TMS9918
TMS9918 هو وحدة تحكم عرض الفيديو (VDC) التي صنعتها شركة Texas Instruments وتم طرحها في عام 1979. [ 1 ] في كتيبات TI يطلق عليها اسم "معالج عرض الفيديو". (VDP) تُستخدم شريحة TMS9918 ومشتقاتها في أجهزة Casio PV-2000 ، و Coleco Adam ، وColecoVision ، و CreatiVision ، و Hanimex Pencil II ، وMSX ، و Memotech MTX ، و NABU Personal Computer ، و PECOS ، و SG-1000 ، و SC-3000 ، وSV-318 ، و SV-328 ، و Sord M5 ، و TI-99/4 ، و Tatung Einstein ، وTomy Tutor ، وNichibutsu My Vision ، وBit Corp. Bit 90، وFrael Bruc 100، و Dina 2 in 1 ، وAsiel Sistemas PECOS، وسلسلة Zemmix CPC/CPG، وMFJ-1480B. كما استُخدمت في ملحقات لأجهزة Samsung SPC-1000 ، و BBC Micro ، و COSMAC Elf ، و Apple II .
يُعدّ TMS9918 تصميمًا متطورًا لتلك الحقبة. يتميز بأربعة أوضاع رسومية تعتمد على تخطيط أساسي بقياس 256 بكسل عرضًا و192 بكسل ارتفاعًا، ما يسمح باستخدامه كشاشة عرض 40 × 24 حرفًا، أو شاشة عرض 256 × 192 بكسل، أو شاشة عرض 64 × 48 بكسل التي تستهلك ذاكرة أقل. يحتوي على لوحة ألوان ثابتة: 15 لونًا بالإضافة إلى اللون الشفاف. كما يدعم 32 صورة متحركة أحادية اللون بقياس 8 × 8 أو 16 × 16 بكسل ، مرقمة من 0 إلى 31، حيث تظهر الصور المتحركة ذات الأرقام الأقل فوق الصور ذات الأرقام الأعلى. يتيح ذلك إمكانية التراكب وتأثيرات المنظور. يحتوي أيضًا على مدخل فيديو ودبوس مزامنة، ما يسمح بعرض فيديو من مصدر آخر أسفل الرسومات التي تُنشئها الشريحة. يمكن استخدام هذه الميزة لتراكب مخرجات عدة وحدات 9918، أو لاستخدام 9918 كنظام للعناوين والتراكبات على مصادر فيديو أخرى.
لدعم هذه الميزات المتقدمة، يتطلب جهاز 9918 وصولاً سريعاً إلى الذاكرة. فهو مزود بذاكرة وصول عشوائي (RAM) مخصصة بسعة 16 كيلوبايت، منفصلة عن الذاكرة الرئيسية للجهاز. وقد أطلقت عليها شركة TI اسم VRAM . هذا يعني أن وحدة المعالجة المركزية (CPU) لا تستطيع تحديث شاشة العرض إلا عبر ناقل بيانات منفصل ذي 8 بت ، حيث تقوم وحدة معالجة الفيديو (VDP) بنقل البيانات من وإلى ذاكرة الوصول العشوائي المخصصة لها. وقد حدّ هذا من سرعة التواصل بين وحدة المعالجة المركزية وجهاز 9918. كما يعني أيضاً عدم إمكانية استخدام الحل الشائع المتمثل في استخدام شريحة الفيديو لتحديث الذاكرة ، بل يجب تنفيذه في جهاز منفصل. ورغم أن هذه التعقيدات طفيفة مقارنةً بالأنظمة التي تتشارك الذاكرة في وحدة واحدة، إلا أن النتيجة كانت شاشة عرض أكثر حيويةً وأقرب إلى شاشات ألعاب الفيديو في صالات الألعاب .
يُعد جهاز Yamaha V9938 نسخة محسّنة من جهاز TMS9918.
وصف
معلومات عامة
تم تغليف شريحة TMS9918 في حزمة ثنائية الخطوط ذات 40 طرفًا (DIP). تم تزويدها بالطاقة عبر جهد +5 فولت على الطرف 33 (VCC ) ، والأرضي على الطرف 12 (VSS ) . تم توصيل بلورة كوارتز تعمل بتردد 10.7386 ميجاهرتز، أي ثلاثة أضعاف تردد نبضات ألوان نظام NTSC ، بين الطرفين 40 (XT1) و39 (XT2). كان خرج الفيديو على الطرف 36 (COMVID)، والمدخل، إن وُجد، على الطرف 35 (EXTV)، مع توصيل درع موصل كل منهما بالأرضي. [ 3 ]
لتحقيق أداء الذاكرة اللازم لدعم التشغيل بالألوان الكاملة، استخدم النظام منطقة مخصصة من ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM) أطلقوا عليها اسم VRAM. ولتشغيل هذه الذاكرة، تضمن النظام مجموعة منفصلة من الأطراف لتشكيل ناقل عناوين 8 بت على الأطراف من 3 (AD7) إلى 10 (AD0)، وناقل بيانات 8 بت على الأطراف من 25 (RD7) إلى 32 (RD0)، مدعومًا بتحكم القراءة/الكتابة على الطرف 11، وRAS وCAS على الطرفين 1 و2. [ 3 ]
كانت الاتصالات مع الحاسوب المضيف تتم عبر ناقل بيانات منفصل ذي 8 بتات على المنافذ من 17 إلى 24 (من D7 إلى D0). يتحكم المنفذ 13، MODE، في ما إذا كانت البيانات على هذا الناقل عنوانًا أم بيانات. لكتابة البيانات إلى TMS9918، يقوم المعالج أولًا بضبط الوضع وكتابة البيانات إلى سجل عنوان داخلي، ثم يكتب البيانات إلى الناقل ويغير الوضع ليتم تخزين البيانات في ذلك العنوان. بعد قراءة بايت البيانات، يقوم TMS9918 بزيادة المؤشر في سجل العنوان، مما يسمح بكتابة سلسلة من البايتات بالتتابع. [ 4 ]
يُرتب معالج TMS9918 الرسومات منطقيًا في عدة طبقات: 32 طبقة من الصور النقطية في الأعلى، ثم طبقة للرسومات أو النصوص، ثم "خلفية" بلون واحد ثابت يملأ الشاشة، وأخيرًا طبقة فيديو خارجية. سطح الخلفية أكبر قليلًا من الطبقات الأخرى، لذا فهو يملأ الشاشة بالكامل. يستخدم النظام لوحة ألوان من 15 لونًا، بالإضافة إلى اللون 0 الشفاف. عند أي بكسل على الشاشة، يتحقق النظام من وجود عنصر معين في ذلك الموقع، وما إذا كان شفافًا أم لا. إذا كان شفافًا، ينتقل إلى العنصر التالي، وهكذا، حتى يصل إلى طبقة الفيديو الخارجية (التي غالبًا ما تكون غير مستخدمة). [ 5 ] تُرتّب الأوصاف التالية بنفس الطريقة.
رسومات متحركة
من أبرز ميزات سلسلة 9918 دعمها للرسوم المتحركة ثنائية الأبعاد (Sprites) . فقد استخدمت سلسلة من 8 بايتات في ذاكرة الوصول العشوائي للفيديو (VRAM) لتخزين أنماط الرسوم المتحركة ثنائية الأبعاد بحجم 8×8 بكسل، بايت واحد لكل سطر من 8 بكسلات. كما احتوت على وضع ثانٍ للرسوم المتحركة ثنائية الأبعاد بحجم 16×16 بكسل، بايتين لكل صف و16 صفًا. [ 6 ] بالإضافة إلى ذلك، كان بالإمكان تكبير أي من حجمي الرسوم المتحركة ثنائية الأبعاد مرتين لجعلها أكبر على الشاشة. وكانت بيانات أنماط الرسوم المتحركة ثنائية الأبعاد، في مدخلات بطول 8 أو 32 بايت، تُخزن في كتلة من الذاكرة تُعرف باسم جدول مولد الرسوم المتحركة ثنائية الأبعاد (SGT). [ 7 ]
بالإضافة إلى المدخلات التي يبلغ طولها 8 أو 32 بايت والتي تحتوي على الأنماط، كان هناك جدول سمات منفصل للكائن الرسومي (SAT) يحدد كيفية تفسير البيانات وعرضها. وشمل ذلك قيمًا من 8 بتات للموضع الأفقي والرأسي للكائن الرسومي، ومؤشرًا إلى بداية بيانات ذلك الكائن الرسومي في جدول سمات الكائن الرسومي (والذي أطلقوا عليه اسمًا ) ، ورمزًا لونيًا في البتات الأربعة السفلى، ليصبح المجموع 4 بايتات لكل كائن رسومي، أي ما مجموعه 128 بايتًا في جدول سمات الكائن الرسومي. [ 6 ]
لتحديد اللون الذي سيُعرض في أي بكسل على الشاشة، كان النظام يبحث عن الصور المتحركة المرئية في ذلك الموقع، ثم يتتبع الأنماط حتى يعثر على أول نمط يحمل الرقم 1 في ذلك الموقع، ثم يرسم اللون الموجود في جدول الألوان (SAT) في ذلك البكسل. أدى هذا إلى عرض الصور المتحركة بالترتيب، بحيث تظهر الصور ذات الأرقام الأقل فوق الصور ذات الأرقام الأعلى. على سبيل المثال، كان هذا يعني أن الصورة المتحركة رقم 0 تظهر دائمًا في الأعلى. إذا لم تكن هناك صورة متحركة تحمل الرقم 1 على الشاشة في ذلك الموقع، كان ذلك البكسل شفافًا، وتُعرض رسومات الخلفية بدلًا منه. [ 8 ]
بما أن الرسوم المتحركة تُرسَم بالتسلسل، فمن الضروري أحيانًا تغيير هذا التسلسل للحصول على تأثيرات الطبقات المطلوبة. هذا هو الغرض من حقول "الاسم" في نظام SAT. على سبيل المثال، إذا أراد المستخدم تغيير العرض بحيث يظهر الرسم المتحرك رقم 10 أمام الرسم المتحرك رقم 5، فيمكن تبديل قيم حقل الاسم لكليهما، مما يُغني عن نقل بيانات النمط. من خلال الترتيب الدقيق للرسوم المتحركة، يستطيع النظام بسهولة إنتاج تأثيرات ثلاثية الأبعاد زائفة وتأثيرات التمرير المتوازي . [ 9 ]
بسبب مشاكل الأداء، لا يمكن عرض سوى أربعة عناصر رسومية (sprites) على أي سطر مسح ضوئي. إذا تم تحديد عدد أكبر على سطر معين، فلن يتم عرضها. يحتوي معالج العرض المرئي (VDP) على سجل حالة يُبلغ عن رقم أول عنصر رسومي تم حذفه. يقع على عاتق المبرمج تصميم نظامه لضمان عدم الوصول إلى هذا الحد. إحدى الحيل لمحاكاة عرض المزيد من العناصر الرسومية على سطر واحد هي تغيير الأولويات عن طريق تبديل قيم الأسماء في كل إطارين، بحيث يتم عرض مجموعة من أربعة عناصر في إطار، ثم مجموعة أخرى في الإطار التالي. يسمح هذا بعرض ما يصل إلى ثمانية عناصر رسومية على سطر واحد، ولكنه يؤدي إلى وميض ملحوظ.
يتم تفعيل علامة تصادم الصور المتحركة عندما تتطابق بتات النمط غير الصفرية لصورتين متحركتين، حتى لو كانت أي منهما شفافة اللون. لا يشير VDP إلى أي الصورتين المتحركتين قد تصادمتا، بل يشير فقط إلى حدوث تصادم بين اثنتين على الأقل. يُستخدم هذا عادةً لتشغيل إجراءات كشف التصادم الأكثر تقدمًا داخل البرنامج، والتي بدورها تحدد الموقع الدقيق للتصادم وتتخذ الإجراءات اللازمة بناءً عليه.
أوضاع الرسومات
استندت رسومات جهاز 9918 إلى تصميم أساسي بدقة 256 بكسل عرضًا و192 بكسل ارتفاعًا. [ 5 ] هذه الأرقام نموذجية لأنظمة تلك الحقبة التي كانت تستخدم إشارات فيديو تناظرية للإخراج في شاشة عرض متتابعة . وهذا قريب من أقصى دقة تم تحقيقها في أجهزة التلفزيون في ذلك الوقت، والتي كانت حوالي 320 × 240 بكسل، نظرًا لتعقيد إشارات الترددات اللاسلكية لنظام NTSC . [ أ ]
كانت هناك أربع طرق يمكن من خلالها استخدام طبقة الرسومات:
في الوضع 0 ، أو وضع النص ، كان يتم تقسيم الشاشة إلى تخطيط 40×24 من "مربعات"، كل منها بعرض 6 بكسلات وارتفاع 8 بكسلات. يمكن لكل مربع أن يحمل قيمة من 0 إلى 255، والتي تمثل عادةً مجموعة أحرف ASCII الموسعة . يتم تخزين أنماط كل حرف من الأحرف الـ 256 في ذاكرة الوصول العشوائي للفيديو (VRAM)، ويمكن تغييرها بتحميل قيم VRAM باستخدام وحدة المعالجة المركزية (CPU). يتم تعريف كل سطر من الأحرف كسلسلة من بكسلات "تشغيل" أو "إيقاف"، مخزنة في بايت واحد لكل سطر، و8 بايتات لكل حرف. ولأن المربعات كانت 6×8 على الشاشة، كان على المصمم ترتيب الأحرف في شبكة 5×7 لترك مسافة بينها. يمكن أن يكون لون بتات "التشغيل" و"الإيقاف" في الأنماط أيًا من الألوان الـ 15 المتاحة، ويتم تخزينه في ذاكرة الوصول العشوائي للفيديو (VRAM). [ 3 ]
كان الوضع 1 ، أو الرسومات 1 ، تعديلًا لوضع النص، حيث قسّم الشاشة إلى تخطيط 32×24، بحيث أصبح كل مربع 8×8 بكسل بدلًا من 6×8. وكان نمط أي بكسل على الشاشة يُستخرج من جدول أنماط البتات نفسه المكون من 256 مدخلًا، كما هو الحال في جدول أنماط البتات المستخدم في وضع النص. ونظرًا لوجود 768 موقعًا محتملًا و256 نمطًا محتملًا فقط، كان هذا الوضع محدودًا في أنواع العروض التي يمكنه إنتاجها. أضافت الرسومات 1 أيضًا قسمًا منفصلًا من ذاكرة الوصول العشوائي للفيديو (VRAM) لتخزين قيم الألوان للبكسلات المُشغّلة والمُطفأة لأي مربع، مع 768 مدخلًا. هذا يعني أن كل مربع من 8×8 بكسل يمكن أن يحتوي على لونين خاصين به، ولكن يجب أن تكون جميع البكسلات داخل أي مربع متطابقة. [ 7 ] لم يكن هذا حلًا غير شائع في ذلك الوقت، ولكنه أدى إلى مشكلة معروفة تُعرف باسم تضارب السمات، حيث يتعذر اختيار ألوان لا تؤدي إلى ظهور حواف الخلايا.
كان الوضع الثاني ، أو الرسومات II ، تعديلًا إضافيًا للرسومات I، حيث سمح بأنماط منفصلة لجميع الكتل الـ 768، بالإضافة إلى إعدادات ألوان منفصلة لكل سطر داخل الكتل. هذا يعني أن أي كتلة يمكنها استخدام جميع الألوان الـ 15، وإن كان لونين فقط لكل سطر. تتيح هذه الشاشة رسم أي صورة وعرض المزيد من الألوان، مما ينتج عنه شاشة قابلة للعنونة على مستوى البكسل ومناسبة للرسم عالي الدقة للصور المختلفة. لكن ثمن ذلك هو أنها تتطلب 32 مدخلًا لونيًا لكل سطر من الأسطر الـ 192، بالإضافة إلى خريطة أنماط موسعة تحتوي على 768 مدخلًا منفصلًا، مما يزيد من ذاكرة الوصول العشوائي للفيديو (VRAM) اللازمة لتخزين جميع البيانات إلى حوالي 12 كيلوبايت. [ 10 ]
في الوضع الثالث ، أو وضع الألوان المتعددة ، قُسِّمت الشاشة إلى مربعات بأبعاد 64 × 48، ليصبح المجموع 3072 مربعًا. لم تكن هناك أنماط في هذا الوضع، حيث كانت الخلية بأكملها إما مضاءة أو مطفأة. كان لكل مربع جدول ألوان خاص به، مما يسمح لكل مربع باختيار لونه الخاص. وقد أنتج هذا شاشة عرض منخفضة الدقة ولكنها غنية بالألوان، باستخدام أقل من 3 كيلوبايت من ذاكرة الوصول العشوائي للفيديو (VRAM). [ 11 ]
من عيوب النظام عدم دعمه للتمرير الدقيق عبر الأجهزة، واقتصاره على التمرير على طول حدود الخلايا، والتي عادةً ما تكون ثمانية أسطر. وكان التمرير يتم بتحريك النمط المخزن مسبقًا في ذاكرة الوصول العشوائي للفيديو (VRAM) ثم إضافة بيانات السطر أو العمود الجديد، وهو ما كان يستغرق وقتًا. إضافةً إلى ذلك، ولأن جميع أنماط الرسومات كانت في الأساس أنماطًا نصية بأحرف مخصصة في كل خلية، كان على الأنماط الممتدة عبر الخلايا، كالخطوط والدوائر، حساب قيم البكسل لكل سطر في أي خلية معينة وتحميل هذه القيم إلى مجموعات الأحرف.
تفاصيل وضع الشاشة 2
من الناحية التقنية، يُعدّ الوضع 2 وضعًا للأحرف مع مجموعة أحرف ملونة. تُقسّم الشاشة أفقيًا إلى ثلاث مناطق، كل منها بحجم 256×64 بكسل، ولكل منطقة مجموعة أحرف خاصة بها. من خلال طباعة الأحرف من 0 إلى 255 بالتتابع في المناطق الثلاث، يستطيع البرنامج محاكاة وضع رسومات حيث يمكن ضبط كل بكسل على حدة. مع ذلك، فإنّ إطار العرض الناتج غير خطي.
يمكن للبرنامج أيضًا استخدام ثلاث مجموعات أحرف متطابقة، ثم التعامل مع الشاشة كما لو كانت وضع نصي باستخدام مجموعة أحرف ملونة. تتكون أنماط الخلفية والرسومات المتحركة من أحرف ملونة. كان هذا شائع الاستخدام في الألعاب، لأنه كان يتطلب نقل 32×24 بايت فقط لملء الشاشة بأكملها وتمريرها.
كان التحدي في استخدام الوضع الثاني لمعالج TMS9918 هو أن كل مساحة 8×1 بكسل لا يمكن أن تحتوي إلا على لونين فقط، لون المقدمة ولون الخلفية. يمكن اختيار هذين اللونين بحرية من بين 16 لونًا في لوحة الألوان، ولكن لكل مساحة 8×1 بكسل، لا يمكن أن يوجد سوى لونين. عند رسم خط مستقيم بشكل قطري، من السهل تجاوز الحد الأقصى المسموح به وهو لونان لكل مساحة 8×1 بكسل، مما يؤدي إلى ظهور " تداخل لوني ".
الأوضاع غير الموثقة
في البداية، وثّقت شركة تكساس إنسترومنتس الأوضاع الأربعة المذكورة أعلاه فقط. مع ذلك، فإن البت الذي يُفعّل الوضع 2 هو في الواقع بت مُعدِّل للأوضاع الأخرى. يؤدي تفعيله إلى ثلاثة أمور: [ 12 ]
- يقوم بتوسيع حجم جدول الألوان ليستوعب إدخالات لكل خلية.
- يقسم الشاشة أفقيًا إلى ثلاثة أجزاء.
- يقوم بتغيير اثنين من بتات العنوان الخاصة بجداول النمط واللون إلى بتات قناع، والتي تتحكم فيما إذا كان كل ثلث من الشاشة يحتوي على نمط وجدول ألوان خاص به (الوضع 2) أم لا (الوضع 1).
بتفعيل هذا الجزء من الكود، يصبح من الممكن استخدام ثلاثة أوضاع إضافية. تجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من أن رقائق TMS9918A الأصلية تدعم هذه الأوضاع، إلا أن النسخ المقلدة والمحاكيات قد لا تدعمها.
- الوضع 0 (نص) + الوضع 2 (رسومات 2) : يُعرف بوضع نص الصور النقطية . يسمح هذا الوضع بعرض صور نقطية ثنائية اللون، بدون جدول ألوان. يوفر هذا مساحة تخزين، على حساب انخفاض طفيف في الدقة الأفقية (يبلغ عرض الصورة في وضع النص 240 بكسل بدلاً من 256 بكسل كما في أوضاع الرسومات).
- الوضع 1 (الرسم 1) + الوضع 2 (الرسم 2): يُعرف بوضع نصف الصورة النقطية . وثّقت شركة تكساس إنسترومنتس هذا الوضع "غير الموثق" للشاشة في دليلها بعنوان "دليل مبرمجي معالجات عرض الفيديو SPPU004" . [ 13 ] في القسم 8.4.2، " تشغيل الألعاب باستخدام عنونة ذاكرة الوصول العشوائي للفيديو" ، [ 13 ] يناقشون كيف يجمع هذا الوضع بين توفير الذاكرة في الوضع 1 وتفاصيل الألوان في الوضع 2. مع ذلك، وكما يذكرون، يحد هذا الوضع عدد الصور المتحركة التي يمكن عرضها إلى 8 بدلاً من 32. لذا، فإن مصطلح "غير موثق" المستخدم لوصف هذا الوضع غير دقيق. ولكن، نظرًا لعدم انتشار هذا الدليل على نطاق واسع، يُعتبر هذا الوضع عمومًا أحد الأوضاع غير الموثقة. بشكل عام، السبب الوحيد لاستخدام هذا الوضع بدلاً من الوضع 2 هو تقليل استهلاك الذاكرة.
- الوضع 3 (متعدد الألوان) + الوضع 2 (الرسومات 2) : يُعرف باسم وضع الصور النقطية متعددة الألوان. هذا الوضع أشبه بميزة جديدة، إذ لا يقدم أي شيء يتجاوز ما يقدمه الوضع القياسي متعدد الألوان.
فيديو خارجي
من الميزات الرئيسية الأخرى لسلسلة 9918 قدرتها على قراءة مصدر فيديو خارجي وتمرير تلك الإشارة إلى المخرج، بافتراض أن جميع الأجسام الموجودة فوقه شفافة. يتيح ذلك للنظام إنتاج رسومات يمكن بعد ذلك عرضها فوق مصدر تناظري مثل كاميرا فيديو أو شريط فيديو. ولضمان محاذاة الشاشتين بشكل صحيح، يجب إدخال إشارة الساعة من المصدر الخارجي أيضًا، بدلاً من إشارة الساعة التي يُولدها عادةً بلورة الكوارتز . كما يجب توفير نظام لمطابقة قوة إشارة الإدخال مع قوة إشارة الإخراج، حتى لا تطغى إحدى الإشارتين على الأخرى. [ 14 ]
الألوان
استخدمت رقاقات عائلة TMS9918 لوحة ألوان فيديو مركبة . تم توليد الألوان بناءً على مزيج من قيم الإضاءة واللونية لرقاقات TMS9918A و Y ، و RY (Pr) و BY (Pb) .القيم خاصة بـ TMS9928A/9929A. [ 15 ]
قيم ورقة البيانات
يحتوي TMS9918 على لوحة ألوان ثابتة مكونة من 16 لونًا ، تتألف من 15 لونًا معروضًا ولون "شفاف"، وهو اللون 0.
- عند استخدام "الشفاف" للرسومات المتحركة، فإنه سيظهر مستوى الرسومات.
- عند استخدام "شفاف" لمستوى النص/الرسومات، فإنه سيظهر الخلفية.
- عند استخدام "شفاف" للخلفية، ستظهر إشارة الفيديو الخارجية (إذا تم تمكينها) وإلا ستظهر باللون الأسود.
وفقًا لـ "الجدول 2.3 - تعيينات الألوان" في ورقة البيانات، فإن مستويات الإخراج هي كالتالي: [ 15 ]
| رمز اللون | لون | TMS9918A | TMS9928A/9929A | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| الإضاءة | اللونية | Y | RY (Pr) | بواسطة (رصاص) | ||
| 0 | شفاف | 0% | - | - | - | - |
| 1 | أسود | 0% | - | 0% | 47% | 47% |
| 2 | أخضر متوسط | 53% | 53% | 53% | 7% | 20% |
| 3 | أخضر فاتح | 67% | 40% | 67% | 17% | 27% |
| 4 | أزرق داكن | 40% | 60% | 40% | 40% | 100% |
| 5 | أزرق فاتح | 53% | 53% | 53% | 43% | 93% |
| 6 | أحمر داكن | 47% | 47% | 47% | 83% | 30% |
| 7 | سماوي | 67% | 60% | 73% | 0% | 70% |
| 8 | أحمر متوسط | 53% | 60% | 53% | 93% | 27% |
| 9 | أحمر فاتح | 67% | 60% | 67% | 93% | 27% |
| 10 | أصفر داكن | 73% | 47% | 73% | 57% | 7% |
| 11 | أصفر فاتح | 80% | 33% | 80% | 57% | 17% |
| 12 | أخضر داكن | 46% | 47% | 47% | 13% | 23% |
| 13 | أرجواني | 53% | 40% | 53% | 73% | 67% |
| 14 | رمادي | 80% | - | 80% | 47% | 47% |
| 15 | أبيض | 100% | - | 100% | 47% | 47% |
ملاحظة: الألوان توضيحية فقط، باستخدام التحويل التلقائي من YPbPr إلى sRGB بافتراض قياس الألوان SMPTE C - انظر القسم التالي للحصول على تحويلات الألوان الصحيحة.
شاشة CRT
حتى ذلك الوقت، كانت أنابيب أشعة الكاثود هي الوحيدة المتاحة لشاشات الكمبيوتر والتلفزيون، وكانت هذه الأنابيب تتميز بقيمة غاما . صُممت رقائق سلسلة TMS9918 للعمل مع هذه التلفزيونات، وكانت أنابيب أشعة الكاثود الخاصة بها تتميز بقيمة غاما تبلغ 1.6 (ملاحظة: كانت قيمة غاما لأنابيب أشعة الكاثود في شاشات ماكنتوش 1.8، بينما كانت 2.2 في شاشات الكمبيوتر الشخصي). لا تحتوي الشاشات الرقمية المسطحة على قيمة غاما . لهذا السبب، تبدو ألوان TMS9918 باهتة نوعًا ما كما هو موضح في الجدول الأول أعلاه. يستخدم الجدول أدناه القيم المصححة لقيمة غاما، وهي (مكتوبة بالنظام العشري والنظام الست عشري):
| رمز اللون | لون | R | جي | ب | R (سداسي عشري) | G (سداسي عشري) | ب (سداسي عشري) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | أسود | 0.00% | 0.00% | 0.00% | ٠٠ | ٠٠ | ٠٠ |
| 2 | أخضر متوسط | 3.82% | 67.71% | 11.59% | 0A | إعلان | 1E |
| 3 | أخضر فاتح | 20.38% | 78.53% | 29.88% | 34 | C8 | 4C |
| 4 | أزرق داكن | 16.97% | 17.53% | 89.04% | 2ب | ثنائي الأبعاد | E3 |
| 5 | أزرق فاتح | 31.94% | 29.33% | 98.40% | 51 | 4ب | فيسبوك |
| 6 | أحمر داكن | 74.22% | 16.04% | 14.57% | BD | 29 | 25 |
| 7 | سماوي | 11.59% | 88.44% | 93.68% | 1E | E2 | EF |
| 8 | أحمر متوسط | 98.40% | 17.25% | 16.97% | فيسبوك | 2C | 2ب |
| 9 | أحمر فاتح | 100.00% | 37.25% | 29.88% | FF | 5F | 4C |
| 10 | أصفر داكن | 74.22% | 63.61% | 16.97% | BD | A2 | 2ب |
| 11 | أصفر فاتح | 84.49% | 70.69% | 32.99% | D7 | ب٤ | 54 |
| 12 | أخضر داكن | 3.82% | 54.92% | 9.52% | 0A | 8C | 18 |
| 13 | أرجواني | 68.58% | 19.55% | 60.44% | AF | 32 | 9أ |
| 14 | رمادي | 69.98% | 69.98% | 69.98% | B2 | B2 | B2 |
| 15 | أبيض | 100.00% | 100.00% | 100.00% | FF | FF | FF |
الاشتقاق:
يتطلب تحويل Y وRY وBY إلى RGB مراعاة كيفية نشأة Y:
Y = R * 0.30 + G * 0.59 + B * 0.11
وهذا يؤدي إلى الصيغ التالية:
R = RY + Y ب = ب ص + ص G = (Y - 0.30 * R - 0.11 * B) / 0.59
أما بالنسبة لجميع الألوان التي لا تمتلك خاصية التصبغ اللوني - أي الأسود والرمادي والأبيض - فإن قيمتي RY وBY لا تساويان صفرًا، بل لكل منهما إزاحة قدرها 47%. لذا، يجب طرح هذه الإزاحة من جميع قيم RY وBY أولًا.
ثم تأتي عملية التحويل إلى RGB، والتي يجب أن تتراوح نتائجها بين 0% و100%. ولكن بالنسبة للون "الأحمر الفاتح"، تبلغ قيمة R 113%. قد يبدو هذا خطأً مطبعيًا في ورقة البيانات، حيث لا ينبغي أن تتجاوز قيمة RY 80%. ولكن قياس إشارات خرج الشريحة باستخدام راسم الإشارة يُظهر أن جميع القيم في الجدول صحيحة. إذن، الخطأ داخل الشريحة، وهو ما يدفع إشارة اللون الأحمر إلى التشبع . لهذا السبب، يجب تصحيح هذه القيمة إلى 100%.
وأخيراً، يجب إجراء تصحيح جاما عن طريق رفع القيم إلى قوة 1.6.
ويمكن بعد ذلك الحصول على القيم السداسية العشرية عن طريق تحويل نطاق القيم من 0...100 إلى 0...255، وبالتالي ضربها في 2.55 ثم تقريبها.
عائلة المنتجات
تُعرف جميع الدوائر المتكاملة في هذه العائلة عادةً باسم TMS9918، وأحيانًا يُضاف إليها لاحقة "A". تشير "A" إلى إصدار ثانٍ من الشريحة أُضيفت إليه ميزات جديدة، أبرزها إضافة وضع عرض الصور النقطية (Graphic II).
| نوع الرقاقة | تم إصدار الفيديو | الفيديو في | تردد الفيديو | دعم الوضع 2 |
|---|---|---|---|---|
| 9918 | مركب | مركب | 60 هرتز | لا |
| 9918A / 9118 | مركب | مركب | 60 هرتز | نعم |
| 9928A / 9128 | YPbPr | (لا أحد) | 60 هرتز | نعم |
| 9929A / 9129 | YPbPr | (لا أحد) | 50 هرتز | نعم |
تتمثل الميزات الرئيسية لهذه الشريحة، كما تم تسليط الضوء عليها في عرض تقديمي عام 1980 من قبل كارل جوتاج (أحد المصممين): [ 1 ]
- 256 × 192 بكسل ملون بالكامل لكل شاشة
- 15 لونًا و/أو درجة لونية مختلفة
- مخرج فيديو مركب ملون غير متداخل
- التوصيل المباشر بذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية من نوع RAS/CAS
- التحديث التلقائي لذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية
- واجهة وحدة المعالجة المركزية العامة من نوع الذاكرة المُمَثَّلة 8 بت
- تصل وحدة المعالجة المركزية إلى ذاكرة الوصول العشوائي عبر VDP (لا حاجة إلى DMA )
- 32 حرفًا ديناميكيًا لكل شاشة
- اثنان وثلاثون نمطًا بحجم 8×8 لكل صف، 24 صفًا لكل شاشة
- وضع النص مع أربعين نمطًا بحجم 6×8 لكل صف
- وضع متعدد الألوان مع 64 × 48 مربعًا لونيًا قابلاً للتخصيص في الذاكرة
- مدخلات وتحكمات الفيديو الخارجية
- تشغيل بجهد +5 فولت من مصدر طاقة واحد
- تقنية بوابة السيليكون القياسية من النوع N
TMS9918
تم استخدام TMS9918 فقط في TI-99/4؛ أما TI -99/4A وأجهزة الكمبيوتر الأخرى فكانت تحتوي على الإصدار A من VDC.
TMS9918A وTMS9928A وTMS9929A
يُخرج كل من TMS9918A و TMS9928A إشارة فيديو بتردد 60 هرتز ، بينما يُخرج TMS9929A إشارة بتردد 50 هرتز. ويكمن الفرق بين الإصدار "1" والإصدار "2" في أن الإصدار "1" يُخرج فيديو NTSC مركب ، بينما يُخرج الإصدار "2" (بما في ذلك TMS9929A) إشارة سطوع Y تناظرية وإشارات فرق اللون RY وBY. وقد برزت الحاجة إلى الأخيرة في ظل استخدام تردد 50 هرتز ، بما في ذلك أوروبا، نظرًا لاختلاف معايير إشارات الفيديو PAL و SECAM . وكان من الأجدى اقتصاديًا إخراج إشارات Y وRY وBY وتشفيرها إلى PAL أو SECAM في مُعدِّل الترددات اللاسلكية ، بدلًا من محاولة تصميم وحدة تحكم منفصلة لكل معيار لوني. يتميز الإصدار "1" أيضًا بمدخل فيديو مركب خارجي مما جعله شريحة مفيدة للاستخدام في "عناوين" الفيديو التي يمكنها وضع نص أو رسومات فوق الفيديو، بينما لا يحتوي الإصدار "2" على ذلك.
كانت النسخ الأصلية من معالج TMS9918 من نوع NMOS ذي التحميل الاستنزافي ، وتم تصنيعها بتقنية 4.5 ميكرومتر. وكان من أوائل رقائق NMOS ذات التحميل الاستنزافي التي أنتجتها شركة تكساس إنسترومنتس، على عكس معالج TMS9900 الذي استخدم تقنية NMOS ذات التحميل المحسن الأقدم والتي تتطلب ثلاثة مصادر جهد تغذية. ونظرًا لكبر حجم الرقاقة وسرعتها الداخلية العالية نسبيًا، كان معالج TMS9918 يسخن بدرجة كافية تستدعي استخدام مشتت حراري. بعض الأجهزة، مثل جهاز DINA التايواني (وهو جهاز هجين يجمع بين Colecovision وSG-1000)، لم تُركّب مشتتات حرارية، مما أدى إلى أعطال في الرقاقة. وبحلول عام 1983، قلّصت شركة تكساس إنسترومنتس حجم الرقاقة إلى 3 ميكرومتر، مما أدى إلى انخفاض درجة حرارتها، وبالتالي لم تعد بحاجة إلى مشتت حراري. استخدمت أجهزة MSX و Sega SG-1000 معالج TMS9918 الأحدث 3 ميكرومتر بينما كانت معظم أجهزة Colecovision تحتوي على الإصدار الأصلي 4.5 ميكرومتر (كانت الدفعة الأخيرة من أجهزة الألعاب التي تم إنتاجها في عام 1985 تحتوي على طراز TMS9918 الأحدث).
TMS9118 وTMS9128 وTMS9129
صدرت نسخ لاحقة من رقاقات سلسلة TMS9918، وهي TMS9118 و TMS9128 و TMS9129 ، في منتصف إلى أواخر ثمانينيات القرن الماضي، لكنها لم تحظَ بشعبية كبيرة. تم تغيير وظيفة أحد الدبابيس، كما يسمح تخطيط ذاكرة الفيديو باستخدام رقاقتين بسعة 16 كيلوبايت × 4 بت بدلاً من الرقاقات الثماني بسعة 16 كيلوبايت × 1 بت التي تتطلبها سلسلة TMS99xx. فيما عدا ذلك، فإن هذه الرقاقات متطابقة تمامًا مع TMS9918A وTMS9928A وTMS9929A على التوالي.
تحديد
- ذاكرة الفيديو: توصيل مباشر بسعة 4 أو 8 أو 16 كيلوبايت
- أوضاع النص: 40 × 24 و 32 × 24
- الدقة: 256 × 192
- الألوان: 15 لونًا + شفاف
- عدد الصور المتحركة: 32، لون واحد، بحد أقصى 4 صور لكل سطر أفقي
إرث
خلف جهاز TMS9918A من شركة تكساس إنسترومنتس جهاز Yamaha V9938 ، الذي أضاف أوضاعًا إضافية للصور النقطية، ورسومات متحركة أكثر حيوية ، ومسجل تمرير رأسي بملء الشاشة، ومسجلات إزاحة رأسية وأفقية، ووحدة معالجة بيانات مدمجة، ولوحة ألوان قابلة للتخصيص . صُمم جهاز V9938 ليتوافق مع معيار MSX2 لأجهزة الكمبيوتر، واستُخدم لاحقًا في ترقية خارجية لجهاز TI-99/4A : جهاز Geneve 9640 "الكمبيوتر على بطاقة".
ثمّ حلّت محلّ شريحة V9958 شريحة V9938 ، والتي أضافت بعض أوضاع الألوان العالية الإضافية ومسجّل تمرير أفقي ثنائي الصفحات. وقد استُخدمت هذه الشرائح في أنظمة MSX2+/ turboR .
أنتجت توشيبا جهازًا مشابهًا يُدعى T6950، لا يدعم ميزة إخفاء الأنماط/جداول الألوان غير الموثقة في وضع الرسومات 2. [ 16 ] لاحقًا، أصدرت توشيبا جهاز T7937A MSX-Engine مزودًا بمعالج رسومات مدمج (VDP) يدعم ميزات الإخفاء. يتميز كلا معالجي الرسومات من توشيبا بلوحة ألوان تختلف قليلًا (ألوان أكثر حيوية) عن معالجات الرسومات من TI.
تُعد وحدة معالجة الفيديو (VDP) الخاصة بجهاز ألعاب ماستر سيستم تطورًا لوحدة TMS9918. وقد تم تطويرها لاحقًا إلى وحدة معالجة الفيديو الخاصة بجهاز ألعاب جينيسيس/ميجا درايف ، والتي تستبدل معظم أوضاع الرسومات من وحدة معالجة الفيديو الخاصة بجهاز ماستر سيستم بإصدارات أكثر قدرة.
انظر أيضاً
- TMS34010 ، معالج دقيق من عام 1986 مزود بتعليمات رسومية مخصصة
- تتمتع أجهزة كمبيوتر أتاري ذات 8 بت بأجهزة رسومات مماثلة تم طرحها في نفس العام
- موتورولا 6845 ، وحدة تحكم عرض تُستخدم على نطاق واسع في أجهزة الكمبيوتر ذات 8 بت
- موتورولا 6847
- ياماها V9938
- ياماها V9958
- قائمة بأجهزة الكمبيوتر الرسومية ذات 8 بت
ملحوظات
مراجع
الاقتباسات
- 1 2 "مسودة ندوة أريزونا الفنية TMS9918 - التطوير - قوة الرسائل النصية القصيرة!" . www.smspower.org .
- ↑ الصفحة 65 من http://cini.classiccmp.org/pdf/byte/Hi-Res%20Graphics%20TMS9918%20BYTE%200882.pdf.pdf و http://mainbyte.com/ti99/hardware/chips/tms9918a_pins.jpg
- 1 2 3 سيارسيا 1982 ، ص 65.
- ↑ سيارسيا 1982 ، ص 66.
- 1 2 سيارسيا 1982 ، ص 58.
- 1 2 سيارسيا 1982 ، ص. 62.
- 1 2 سيارسيا 1982 ، ص. 63.
- ^ سيارسيا 1982 ، ص 59-60.
- ↑ سيارسيا 1982 ، ص 60.
- ^ سيارسيا 1982 ، ص 63-64.
- ↑ سيارسيا 1982 ، ص 64.
- ↑ معالج عرض الفيديو / الأوضاع الهجينة. ، والذي يتم استخدامه أيضًا.
- 1 2 معالجات عرض الفيديو - دليل المبرمج (PDF) . شركة تكساس إنسترومنتس.
- ↑ سيارسيا 1982 ، ص 57.
- 1 2 دليل بيانات معالجات عرض الفيديو TMS9918A/TMS9928A/TMS9929A (ملف PDF) . شركة تكساس إنسترومنتس. نوفمبر 1982. الصفحات 2-17 .
- ↑ "الوضع غير الموثق 1 + 2 : استطلاع/مناقشة | مركز موارد MSX (الصفحة 2/4)" .
فهرس
- سيارسيا، ستيف (أغسطس 1982). "رسومات ملونة عالية الدقة موجهة نحو الصور النقطية" (ملف PDF) . بايت . الصفحات 57-67 ، 80.
روابط خارجية
- مقدمات متعلقة بالحاسوب في عام 1979
- رقائق الرسومات
- TI-99/4A
- أجهزة كوليكو
- أجهزة شركة تكساس إنسترومنتس
- جهاز MSX