py-16

Eine Fantasy-Konsole im Stil der 16-Bit-Aera, geschrieben in Python mit Pygame.

Eckdaten

	py-16
Aufloesung	256 x 224 @ 60 FPS
Palette	256 Farben (frei zuweisbar)
Sprite-Sheet	256 x 256 (1024 Sprites a 8x8)
Sprite-Groessen	8x8 bis 64x64 (spr(id, x, y, w, h, flip_x, flip_y))
Map	128 x 128 Tiles
Sound	8 Kanaele, 4 Wellenformen (Square, Triangle, Saw, Noise)
Editoren	Sprite (F1), Map (F2)
Cart	JSON mit base64-Sheet (~140 KB)

Installation

pip install pygame numpy

(numpy ist optional, beschleunigt aber Bildladen und Cart-I/O deutlich)

Installation

pip install pygame                      # Pflicht
pip install numpy pillow reportlab pypdf pymupdf   # Optional, fuer alle Features

Oder in einem Schritt mit den Optional-Gruppen:

pip install py-16[all]      # Alles
pip install py-16[fast]     # Nur numpy
pip install py-16[pdf]      # PDF-Export
pip install py-16[covers]   # PDF-Cover-Vorschauen

Sicherheitshinweis

py-16 fuehrt den Code im Cart als ganz normalen Python-Code aus - es gibt keine Sandbox. Oeffne nur Carts, denen du vertraust.

Ein boeser Cart kann alles, was Python kann: Dateien lesen/loeschen, Internet-Verbindungen, dein Mikrofon, deine Webcam, dein Adressbuch. Das gilt fuer .p16- und .pdf-Carts gleichermassen. Behandle Carts wie Python-Skripte aus dem Internet, nicht wie Bilder oder Lieder.

Wenn du Carts aus dem Netz lädst, lies vorher den Code im Code-Editor durch (F6 -> F8 zum Laden ohne Ausfuehrung -> dann kannst du den Code sehen, bevor du F9 zum Reload druckst).

Schnellstart

import py16

def init():
    py16.sset(8, 0, 8)          # roter Pixel ins Sprite-Sheet
    py16.fset(1, 0, True)       # Sprite 1 bekommt Flag 0

def update():
    if py16.btn('right'):
        ...

def draw():
    py16.cls(0)
    py16.spr(1, 100, 50)
    py16.text("HELLO", 4, 4, 7)

py16.run(update, draw, init)

Modulstruktur

py16/
├── __init__.py        Public-API (alles re-exportiert)
├── state.py           Zentraler mutabler Zustand
├── core.py            Konstanten, Palette, run(), Auto-Boot-Countdown
├── graphics.py        cls, pset, rect, line, text, camera, clip, pal/palt
├── sprites.py         spr, sset, sget, load_spritesheet
├── maps.py            mset, mget, draw_map, fset, fget
├── input.py           btn, btnp, mouse_*
├── audio.py           tone() + Wellenformen-Generator
├── sfx_data.py        Datenmodelle fuer SFX/Music
├── tracker.py         Hintergrund-Sequencer mit Effekten
├── mathx.py           rnd, flr, mid, sin, cos, atan2, t, fps
├── cart.py            save_cart, load_cart (.p16 und .pdf)
├── cart_pdf.py        PDF-Export mit Handbuch
├── cart_runtime.py    run_cart, push_cart, pop_cart (Stack)
├── config.py          ~/.py16/config.json verwalten
├── bios.py            BIOS-Bildschirm mit Cart-Liste, Power-Menue
├── editors.py         Sprite- und Map-Editor (F1/F2)
├── editors_audio.py   SFX- und Music-Editor (F3/F4)
└── code_editor.py     Code-Editor (F6) mit Live-Reload (F9)

BIOS und Boot-Cart

py-16 startet wahlweise direkt in einen Cart oder in den BIOS-Bildschirm:

# Direkt einen Cart starten
python3 demo.py

# Mit Boot-Cart starten (laedt automatisch ~/.py16/carts/boot.p16,
# 3 Sekunden Countdown, ESC oder beliebige Taste = BIOS)
python3 -c "import py16; py16.run()"

Der BIOS-Bildschirm zeigt alle Carts im Cart-Verzeichnis und bietet:

• Cart starten (Enter)
• Code-Editor fuer neuen Cart (F6)
• Power-Menue mit Shutdown/Reboot/Quit (F12)

F12 ist ueberall der Notausgang zurueck zum BIOS - egal ob ein Cart abgestuerzt ist oder ein Editor offen ist.

Cart-Verzeichnis

Default: ~/.py16/carts/. Override per Umgebungsvariable PY16_CARTS_DIR=/pfad/zu/carts.

Configuration in ~/.py16/config.json:

{
  "carts_dir":      "~/.py16/carts",
  "boot_cart":      "boot.p16",
  "power_off_cmd":  "sudo poweroff",
  "reboot_cmd":     "sudo reboot",
  "boot_countdown": 3
}

Cart-Wechsel zur Laufzeit

py16.run_cart("/pfad/spiel.p16")     # Reset, alter Cart wird verworfen
py16.push_cart("/pfad/menu.p16")     # Stack: vorigen Cart merken
py16.pop_cart()                       # zurueck zum vorherigen Cart
py16.go_to_bios()                     # zurueck ins BIOS

Der Boot-Cart-Pattern: ein Browser-Cart nutzt push_cart() zum Starten eines Spiels; das Spiel nutzt pop_cart() oder F12 -> BIOS, um zurueck zu kommen.

Beispiel-Boot-Cart

boot_cart.py ist ein fertiger Cart-Browser im 2x3-Grid mit Cover-Stilen. Speichern als ~/.py16/carts/boot.p16 und beim naechsten Start wird er automatisch geladen.

Pi-Image-Hinweise

Fuer eine Einplatinen-Konsole:

• System auf Auto-Login fuer den Pi-User konfigurieren
• ~/.bash_profile: python3 -c "import py16; py16.run()"
• power_off_cmd muss ohne Passwort funktionieren -> visudo: pi ALL=NOPASSWD: /sbin/poweroff, /sbin/reboot
• Vollbild aktivieren in ~/.py16/config.json: "fullscreen": true

Vollbild

py16.toggle_fullscreen()

Oder per Tastatur F11 zur Laufzeit. Persistent ueber Config:

{
  "fullscreen":     true,
  "display_scale":  "auto",        // oder fester Faktor wie 4
  "hide_cursor":    "auto"         // im Vollbild aus
}

Bei display_scale: "auto" waehlt py-16 den groessten ganzzahligen Skalierungsfaktor, der auf den Bildschirm passt - ergibt scharfe Pixel ohne Sub-Pixel-Filtering. Das nicht abgedeckte Letterbox-Gebiet wird schwarz gefuellt. Maus-Koordinaten werden korrekt zurueckgerechnet.

PDF-Cover-Vorschauen

py16.get_cart_cover(pdf_path, w, h) liefert ein 2D-Array mit Paletten-Indizes als Vorschau der ersten PDF-Seite. Cache unter ~/.py16/cart_covers/. Der mitgelieferte boot_cart.py zeigt damit echte Cover statt generischer Booklet-Symbole.

Braucht pip install pymupdf pillow.

API-Uebersicht

Grafik

Funktion	Zweck
cls(c=0)	Bildschirm fuellen
pset(x, y, c) / pget(x, y)	Einzelnes Pixel
rect(x, y, w, h, c) / rectfill(...)	Rechteck
line(x0, y0, x1, y1, c)	Linie
circ(x, y, r, c) / circfill(...)	Kreis
text(s, x, y, c=7)	Text mit eingebautem 3x5-Font
camera(x, y)	Kamera-Offset setzen
clip(x, y, w, h)	Scissor-Rechteck
pal(c0, c1)	Farbe c0 wird als c1 dargestellt
palt(c, transparent)	Transparenz-Set anpassen

Sprites & Map

Funktion	Zweck
sset(x, y, c) / sget(x, y)	Pixel im Sprite-Sheet
spr(id, x, y, w=1, h=1, flip_x=False, flip_y=False)	Sprite zeichnen
load_spritesheet(file)	PNG laden + auf Palette quantisieren
mset(cx, cy, id) / mget(cx, cy)	Map-Zelle
draw_map(cx, cy, sx, sy, w, h, layer_flag=-1)	Map-Bereich
fset(id, flag, value) / fget(id, flag)	Sprite-Flags 0..7

Eingabe

Funktion	Zweck
btn(name)	Taste gehalten?
btnp(name)	Taste in diesem Frame neu gedrueckt?
mouse_x(), mouse_y()	Mausposition (Logik-Koordinaten)
mouse_btn(idx), mouse_btnp(idx)	Maustasten 0/1/2

Tasten: up, down, left, right, z, x, a, s, space, enter, shift

Audio

Funktion	Zweck
sfx(id, channel=-1)	SFX-Patch abspielen
music(track_id, fade_ms=0)	Music-Track im Hintergrund starten (-1 = Stop)
tone(pitch_hz, dur_ms, wave, channel=-1)	Low-Level-Ton ohne Patch

Wellenformen: WAVE_SQUARE, WAVE_TRIANGLE, WAVE_SAW, WAVE_NOISE

SFX-Patches (64 Slots): Jeder Patch hat 32 Notenzellen mit Note, Instrument (8 Wellenformen-Varianten), Lautstaerke und Effekt (Slide, Vibrato, Drop, Fade-In/Out, Arpeggio fast/slow).

Music-Patterns (64 Slots): Jedes Pattern kombiniert 4 SFX-IDs fuer 4 parallele Kanaele.

Music-Tracks (8 Slots): Eine Sequenz von Pattern-IDs, die nacheinander gespielt werden und am Ende loopen.

Editoren (zur Laufzeit)

Taste	Wirkung
F1	Sprite-Editor toggeln
F2	Map-Editor toggeln
F3	SFX-Editor toggeln
F4	Music-Editor toggeln
F6	Code-Editor toggeln
F9	Code-Reload (im Editor: Code ausfuehren)
F5	Cart speichern (cart.p16 oder .pdf)
F8	Cart laden
ESC	Editor verlassen / Spiel beenden

Code-Editor: Vollstaendiger Texteditor mit Cursor, Selection, Copy/Cut/Paste (Ctrl+C/X/V), Undo/Redo (Ctrl+Z/Y), Suche (Ctrl+F), Auto-Indent, Tab/Shift-Tab. Speichert mit Ctrl+S in die externe .py-Datei. Mit F9 wird der Code zur Laufzeit neu kompiliert und update/draw ersetzt - kein Programmneustart noetig.

PDF-Cart-Export

Carts koennen als PDF mit Handbuch und eingebettetem Cart exportiert werden:

py16.export_pdf("game.pdf", title="MY GAME", author="ME")
# oder einfach:
py16.save_cart("game.pdf")

Das PDF enthaelt:

• Cover-Seite im Box-Stil mit Sprite-Vorschau
• Manual-Seite aus # @manual ... # @end-Kommentaren im Code
• Asset-Seite mit Sprite-Sheet, Map, SFX-Liste, Tracks
• Code-Listing im 80er-Stil mit Zeilennummern
• Cart-Anhang (.p16-Datei) als PDF-Attachment

Laden geht ueber py16.load_cart("game.pdf") - der Cart-Anhang wird automatisch extrahiert.

Manual-Format im Code:

# @manual
# @description
# Beschreibung des Spiels.
#
# @controls
# Pfeile : Bewegen
# Z      : Springen
#
# @credits
# Autor: Du
# @end

PDF-Export braucht: pip install reportlab pypdf pillow

SFX-Editor: Tracker-Raster mit 32 Notenzellen. Maus klickt Zellen an, Pfeiltasten navigieren, +/- aendert Werte. Klavier-Tasten (Z-X-C... fuer Oktave 3, Q-W-E... fuer Oktave 4) testen Tonhoehen live UND schreiben sie in die aktuelle Zelle. SPACE spielt den ganzen Patch ab.

Music-Editor: Track-Sequenz oben (16 Pattern-Slots), Pattern-Editor darunter (4 Kanaele mit SFX-IDs). TAB wechselt Fokus, A/S waehlt Track, ,/. waehlt Pattern. SPACE spielt Track, ENTER spielt nur Pattern.

Lizenz

GPLv3. Siehe LICENSE-Datei für weitere Details.