DE2840779A1

DE2840779A1 - Spiel mit automatisch gesteuerten fahrzeugen

Info

Publication number: DE2840779A1
Application number: DE19782840779
Authority: DE
Inventors: Lyle V Rains
Original assignee: Atari Inc
Current assignee: Atari Inc
Priority date: 1977-09-19
Filing date: 1978-09-19
Publication date: 1979-03-29
Also published as: GB2004444B; US4148485A; JPS5454747A; GB2004444A

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spiel, bei dem ein von einem Spieler gesteuertes Fahrzeug zusammen mit wenigstens einem weiteren automatisch gesteuerten Fahrzeug auf einem Fahrkurs fährt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Spiel, bei dem wenigstens ein gesteuertes Fahrzeug auf einem Fahrkurs fährt. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Spiel mit automatisch gesteuerten Fahrzeugen sowie ein Spiel mit einer Videoanzeige, bei dem ein Spieler von Hand zu betätigende Steuerungen betätigt, um mit automatisch gesteuerten Fahrzeugen in Wettstreit zu treten, oder die Geschwindigkeiten zu steuern.

Es sind bereits verschiedene Videospiele, unter anderem auch Videospiele auf dem Markt, die vom Anmelder der vorliegenden Erfindung hergestellt werden. Diese Videospiele weisen jedoch alle einen Fahrkurs bzw. eine Fahrbahn auf, bei der mehrere von einem Spieler oder einem Fahrer gesteuerte Fahrzeuge oder Autos miteinander in Wettstreit treten. Gegenwärtig gibt es kein Spiel, mit dem realistische und automatische Verkehrssituationen simuliert werden können. Es gibt einige Spiele mit simuliertem Verkehr, bei denen das von einem Spieler gesteuerte Fahrzeug beispielsweise auf einer simulierten Fahrbahn fährt und dabei versucht werden muß, zu vermeiden, daß dieses vom Spieler gesteuerte Fahrzeug mit automatisch gesteuerten Fahrzeugen zusammenstößt. Diese automatischen Fahrzeuge weisen jedoch eine festgelegte Richtung

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und ein sich wiederholendes Fahrverhalten auf und ermöglichen keine wirklichkeitsnahe Simulierung eines geschlossenen Fahrkurs-Kreises oder einer geschlossenen Fahrkurs schleife.

Natürlich ist es möglich, mit hohem technischem Aufwand einen bestimmten Fahrkurs oder einen bestimmten Kursverlauf für jedes automatisch gesteuerte Fahrzeug in allen Einzelheiten in einem Speicher eines Rechners zu speichern. Wenn jedoch mehrere automatisch gesteuerte Fahrzeuge mit unterschiedlichen Fahrkursen gewünscht werden, ist dieses Verfahren jedoch äußerst kostspielig, da jeder einzelne Fahrkurs jeweils getrennte Daten erfordert. Dadurch wird eine große Spexcherkapazität erforderliche. Ein sehr großer Nachteil besteht auch dahin, daß festgelegte, vorgegebene Fahrkurse für diese Fahrzeuge nicht wirklichkeitsnah sind. Dies ist insbesondere bei der Simulierung eines Spiels mit mechanisch auf einem Rennkurs geführten Fahrzeugen der Fall, bei dem das Schleudern bzw. das Ausbrechen aus dem Fahrkurs aufgrund zu hoher Geschwindigkeit ein wesentlicher Teil des Spieles ist.

Wenn auf unterschiedliche Fahrkurse oder Fahrbahnen umgeschaltet oder übergegangen werden soll, ist es darüberhinaus schwierig, solche Fahrkurs- bzw. Fahrbahnanderungen mit diesem recht aufwendigen System vorzunehmen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Spiel mit automatisch gesteuerten Fahrzeugen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem in Anspruch 1 angegebenen Spiel gelöst.

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Das in Anspruch 10 angegebene Spiel löst ebenfalls die gestellte Aufgabe.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den UnteranSprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß wird also ein Spiel geschaffen/ bei dem wenigstens ein gesteuertes Fahrzeug auf einem Fahrkurs fährt. Der Fahrkurs wird in Zellen unterteilt und jeder Zelle wird ein Richtungsvektor zugeordnet, der in Abhängigkeit von der Richtungsänderung des Fahrkurses unterschiedlicher Richtungen angehört. Das Fahrzeug wird auf dem Fahrkurs in Bewegung gesetzt. Der Richtungsvektor des Fahrzeugs, der die gerade vorliegende Bewegungsrichtung auf dem Fahrkurs wiedergibt, sowie die Zellenlage, werden schrittweise abgefühlt bzw. festgestellt. Der Fahrzeugvektor wird mit dem zugehörigen Vektor der Zellenlage verglichen und der Richtungsvektor des Fahrzeuges wird in Richtung des zugeordneten Vektors der Zellenlage geändert bzw. inkrementiert.

Die Erfindung schafft also ein Rennwagen-Videospiel, bei dem ein oder mehrere durch einen Spieler von Hand gesteuerte Fahrzeuge gegen automatisch von einem Rechner gesteuerte "Phantom"-Fahrzeuge im Wettbewerb stehen, deren Kursverlauf durch Richtungsvektoren gesteuert wird, die den Zellen zugeordnet sind, in die der gesamte Fahrkurs bzw. die gesamte Fahrbahn aufgeteilt ist. Der Zusammenhang der Fahrzeugrichtungen und der Winkelrichtungen oder Ausrichtungen bzw. Drehungen bezüglich des Vektors wird so gesteuert, daß kumulative kleine Änderungen geschaffen werden, wodurch der Fahrweg des Phantomfahrzeuges sich bei jedem Umlauf auf dem Fahrkurs ändern

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kann. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung können die Geschwindigkeiten der Phantom-Fahrzeuge selbst nur von den im Wettbewerb stehenden Spielern (mit dem Rechner unter Verwendung des mit den Richtungsvektoren gesteuerten Lenkvorgangs) gesteuert werden, um ein Rennspiel mit mechanisch auf dem Fahrkurs geführten Fahrzeugen zu simulieren,bei denen das Fahrzeug dann von einer Führung oder einem "Gleis" bzw. "Schlitz" in eine andere Führung schleudern oder rutschen kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig."1 eine Vektordarstellung in einem Videospielfeld oder einem Fahrzeug-Fahrkurs gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 1A den in Fig. 1 dargestellten Fahrkurs in vereinfachter Form,

Fig. 1B einen anderen vereinfachten Fahrkurs,

Fig. 2 Zellen, die bei der in Fig. 1 dargestellten Fahrkurs-Form verwendet werden,

Fig. 3 ein Blockschaltbild gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3A eine vereinfachte Ansicht der Handsteuerungen, wie sie bei einem weiteren Ausführungsbeispiel in Zusammenhang mit Fig. 3 verwendet werden,

Fig. 4 ein Flußdiagramm nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,

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Fig. 5 ein Flußdiagramm gemäß einer weiteren Ausführungsform de'r Erfindung,

Fig. 6 ein ins Einzelne gehendes Flußdiagramm von einem der in Fig. 5 dargestellten Programmschritte/ und

Fig." 7 . ein ins Einzelne gehendes Flußdiagramm von einem anderen, in Fig. 5'dargestellten Programmschritt, und

Tabellen I und II Assembler-Programme für einen Mikroprozessor, wie sie gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Fig. 1 zeigt einen typischen Fahrkurs, der auf einem Videobildschirm 10 dargestellt wird. Ein Fahrkurs in Form einer Acht ist in Fig. 1A dargestellt. Die Form der Fahrbahn bzw. des Fahrkurses selbst wird durch Punkte 11 auf dem Videobild gebildet. Die zugehörigen Vektoren, die den Kursverlauf zeigen, werden nicht wirklich dargestellt, sondern sie steuern die Bewegung der von einem Rechner gesteuerten oder automatischen Fahrzeuge.

Das in Fig. 1 dargestellte Videospiel ist ein Autorenn-Spiel, das von einem oder mehreren Spielern gespielt wird, und bei dem von jedem Spieler von Hand zu bedienende Steuereinrichtungen vorgesehen sind, die ein Steuerrad, einen Schaltknopf oder -knüppel und ein Gaspedal umfassen. Wenn nur ein Spieler spielt, spielt er gegen drei automatisch gesteuerte oder Phantom-Fahrzeuge (die jedoch nicht dargestellt sind). All die Fahrzeuge starten beispielsweise in der unteren rechten Ecke des Bildschirms.

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Wie Fig. 1 zeigt, ist der Bildschirm 1O in waagrechter Richtung in zweiunddreissig Zellen und in senkrechter Richtung in vierunddreissig Zellen aufgeteilt. Jeder Zelle ist ein Richtungsvektor zugeordnet. Wenn zwei Spieler gegeneinander spielen, befinden sich zwei Phantom-Fahrzeuge zusammen mit den von den Spielern von Hand gesteuerten Fahrzeugen auf dem Bildschirm. Wie zuvor beschrieben, wird ein solches Spiel gegenwärtig vom Anmelder der vorliegenden Erfindung unter der Bezeichnung "SPRINT 2" verkauft. Bei dem Spiel können zwölf unterschiedliche Fahrkursdarstellungen gewählt werden. Fig. 1B zeigt einen anderen Fahrkurs, bei dem eine andere Vektorgruppe entsprechend der Richtungsänderung des Fahrkurses vorgesehen ist. Um das in Fig. 1 dargestellte Spiel wirklichkeitsnah zu gestalten, ist ein Ölfleck 13 zusätzlich vorgesehen. Das Fahrzeug, das am schnellsten fährt, gewinnt das Rennen. Das Berühren eines anderen Fahrzeugs führt bei der Steuerung zu einem Zeitverlust und das Berühren der Wand führt dazu, daß das Fahrzeug zeitweilig angehalten wird.

Fig. 2 zeigt, wie jede Zelle des in Fig. 1 dargestellten Spielfeldes einem Richtungsvektor zugeordnet ist. Die Zellen, die in Fig. 2 als "leere Zellen" bezeichnet sind, liefern die Vektoren 12 in acht unterschiedlichen Richtungen. über den Zellen ist eine aus vier Bit bestehende Binärzahl dargestellt, die der jeweiligen Zelle zugeordnet ist. Die drei letzten Bits dieser Bitfolge stellen die acht unterschiedlichen Vektorrichtungen dar, und das erste bzw. signifikanteste Bit dieser vier Bits ist eine Null zur Kennzeichnung einer leeren Zelle. Darunter sind sogenannte "Wandzellen" mit tatsächlichen Begrenzungswänden 11 in den unterschiedlichen Ausrichtungen

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dargestellt. Die Wandzellen erzeugen das Video-Ausgangssignal in der angegebenen Weise, um irgendeinen gewünschten Fahrkurs zu bilden- Jeder Wandzelle ist weiterhin ein Richtungsvektor zugeordnet, der ein automatisch gesteuertes Fahrzeug von der Wand in Richtung des Vektors wegbewegt, wenn ein Phantomfahrzeug die Wand berühren sollte. Auch -hier sind über den Wandzellen jeweils aus vier Bits bestehende Binärzahlen angegeben, wobei drei dieser Bits die acht unterschiedlichen Vektorrichtungen und das erste dieser vier Bits bzw. das signifikanteste Bit mit dem Binärwert "1" die Wandzelle dann kennzeichnet.

Es ist nicht unbedingt erforderlich, Wandzellen-Vektoren vorzusehen. Wie im weiteren noch beschrieben wird, weisen die an sich von einem Rechner gesteuerten Phantom-Fährzeuge einen sich etwas ändernden Fahrweg auf, und die Wandzellen mit den "Abprall"-Vektoren verbessern diese Möglichkeit. Da bei dem vorliegenden Spiel der Fahrkurs zu irgendeinem Zeitpunkt auch, beispielsweise vom Fahrkurs der Fig. 1A in den Fahrkurs der Fig. 1B, geändert werden kann, kann eine Wand unter einem Phantomfahrzeug auftreten. Der im Wandcode enthaltene Richtungsvektor steuert dann das Phantomfahrzeug in die Fahrspur zurück. Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist mit dem Bezugszeichen 12' beispielsweise eine Diskontinuität im Muster der Richtungsvektoren dargestellt. Diese absichtliche Diskontinuität und verschiedene andere Diskontinuitäten bewirken, daß die Phantomfahrzeuge für jeden Fahrkursverlauf unterschiedliche Fahrwege durchlaufen. Es gibt noch weitere Gründe für unterschiedliche Fahrwege, die nachfolgend noch beschrieben werden sollen.

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Die Zellenvektoren des Fahrkurses sind so gewählt, daß sie im wesentlichen der Richtungsänderung des Fahrkurses folgen, wobei der Wunsch nach einer Fahrwegänderung berücksichtigt wird. Darüberhinaus ist es nicht erwünscht/ die Wände des Fahrkurses immer wieder zu berühren.

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild der vorliegenden Erfindung, bei dem die gesamte Steuerung mit einem Mikroprozessor (MPU) 16 vorgenommen wird. Dieser Mikroprozessor besitzt einen Programmspeicher in Form eines Festwert-Speichers (ROM) 17 und ein Steuer-Interface 18 für die Handsteuerung, das beispielsweise mit dem Steuerrad, dem Schaltknüppel und dem Gaspedal jedes Spielers in Verbindung steht. Die zuvor beschriebenen Einheiten sind über entsprechende Adressen- und Daten-Sammelleitungen mit dem Mikroprozessor 16 verbunden, der Zugriff zu einem Spielfeldlese/schreib-Random-Speicher (RAM) 19 haben kann. Mit dem Schalter 21, der zwischen den SchalterStellungen φ. und φ j umgeschaltet werden kann, ist eine richtige Synchronisation möglich.

über eine Daten-Sammelleitung 13 ist der Spielfel·d-RAM 19 mit logischen Einrichtungen, die dem Fernsehmonitor über die Ausgangsstufe 24 ein Videoausgangssignal· bereitstellen, sowie mit einem Tonverstärker 26 verbunden,der Lautsprecher ansteuert. Das Tonausgangssignal wird mit einem Motorgeräusch-Generator 27 oder einem Quietsch- und Knall-Generator 28 ausgelöst. ^

Ein Spielfeld- oder Graphik-Generator 29 spricht auf das binäre Ausgangssignal des Spielfeldspeichers 19 an und setzt die Daten in ein Format um, das für die Video-Ausgangsstufe 24 geeignet ist. Beispielsweise setzt der

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Generator 29 die in Fig. 2 dargestellte binäre Vier-Bit-Information für die Wandzellen in Videoinformation um.

Der strichliniert umrandete Block 31 enthält die logischen Schaltungseinrichtungen für die Steuerung der Fahrzeugbewegung. Ein bereits vorgeschlagenes und in gewisser Weise ähnliches Verfahren für die Steuerung der Bewegung eines Gegenstandes unter Verwendung der vom Spieler von Hand zu steuernden Einrichtungen ist in der US-Patentanmeldung 706 121 beschrieben, die am 16. Juli 1976 ein-. gereicht wurde und denselben Anmelder hat.

. Ein Fahrzeugbild-Festwertspeicher 32 enthält das binäre Bild eines Fahrzeugs in irgendeiner der zweiunddreißig Winkelrichtungen oder Drehlagen. Um solche Richtungen oder Ausrichtungen mit binären Mitteln zu beschreiben, ist . eine binäre Zahl mit fünf Bits, d.h. eine Binärzahl 2 , erforderlich. Der Bildspeicher 32 wird vom Fahrzeug-Vertikalzeilenvergleicher 33 adressiert, der entweder die von Hand ausgelösten Steuereingangssignale eines Spielers oder die automatischen Lageänderungen vom Mikroprozessor 16 zugeführt erhält, um eine Änderung der vertikalen Lage, HPOST,des Fahrzeugs zu bewirken. Oder mit anderen Worten speichert der Fahrzeugvertikalzeilenvergleicher 32 die gerade vorliegende vertikale Lage jedes Fahrzeugs und bringt sie pro Teilbild oder während der Vertikalaustastperiode auf den neuesten Stand. In entsprechender Weise verfolgt oder speichert der Horizontal-Fahrzeug-Lagezähler 34 die horizontalen Lagen bzw. Stellungen, HPOST, aller Fahrzeuge. Der Zähler 34 und der Vergleicher 33 stellen also zusammen den Ort bzw. die Lage des Fahrzeugs, sei es nun ein von Hand gesteuertes Fahrzeug oder ein Phantomfahrzeug auf dem Bildschirm fest. Der

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Vertikalvergleicher speichert jedoch auch die gerade vorliegende F.ahrzeugbildzahl, die den Fahrzeugbild-ROM 32 adressiert, um die entsprechende Drehung, d.h. eine der zweiunddreißig Winkelstellungen, des Fahrzeugs durchzuführen.

Schließlich gibt der ROM 32 Daten an den Fahrzeugbild-Videogenerator 3€ ab, der weiterhin Lagebefehle vom Zähler 34 und vom Vergleicher 33 zugeführt erhält, um ein Ausgangssignal auf der Leitung 37 bereitzustellen. Dieses Videoausgangssignal steuert die Videoausgangsstufe 34 an, um das Fahrzeug darzustellen.

Ein Fahrzeugspielfeldvergleicher 38 vergleicht die auftretenden Video-Zusammenstöße der von Hand gesteuerten Fahrzeuge mit den Spielfeld- bzw. Fahrkursumrandungen, den Ölflecken oder anderen Fahrzeugen.

Die in den Fig. 4' und 5 dargestellten Flußdiagramme zeigen, wie die Zellen oder Auto-Richtungsvektoren gemäß Fig. 1 die Lage der automatisch gesteuerten oder Phantomfahrzeuge auf dem Spielfeld steuern, üblicherweise kann jedes Fahrzeug bis zu fünf Lage- bzw. Stellungsvariablen aufweisen. Es gibt die horizontale und die vertikale Lage (HPOST und VPOST), die Drehung (in 32 Winkelausrichtungen, wie dies im Zusammenhang mit dem in Fig. 3 dargestellten Fahrzeugbild-ROM-Speicher 32 erläutert wurde), die Richtung und die Geschwindigkeit.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die augenblickliche Fahrrichtung eines Phantomfahrzeugs gleich der Winkelausrichtung oder Drehung des Fahrzeugs gemacht. Wie aus der in Fig. 5 dargestellten Abwandlung des~Flußdiagrammes deutlich wird, kann jedoch die Richtung oder der Fahrweg des Fahrzeugs notwendigerweise eine

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geringere Änderungsgeschwindigkeit als die Drehung (die Winkelausrichtung) haben, wenn gewünscht wird, das Schleudern bzw. Rutschen eines Fahrzeugs um eine Kurve oder Ecke realistisch zu simulieren. Wenn sich das Fahrzeug beim Durchfahren einer Kurve beispielsweise um 90° drehen könnte, kann es dennoch in seiner ursprünglichen Richtung seitlich wegrutschen. Dieser Vorgang wird anhand der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform noch beschrieben.

Es sei angenommen, daß in dem in Fig. 3 dargestellten Spielfeld-Randomspeicher 19 alle Richtungsvektoren des bestimmten, zu verwendenden Fahrkurses gespeichert sind. Das in Fig. 4 dargestellte Programm wird solange nicht ausgeführt, bis die Vertikal-Austastperiode auftritt, was in Fig. 4 als Programmschritt 41 dargestellt ist. Beim Programmschritt 42 wird die tatsächliche Lage des Phantomfahrzeugs durch die Horizontal- und Vertikalspeichereinheiten 33/ 34 ermittelt. Beim Programmschritt 43 wird der automatische Richtungsvektor 42 ausgelesen, der dieser zuvor ermittelten Zellenlage zugeordnet ist. Beim Programmschritt 44 wird ein Vergleich durchgeführt, und wenn ein Unterschied besteht, wird die gegenwärtige Richtung des Fahrzeugs um einen kleinen Betrag verändert, der üblicherweise kleiner als die Differenz zwischen dem Fahrzeug-Richtungsvektor und dem automatischen Richtungsvektor ist, so daß dadurch eine stetige, sanfte Bewegung entsteht. Wie Fig. 2 zeigt, gibt es nur acht unterschiedliche, mögliche Winkelrichtungen der automatischen Richtungsvektoren, wogegen das Fahrzeug eine von zweiunddreißig Richtungsvektoren haben kann. Beim Programmschritt 45 wird die Fahrzeugbildnummer (die den Fahrzeugbild-ROM 32 für die Winkelausrichtung oder die

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Drehung des Fahrzeugs adressiert) in Abhängigkeit des Vergleiches beim Programmschritt 44 auf den neuesten Stand gebracht oder inkreinentiert, so daß die Drehung mit der neuen Richtung identisch ist.

Der zuvor beschriebene Programmablauf kann in digitaler Weise vorgenommen werden, wenn beispielsweise ein fünf-Bit-Register verwendet wird, das zweiunddreißig unterschiedliche Winkelrichtungen oder in anderen Worten eine fünf-Bit-Binärzahl aufweist. Das Ändern bzw. das auf den neuesten Stand bringen wird durch Heraufzählen eines zusätzlichen drei-Bit-Register mit hoher Genauigkeit vorgenommen, das natürlich nicht in das fünf-Bit-Register überläuft, bis es wenigstens achtmal weitergezählt wird/ wobei dann die Bildzahl (d.h. die Drehung) um eins weitergezählt wird. Dies ist ein typisches Beispiel für das Ändern bzw. Weiterzählen um einen kleinen Betrag.

Ein solches verallgemeinertes Verfahren zum Weiterzählen bzw. zum auf den neuesten Stand bringen wird bei .anderen Fahrzeug-Spielen, bei denen eine geänderte Betriebsweise mit Handsteuerung vorhanden ist, zur Erzielung einer stetigeren, sanfteren Bewegung verwendet. Dabei waren jedoch keine automatischen Richtungsvektoren erforderlich.

Der letzte Programmschritt in Fig. 4 ist der Programmschritt 46,bei dem unter Verwendung der neuen Richtung und einer Sinus-Kosinus-Tabelle die Lage beispielsweise in der in Fig. 3 dargestellten Bewegungseinheit 31 proportional zur Geschwindigkeit geändert bzw. auf den neuesten Stand gebracht wird. Dies'Wird beispielsweise mit einem Algorithmus vorgenommen, bei dem die vertikale

Lage gleich dem Sinus der Richtung multipliziert mit der Geschwindigkeit plus der alten vertikalen Lage ist. Die horizontale Lage wird unter Verwendung der Kosinusfunktion in entsprechender Weise berechnet.. Schließlich sp-ringt das Programm nach Ausführung für ein Phantomfahrzeug über die Sprungverbindung 47 wieder an den Anfang des Programms zurück, so daß das Programm für das nächste Phantom-Fahrzeug von neuem abläuft und bei dem dargestellten Äusführungsbeispiel die Lagen aller drei Phantomfahrzeuge während der Vertikalaustatstung auf den neuesten Stand gebracht werden.

Bei dem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführung sbeispiel weist jedes Phantomfahrzeug seine eigene, spezielle höchste oder Endgeschwindigkeit auf, sie beginnen ihre Fahrt jedoch mit kleinerer Geschwindigkeit. Die Geschwindigkeit wird auf den neuesten Stand gebracht, wenn die Geschwindigkeit kleiner als eine höchste Geschwindigkeit ist, und dann wird ein kleiner zusätzlicher Geschwindigkeitsbetrag hinzuaddiert, bis die Geschwindigkeit den Höchstwert erreicht hat. Eine solche Änderung der Geschwindigkeit ergibt eine realistischere und variantenreichere Fahrweise der Phantomfahrzeuge wieder. Oder mit anderen Worten, der Fahrweg oder die Fahrlinie, auf der ein Phantomfahrzeug auf dem Fahrkurs um eine Kurve fährt, hängt von der Geschwindigkeit, der Zellengröße und der Videoteilbildfrequenz ab, die die Frequenz bzw. Wiederholungsfolge der sich ändernden Richtung festlegt. Wenn beispielsweise ein Fahrzeug mit einer realtiv hohen Geschwindigkeit um die Kurve fährt, ist der Kurvenradius größer, da für die Zellenrichtungsvektoren eine geringere Zeit bleibt, um die gegenwärtige Richtung der Fahrzeuge in die neue Richtung zu ändern bzw.weiterzuzählen. Da-

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durch wird ein Schleuder- oder Rutscheffekt erzeugt. Es wird auch eine Überhöhung bzw. eine überhöhte Kurve ermöglicht. Beispielsweise wird in der unteren linken Ecke des in Fig. 1 dargestellten Fahrkurses mit höherer Geschwindigkeit ein größerer Kurvenradius erzielt, und die vertikalen Zellenvektoren ändern sich schneller, und dann kommen die Wandvektoren (1010, vgl. Fig. 2), die in entgegengesetzte Richtung zeigen.

Der zuvor beschriebene signifikante Effekt hinsichtlich der Geschwindigkeit wird bei einer Ausführungsform mit einem sogenannten "Rillenfahrzeug" oder einem "geführten Fahrzeug" ausgenutzt bzw. verwendet, die im weiteren noch erläutert werden wird.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die Programmschritte 41, 42, 43 den entsprechenden Programmschritten des in Fig. 5 dargestellten Programms entsprechen, dagegen wird die Drehung statt der Richtung im Vergleichs-Programmschritt 48 durch einen kleinen Betrag verändert bzw. ergänzt. Wie beim Programmschritt 49 angegeben, wird die Richtung des Fahrzeuges um einen kleineren Betrag verändert, um - wie zuvor beschrieben - einen wirklichkeitsnäheren Schleuder- oder Rutscheffekt zu erzielen. In der Praxis bedeutet dies bei digitaler Ausführung, daß ein zusätzliches Register vorgesehen sein muß, oder anders ausgedrückt, es müssen zwei Register vorgesehen sein, nämlich eins für die Information über die Drehung und eins für die Information über die Richtung, Im Programmschritt 50 wird dann schließlich die neue Lage mit der Information über die Richtung erzeugt.

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Die zuvor beschriebenen Programmschritte 48 und 49, mit denen die Werte auf den neuesten Stand gebracht bzw. geändert werden, sind in den Fig. 6 bzw. 7 im einzelnen dargestellt. Beim Programmschritt 51 in Fig. 6 wird das algebraische Vorzeichen der Differenz zwischen dem Zellenvektor und der gegenwärtigen Drehung des Fahrzeugs festgestellt. Diese Differenz wird mit den Programmschritten 52 oder 53 durch die Dezimalzahl· 16 geteilt, in einer zeitweiligen Speicherstelle "TEMP" gespeichert und es wird beim Programmschritt 54 die Dezimalzal "2" zuaddiert, um Mehrdeutigkeiten zu vermeiden. Schließlich wird beim Programmschritt 55 die Drehung des Fahrzeugs mit den Inhalten der Speicherstelle "TEMP" weitergezählt bzw. auf den neuesten Stand gebracht.

Da das Register mit fünf Bits für die Drehung nicht verändert wird, bis sein Genauigkeits-Register mit drei Bits überläuft, muß der "TEMP"-Betrag eine dezimale 8

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(2 ) sein, bevor die Drehung verändert bzw. inkrementiert wird. Wenn eine Differenz der Drehung von 90° auftritt, ist ¹¹TEMP" in der Praxis etwa eine Dezimalzahl 10.

Das in Fig. 7 dargestellte Flußdiagramm ändert bzw. inkrementiert die Richtung mit einem kleineren Betrag als die Drehung. Im Programmschritt 47 wird die Geschwindigkeit festgestellt und bei den Programmschritten 58 oder 59 sind die Inkrement(INCR)-Werte von 3 oder 4 zugeordnet. Wenn die Drehung bereits der Richtung gleich ist, so ist keine Änderung erforderlich, und beim Verfahrensschritt 61 wird aus dem Programm herausgesprungen. Wenn die absolute Differenz groß ist, wird über die Verfahrensschritte 62 und 63 ein Rutsch- oder Quietschton erzeugt..

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Mit dem Programmschritt 64 wird das algebraische Vorzeichen der Differenz gebildet, und mit dem Programmschritten 65 oder 66 wird die Richtung entsprechend mit dem "INCR"-Wert, der zuvor mit den Programmschritten 58, 59 ermit— telt wurde, verändert bzw. inkrementiert. Da dieser Wert 3 oder 4 normalerweise kleiner als das Riehtungsinkrement von Fig. 6 ist, simuliert das vorliegende Verfahren ein tatsächliches Fahrzeug beim Schleudern recht realistisch.

Darüberhinaus kann der Schleuder-Algorithmus in Abhängigkeit davon verändert werden, welche Effektart gewünscht wird. Beispielsweise könnte ein Fahrzeug mit einer bestimmten Masse oder einer bestimmten Trägheit simuliert werden, um zu bewirken, daß ein Fahrzeug nicht sofort auf die automatischen Richtungsvektoren anspricht/ die daher die Kurvenbewegung vorwegnehmen würden. Dies könnte eine stetigere, sanftere und realistischere Kurvenfahrt ermöglichen.

Die Ausführung des in Fig. 4 dargestellten Flußdiagramms ist in den Tabellen I und II dargestellt, in denen der Assembler-Buchstabencode (assembly nmemonics) (die drei alphanumerischen Zeichen in der linken Spalte),Adressenmode und der Operand für einen Mikroprozessor 6502 mit der MOS-Technik angegeben sind. Der Assembler-Buchstabencode ist der Befehl oder der Operationscode für diesen bestimmten Mikroprozessor, und der Operand ist die Grundgröße, auf der die mathematische Operation durchgeführt wird..

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TABELLE I

AUTO:

AUl:

LDA STA LDA STA LDA CLC ABC LSR LSR LSR EOR CLC ADC STA LDA STA ADC STA LDA CLC ADC ORA EOR ASL ROL ASL ROL CLC ADC

STA LDA ADC STA LDY LDA BPL ASL ASL ASL ASL ASL STA RTS

Z, TEMPI I,

Z, TEMPl+1 ZX, HPOST

X, 4 ·

I,

Z, TEMPI Z, TEMPI

1,0

Z, TEMP2 Z, TEMPl+1 Z, TEMPl+1 ZX, VPOST

I. I. 1,377

Z, TEMP2 Z, TEMP2 Z, TEMPI

Z, TEMPI

Z, TEMP2

Z,.TEMPl+1

Z, TEMPl+1

I,

NY, TEMPI

AUl

ZX, AUDY

• TEMPI - P.F. ADDRESS _: ; ADD 4 TO GET CENTER OF CAR

; DIVIDE BY 8 ^x ; -COMPLEMENT IT

; LOW 8 BIT COLUMN OFFSET

; ZERO TEMPORARY

j HIGH 8 BIT COLUMN OFFSET

; ADD 4 TO GET CENTER OF CAR ; OR IN 3 LSB'S
; COMPLEMENT IT

; SAVE CARRY

j MULTIPLY TIMES 4 ■

; SAVE 2 MSB'S

; ADD ROW OFFSET TO THE P.F. POINTER IN TEMPI .

; GET SQUARE OUT OF THE P.F. ; BRANCH IF NOT A WALL

; IF A WALL MULTIPLY CODE BY

J SAVE AUTO-DIRECTION CODE

TEMPI - TEMPORARY LOCATION TEMP2 - TEMPORARY LOCATION. HPOST - CAR'S HORIZONTAL POSITION ARRAY VPOST - CAR'S VERTICAL POSITION ARRAY , AUDY - CAR'S AUTO-DIRECTION ARRAY X- REGISTER CONTAINS CAR ΰ (CH-3)

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TABELLE II

CNTRL:

A7:

A6:

AlO:

JSR LDA LSR LSR LSR LSR LSR CLC ADC STA LDY LDA SEC SBC AND BEQ BMI LDY TYÄ CLC ADC

STA STX ASL LDY STA LDA STA LDA CLC ADC CtDP BCC LDA STA JSR RTS

A, AUTO ZX, VEL

I,

Z, TEMPI

I,

ZX, DIRECT

ZX, AUDY

I,

A6

A7

I,

ZX, DIRECT

ZX, DIRECT Z, TEMP3 Z, TEMP3 Z, TEMP3 AY, ROTATE I, Z, TEMPI ZX, VEL

Z, TEJIPl

AX₁MAXVEL

AlO

AX, MAXVEL

ZX, VEL

A, UPDATE

; GET AUTO-DIRECTION

; CURRENT DIRECTION

; DETERMINE IF TURN LEFT OR RIGHT ; KO TURN IS NEEDED, LEAVE

; BRANCH IF TURN RIGHT (CLOCKWISE)

; TURN LEFT (OR COUNTERCLOCKWISE)

; UPDATE DIRECTION BY A SMALL AMOUNT (3)

; SAVE CAR NUMBER

; Y=CAR NUMBER * 2
; ROTATE - DIRECTION

; SET ACCELERATION ** -1

;VEL^VEL+ACCELERATION

: UPDATE POSITION

UPDATE

TEMPI « TEMPORARY LOCATION

TEMP3 " TEMPORARY LOCATION

VEL = CAR'S VELOCITY ARRAY

DIRECT β CAR'S ACTUAL DIRECTION ARRAY

AUDY - CAR'S AUTO-DIRECTION ARRAY

ROTATE » CAR'S PvOTATION ARRAY MAXVEL «· CAR'S MAXIMUM VELOCITY ARRAY ROUTINE TO UPDATE POSITION OF EACH CAR ON THE SCREEN X-REGISTER CONTAINS CAR ϋ (0-*-3) ■

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Tabelle I ist die Assembler-Auflistung der Routine bzw. des Unterprogramms, mit dem die Zelle oder der Auto-Richtungsvektor entsprechend der Spielfeldlage jedes Fahrzeuges ausgelesen wird. Die verschiedenen, dabei verwendeten Ausdrücke sind festgelegt. TEMPI und TEMP2 sind die temporären Stellen im Random-Speicher der Mikroprozessorprogramm-Steuereinheit. TEMP1 wird berechnet und ist die Spielfeldadresse des zu behandelnden speziellen Fahrzeugs 0 bis 3. Jede HPOST und VPOST ist so festgelegt, daß sie die Horizontal- und Vertikalllage des Fahrzeugs enthalten. HPOST und VPOST werden zu einer Spielfeld-RAM-Adresse umgeformt, und der in dieser Speicherzelle enthaltene Vektor wird in AUDY gerettet. Eine solche Umformung wird folgendermaßen ausgedrückt:

ADR=400₁₆ + (-((HPOST+4)/8))+((-(VPOST+4).OR.7)*4).

Tabelle II ist die Assembler-Auflistung für die Routine bzw. das Unterprogramm, um die automatische Richtung für jedes Fahrzeug zu verwenden, um die gegenwärtige Richtung in einer algorithmischen Weise, wie dies zuvor beschrieben wurde, d.h. in kleinen Inkrementen statt in vollen Beträgen zu ändern bzw. auf den neuesten Stand zu: bringen, um eine stetige sanfte Fahrbewegung zu erzielen. Die Definitionen enthalten sowohl die Richtungs- als auch die Dreh-Bereiche bzw. -feider. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Dreh- und Richtungs-Bereiche bzw. -Felder (rotation and directional arrays) gleich. Dies ist in Tabelle II dargestellt. Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform wird das Richtungsfeld langsamer als das Drehungsfeld verändert, um einen realistischen Schleudervorgang zu erzielen, wie dies in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist.

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Die Verwendung von Sinus-Kosinus-Tabellen im Zusammenhang mit der Geschwindigkeit und der Richtung 1st für Fahrzeuge, die von Hand gesteuert werden, an sich bekannt, und ein solches Verfahren wird auch hier zur Berechnung der automatischen Richtungsvektoren der Phantom-Fahrzeug-Bildlagen verwendet.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform ist in Fig. 3A dargestellt, in der vier Gleit-Geschwindigkeits-Steuereinheiten, die mit den Zahlen 1 bis 4 versehen sind, jeweils einem gesteuerten oder Phantom-Fahrzeug entsprechen. Bei diesem sogenannten "Rillenfahrzeug"-Videospiel werden nur vier Phantom-Fahrzeuge verwendet. Der Mikroprozessor steuert das Lenken entsprechend den Richtungsvektoren, die Spieler steuern jedoch die Geschwindigkeit der jeweiligen Fahrzeuge. Eine Änderung in der Geschwindigkeit verursacht Änderungen des Fahrweges und einen Überhöhungseffekt in Kurven, um ein mechanisches Spiel mit "Rillenfahrzeugen" bzw. geführten Fahrzeugen zu simulieren.

Die vorliegende Erfindung schafft ein wesentlich besseres Autorenn-Spiel oder ein Spiel mit spurgeführten Fahrzeugen oder Rillenfahrzeuge usw., bei dem Phantombzw, automatisch gesteuerte Fahrzeuge in sehr wirklichkeitsnaher Weise simuliert werden. Dies wird insbesondere durch Diskontinuitäten der Vektorausrichtung, die in . Fig. 1 dargestellt sind, und zum Teil durch das Ändern der Richtung und Drehung in "kleinen Beträgen" erreicht, wie dies im Zusammenhang mit den Fig. 4 und 5 erläutert wurde. Dies ist beinahe schon eine Notwendigkeit bei dem in Fig. 1 dargestellten Spielfeld, bei dem das Fahrzeug in einem Achter-Fahrkurs auf automatische Richtungsvektoren mit Richtungsunterschieden von 90° oder ent-

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gegengesetzter Richtung von 180° trifft. Gemäß der vorliegenden Erfindung tritt dabei jedoch keine plötzliche, abrupte Änderung auf. Darüberhinaus werden bei der Planung der in Fig. 1 dargestellten Richtungsvektor-Anordnung keine zwei Vektoren so verwendet bzw. angebracht, daß eine Fahrzeug auf zwei Vektoren trifft, die abwechselnd in praktisch falschen Richtungen gehen. Der Grund hierfür ist₇ daß ein Phantom-Fahrzeug bzw. ein automatisch gesteuertes Fahrzeug keinen Achterkurs durchlaufen würde, sondern fälschlicherweise nur eine Schleife der Achterfigur durchfährt. Das speziell gewünschte Vektormuster ist durch die in Fig. 1 dargestellte Kreuzungsstelle der Acht ersichtlich.

Schließlich stellt die Ungenauigkeit der binären ganzen Zahlen, die zur Darstellung der Geschwindigkeit, der Lage und der Sinuskurven verwendet werden, einen wesentlichen Rundungsfehler bzw. einen Ab- oder Abrundungsfehler dar. Ein solcher kumulativer Fehler kann leicht gebildet werden, der dann eine größere Änderung des Fahrweges ergibt.

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ATARI, INC.

DEA-5681 19. September 1978

Spiel mit automatisch gesteuerten Fahrzeugen

Patentansprüche

1J Spiel, bei dem ein von einem Spieler gesteuertes Fahrzeug zusammen mit wenigstens einem weiteren automatisch gesteuerten Fahrzeug auf einem Fahrkurs fährt, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrkurs in ZeI-len aufgeteilt und jeder Zelle ein Richtungsvektor zugeordnet ist, der entsprechend der Richtungsänderung des Fahrkurses in unterschiedliche Richtungen zeigt, die Fahrzeuge auf dem Fahrkurs in Bewegung gesetzt werden,- der Richtungs vektor des automatisch gesteuerten Fahrzeugs schrittweise festgestellt wird, der die gerade vorliegende Bewegungsrichtung auf dem Fahrzeugkurs wiedergibt, Feststellen der Zellenlage dieses Fahrzeuges auf dem Fahrkurs, Vergleichen

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ORIGINAL INSPECTED

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des Fahrzeugvektors mit dem zugeordneten Vektor der Zellenlage und Ändern des Richtungsvektors des automatisch gesteuerten Fahrzeuges in Richtung des zugeordneten Vektors.
2. Spiel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,daß ein Phantomfahrzeug nicht nacheinander auf zwei Zellen-Richtungsvektoren trifft, die sich grundsätzlich von der gewünschten Fahrrichtung des Fahrzeugs unterscheiden.
3. Spiel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Fahrkurs durch Wandzellen vorgegeben ist, die ebenfalls Richtungsvektoren aufweisen.
4. Spiel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, daß bei dem Vorgang, bei dem der Richtungsvektor des automatisch gesteuerten Fahrzeuges verändert wird, die Änderungen kleiner sind als der mögliche unterschied bei einem Vergleich eines Fahrzeugvektors mit einem zugeordneten Zellenvektor.
5. Spiel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß einige zugeordnete Vektoren einer Richtung zugeordnet sind, die zur Richtung des Fahrkurses bewußt nicht kontinuierlich ist, um einen veränderlichen Fahrweg für das Phantomfahrzeug zu schaffen.
6. Spiel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Spiel ein

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Video-Spiel mit einem rastermäßig abgetasteten Anzeigeschirm ist, und der Richtungsvektor bei jedem Video-Halbbild festgestellt wird.
7. Spiel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch

gekennzeichnet, daß die Anzahl der zugeordneten Vektorrichtungen wesentlich kleiner als die möglichen winkelmäßigen Ausrichtungen des automatischen gesteuerten Fahrzeugs ist.
8. Spiel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch

gekennzeichnet, daß acht zugeordnete Vektorrichtungen und zweiunddreißig Fahrzeug-Ausrichtungen vorgesehen sind.
9. Spiel.nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Änderung der Richtung des Fahrzeugs geringer als die Änderung der winkelmäßigen Ausrichtung ist, um einen Schleudereffekt zu erzielen.
10. Spiel, bei dem wenigstens ein gesteuertes Fahrzeug auf einem Fahrkurs fährt, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Fahrkurs in Zellen aufgeteilt und jeder Zelle ein Richtungsvektor zugeordnet ist, der entsprechend der Richtungsänderung des Fahrkurses unterschiedlichen Richtungen zugeordnet ist, das Fahrzeug entlang des Fahrkurses in Bewegung versetzt wird, der Richtungsvektor des Fahrzeuges schrittweise festgestellt wird, der die gerade vorliegende Bewegungsrichtung auf dem Fahrkurs wiedergibt, die Zellenlage dieses Fahrzeugs auf dem Fahrkurs festgestellt und der Fahrζeugrichtungsvektor mit dem zugeordneten Vektor der Zellenlage verglichen wird,

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und der Richtungsvektor des gesteuerten Fahrzeugs in Richtung des zugeordneten Vektors geändert wird.
11. Spiel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet _t daß ein Spieler die Geschwindig- keit des Fahrzeugs von Hand steuert.
12. Spiel nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vorgang, bei dem der Richtungsvektor geändert wird, die Änderungen kleiner als der mögliche beim Vergleich des Fahrzeugvektors mit einem zugeordneten Zellenvektor erhaltene Unterschied ist, so daß sich der Weg des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und der schrittweisen Feststellung des Richtungsvektors ändert.

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