MSX ゲーム開発 2022年

1980年代から90年にかけて家庭に広く普及した MSX パソコン(当時はマイコンと言ってましたね!)にて、ゲームをつくる活動を 2022年に復活してみました…!

当時の開発は MSX-BASIC もしくは Z80 アセンブラをつかったものでしたが、今回は さまざまな 8bit Z80 系のレトロコンピュータに対応する Z88DK ツールチェインによる C 言語を使っています。

Home: z88dk

z88dk is the only C and assembler development kit that comes ready out-of-the-box to create programs for over 100 z80-family machines.

Z88DK のセットアップやサンプルコードについては、以下の文書にまとめています。C 言語ですが、BASIC より簡単かも、、ですので良ければ遊んでみてください。この記事で紹介しているゲームのソースコードへのリンクもつけています。

Z88DK を使って MSX のゲームをつくるための環境構築メモ

この文書は、Z80 を CPU に持つコンピュータ向けの C コンパイラ・アセンブラツールチェーンである Z88DK を使って MSX のゲームをつくるための環境構築メモです。

てなわけで、この Z88DK を使いまして、新作ゲーム(?) をふたつつくってみましたので紹介したいと思います。ゲームはウェブブラウザーで動作する MSX エミュレータから楽しめますので合わせてリンクをしています。

PONPON for MSX

80年代のコンピュータ誌に投稿された PONPON という名前の投稿プログラムの MSX クローンです。自分はプログラムポシェット誌でみて打ち込んで楽しんだ覚えがあります。

自動的に上下に移動する主人公「◯氏」を赤ブロックに激突しないように左右に操作して $ を取得して点数を競うゲームです。

次のリンクからウェブブラウザで遊べます。

WebMSX で PONPON を遊んでみる…!

記憶だけを頼りにつくっていますが、この MSX 版はプログラムポシェット掲載 PC88 PONPON の “改造版” の移植です。オリジナルは 40 * 25 桁(WIDTH 40,25) でもっと綺麗に壁や赤ブロックが並んでいたと思います。

当時小学生だった自分はごちゃごちゃ改造していて、確かこのような感じになった気がします、、懐かしいです。。

NOBORUNOCA for MSX

MSX の VDP はいわゆるスクロール機能を持たず、スクロールをしたい場合は通常 VRAM ブロック転送による PSG(8ドット) 単位スクロールとなりますが、これを PCG キャラクターをドットずらしで用意することでスムーズスクロールを実装する技がありました。

当時の自分はスムーズスクロールしてみたくても、プログラミング技術もあまりなく実装を諦めており、これまで数十年間心の何処かにひっかかっていた課題のひとつだったのですが、2022年になってようやく実装することができました。

というわけで、構想数十年、製作 5日の NOBORUNOCA です。

強制縦スクロールのワンキーためジャンプアクションゲームです。使うのは SPACE キーのみ…!のぼるのか…のぼらないのか…

次のリンクからウェブブラウザで遊べます。

WebMSX で NOBORUNOCA を遊んでみる…!

操作はシンプル、割と奥が深いを目指してつくってみました。ゲーム特有の落ち着けばなんとかなる…!がうまくつくれたと思いますので、良ければ遊んでみてください…!(ツイッター #NOBORUNOCA タグでみなさまのハイスコアを拝見しております… 😀

裏技的な攻略情報がいくつかあるので書いておきます。

  • 足場生成に関わるゲームの乱数シードはタイトル画面のパワーゲージ値によります。
  • レベルエクステンド時に、必ず穴がない休憩足場が生成されます。
  • ジャンプ上昇中、ジャンプ落下、歩き落下中もパワーゲージがチャージできます。
  • 落下中から、着地前直前十数フレームで、その場再ジャンプが可能な猶予フレームがあります。これは足場がない最下段でも適用可能なので、目押しスペース離しで復活できることがあります。また、成立するとボーナス点が入ってます。
  • ジャンプ落下中は足場判定が横に広がっています。このため左右の縦壁でも再ジャンプ可能なパターンがあります。

いろいろ実装していましたら、当時の BASIC ゲームも面白くなるようにいろいろ調整して楽しんでいたことを思い出してノスタルジー。

ゲームミュージック

マイコンゲームに音楽をつけるのも当時の課題のひとつで、サウンドドライバー問題とシーケンサーどうする問題がありましたが、今回 @aburi6800 さん の MSX Z80 サウンドドライバーと、いちまるまるゲームズさんの、Lovely Composer & あぶり6800さんコンバータにより、見事、課題解決することができました…!

ありがとうございました…!

Lovely Composer (ラブリーコンポーザ)

家庭用ゲーム機の作曲ソフトの方向性を受け継いだ、かわいい作曲ツール!
レトロゲームのようなピコピコサウンドの音楽や効果音を、楽しく手軽に作れます。

https://github.com/aburi6800/msx-PSGSoundDriver

MSX用のPSGサウンドドライバです。
z88dkのz80asmでコンパイルできる形にしています。

楽曲は YAMAHA MODX シンセで曲のスケッチをかいて、Lovely Composer に打ち込む形で楽曲をつくり、lc2asm コンバータでゲームに取り込む手法でつくっています。

今回は MSX 向けで矩形波 2/3ch だけの打ち込みとしていますが、Lovely Composer は矩形波以外も波形メモリ音源的な音などなどピコピコサウンドを手軽なプリセットと操作系で使え楽しいです。:D

MSX ゲーム取り込み前には、YM2149 での鳴り具合を確認するために、自分が以前からつくっていました WebAssembly の ymfm エミュレータを Python からコールして、サウンドドライバー互換で発音させるスクリプトも利用しています。

https://github.com/h1romas4/noborunoca/tree/main/tools/lcconv

楽曲のほうですが、自分は音楽の方が楽器は持っているもののほとんど素人ですが、、レトロっぽいコミカルさが出るように、少ない小節数にすると心に決め、メロディーのリズムに気をつけてかきました。

密かにちょっと気に入っていますので良ければ聴いてみてください…!

最後に

残念ながら手元に MSX 実機がないためまだ実機動作を自分で見れていないのですが、Simple ROM Cartridge を使わせていただいて、いつか動作させたい…!夢の ROM 版ゲーム…

MSX用カートリッジ64K Simple ROM Cartridge

ちなみに PONPON は 16KB で NOBORUNCA はほんの少しだけはみ出て 32KB ROM になっています。

書き込み準備ヨシ…!(ちなみに写っている PSP 版は fMSX エミュレータによる動作です)

ゲームのソースコード

両ゲームとも GitHub Actions で ROM のビルドができるように仕込んでいます。また、リリースページに .rom ファイルを置いています。

PONPON

https://github.com/h1romas4/z88dk-msx-template

NOBORUNOCA

https://github.com/h1romas4/noborunoca


関連

Ubuntu 22.04 LTS アップグレードと Focusrite Scalett Solo オーディオインターフェース

Ubuntu 22.04 LTS がリリースされましたので、Raspberry Pi 400 と WSL2、そしてメインで使っている ThinkPad P14s に導入してみました。

Raspberry Pi 400:

導入済みの Ubuntu 20.04 LTS からのアップグレード。SSD 起動にしていますが、1時間ほどかかったでしょうか。無事 22.04 LTS となり、SDL の画面描画やオーディオ再生などうまく動作しているようです。

WSL2:

こちらは、Microsoft ストアより Ubuntu 22.04 LTS を選択して新規導入。ESP32/M5Stack のSDKである esp-idf に含まれる (riscv32-) gcc などのバイナリーパッケージが正常に動作することを確認。

ThinkPad P14s:

懸念していた esp-idf のバイナリーパッケージが WSL2 で正常動作しましたので、メインの ThinkPad P14s にも導入。 Ubuntu 20.04 LTS から Ubuntu 22.04LTS にアップグレードインストールしています。 30分ほど。

Wayland セッションを使うと、現在 Indicator Stickynotes(付箋)でウインドウ位置や Dock アイコンの制御、Alacritty のウインドウ描画が違和感のある感じになりましたので、いったん X.org セッションで動作させています。

ハードウェア的には 2点問題がでています。

Focusrite Scalett Solo オーディオインターフェース:

ThinkPad には USB オーディオインターフェースとして、Focusrite 社の Scalett Solo を接続していますが、ALSA からの認識で対応するサンプリングレートが低く(44100, 48000のみ)申告されてしまうという問題がでました。

$ uname -a
Linux thinkpad-p14s 5.15.0-27-generic #28-Ubuntu SMP Thu Apr 14 04:55:28 UTC 2022 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

$ cat /proc/asound/USB/stream0
Focusrite Scarlett Solo USB at usb-0000:07:00.4-2, high speed : USB Audio

Playback:
  Status: Stop
  Interface 1
    Altset 1
    Format: S32_LE
    Channels: 2
    Endpoint: 0x01 (1 OUT) (SYNC)
    Rates: 44100, 48000
    Data packet interval: 125 us
    Bits: 24
    Channel map: FL FR

Ubuntu 20.04 LTS では次のように 44100, 48000, 88200, 96000, 176400, 192000 となります。

$ uname -a
Linux hiromasa-t420s 5.13.0-40-generic #45~20.04.1-Ubuntu SMP Mon Apr 4 09:38:31 UTC 2022 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

$ cat /proc/asound/USB/stream0
Focusrite Scarlett Solo USB at usb-0000:00:1d.0-1.2, high speed : USB Audio

Playback:
  Status: Stop
  Interface 1
    Altset 1
    Format: S32_LE
    Channels: 2
    Endpoint: 0x01 (1 OUT) (SYNC)
    Rates: 44100, 48000, 88200, 96000, 176400, 192000
    Data packet interval: 125 us
    Bits: 24
    Channel map: FL FR

96KHz などが設定できないと、ハイレゾ系の音源や高サンプリングレートのソフトシンセの開発に支障がでるためやや悩み。

カーネルのソースを眺めていたところ、次のようなソースが追加されていることを発見。

/*
 * Many Focusrite devices supports a limited set of sampling rates per
 * altsetting. Maximum rate is exposed in the last 4 bytes of Format Type
 * descriptor which has a non-standard bLength = 10.
 */
static bool focusrite_valid_sample_rate(struct snd_usb_audio *chip,
					struct audioformat *fp,
					unsigned int rate)

Focusrite ではあるものの Solo が入っていないため、動作が不正しているのではないかと当たりをつけてさらにソースを追っていたところ、Skip reading sampe rate for devices というワークアラウンドフラグ(quirk_flags)がありましたので、試しに設定してみたところ、正しく(とは言わないかもですが…) 高いサンプリングレートも申告されるようになりました。(ちなみに device_setup=1 の指定で今回カーネルに追加された Focusrite のミキサードライバーが有効になるようです)

$ sudo vi /etc/modprobe.d/scarlett.conf
options snd_usb_audio vid=0x1235 pid=0x8211 device_setup=1 quirk_flags=0x1
$ cat /proc/asound/USB/stream0
Focusrite Scarlett Solo USB at usb-0000:07:00.4-2, high speed : USB Audio

Playback:
  Status: Running
    Interface = 1
    Altset = 1
    Packet Size = 144
    Momentary freq = 96000 Hz (0xc.0000)
  Interface 1
    Altset 1
    Format: S32_LE
    Channels: 2
    Endpoint: 0x01 (1 OUT) (SYNC)
    Rates: 44100, 48000, 88200, 96000, 176400, 192000
    Data packet interval: 125 us
    Bits: 24
    Channel map: FL FR

このことにより Jack も高いサンプリングレートで起動できるようになりました。(解決)

$ cat .jackdrc
/usr/bin/jackd -dalsa -dhw:USB -r96000 -p1024 -n2

ワークアラウンドなので ALSA に報告して修正してもらうのが正しいでしょうか。要調査。同件ですが Ubuntu 日本語フォーラムで質問させていただいておりました。

Apple AV アダプタ:

ThinkPad には外部の HDMI モニターを接続するために、USB-C Apple AV アダプタを転用して使っていましたが、接続したまま PC の電源を入れると画面が真っ黒になり Ubuntu 22.04 LTS がブートできない様子でした。5.15.0-27-generic にて確認。

対応する元気が出なかったので、いったん AV アダプタを使わず、本体の HDMI に直接モニターを接続するようにしたら good work となりました。(継続検証)

外部PPA と Snap アプリケーション:

登録している PPA は次のとおりです。

http://jp.archive.ubuntu.com/ubuntu jammy InRelease
http://jp.archive.ubuntu.com/ubuntu jammy-updates InRelease [109 kB]
http://jp.archive.ubuntu.com/ubuntu jammy-backports InRelease
http://packages.microsoft.com/repos/edge stable InRelease
http://jp.archive.ubuntu.com/ubuntu jammy-updates/main amd64 DEP-11 Metadata [6,632 B]
http://jp.archive.ubuntu.com/ubuntu jammy-updates/universe amd64 DEP-11 Metadata [19.2 kB]
https://packages.microsoft.com/repos/code stable InRelease [10.4 kB]
https://packages.microsoft.com/repos/code stable/main arm64 Packages [82.7 kB]
http://security.ubuntu.com/ubuntu jammy-security InRelease [110 kB]
https://packages.microsoft.com/repos/code stable/main armhf Packages [82.6 kB]
http://archive.ubuntu.com/ubuntu jammy InRelease
http://ppa.launchpad.net/mmk2410/intellij-idea/ubuntu jammy InRelease
https://deb.nodesource.com/node_16.x focal InRelease
http://security.ubuntu.com/ubuntu jammy-security/main amd64 DEP-11 Metadata [6,632 B]
https://ppa.launchpadcontent.net/kicad/kicad-6.0-releases/ubuntu jammy InRelease

VSCode や Microsoft Edge、KiCAD、Intellij IDEA、Node.js 16 などうまく動作しています。

Lovery Composer Snap Linux 版も良い感じです…! Linux でもレトロぴこぴこシンセの打ち込みを楽しめます。:D

デスクトップアクセサリーの MaCoPiX もソースコードからビルドして起動できました。

$ sudo apt install libgtk-3-dev
$ git clone https://github.com/chimari/MaCoPiX.git
$ cd MaCoPiX
$ ./configure
$ make -j8
$ src/macopix

Ubuntu 22.04 LTS は、Wayland セッションが前述の理由でまだ使えないのが寂しいですが、GNOME 系のアニメーションもスムーズになって良さそうな雰囲気です。Snap 版 Firefox も今の所、げ!というところはなさそうです…(今後あるかもですがw

LTS 版にて5年間(+5年延長)、引き続き Ubuntu にお世話になります。ちなみに、メインで使う OS を Ubuntu (8.04から) にしてから 14年くらい経つようです。ひー。

WSL + Alacritty で Powerline を使う

Windows 10 の WSL (Windows Subsystem for Linux) は Linux 環境が Windows 上で簡単に使えるため、UNIX 系の OS と親和性の高い開発系を持つウェブなどのプログラミングに大変便利です。

自分はこの WSL 環境に高速ターミナルエミュレーターである Alacritty から接続して使っていますが、日本語や Powerline を使う上でいくつか必要な設定がありますのでここに記載しておきます。(なお、残念ながら Windows 版ではまだ日本語のインライン入力はできません)

Alacritty の設定

Alacritty の設定ファイルは以下の位置にあります。(なお、AppData は隠しフォルダーです)

C:\Users\[ユーザ名]\AppData\Roaming\alacritty\alacritty.yml

Alacritty 起動時に cmd.exe ではなく WSL を直接起動する設定:

shell:
  program: /Windows/System32/wsl.exe

Windows の新しい API(conPTY / Windows 10 October 2018 update 以降)を有効にして、Powerline や vim でカーソル位置がずれないようにする:

enable_experimental_conpty_backend: true

(UPDATE 2020/1/7) Alacritty 0.4.1 からは ConPTY の使用がデフォルトで有効になりました。

On Windows, the ConPTY backend will now be used by default if available
The enable_experimental_conpty_backend config option has been replaced with winpty_backend

Powerline を使うため Ricty Diminished w/ Powerline patched フォントを設定する:

font:
  normal:
    family: Ricty Diminished Discord for Powerline

WSL の設定

WSL と WSL 2(現在 insider build)の Ubuntu 18.04 で有効です。

標準で ja ロケールが入っておらず文字化けするのでロケール追加:

$ sudo locale-gen ja_JP.UTF-8
$ sudo /usr/sbin/update-locale LANG=ja_JP.UTF-8
$ echo $LANG # 設定されていなければいったんターミナル再起動
ja_JP.UTF-8

ネットワークがプロキシ配下の場合は以下を実施:

# for curl
echo 'proxy = "http://example.com:8080"' > ~/.curlrc

# for wget
echo 'http_proxy=http://example.com:8080' >> ~/.wgetrc
echo 'https_proxy=http://example.com:8080' >> ~/.wgetrc

# for other (include nodejs/pip)
echo 'export HTTP_PROXY="http://example.com:8080"' >> ~/.bashrc
echo 'export HTTPS_PROXY_="${HTTP_PROXY}"'  >> ~/.bashrc

# for apt
sudo echo 'Acquire::http::proxy "http://example.com:8080";' >> /etc/apt/apt.conf
sudo echo 'Acquire::https::proxy "http://example.com:8080";' >> /etc/apt/apt.conf

# for jvm (optional)
# export JAVA_OPTS="-DproxyHost=example.com -DproxyPort=8080"

Powerline を導入(WSL 1 は速度が遅いので、素早く動作する Rust 製の powerline-rs を使っています):

$ curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh
$ sudo apt install pkg-config libssl-dev
$ cargo install powerline-rs

powerline-rs を .bashrc にてプロンプトに設定:

$ vi ~/.bashrc # 一番下に追加
prompt() {
    PS1="$(powerline-rs --shell bash $?)"
}
PROMPT_COMMAND=prompt

以上、あとは tmux などを入れてあげると便利なターミナル環境になると思います。

なお、powerline-rs は tmux のステータス行には対応していませんので、tmux も powerline 化した場合は pip3 から powerline-status も導入すると良さそうです。

WSL 1 では git リポジトリがあるディレクトリなどで powerline がちょっと遅くなりますが、powerline-rs ならほぼほぼ問題ない速度で動作するようです。WSL2 ではファイルシステムの速度が大幅に速くなっていますので、普通の Linux と遜色ない速度で動作しています。

本題とはあんまり関係ないですが、Poweline 設定導入後 VSCode から WSL に VSCode WSL Extention で接続すると次のようになります。 (VSCode のターミナルも powerline フォントを設定してあげます)

xterm.js すごい。