Световой пистолет

Световой пистолет — указывающее устройство для компьютеров и телевизионных игровых приставок. Данное устройство позволяет «стрелять» в экран телевизора, с соответствующей реакцией «попал-промахнулся».

Zapper — световой пистолет для приставки NES. Версия для США[1]

ИсторияПравить

С появлением вакуумных фотоэлементов (1930-е годы) электронщики начали экспериментировать со световыми тирами. При этом конструкция была такой: в мишени располагался фотоэлемент, в стволе — источник света. Очко засчитывалось, если в момент выстрела свет попадал в фотоэлемент. Первым коммерческим автоматом, который работает на таком принципе, был Seeburg Ray-O-Lite (1936)[2].

Для стрельбы в экран эту систему пришлось перевернуть: на экране подсвечиваются мишени, а в стволе ружья — фотоэлемент. Первое устройство, действующее на таком принципе (световое перо), было разработано для компьютера Whirlwind I.

На массовый рынок световой пистолет вышел вместе с приставкой Magnavox Odyssey. Ружьё Shooting Galleryтир») стало необязательным аксессуаром для этой приставки. Впоследствии пистолетом снабжали приставки NES, Sega Megadrive, SNES. Для приставок типа NES он был обязательным в наборе, вкупе с джойстиками и картриджем.

Пистолет применялся в играх Duck Hunt, Wild Gunman, Hogan's Alley, Clay Shooting, Baby Boomer и некоторых боевиках.

Переход на HD-телевизоры, начавшийся с конца 1990-х[3], закрыл самую простую разновидность пистолета, к тому же развитие геймдизайна создало новые жанры и усложнило геймплей имеющихся — с пистолетом такое провернуть сложно (хотя несколько раз это всё же пытались сделать: например, в Time Crisis под ногами игрока была педаль). Ностальгирующие геймеры испытывают различные конструкции, но ни одна из них не стала новым стандартом.

Способы определения точки попаданияПравить

Основанные на изображении на экранеПравить

В стволе пистолета расположен узконаправленный фотоэлемент. Фотоэлемент в момент выстрела считывает освещение и передаёт информацию на процессор приставки.

При стабильном заводском изготовлении таким пистолетам вообще не нужна пристрелка (калибровка), что особенно ценно для домашних приставок. В момент выстрела изображение на долю секунды заменяется особой картинкой, это может быть как белая вспышка, так и сложная чёрно-белая сетка. Невозможно непрерывное отслеживание: точка, в которую наведено ружьё, определяется только при нажатии спускового крючка. Соответственно, враги не могут чувствовать, что оружие наведено на них, невозможна стрельба очередями, затруднена навигация по интерфейсу с помощью пистолета. Некоторые модели привязаны к особенностям кинескопов и не будут работать на других телевизорах — ЖК-, плазменных, проекционных[4]. Если у телевизора велико время реакции, такой пистолет тоже никуда не попадёт.

Светлые мишени с тёмным фономПравить

Мишени делаются светлыми на тёмном фоне. В момент выстрела фотоэлемент сообщает «1» (светло) или «0» (темно).

Некоторые игроки, раскусив этот принцип, в момент стрельбы направляли пистолет просто на включенную лампочку. От этого фотоэлемент быстро отказывал из-за ослепления. Опытным путём было вычислено, что лучше всего для такой цели подходит окно в дождливый день или в сумерки.

  • Возвращаемые величины: попал/промахнулся.
  • Преимущества: простота, работает с любым светящимся экраном (ЭЛТ, ЖК, плазма).
  • Недостатки: реакция на любой освещённый объект; ровно одна мишень; мишени должны быть яркими на тёмном фоне.
  • Автоматы: Зимняя охота
  • Приставки: Magnavox Odyssey, клоны Pong.

Выделение мишеней в момент выстрелаПравить

В момент нажатия на спусковой крючок экран телевизора на доли секунды становится чёрным, с белым прямоугольником вместо цели. Опять-таки, пистолет возвращает «1», если он наведён на мишень, и «0» в противном случае. Если мишеней несколько, подбитая определяется двоичным поиском. В игре Hogan’s Alley в режиме «стрельба по банкам» целых три мишени, для снижения мигания сделан чёрный фон.

  • Возвращаемые величины: в момент выстрела — номер сбитой мишени из небольшого количества.
  • Преимущества: простота, работает практически с любым светящимся экраном.
  • Недостатки: реакция на любой освещённый объект, небольшое количество мишеней, заметное чёрное мигание, на ЖК-телевизорах может и не сработать.
  • Приставки: NES

Причина, почему NES Zapper не работает с большинством HDTV, двойная. Во-первых, у ЖК есть задержки буферизации.[5][6] Один полукадр (на PAL) длится всего 20 миллисекунд, задержки ЖК-телевизоров порядка 60 мс.[5] Во-вторых, пистолет сделан на дешёвой элементной базе и реагирует на инфракрасное излучение, коего у ЖК недостаточно.[6] По другим данным, дело в скорости реакции пикселей изображения: за 160 секунды ЖК не может сделать чистый чёрный или белый[7]. Задержки буферизации бывают и у больших 100-герцовых кинескопов, их удаётся разрешить дорогими масштабирующими устройствами (HDTV upscalers), дающими задержку в 4 миллисекунды.[8] Реагирует ли игра на включенную лампочку — это зависит от самóй игры, большинство NES-игр на лампочку всё же не реагирует.[5]

Синхронизация с развёрткой ЭЛТПравить

Эта система аналогична световому перу. Экран на мгновение освещается белым цветом. Система вычисляет время от начала развёртки до момента «встречи» пистолета и луча; таким образом вычисляются координаты точки попадания.

  • Возвращаемые величины: в момент выстрела — (X,Y).
  • Преимущества: простая конструкция; можно реализовать сколь угодно сложную логику попаданий (большое количество мишеней, мишени с кольцами, «критические зоны» на фигурах врагов и т. д.); высокая точность даже на домашней приставке; мигание экрана, хоть оно и есть, выглядит более естественно.
  • Недостатки: требуется отдельный блок обработки пистолета, привязанный к генератору видеосигнала; привязано к особенностям аналогового телевизора с кинескопом и не работает даже на HD-кинескопах, не говоря уже о ЖК, плазменных, проекционных.
  • Приставки: SNES, Namco GunCon 1 и 2 для PlayStation 1/2.

Фоторужьё с реакцией на сеткуПравить

В момент выстрела изображение на экране заменяется калибровочной сеткой, в ружье — цифровой фотоаппарат с небольшим числом пикселей, но малым углом обзора. Сетка устроена таким образом, что даже по снимку небольшой её части можно определить точку попадания.[9]

  • Возвращаемые величины: в момент выстрела — (X,Y).
  • Преимущества: сложная логика попаданий, совместимость со всеми видами телевизоров.
  • Недостатки: мигание (причём не чёрное и не белое); для быстрой реакции нужна быстродействующая система обработки изображений; непонятно, как делить ответственность между игрой и API. Потому дальше патента дело не ушло.

Фоторужьё с реакцией на контуры экранаПравить

Ружьё реагирует на контуры изображения[10]. Рекламируется как единственный метод, повторяющий функциональность старых ЭЛТ-пистолетов.

  • Возвращаемые величины: непрерывно — (X, Y).
  • Преимущества: сложная логика попаданий без всякого мигания, реакция на наведённое ружьё, совместимость со всеми видами телевизоров, могут имитировать мышь для игры на эмуляторах.
  • Недостатки: точность неизвестна, но из-за широкоугольной камеры вряд ли 1 пиксель FullHD; для быстрой реакции нужна быстродействующая система обработки изображения; рамка вокруг тёмного изображения.
  • Периферия: Sinden Light Gun[10] (выпускаемый малыми сериями с 2020 года и на начало 2022 ещё действующий проект Kickstarter)

Не привязанные к изображениюПравить

Эти способы определения точки попадания не привязываются к изображению на экране.

Все эти методы требуют точной настройки, поэтому применяются в основном в игровых автоматах. Зато в момент выстрела не меняется изображение, это важно в парной игре. Многие варианты передают точку попадания постоянно — таким образом, на экране может отображаться прицельная сетка; враги могут изменять своё поведение, когда оружие направлено на них; возможна стрельба очередями и навигация по интерфейсу с помощью пистолета.

ТриангуляцияПравить

Около экрана располагаются ИК-излучатели. Датчик в стволе (это может быть как фотоэлемент, так и камера, последнее применено в Wii Remote) принимает их излучение, и решается задача решения треугольников. Бывает и наоборот: в пистолете излучатель, а датчики около экрана (PlayStation Move).

  • Возвращаемые величины: непрерывно — (X,Y).
  • Преимущества: независимость от экрана; сложная логика попаданий; в игровом автомате (где положение излучателей относительно экрана фиксировано) операции по настройке минимальны; из-за непрерывного отслеживания на экране можно показывать прицельную сетку (Ghost Squad); враги могут изменять своё поведение, когда игрок наводит оружие на них.
  • Недостатки: в домашних устройствах — потребность в пристрелке (калибровке), желательно в исполнении опытного стрелка. Либо, как альтернатива, у пистолета нет прицела, а прицельная сетка рисуется прямо на экране[11]. Игроки на Wii жалуются на неточность[12], игроки на PlayStation Move — на задержку[11].
  • Приставки: Wii Remote для Nintendo Wii, Namco GunCon 3 для PlayStation 3, PlayStation Move+Eye, EMS TopGun для X-Box[13].
  • Автоматы: Ghost Squad

Аналоговый джойстикПравить

В игровых автоматах иногда применяется оружие, прикреплённое к качающейся подставке. Подставка является, по сути, аналоговым джойстиком (в стволе оружия ничего нет). Встречаются автоматы, в которых на подставке находится оптическое ружьё (например, Crossbow).

  • Возвращаемые величины: непрерывно — (X,Y).
  • Преимущества: простота, независимость от экрана; сложная логика попаданий; из-за непрерывного отслеживания к ружью можно прикрепить «оптический прицел» (Silent Scope) или постоянно показывать на экране прицельную сетку (Gunblade NY); враги могут изменять своё поведение, когда игрок наводит оружие на них. Возможна имитация отдачи оружия.
  • Недостатки: оружие нельзя снять с подставки, непригодно для домашних приставок, требуется тонкая настройка.
  • Автоматы: Silent Scope, Gunblade NY.

Лазерное ружьёПравить

В стволе ружья находится яркий лазер. Экран (обычно проекционный) снимается камерой, которая не реагирует на изображение, но реагирует на световое пятно от лазера.

  • Возвращаемые величины: в момент выстрела — (X, Y).
  • Преимущества: простота, экран огромного размера в нескольких метрах от стрелка, произвольная логика попаданий. Калибровка под силу даже неопытному стрелку: поставил ружьё на станок, указал мышью пятно от лазера; либо просто показ на экране калибровочной сетки.
  • Недостатки: слишком специфичное для домашнего применения оборудование. Требуется хорошо сбалансированное освещение — в темноте не видно прицела, на ярком свету слепнет экран.
  • Применяется повсеместно в различных аттракционах.

В многопользовательской игреПравить

После того, как кто-то нажал на спусковой крючок, запускается один из вышеперечисленных алгоритмов для определения, в какую точку он попал.

ПримечанияПравить

  1. В странах с более либеральными законами об оружии продавался Zapper, оформленный в серых тонах.
  2. 1936 Seeburg Ray-O-Lite rayolite coin operated arcade gun rifle range game Архивировано 20 декабря 2007 года.
  3. Так, PlayStation 2 поддерживал HD-разрешение через компонентный выход.
  4. Раскрыт секрет легендарной игры Duck Hunt. Спустя 34 года. Mail.ru (18 сентября 2018). Дата обращения: 14 июля 2021. Архивировано 14 июля 2021 года.
  5. 1 2 3 The Way Games Work - NES Zapper - YouTube. Дата обращения: 10 сентября 2014. Архивировано 29 октября 2014 года.
  6. 1 2 nes monitor - Why doesn't Duck Hunt work on plasma or LCD screens? - Arqade. Дата обращения: 10 сентября 2014. Архивировано 11 сентября 2014 года.
  7. Световой пистолет денди и Famicom (как это работает?) - YouTube. Дата обращения: 28 марта 2022. Архивировано 28 марта 2022 года.
  8. Duck Hunt on an HDTV 2 - YouTube. Дата обращения: 10 сентября 2014. Архивировано 22 сентября 2014 года.
  9. WO2007135404A2 - Computer input device - Google Patents. Дата обращения: 10 сентября 2014. Архивировано 15 сентября 2014 года.
  10. 1 2 Sinden Lightgun - Light Gun Gamer. Дата обращения: 24 мая 2020. Архивировано 29 сентября 2020 года.
  11. 1 2 Análise — PlayStation®Move Sharp Shooter | Gameplay Killzone 3 — YouTube. Дата обращения: 16 сентября 2014. Архивировано 11 октября 2014 года.
  12. Resident Evil: Umbrella Chronicles Review - VideoGamer.com. Дата обращения: 10 января 2020. Архивировано 6 июля 2017 года.
  13. LCD TopGun Light Gun Review (Xbox) Архивная копия от 14 апреля 2009 на Wayback Machine (TeamXbox)