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スプライト表示器

スプライト表示器の概要

前代未聞のＡＶＲで作ったスプライト表示器です。ＵＡＲＴで座標とスプライトパターン番号を受信して、スプライトをＮＴＳＣのビデオ信号にして表示します。

現在２つのバージョンがあります。１つは、同時に９個のスプライトが表示できるもの（Ｖ２と呼びます）。ＭＳＸなどと違い、横１列に９個同時表示することも可能です。

もう一つは、全画面に同時に２５個のスプライトが表示できるもの（Ｖ４と呼びます）。こちらは、同時に２５個表示できますが、ＭＳＸなどと同様に横１列には４個までしか表示できません。（４個以上横一列に並べて表示すると５個目以降は表示されません。）

いずれのバージョンもスプライト表示だけではやれることに限度があるので、背景表示もできるように背景表示器も作っちゃいました（別ページ参照）。メインＣＰＵ→スプライト表示器→背景表示器の３つをＵＡＲＴで直列接続して使うことが出来ます。モノクロ表示です。

多機能とは言いがたいですが、処理速度はそこそこ速いし、最近はＴＩＮＹ２３１３がＰＩＣ１６Ｆ８４並に安く手に入るので、ちょっとした用途に便利かと。

サンプルムービー：スプライト表示器のキャプチャ画面

キャプチャー画面をフラッシュムービーにしました。画面をクリックすると再生します。
フラッシュで再生すると、なんかちょっとカクカクする時ありますが、実物はちゃんとスムーズに動きます。念のため。

このムービーはスプライト表示器Ｖ４をテストボードＶ１に書き込んでみたサンプルです。一部のスプライトしか動いてませんが、もちろん全部のスプライトを動かすことが出来ます。

（テストボードＶ１はコントロール側ＣＰＵもＴＩＮＹ２３１３なので、２５個全部のスプライトを表示するにはＳＲＡＭが小さすぎでした… スプライト１個につきＸ軸Ｙ軸スプライト番号の計３バイトが必要で、それだけでも７５バイト必要なんです。メインＣＰＵにＭＥＧＡ４８あたりを使えば２５個全部動作できます。例えばＰＬＡＹＥＲなどならフルスペックで使えます。）

ちなみに、適当なウェイトを入れて表示しています。ウェイトを入れないと速すぎてマトモに見れません。

使い方

Ｖ２、Ｖ４ともにＴＩＮＹ２３１３用のプログラムです。

メインＣＰＵはＡＶＲでもＰＩＣでもＨ８でも、ＵＡＲＴで１１５．２ｋｂｐｓでデータの送信ができさえすれば何でもいいです。信号の電圧を５Ｖｐｐに調整すればＰＣでも接続ＯＫです（ＰＣに繋いで使う人は居ないでしょうが…）。

横に４つ以上並べて表示したい場合はＶ２を、とにかくたくさんのスプライトを表示したい場合にはＶ４を選ぶとよろしいでしょう。

詳しい使い方や仕様、サンプル回路図、サンプルソース、オリジナルビットマップの作り方などをアーカイブにまとめてあります。下のダウンロードからまずは説明書（ＰＤＦファイル）をダウンロードしてご一読ください。

ＡＶＲというタイムマシンで、ようやく８０年代まで遡ることはできました！が、７０年代のタイトースペースインベーダーやナムコギャラクシアンまでは遡ることが出来ませんでした…

それにしてもＡＶＲって１命令１クロックで動くので、２０ＭＨｚ動作なら２０ＭＩＰＳ！　動作速度に関してはＰＩＣじゃ太刀打ちできませんね。速い速い！ずいぶん前に公開されたＰＩＣ用のＢＲＥＡＫＯＵＴなどと比べると、ずいぶん細かいドット絵が描けていると思います。動作が速いことをいいことに、だいぶ悪乗りしちゃいました…。

２０ＭＨｚのＡＶＲなら、水平同期１本分の中にスプライト表示のデコードがもっとたくさんできるかと目論んでいたんですが、ソースとにらめっこしてギリギリまで詰め込んでみても９個がやっとでした。まぁ、スプライト９個で作れるゲームはそれほど多く無いだろうと思い、妥協策として横方向はＭＳＸと同じ４個までの表示と割り切り、その代わりに同時にたくさんのスプライトを表示できるバージョンも作りました。それでも頑張って２５個程度がせいぜいでした。ふぅ。ＭＥＧＡシリーズならハードウェア乗算命令が２クロックでできるので、もう少し詰め込めそうな気もするのですが…

それにしてもここまで悪乗りしちゃうと、次は「カラー化」「３Ｄポリゴン対応」ですね！（３Ｄポリゴンは冗談です！でも、カラー化については色々考えてみました。クロックが２０ＭＨｚや１４．３ＭＨｚでカラーコンポジット信号のドット表示はムリがあると思いますが、コンポーネント出力（もしくはＤ１端子出力）にして、メモリがもう少し大きいＡＶＲを使えば出来そうな気がしています。実際、ソニーのＷＥＧＡシリーズのＤ１端子の輝度端子（コンポーネントでいう緑端子）にこのスプライト表示器の出力を繋いでみたら、ちゃんと白黒映像は出ましたよ！あとはＲとＢの色差端子用信号を作るだけ？

ダウンロード

スプライト表示器Ｖ２用アーカイブ（クリックすると開きます）

スプライト表示器Ｖ４用アーカイブ（クリックすると開きます）

（注）ビットマップデータ書き換えツールの入力ファイルは、Ｖ２が標準でd:\99\ntsc_sprite02_orgin.hexに、Ｖ４が標準でd:\99\ntsc_sprite04_origin.hexになっているので適宜修正して使ってください。使い方の詳細はスプライト表示器Ｖ２／Ｖ４説明書（ＰＤＦファイル）をご参照ください。または、他の言語に移植するなりしてもっと使いやすくしていただければ助かります。

９９ＢＡＳＩＣインタプリタについては、ＶＥＣＴＯＲなどで「９９ＢＡＳＩＣ」と検索して頂けばすぐに見つかります。別途ご用意ください。

オマケ

アセンブラソースはかなりスパゲティー状態なので、当面非公開にしたいと思います。（質問受けても１つ１つに答えられないと思うので）　スパゲティーだかミートソースだかわからんがソース見てみたいぞ！というご意見がたくさん集まるようでしたら公開したいと思います。リクエストしてください。ただ、ご自身でもこんなようなの作ってみたいという人向けに、処理タイミングが一番シビアな「画面表示のロジック」部分だけひとまず記しておきます。クリックするとソースの一部が開きます。ご参考になるかは分かりませんが…。

一応簡単に解説します。

o_dataは表示するための８ビット（１バイト）のデータが格納されるレジスタです。ＳＲＡＭ上のLINE_IMGのところに１ライン分２０バイト（１６０ビット）をあらかじめ格納しておくと、ここからo_dataに１バイトずつ読み出されて、１ビットずつ表示します。（ただし表示されるのは２バイト目～１８バイト目の１７バイト分＝１３６ドットだけです。）

１ビット目～７ビット目は比較的余裕を持って処理できるのですが、８ビット目は表示後にＳＲＡＭから次の１バイトを読み出す必要があり、ここの処理の長さが肝になります。今回はプログラムメモリの省エネを考慮し、１バイト毎に１７回ループさせて処理しているので、切り詰めて切り詰めても６クロックが限界だと思いますが、ループをさせずに１３６ビット分を直列で処理すれば１ドット３クロックまで縮められるはずです。その代わり、かなりプログラムメモリを消費しますが。

ちなみに、今回のプログラムのように、１ライン置きにドットを表示するような場合、２０ＭＨｚのＡＶＲでは６クロック毎にドットを表示すると縦横比がほぼイコールになります。（計算上は、６クロックより少し長いのですが、クロックは小数に出来ないし、７クロックでは少し横長になっちゃうし。パッと見も正方形に近いのでＯＫとしました。）

もし１ライン置きでは無く毎ライン表示を行う場合は、縦方向のドットサイズが半分になるので、それに併せて３クロックで表示すると大体正方形のドットが描けると思います。

あと、ソースをご覧になると分かると思いますが、ＰＢ０の１端子だけに出力するのではなく、Ｂポート全体に１バイト分出力しています。ビット単位で出力をするともっとクロック数が必要になってしまうため、ローテイト／シフト命令を利用してクロック数を稼いでいます。この結果、Ｂポートのほかのピンには常にゴミデータが出力されることになります。ご注意。

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