реферальная ссылка, которая может помочь поддержать наши проекты.