MacPaint odtworzony w przeglądarce: kod źródłowy z 1984 roku jest specyfikacją

PixelPaint to działająca rekonstrukcja MacPainta 1.3, uruchamiana w przeglądarce pod adresem /paint i zweryfikowana zachowanie po zachowaniu względem oryginalnego kodu źródłowego Billa Atkinsona w Pascalu, opublikowanego przez Computer History Museum w 2010 roku. Dwukrotne kliknięcie gumki wymazuje całe okno, a następnie przywraca narzędzie używane wcześniej — bo dokładnie tak działa ChooseTool w wierszu 3651 pliku MacPaint.p. {.answer-block}

W 2010 roku Computer History Museum, za zgodą Apple, opublikowało kod źródłowy MacPainta 1.3 — aplikacji, którą Bill Atkinson dostarczył wraz z pierwszym Macintoshem w styczniu 1984 roku.¹ W katalogu muzeum publikacja figuruje pod numerem akcesji 102658076.² Na moim komputerze MacPaint.p liczy 5804 wiersze w języku Apple Pascal, a PaintAsm.a — 2738 wierszy asemblera 68000. Wiersz 3 pliku Pascala brzmi, w całości:

{  BitMap Painting Program by Bill Atkinson }

Ta publikacja zmienia to, do czego można rekonstrukcję rozliczać. Wcześniej odtwarzanie MacPainta oznaczało wpatrywanie się w zrzuty ekranu i emulatory — i zgadywanie. Od tej pory istnieje źródło prawdy. Gdy postanowiłem porządnie dokończyć PixelPaint, przyjąłem prostą zasadę: żadne zachowanie nie trafia do wydania na podstawie domysłu, skoro odpowiedź leży w pliku, który mogę przeczytać. Licencja jest niekomercyjna, a port ma charakter behawioralny — czytałem Pascala, by dowiedzieć się, co program robi, a następnie implementowałem to w JavaScripcie od zera, nie tłumacząc ani jednego wiersza kodu.

Ten wpis opowiada o tym, ile ta zasada kosztowała i co dała w zamian. W skrócie: źródło jest konieczne, ale niewystarczające. Zachowanie programu żyje między wierszami — w stałych, w maskach bitowych, w komentarzach, w samym kształcie procedury — a jego wydobycie to archeologia, nie transkrypcja.

Źródło to nie zachowanie

Wierna rekonstrukcja wymaga trzech instrumentów i ostatecznie użyłem wszystkich:

1. Źródło jako specyfikacja. Każde sporne zachowanie rozstrzygane lekturą procedury, która je implementuje, z cytowaniem konkretnego wiersza.
2. Działający oryginał jako wyrocznia. Infinite Mac uruchamia w przeglądarce prawdziwe komputery Mac z epoki klasycznego Systemu, z prawdziwym MacPaintem na dysku.⁵ Gdy źródło nie rozstrzygało kwestii odczucia — rytmu sprayu, interpolacji pędzla przy szybkim ruchu — sprawę zamykał emulator.
3. Niezależna implementacja jako kontrola krzyżowa. Dla formatu pliku napisałem drugi dekoder w Pythonie, niedzielący z aplikacją ani linijki kodu, i wymagałem, by obie implementacje zgadzały się bajt w bajt w obu kierunkach.

Instrumentem, którego użyć nie można, jest pamięć. Ani moja, ani internetu. Większość tego, co o MacPaincie „wszyscy wiedzą”, okazuje się niedookreślona w chwili, gdy piksel ma się pojawić w dokładnie wyznaczonej współrzędnej.

Co oznaczało dwukrotne kliknięcie w 1984 roku

Oto zachowanie, którego nie zdradzi żaden zrzut ekranu. W MacPaincie dwukrotne kliknięcie narzędzia w palecie jest poleceniem. Cała obsługa mieści się w jednej procedurze, ChooseTool, w MacPaint.p:3651–3699:

• Gumka: wymazuje całe okno, po czym wraca do poprzednio wybranego narzędzia.
• Pędzel: otwiera wybór kształtu pędzla.
• Zaznaczenie (marquee): zaznacza całe okno.
• Rączka (grabber): otwiera widok Show Page.
• Ołówek: przełącza FatBits, czyli powiększenie do poziomu pikseli.

Przypadek gumki kryje szczegół, który ujawnia dopiero źródło. W wierszu 3643, zanim cokolwiek z powyższego się wydarzy, stoi warunek ochronny:

IF theTool <> eraseTool THEN prevTool := theTool;

Gumka nigdy nie staje się „poprzednim narzędziem”. Gdy więc dwukrotne kliknięcie wymazuje wszystko, program oddaje z powrotem pędzel albo ołówek, którym faktycznie się pracowało — gumka była gościem, nie celem podróży. Komentarz Atkinsona przy wierszu przywracającym narzędzie mówi to wprost: { we wont need the eraser anymore }. To projekt interakcji wyrażony jednym warunkiem — z zewnątrz niewidoczny, dopóki nie zauważy się, że MacPaint po wyczyszczeniu ekranu nigdy nie zostawia użytkownika z gumką w ręce. PixelPaint implementuje wszystkie pięć zachowań dwukrotnego kliknięcia z tej procedury, a zautomatyzowany zestaw testów przeglądarkowych sprawdza każde z nich od początku do końca.

W przypadku zaznaczenia kryje się jeszcze drugi szczegół. Gdy dwukrotne kliknięcie zaznacza całe okno, źródło dodaje jeden do prawej i dolnej krawędzi prostokąta, zanim ustawi zaznaczenie. Co prowadzi nas do błędów o jeden.

Dwa błędy o jeden i kto miał rację

W połowie projektu przegląd kodu wykazał w mojej wersji dwie rozbieżności między podglądem a rzeczywistym działaniem:

1. Zaznaczenie zdawało się obejmować o jeden piksel mniej niż jego rozciągany podgląd (rubber band).
2. Stempel gumki był o piksel większy niż podgląd jej kursora.

Oba to błędy z gatunku tych, które można „naprawić” w trzydzieści sekund, przesuwając +1 — w dowolną stronę. Cały sens posiadania źródła polega na tym, że wyboru nie ma. Sprawdza się, która strona się myli.

Zaznaczenie nie było błędem. Prostokąty QuickDraw nie obejmują dolnej i prawej krawędzi: prostokąt od (10,10) do (20,20) rozpina się na dziesięciu pikselach, nie jedenastu. Rozciągany podgląd i przechwycenie w mojej wersji już były zgodne w ramach tej konwencji — przeciągnięcie z 10,10 do 20,20 zaznacza dokładnie 10×10. Przegląd tak naprawdę porównał podgląd narzędzi kształtów (który poprawnie obejmuje ostatni piksel zakresu domkniętego) z wyłączającym przechwyceniem zaznaczenia. Dwie różne konwencje, obie poprawne, tuż obok siebie. Rozstrzygnięcie: niczego nie zmieniać, zapisać dlaczego.

Gumka była błędem — moim. W oryginale blok gumki równa się dokładnie jej kursorowi: kwadrat 16×16, stemplowany bez zmian (EraseSome, MacPaint.p:2210, z użyciem maski własnego kursora narzędzia). Mój stempel był liczony jako 2*floor(size/2)+1, przez co 8-pikselowa gumka wymazywała dziurę o szerokości 9 pikseli. Poprawione tak, by stempel obejmował dokładnie size pikseli: 8-pikselowa gumka wymazuje teraz kolumny od 16 do 23, a 15 i 24 zostawia nietknięte — zweryfikowano piksel po pikselu. W trybie FatBits gumka maleje dokładnie do 2×2, co również stoi w źródle (MacPaint.p:2214).

Zasada, która wyłoniła się z tej pary, stała się kręgosłupem projektu: gdy podgląd i działanie się nie zgadzają, to oryginał rozstrzyga, które z nich kłamie.

Strona, nie płótno

Najbardziej strukturalny pomysł MacPainta łatwo przeoczyć, bo jest przestrzenny. Dokument to nie okno. Dokument to strona o stałym rozmiarze 576×720 pikseli — zadeklarowanym jako stałe czasu kompilacji w MacPaint.p:108–109 — a obszar rysowania na ekranie jest oknem na nią. Rączka przesuwa okno po stronie (ScrollDoc, :2778); Show Page (ShowPage, :4074) oddala widok do całego arkusza i pozwala przeciągnąć prostokąt okna w nowe miejsce. Przy 72 DPI 576×720 to dokładnie 8×10 cali: dokument został zwymiarowany pod papier, nie pod ekran.

PixelPaint miał pierwotnie bufor wielkości widocznego obszaru, czyli płótno tam, gdzie MacPaint miał dokument. Przebudowa wokół prawdziwego modelu była największą pojedynczą zmianą w projekcie i ujawniła ograniczenie na wskroś współczesne, rodem z 2026 roku: iOS ogranicza magazyn danych elementu canvas do około 16,7 megapiksela. Naiwna alokacja całej strony pomnożonej przez powiększenie FatBits wymagałaby 26,5 megapiksela — takie płótno na iPadach, na których miało to działać, renderuje się po cichu jako puste. Port utrzymuje płótna wyświetlania w rozmiarze widocznego obszaru i zamiast tego stosuje przekształcenie widoku w przestrzeni dokumentu; magazyn danych zmierzono na 0,42 megapiksela przy powiększeniu 8×, a klatka pełnostronicowego rysowania z renderowaniem zajęła 6,4 milisekundy — mniej niż jedna klatka przy 60 Hz. Atkinson rozwiązał budżet pamięci 128K ukrytymi buforami pozaekranowymi;⁴ port przeglądarkowy rozwiązuje ukryty sufit alokacji przekształceniem. Ta sama dyscyplina, inna ściana.

Pliki, które odczyta Mac z 1984 roku

Rekonstrukcja, która nie potrafi wymieniać dokumentów z oryginałem, jest dioramą. Format pliku MacPainta dokumentuje samo źródło: 512-bajtowy nagłówek, a po nim strona jako 720 linii skanowania po 72 bajty każda, skompresowanych algorytmem PackBits — schematem kodowania długości serii, którego strona pascalowa nigdy nie implementuje, a jedynie deklaruje (PackBits/UnpackBits, oznaczone EXTERNAL w MacPaint.p:420–421; asemblerowa warstwa pośrednicząca w MyTools.a wywołuje je jako pułapki systemowe). Nagłówek niesie paletę wzorków programu, więc dokument pamięta wzorki, którymi go namalowano.

PixelPaint ten format czyta i zapisuje. Eksport przepuszcza stronę przez autorski dithering dyfuzji błędu Atkinsona, by zejść do 1 bita — próg na 128, błąd każdego piksela dzielony na ósme części i rozprowadzany do sześciu sąsiadów, przy czym dwie ósme są celowo odrzucane, co właśnie nadaje ditheringowi Atkinsona jego wyrazisty kontrast. Rysunki czysto czarno-białe przechodzą nietknięte, bo ich błąd jest tożsamościowo równy zeru. Jest coś przyjemnie kolistego w tym, że format pliku Billa Atkinsona zapisuje się algorytmem ditheringu Billa Atkinsona.

Weryfikacja to moment, w którym instrument niezależnej implementacji zarobił na swoje utrzymanie. Wbudowany w aplikację kodek PackBits odtwarza dane testowe w obie strony z bajtową identycznością. Wyeksportowany plik, zdekodowany osobną implementacją w Pythonie, dał poprawną wersję nagłówka, nienaruszone wzorki i dokładnie 720 linii skanowania po 72 bajty, ze skonsumowanym każdym bajtem. Plik zakodowany po stronie Pythona — opakowany w MacBinary, który importer rozpoznaje po typie pliku pod offsetem 65 — otworzył się w PixelPaincie z ramką i przekątnymi trafiającymi w wyliczone piksele. Eksport, wyczyszczenie, ponowny import odtworzyły spakowany stan z identycznym hashem. Dwie implementacje, oba kierunki, zero wspólnego kodu.

Między wierszami

Najgłębsze odkrycia przyniosły szczegóły, których nie ujawniłaby żadna lista funkcji — rzeczy znajdowane wyłącznie podczas lektury.

Siatka jest maską bitową. Przyciąganie do 8-pikselowej siatki w MacPaincie nie dotyczy każdego narzędzia. ChooseTool rozstrzyga o kwalifikacji, testując indeks narzędzia względem gołej stałej szesnastkowej $50BF3000 — czytelny dla człowieka pascalowy zbiór został z tyłu jako komentarz. Samo przyciąganie to zaokrąglanie do najbliższej wartości, zaimplementowane jako obcięcie do wielokrotności 8 po dodaniu 4 (GridPoint, MacPaint.p:513). PixelPaint honoruje dokładnie ten zestaw narzędzi: zaznaczenie, tekst, linie, prostokąty, owale i wielokąty przyciągają; narzędzia odręczne — nigdy.

Ograniczenie z Shiftem jest mądrzejsze niż poziomo-albo-pionowo. Constrain (MacPaint.p:875) przyciąga linię do 45°, przycinając obie delty do mniejszej z nich — a dodatkowo przyciąga do czystego poziomu lub pionu, gdy jedna oś dominuje nad drugą w stosunku dwa do jednego. Każdy klon, jaki widziałem, implementuje połowę poziomo-pionową i pomija model dominacji przekątnej. Źródło mieści pełny algorytm w trzydziestu wierszach.

Wzorek jest tuszem. Sygnatura BrushPaint przyjmuje pędzel i wzorek (MacPaint.p:2024). Pędzel i spray nie malują „czernią”; malują zawsze przez aktualnie wybrany wzorek. Przejąłem to co do joty i zmieniło to odczucie rysowania — wybór wzorka przestaje być opcją wypełnienia, a staje się samą farbą.

Trace Edges ma ukryty wariant. Przytrzymanie Shifta zmienia odsunięcie obrysu z 2 na 3, co w źródle opatrzono komentarzem { asymmetric shadow } (MacPaint.p:1898). Jednowierszowy easter egg z 1984 roku — zachowany.

Tekst jest litym tuszem, a źródło naprawiło mój błąd. Podczas testów dotykowych wpisany tekst czasem nie utrwalał ani jednego piksela. Przyczyna: moje zatwierdzanie tekstu przepuszczało piksele glifów przez wzorek wypełnienia, więc rzadki wzorek po cichu połykał litery. Oryginał nigdy tego nie robi — tekst rysuje się litym tuszem pierwszego planu niezależnie od wzorka (UpdateText/PatchText, MacPaint.p:992–1106). Lektura procedury okazała się szybsza niż debugowanie własnego założenia i rozstrzygnęła poprawkę ponad wszelką dyskusję.

I jeszcze jedno znalezisko, dla porządku: PaintAsm.a zawiera funkcję o nazwie Monkey — punkt zaczepienia testera obciążeniowego z losowym wejściem, którego używał zespół Macintosha, strzeżony flagą o nazwie MonkeyLives. Atkinson dostarczył swoją aparaturę testową w tym samym pliku co swój blitter. Rzemieślnicy zostawiają przyrządy na warsztacie.

Co zostawiłem w spokoju, a co zmieniłem

Zasadą projektową była wierność, więc odstępstwa są nieliczne, celowe i spisane wewnątrz aplikacji — okno dialogowe About wymienia je tak, jak wydanie faksymilowe ujawnia swoje odchylenia:

• 16-kolorowa paleta ponad 1-bitowym silnikiem. Dithering i ścieżka eksportu .mac dają autentyczną monochromatyczność zawsze, gdy jest potrzebna.
• Stos cofania o 100 krokach. Oryginał miał dokładnie jeden poziom cofania, bo Atkinson utrzymywał dwa pozaekranowe bufory wielkości okna — stan bieżący i poprzedni — i je zamieniał.⁴ To była heroiczna odpowiedź na 128K RAM-u. Odtwarzanie samego ograniczenia byłoby cosplayem; model pamięci, na który odpowiadało, już nie istnieje.
• Wybieralne rozmiary gumki, opcjonalny tryb rozproszonego sprayu i odrysowywanie obrazu referencyjnego. Dodatki — wszystkie domyślnie wyłączone albo jawnie współczesne, żaden nie wypiera oryginalnego zachowania.

Równie celowo część powierzchni oryginału nie została przeniesiona: cykl życia dokumentu dyskowego (Save, Save As, Revert, Close) należy do maszyny opartej na dyskietkach i zastępuje go ciągły autozapis plus jawne eksporty. Ale File > Print przetrwał — PrintDoc (MacPaint.p:4307) domyka oryginalne menu File, a wydruk renderuje samą grafikę, z pikselową ostrością, nigdy elementy interfejsu przeglądarki.

Najdziwniejszy błąd w całym projekcie wcale nie był problemem z 1984 roku. Zapisywanie plików po cichu zawodziło tygodniami, bo mój własny skrypt analityczny przechwytywał kliknięcia w odnośniki — w tym kliknięcia w adresy blob: — a kod zapisu unieważniał adres URL bloba synchronicznie tuż po kliknięciu, zanim przeglądarka zaczęła pobieranie. Program z 1984 roku nie walczy z własną telemetrią. Rekonstruowanie go w 2026 roku — najwyraźniej tak.

Czas coś narysować

Rozpoznawalne ikony narzędzi — lasso, rączka, spray, wiadro z farbą — narysowała Susan Kare, o której dyscyplinie 32×32 pikseli pisałem w serii o filozofii projektowania. Zachowania pod nimi napisał Bill Atkinson, zmarły w czerwcu 2025 roku.⁶ Publikacja Computer History Museum sprawia, że jego program można studiować, można się z nim konfrontować i można go odtwarzać uczciwie zamiast w przybliżeniu — a to, jak sądzę, najlepszy rodzaj pomnika dla oprogramowania.

PixelPaint działa pod adresem /paint, obok pozostałych interaktywnych eksploracji na tej stronie. Na iPadzie da się rysować palcem. Dwukrotne kliknięcie ołówka pokazuje FatBits. Wystarczy coś narysować, zapisać jako plik .mac — i wiedzieć, że Macintosh z 1984 roku mógłby ten plik otworzyć.

FAQ

Czy oryginalny kod źródłowy MacPainta jest dostępny?

Tak. Computer History Museum opublikowało kod źródłowy MacPainta 1.3 (oraz bibliotekę graficzną QuickDraw) w lipcu 2010 roku, za zgodą Apple, do użytku niekomercyjnego.¹ Publikacja figuruje w katalogu CHM pod numerem akcesji 102658076² i obejmuje główny program w Pascalu (MacPaint.p) oraz pomocnicze pliki asemblera 68000. Oficjalna kopia lustrzana znajduje się na GitHubie, na koncie Computer History Museum.³

Czym jest kompresja PackBits?

PackBits to schemat kodowania długości serii, którym MacPaint kompresował dokumenty: każda linia skanowania jest pakowana jako serie literalne i serie powtórzeń, co dobrze sprawdza się na obrazach 1-bitowych pełnych bieli i powtarzających się wzorków. Pascal MacPainta deklaruje PackBits i UnpackBits jako procedury zewnętrzne (MacPaint.p:420–421), a do systemowej implementacji 68000 sięga przez swoją asemblerową warstwę pośredniczącą. Plik MacPainta to 512-bajtowy nagłówek, a po nim 720 skompresowanych PackBits wierszy po 72 bajty każdy — pełna strona 576×720.

Czym jest dithering Atkinsona?

Dithering Atkinsona to algorytm dyfuzji błędu, który Bill Atkinson opracował do konwersji obrazów w skali szarości na 1-bitowy wyświetlacz Macintosha. Każdy piksel jest progowany do czerni lub bieli, a powstały błąd dzielony przez 8 i rozprowadzany do sześciu sąsiednich pikseli — przy czym pozostałe dwie ósme są celowo odrzucane, a nie propagowane. To właśnie gubienie części błędu nadaje obrazom z ditheringiem Atkinsona ich charakterystyczny wysoki kontrast. PixelPaint używa go do konwersji kolorowych rysunków na 1 bit przy eksporcie .mac oraz do jednobitowego podglądu na żywo.

Jak duży jest dokument MacPainta?

576×720 pikseli, na stałe — zadeklarowane jako stałe w źródle (MacPaint.p:108–109). Przy 72 DPI Macintosha to dokładnie 8×10 cali, czyli strona nadająca się do druku. Ekran nigdy nie pokazywał całego dokumentu naraz: okno rysowania było ruchomym widocznym obszarem na stronie, przesuwanym rączką albo przestawianym przez Show Page. PixelPaint odtwarza ten sam model dokumentu, z widocznym obszarem włącznie.

Źródła