モード7

モード7は、スーパーファミコン（Super NES）のゲーム機に搭載されているグラフィックモードで、背景レイヤーを回転および拡大縮小することができ、^{[ 1 ]}スキャンラインごとに回転および拡大縮小を行うことで、さまざまな奥行き効果を作成できます。また、平行移動や反射などのラッピング効果もサポートしています。^{[ 2 ]}

これらの効果の中で最も有名なのは、背景レイヤーのスケールをスキャンラインごとに調整することで、背景レイヤーに遠近効果（図1）を適用する方法です。これにより、背景レイヤーは高さを奥行きに置き換えた2次元（2D）の水平テクスチャマップ平面に変換され、 3次元（3D）グラフィックスのような印象を与えます。

モード7は、Nintendo PowerやSuper NES Player's Guideなどの出版物で、スーパーファミコンプラットフォームの任天堂の主要なセールスポイントの1つでした。^{[ 3 ]}同様の擬似3D技術は、スーパーファミコン以外のいくつかの2Dシステムで、一部の周辺機器やゲームで紹介されています。

スーパーファミコンには、背景レイヤーを表示するための 0 から 7 までの番号が付いた 8 つのグラフィック モードがあります。^{[ 4 ]}最後のモード (背景モード 7) は、拡大縮小と回転が可能な単一のレイヤーを備えています。^{[ 5 ]} 2Dアフィン変換は、平行移動、拡大縮小、反射、回転、せん断の任意の組み合わせを生成できます。ただし、多くのゲームでは、各スキャンラインに異なる変換行列を設定することで追加の効果を作成します。このようにして、擬似遠近法、曲面、歪み効果を実現できます。

モード7グラフィックスは、アフィン変換を用いて画面座標を背景座標にマッピングし、対応する背景色をサンプリングすることで、各ピクセルごとに生成されます。2Dアフィン変換は、各走査線ごとに6つのパラメータによって指定されます。${\displaystyle a}$、${\displaystyle b}$、${\displaystyle c}$、 そして${\displaystyle d}$（これらを合わせて行列を定義する）${\displaystyle \mathbf {M} }$）、 そして${\displaystyle x_{0}}$そして$\displaystyle y_0}}$（ベクトルを定義する）$\displaystyle \mathbf {r} _{0}}$（原点）。具体的には、2Dスクリーン座標ベクトル${\displaystyle \mathbf {r} }$を原点座標系に変換し、行列を適用し、結果を元の座標系に戻して を得る。${\displaystyle \mathbf {r} ^{\prime }}$[ ^{6 ]​}

2次元行列表記では：

${\displaystyle \mathbf {r} ^{\prime }=\mathbf {M} (\mathbf {r} -\mathbf {r} _{0})+\mathbf {r} _{0}}$

${\displaystyle {\begin{bmatrix}x'\\y'\end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}a&b\\c&d\end{bmatrix}}\left({\begin{bmatrix}x\\y\end{bmatrix}}-{\begin{bmatrix}x_{0}\\y_{0}\end{bmatrix}}\right)+{\begin{bmatrix}x_{0}\\y_{0}\end{bmatrix}}}$。

すべての演算は16ビット符号付き固定小数点数で行われ、オフセットはすべて13ビットに制限されます。基数小数点は7ビット目と8ビット目の間にあります。

このグラフィック手法は、 F-Zeroのようなレースゲームに適しています。F-Zeroは、コンソールのローンチタイトルの1つである未来的なレースゲームです。また、スクウェアの人気ゲームである1994年のファイナルファンタジーVIのようなロールプレイングゲームのオーバーワールドセクションでも広く使用されています。この効果により、開発者は地平線まで続く広大な世界を印象的に表現することができます。

モード7の特定の利用技術により、背景レイヤーのピクセルをスプライトの手前に表示できます。例としては、『コントラIII エイリアンウォーズ』の2番目と5番目のステージ、『ジム・パワー 3D ロストディメンション』の2番目と5番目のステージ、 『タイニートゥーンアドベンチャーズ バスター大脱走』のオープニング画面、 『スーパーマリオカート』でプレイヤーがステージから落下するシーン、 『スーパーメトロイド』の一部のムービーシーン、 『スーパーマリオワールド』の一部のボス戦などがあります。

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