«Закат» — демка для ПЭВМ «Вектор-06Ц»

Эксперимент с Opus 5. 36 минут раздумий с доступом к файлам Базиса.

Промпт: Напиши простенькую демку с картинкой и музыкой на AY для персонального компьютера Вектор-06ц. Полная свобода самовыражения.

Первый результат дал rom в 64 килобайта. Вторым промптом: А давай сделаем минимальный ром, со сжатыми данными, распаковкой картинки куда надо.

Картинка 256×256 в 16 цветах, анимация палитры и трёхголосая музыка на музыкальном сопроцессоре AY-3-8910.

Готовый образ — demo.rom, 4276 байт, грузится с адреса 0100h. Все данные лежат в нём упакованными и разворачиваются на старте: картинка — сразу в видеопамять, палитра и музыка — в буферы в ОЗУ. Распаковка занимает около секунды, на это время экран гасится чёрной палитрой, чтобы не показывать мусор.

Как запустить

Файл .rom понимают все эмуляторы «Вектора»: v06x, Emu80, эмулятор Дмитрия Целикова.

Например:

v06x --rom demo.rom

Для звука нужен включённый AY (порты 14h/15h). Без платы AY на реальной машине картинка и анимация палитры работают, но играть будет нечему — демка не использует встроенный таймер ВИ53.

Как собрать

python3 build.py

Скрипт рисует картинку, сочиняет музыку, сжимает всё это, собирает demo.asm ассемблером v6asm и складывает результат в demo.rom. Промежуточные блобы попадают в build/ и подставляются в исходник через .incbin. Готовый demo.rom тут же прогоняется в v6emul: картинка, которую демка развернула в видеопамять, сверяется с эталоном из art.py.

Нужны v6asm, v6emul и python3 с numpy и PIL. Без v6emul сборка проходит, просто пропускает проверку.

Самотест упаковщика:

python3 lz.py --selftest         # упаковщик: разворот туда-обратно

Из чего состоит

файл	что делает
demo.asm	сама демка на ассемблере i8080
lz.py	LZSS-упаковщик под распаковщик из demo.asm
art.py	рисование картинки, упаковка в битпланы, кадры анимации палитры
music.py	сочинение мелодии и рендер в дамп регистров AY
build.py	сборка demo.rom и preview.png

Раскладка образа

0100h..02EDh   код, 494 байта (из них распаковщик 109)
02EEh..11B3h   упакованные данные, 3782 байта:
                 картинка  32768 -> 2387   (7.3%)
                 палитра    1600 ->  123   (7.7%)
                 музыка    10752 -> 1272  (11.8%)
--- на этом образ кончается, дальше только ОЗУ ---
11B4h..41F3h   буферы: 100 кадров палитры и 768 кадров музыки
8000h..FFFFh   видеопамять, картинка разворачивается прямо в неё

Упакованные данные лежат ниже буферов, а распаковщик всегда пишет выше, чем читает, — затереть себе источник он не может. Это проверяется прямо на сборке: в конце demo.asm стоят .if/.error, которые роняют ассемблер, если раскладка поехала или буферы заехали в видеопамять. Количество кадров палитры и музыки build.py кладёт в build/sizes.asm, а demo.asm подключает его через .include - у этих чисел ровно один источник правды.

Как это устроено

Видеопамять. 4 битплана по 8 КБ: 8000h, A000h, C000h, E000h. Внутри плана адрес — (x >> 3) * 256 + (255 - y), бит 7 байта — самый левый пиксель восьмёрки. План 8000h даёт бит 3 индекса цвета, A000h — бит 2, C000h — бит 1, E000h — бит 0.

Палитра. 16 регистров, байт цвета — bbgggrrr (красный и зелёный по 3 бита, синий 2). Индекс программируемого цвета кладётся в порт 2 (порт B ППИ, он же цвет бордюра), значение — в порт 0Ch. Растр защёлкивает запись только в бордюре, поэтому вся палитра перезаписывается сразу после кадрового прерывания процедурой colorset — она целиком взята из FastPalProg 2.1 Ивана Городецкого (2018), где расстановка команд и задержек уже выверена по тактам. Менять что-либо внутри неё нельзя.

Анимация. Кадры палитры посчитаны заранее и лежат таблицей: каждый кадр демка просто берёт следующие 16 байт. Полосы солнца переливаются от жёлтого к оранжевому, сетка «дышит». Все оттенки солнца заведомо желтее самого жаркого неба, иначе на части фаз диск сливался бы с закатом.

Упаковка. Свой LZSS: поток управляющих битов, 1 — литерал, 0 — ссылка назад двумя байтами (13 бит смещения, 3 бита длины; длина 3..9, а при коде 7 длина лежит в отдельном байте, ноль в котором означает конец потока). Разбивка 13/3 выбрана замером на этих самых данных: окна в 4 КБ не хватает, потому что вторая половина музыки повторяет первую на расстоянии 5376 байт, а трёх бит на длину достаточно — длинные ссылки всё равно требуют отдельного байта. Против варианта 12/4 это минус 8.5% при том же размере распаковщика.

Распаковщик занимает 109 байт. Ссылки копируются побайтно вперёд, поэтому ссылка может наезжать сама на себя — это и даёт RLE для длинных однотонных кусков. lz.compress при каждой упаковке разворачивает результат эталонной распаковкой на Python и сверяет с исходником, так что рассинхрон упаковщика и формата поймается на сборке, а не на экране.

Музыка. Мелодия сочиняется на Python и рендерится в подкадровый дамп: 14 байт (регистры 0..13) на каждый из 768 кадров. Проигрыватель на «Векторе» — это цикл из 14 пар out 15h / out 14h, никакой логики трекера в асме нет. Регистр 13 (форма огибающей) при любой записи перезапускает огибающую, поэтому в дампе он помечен значением 0FFh = «не писать» во всех кадрах, кроме тех, где спад баса надо начать заново.

Гармония — Am–F–C–G дважды, 125 BPM. Канал A — арпеджио, канал B — мелодия, канал C — бас на огибающей и хай-хэт шумом между долями.

Периоды тона считаются для тактовой AY 1.7734 МГц (как на платах Саттарова и харьковской). v06x моделирует 1.75 МГц, разница — четверть полутона на всю пьесу, на слух не ловится.

Проверка

Демка проверена сквозным прогоном в эмуляторе v06x (svofski/vector06sdl):

v06x --rom demo.rom --max-frame 320 --save-frame 100 --save-frame 150 --record-audio out.wav

• снятые кадры совпали с ожидаемым рендером preview.png попиксельно (0 расхождений из 65536) на разных фазах анимации — это разом проверяет и раскладку видеопамяти, и палитру, и распаковщик: ошибись он хоть в одном байте, картинка бы поехала;
• кадры, снятые через каждые 100 кадров экрана, попадают на одну и ту же фазу палитры — демка не теряет кадров;
• до 51-го кадра экран полностью чёрный, картинка и музыка стартуют одновременно на 51-м — распаковка укладывается в секунду и мусора не показывает;
• в записи звука бас идёт по нотам прогрессии (отклонение меньше трети полутона, в пределах разрешения БПФ), а шумовые всплески хай-хэта приходятся ровно на строки 2, 6, 10, 14 такта.

История версий

1.0.1 (2026-08-26) - сборка переведена на ассемблер v6asm, проверка готового образа - на v6emul. Свой ассемблер на python убран, проверки раскладки памяти переехали из build.py прямо в demo.asm как .if/.error. demo.rom не изменился: собранный новым тулчейном образ совпал со старым бит в бит. Исходники обеих версий лежат в source.7z по папкам 1.0.0/ и 1.0.1/.

1.0.0 (2026-08-15) - первый выпуск, сборка своим ассемблером на python.