[发明专利]电脑游戏机系统视频产生用增强器

说明书

概括地说，本发明涉及电脑游戏机系统，具体地说，本发明涉及电脑游戏机系统的视频产生用增强器。

以往的电脑游戏机系统中从设计时便固定了其图形显示能力。对于用字符/图形块(简略起见以下一律都当作为字符)作扫描显示单位的设计，其字符码区大小决定了其画面显示区大小，每个字符码的二进制位(BIT)数决定了可显示的不同字符码总数。以日本任天堂公司HVC-001家用电脑游戏机来说有两页显示页，每页可显示960个字符/图形(32字×30行)，其字符/图形块是由8×8显示点组成的，即全画面由水平256点×垂直240点组成，每个字符码用一个字节(BYTE)表示，故最大表达能力是256个不同字符。也就是说每幅画面中只能有最多256个不同字符来填满960个字符显示，显示能力受很大限制。电子工业出版社1994年11月出版的“电脑游戏机硬件及编程技术”中对上述结构有清楚介绍。

要探索如何令显示画面中不同字符总数增多的方法之前，先来看看显示画面的扫描产生过程。

下面以任天堂公司的HVC-001游戏机为例进行说明。HVC-001游戏机与游戏卡带的连接部份包含有扫描地址总线和扫描数据总线，令HVC-001游戏机的PPU(图像处理器)连接卡带中CGROM或CGRAM。另外还有程序用地址总线和数据总线令HVC-001游戏机的CPU(中央处理器)连接卡带中程序的ROM或RAM等，当然还有相应的控制信号线相连(参照图1)。

当软件把要显示的字符码写入显示页某地址后，扫描控制电路有规律地以固定方式扫描显示页对应的字符码区。举例说，字符码区头32字节代表第一行32字符，即画面的头8条水平显示线，每线256点。获取显示点阵资料的过程是：按扫描位置(第几线、第几点)电脑游戏机系统自动计算出对应字符码区地址，再读取字符码区地址的内存值，然后计算出字符点阵码存放的地址，再从游戏卡带中读出相应地址中点阵码作显示。在HVC-001游戏机中，每个8×8点定符图形块是由8×8×2层共16个字节组成，前8字节为一组8×8点阵，后8字节为另一组8×8点阵；由两组叠起来看，每一显示点便有两位二进位来构成四色的选择(HVC-001游戏机的选色方式不在此详述)。参照图2，假设显示画面的第一行第一字是代码41H(十六进制码)，代表“A”字符，第二字是代码4DH，代表“M”字符。则图像处理器PPU先发出扫描地址VA-0000给主机内的VRAM，读出字符码41H，然后再发出另一地址给VRAM，读出与VA-0000相关的取色组号(与选色有关，在此省略不述)，然后按之前读出的字符码41H算出CG地址CA-0410和CA-0418，然后分两次从游戏卡带中的CGROM或CGRAM中读出两字节数据，经PPU选色合成为第一水平显示线前8点显示点输出。同理，下一字符码4DH从VRAM地址VA-0001被读出，接着是从相关另一地址中读出选色组号，再从卡带中地址CA-04D0和CA-04D8中读出两字节数据来合成第一水平显示线第二组8点显示点输出，如此类推。到扫描第二水平显示线时，同样会读出VA-0000，但CG地址自动算成CA-0411和CA-0419；同样，VA-0001之后的CG地址也算成为CA-04D1和CA-04D9，……如此类推，240条水平显示线输出完毕。令用户看到一幅显示画面，每秒60次(NTSC制式)或50次(PAL制式)。    

由上述的介绍，可知HVC-001游戏机的字符表达能力受制于256个变化，每字符由16字节来定义，故CG ROM或CG RAM只需4K(4096)字节便足够。不过由于背景用字符和卡通用字符在HVC-001游戏机中可共用相同256个字符或各自的256个字符，故一般都以8K(8192)字节用作背景和卡通各自的字符组。

现在回过头来看看有哪些方法可以令一幅画面中出现的字符变化不限于256种，令960字符的一幅画面中可以表达更多的内容(例如，要用全画面来表示汉字，无一重复的话，便要有960种字符图形变化)。

一个可行而又被广泛使用的方法是使用多于4K字节的CGROM(或CGRAM)来提供超过256字符的显示能力(通常是整数倍，例如使用32K，64K，128K，256K字节CGROM等等)，并使用一个(或一组)新订I/O地址，利用写入不同值来选择CGROM(或CGRAM)中任一区作4KCG区；或再进一步，把4KCG区细分为2Kx2或1Kx4分区，用不同I/O地址的写入值独立地选择这些分区对应CGROM中某一段地址空间供显示扫描之用。