E uma bruxa passou pela minha janela

 

Um tanto atrasado para o Halloween de 2025, um tanto adiantado para o Halloween de 2026. Tenho tido pouco tempo para programar, então o desenvolvimento dos projetinhos tem sido mais lento. Porque caótico, sempre foi mesmo. Além disso, juntar forças para organizar, documentar e descrever o processo aqui no blog também é uma mão de obra a parte. Mas, de qualquer forma, é sempre uma satisfação quando o publico o registro da peripécias por aqui. Então vamos lá.

Sempre quis trabalhar com a ideia de animação suave no ZX81, então me propus a fazer um programa com as seguintes características:

• a animação de uma bruxa voando de vassoura pelo céu, em movimento horizontal, da perspectiva de quem a estivesse vendo por uma janela;
• a animação deveria ser o mais suave possível, dentro das limitações do computador. Então deveria ser pixel por pixel, e não caractere por caractere;
• a bruxa deveria surgir aos poucos de um lado da tela, e desaparecer aos poucos do outro lado da tela;
• a bruxa deveria voar em velocidades diferentes, escolhidas aleatoriamente a cada passagem;
• a bruxa deveria voar em direções diferentes (esquerda para a direita ou direita para a esquerda), escolhidas aleatoriamente a cada passagem;
• a bruxa deveria voar em alturas diferentes na janela, escolhidas aleatoriamente a cada passagem.

Primeiramente, fui achar uma pixel art de uma "bruxa-de-vassoura" em baixa resolução, em um tamanho bacana para a resolução do ZX81.

Depois que encontrei, copiei a figura ponto por ponto, utilizando uma ferramenta rústica para desenhar que fiz no Sinclair BASIC, utilizando os comandos PLOT e UNPLOT. Com ela, ao terminar o desenho, posso transferir a tela toda para uma variável (sim, o ZX81 permite isso) e assim salvar o desenho. Há também uma rotina para enviar a tela para a RAMTOP, o que permite utilizar o desenho em outro programa.

Para implementar a ideia de movimento ponto por ponto e não caractere por caractere, desenhei 4 sprites da bruxa:  dois com ela na direção esquerda para a direita, e mais dois com ela da direita para a esquerda. Isso porque a tela do ZX81 não é realmente dividida em pixels, mas em caracteres, cada um podendo representar 4 pixels (acesos ou apagados). Então o desenho que emula a bruxa um pixel à direita ou um pixel à esquerda é formado por um conjunto de caracteres gráficos completamente diferente. O quadro abaixo, com o exemplo de uma figura bem simples, de 3x2 caracteres, ilustra melhor o que estou dizendo:

 

A animação, em assembly, eu quis fazer utilizando ferramenta nativa, então usei o ZX Assembler. Entretanto, como passaria os dados dos desenhos para o programa-fonte a ser editado no assembler? A solução for fazer um patch do programa-fonte do ZX Assembler, inserindo os dados dos desenhos diretamente na área de memória onde se encontrava o programa-fonte, com os seguintes passos:

1. Primeiro, no editor do ZX Assembler, inseri linhas de dados no programa-fonte, para criar espaço e salvei;
2. Depois baixei a RAMTOP para 30000 e carreguei o programa com o desenho; 
3. A seguir, utilizei uma rotina (que já estava pronta no programa para desenhar) e passei a tela do desenho para a RAMTOP;
4. Carreguei o programa-fonte do ZX-Assembler e apaguei a linha 1, que contém o código-objeto gerado pelo assembler. Assim poderia descobrir com mais facilidade os endereços dos dados no programa-fonte do assembler;
5. Com o programa-fonte na memória, programei uma rotina para descobrir, com PEEKs, o endereço inicial e final de cada linha de dados;
6. Anotei o endereço inicial dos dados da primeira linha;
7. Anotei quantos bytes deveria pular para recomeçar a inserir os dados a cada nova linha do programa-fonte;
8. Com essas informações anotadas, escrevi um programinha em BASIC que passasse cada linha do desenho de cada bruxa (com 14 bytes por linha), que estava na RAMTOP, para cada linha de dados que eu havia reservado, pulando, evidentemente, os bytes de formatação do programa-fonte.

O resultado foi esse, na listagem do programa fonte dentro do editor do ZX Assembler: 

 

A seguir, programei a animação. Conforme planejado, alternei 2 desenhos da bruxa em cada direção para emular que ela se dava ponto-por-ponto antes de passar para a posição na tela. 

Enfim, quando já via a bruxa voando pela tela, naquele momento achei que estava faltando algo na animação. Então defini mais alguns elementos a serem implementados:

• Que deveria haver estrelas no céu, representadas por asteriscos;
• Que as estrelas apareceriam em posições aleatórias no céu;
• Que as estrelas, obviamente, deveriam parecer estar em um plano mais afastado em relação ao plano da bruxa (a bruxa passando em frente às estrelas).

Então escrevi mais essa parte do programa até atingir o resultado desejado. Apesar de o sprite da bruxa ser, na realidade, branco (a bruxa) sobre fundo preto, o resultado final o sprite da bruxa parece ter fundo transparente, como num sprite por hardware. 

Animação finalizada, faltava ainda uma mensagem "Happy Halloween" alternando com as animações. Fiz como transição um efeito "veneziana", se abrindo, ou se fechando, para ficar coerente com a ideia da janela. Depois desenhei, na munheca, a mensagem de "Happy Halloween!!!" junto a uma lanterna de abóbora (jack-'o-lantern), que fiz "piscar" algumas vezes, invertendo as cores da tela, antes de usar novamente o efeito de transição e reiniciar a animação. O envio dos dados da tela com a mensagem foi feito da mesma maneira que procedi com as figuras da bruxa, com a diferença de que eram bem mais dados a serem transferidos ao código-fonte do montador (420 bytes).

Nessa aventura, um dos meus objetivos era testar os limites práticos, em termos de memória, do ZX Assembler. De fato, nas últimas montagens do programa, recebi mensagem de que a memória estava cheia. Na memória RAM de 16kB do ZX81 ficam o montador (ZX Assembler), o código-fonte do usuário (que reside na linha 2 do BASIC), e o código-objeto do usuário (que reside na linha 1 do BASIC), além de outras linhas de programa BASIC eventualmente utilizadas. Após a mensagem de "memória cheia", tive que fazer alguns ajustes, cortando desperdícios em linhas de comentários e fazendo algumas otimizações para reduzir o tamanho do programa.

Na versão final, ainda programei os créditos que aparecem no início da execução do programa. Não sobraram muitos bytes depois disso.

O "artesanato" dá trabalho, mas ver o resultado na tela é impagável, principalmente na de tubo. No vídeo abaixo é possível conferir como ficou, rodando no TK85: 

 O download do programa está disponível aqui.

[update 07.04.2026: fiz alguns ajustes e calibrei melhor a temporização das transições, de modo a levar em consideração a diferença de velocidade de processamento entre o ZX81 e o TK85]. 

 

Os padrões de ladrilhos de Truchet para o ZX81

Depois de fazer o programa de apresentação dos ladrilhos de Truchet para MSX,  cuja origem, história e processo descrevi em outro artigo publicado neste blog, fiquei pensando sobre um programa semelhante no ZX81, mesmo com as suas limitações gráficas.

No MSX, cada ladrilho (tile) equivale a um caractere de 8x8 pixels, para uma tela de resolução de 256x192. No ZX81, utilizar ladrilhos 8x8 seria inviável, tendo em vista que, pela baixa resolução do micro (64x48), a tela comportaria a impressão de poucos ladrilhos, impossibilitando o efeito visual que justamente se dá pelo conjunto dos diversos ladrilhos organizados em padrões.

Pensei então em ladrilhos em uma grade de 4x4 "pixels", formados por 4 caracteres gráficos do ZX81. Mãos à obra, iniciei por desenhar os ladrilhos e encontrar os códigos dos caracteres gráficos correspondentes. Na mão mesmo:

Em seguida, escrevi um programinha em BASIC no TK85 para testar e dispor os ladrilhos na tela. Ali pude constatar que valia a pena seguir em frente.

Conforme contei no artigo sobre os ladrilhos no MSX, havia feito um programa em BASIC para entrar como os dados dos padrões em linhas DATA. A ideia agora era reaproveitar os dados do MSX e exportá-los para o programa assembly do ZX81 que, já estava decidido, seria montado no Pasmo. 

Com este propósito, no MSX, utilizei duas ferramentas simples.

Primeiro, utilizei um programa para jogar os dados das linhas DATA com os padrões de Truchet para a memória do MSX, que eu já havia utilizado na versão para aquela máquina. Fiz algumas adaptações dos dados para o ZX81, porque o MSX utiliza o código de caracteres ASCII e, na época do desenvolvimento do ZX81, a Sinclair Research achou por bem utilizar seu próprios códigos de caracteres. Então, ao mover os dados para a memória, fiz um filtro de conversão dos caracteres ASCII que nomeiam os padrões de Truchet (A-Z, 1-6), para os respectivos códigos do ZX81 (de caracteres invertidos, mais especificamente). Tive que improvisar com o padrão nomeado por Truchet de "&", caractere que simplesmente não existe no ZX81, colocando um "+" no seu lugar. No mais, converti também o código dos caracteres redefinidos no MSX, nºs 192, 193, 194 e 195, que não fariam sentido no ZX81, para 0, 1, 2 e 3. 

Feito isto, utilizei outro programa, que eu eu já possuía, para ler os bytes da memória e gerar linhas de dados (DEFB) num arquivo ASCII. Este programa eu havia utilizado para exportar a tabela com caracteres katakana e outros caracteres redefinidos quando escrevi a versão do programa Matrix - Raining Code para MSX-DOS, o que fiz utilizando o excelente Gen80, da Hightech.  

A partir daí, poderia passar a trabalhar no programa assembly para o ZX81, uma vez que a estrutura dos dados já havia sido testada na versão para MSX.

Programa no MSX-BASIC para geração de linhas DEFB num arquivo ASCII

Em seguida, exportei o arquivo ASCII resultante, através de um comando do emulador openMSX, para uma pasta, a fim de que depois pudesse importá-lo no editor de texto que utilizo nos projetos para ZX81, o glorioso nano. É isso mesmo, vivo no terminal do Linux Debian de um Raspberry Pi dedicado à retroprogramação. Sem firulas de interface gráfica: salvo o programa do editor, executo um shell script para, numa tacada, montar o programa no Pasmo, gerar o arquivo .p (com o appmake) e já mover esse arquivo para a pasta do emulador de ZX81, o qual deixo ativo em outro terminal TTY para que eu possa testar o programa recém montado. É um fluxo de trabalho que funciona muito bem.

Sobre o programa assembly, ainda que o MSX e o ZX81 tenham a mesma CPU, optei por reescrever o programa para o ZX81 do zero. As peculiaridades do hardware de vídeo do MSX (com processador de vídeo dedicado e memória de vídeo externa) versus as peculiaridades da estrutura da memória de vídeo do ZX81 (D_FILE), fizeram-me pensar que escreveria um código melhor se não aproveitasse o anterior. 

Mas de qualquer forma, implementei os mesmos recursos da versão MSX: apresentação dos padrões em tela cheia, com passagem automática após alguns segundos para o próximo padrão, passagem manual ao próximo padrão (para quem tem pressa neste mundo) pressionando SPACE e, ainda, opção de ativar ou desativar as legendas que nomeiam o padrões, pressionando NEW LINE. Volta-se ao BASIC pressionando "Q". Fiz também uma moldura com caracteres "cinzas", para que os desenhos dos padrões não emendassem com a borda branca da tela do ZX81, o que altera um tanto o efeito dos padrões. O resultado se vê no vídeo abaixo que, de de minha parte, considero bastante satisfatório. Estrelando, o TK85 da Microdigital:

Depois que gravei esse vídeo, ainda acertei uns pequenos detalhes. O arquivo do programa em formato .p está disponível no link abaixo.

Download do arquivo .p

Matrix - Raining Code para o ZX81

Portei  para o ZX81(linha que no Brasil foi representada pelo TK-85, CP-200, etc) o programa que havia escrito para o MSX. Uma boa parte teve que ser reescrita, principalmente porque na versão para MSX eu utilizei o modo gráfico ("screen 2"). O algoritmo de animação, de um modo geral, é o mesmo, respeitadas as limitações da maquininha.

Para inciar o programa, digite RUN. Para interromper a execução, tecle NEW LINE.

Atualização em 20.07.2024: fiz uma versão para máquinas capazes de gerar vídeo reverso (fundo preto com caracteres em branco). Assim, no pacote ZIP há duas versões, a normal (matrix.p) e a para vídeo reverso (matrix-r.p). Eu aproveitei para fazer alguns ajustes, em especial, agora o programa irá rodar aproximadamente na mesma velocidade em computadores NTSC/PAL-M ou PAL europeu (60/50Hz de sincronismo vertical).

Download: Matrix-ZX81.zip

Blackjack para o ZX81

A ideia

Ok, eu sei, "mais um blackjack para o ZX81", mas enfim... A ideia era fazer o programa em BASIC e apenas inserir umas rotinas em assembler para deixar mais bonito e fluído. E, o mais importante, aprender com o processo.

E nesta minha primeira aventura em programar para o ZX81 (no Brasil, TK-85, CP-200, etc), realmente aprendi bastante sobre essa maquininha, suas limitações práticas de hardware, a estrutura da memória, o uso da pilha de cálculo e até as limitações, ao programador, no uso do Z80 (que comento mais ao final).

Por razões óbvias, abandonei minha ideia inicial (besta) de fazer tudo direto no emulador do ZX81, utilizando o MSX para montar as rotinas em linguagem de máquina. Acabei usando o Pasmo como assembler, e o Appmake (do pacote z88dk) para gerar o arquivo ".p".  Depois eu integro ao resto do programa BASIC usando um ótimo utilitário do próprio  ZX81 (Toolkit, da Artic).

O processo

Fiz questão de completar todo o programa em BASIC mesmo, até para conhecer as peculiaridades do Sinclair BASIC, pegar intimidade com a máquina e ver até onde chegavam as otimizações. Quando não tinha mais jeito, passei a resolver com assembler.

Pra quem não conhece o ZX81 e seus clones da vida (TK82, TK83, TK85 e CP-200 aqui no Brasil), pode soar estranho utilizar rotinas em código de máquina para um jogo tão simples. Acontece que as limitações do Sinclair BASIC e o do próprio hardware exigem que partes do programa, que rodariam tranquilamente em qualquer BASIC interpretado da época, devam ser feitas em linguagem de máquina no ZX81.

Assim, desde o início, percebi que a rotina de embaralhamento das cartas e, para minha surpresa, a atualização dos valores do "caixa" e da "aposta" na tela, teriam que ser feitas em linguagem de máquina.

Uma rotina de embaralhamento adequada simula um baralho real e permite ao jogador contar cartas durante as partidas, o que dá uma profundidade extra ao gameplay. A solução em linguagem de máquina foi bastante simples e a sua execução é praticamente instantânea.

Agora, a atualização dos valores de aposta e caixa me deu algum trabalho, quero dizer, muito mais pelo estudo que demandou do que pela solução em si. Pensei inicialmente que o problema estava no cálculo dos valores em BASIC, mas não. O que acontece é que, para imprimir um número na tela, o computador converte o valor em uma string de caracteres. E é essa conversão, feita pela ROM do ZX81, que leva uma eternidade. Então tive que fazer uma rotina própria de conversão, capturando os valores das variáveis do BASIC, para depois imprimir o resultado diretamente na tela. Como resultado, a rotina ficou bastante rápida. Nesse aprendizado, percorri todos os livros que dispunha (físicos e virtuais), mas foi o Mario Schaefer (Usando Linguagem de Máquina - Aplicações em Assembly Z80) quem me deu a dica, mas não a solução. Esta, eu fui encontrar apenas nos rolos de pergaminho de Toni Baker.

O resto foi trivial, tratando mais da parte cosmética, além de otimizações menores.

O que é executado em linguagem de máquina

• A limpeza de tela (tanto em fundo preto, como em fundo branco). A rotina do CLS do BASIC é lenta demais, na minha opinião;
• A impressão e a animação de parte da tela inicial;
• O embaralhamento das cartas (como num baralho real, utilizando o algoritmo knuth shuffle) e a animação das cartas na tela; 
• A decodificação do valor e naipe das cartas para o BASIC ;
• A atualização dos valores do caixa e aposta na tela;
• A impressão das cartas. Eu até gostava da velocidade de impressão das cartas no BASIC, que conferiam uma certa dramaticidade, mas no final achei que não estava mais combinando com o ritmo do resto do jogo;
• A leitura de teclas dentro da rotina de aposta, que possibilitou um processamento mais rápido dos valores retornados no BASIC;
• A tela final do jogo, quando o  jogador "quebra a banca" ao ganhar mais de $ 30.000.

O que aprendi nessa aventura

• Toda a estrutura de memória do ZX81;
• A estrutura das linhas do BASIC na memória;
• Local e forma de armazenamento de variáveis na memória;
• A utilização da pilha de cálculo e rotinas de cálculo do ZX81 em linguagem de máquina;

Aprendi também que "coisas terríveis irão acontecer" (crash) na execução de uma rotina em linguagem de máquina no ZX81 se você:

• Utilizar EX AF,AF';
• Não devolver a pilha de cálculo na mesma posição que a encontrou no início da rotina LM;
• Ao voltar ao BASIC, não devolver HL' com o mesmo valor que entrou na rotina em LM;
• Num cross-assembler, inserir dados em ASCII e mandar imprimir no ZX81. Isto é óbvio, mas como sou distraído, gastei uns bons minutos debugando a rotina em assembler para chegar à conclusão que ela, em si, estava correta. O problema eram os dados em ASCII, que devem ser convertidos previamente para os valores utilizados pelo ZX81.

Agradecimentos

Agradeço a Sandro Lemos pelo apoio moral, dicas de onde encontrar utilitários para o ZX81 e pelo beta-testing. Agradeço igualmente ao Daniel Afarelli, também pelo apoio moral e pelo beta-testing.

Download: blackjack.p