Super Nintendo वीडियो सिस्टम डिज़ाइन को समझना

 (fabiensanglard.net)
1 पॉइंट द्वारा GN⁺ 2024-07-30 | 1 टिप्पणियां | WhatsApp पर शेयर करें

Super Nintendo वीडियो सिस्टम डिज़ाइन

90 के दशक की शुरुआत के TV का अंदरूनी हिस्सा
  • Super Nintendo मानक TV set पर वीडियो आउटपुट देता था
  • TV एंटेना के ज़रिए analog TV broadcast (NTSC) प्राप्त करता था, tuner के माध्यम से signal लेता था, और CRT (cathode-ray tube) पर image दिखाता था
  • TV में auxiliary input (AUX) होता था, और सामान्य TV set में वीडियो signal ले जाने वाला composite connector (पीला) और stereo audio signal के लिए dedicated jack (सफेद और लाल) होते थे
CRT कैसे काम करता है
  • CRT 15kHz पर काम करता है और प्रति सेकंड लगभग 15,000 lines खींचता है
  • CRT के अंदर तीन electron guns होते हैं, जो हमेशा सीधे आगे electron फायर करते हैं, और दो magnet sets (vertical और horizontal) electron को ऊपर-नीचे और दाएँ-बाएँ मोड़ते हैं
  • CRT में pixels नहीं होते; electron gun से छोड़े गए electron हमेशा सही color strip तक पहुँचते हैं
CRT को कैसे नियंत्रित किया जाता है
  • CRT red, green, blue signals को संबंधित electron guns से जोड़कर ग्रहण करता है
  • sync signal (HSYNC और VSYNC) एक सफेद wire के ज़रिए भेजा जाता है, जिसे composite sync (CSYNC) कहा जाता है
  • CRT signal को ग्रहण करता है और electron guns को sync करने की कोशिश करता है
CRT image कैसे बनाता है
  • CRT बाएँ से दाएँ line खींचता है
  • HSYNC event मिलने पर यह स्क्रीन के बाएँ हिस्से (X=0) पर लौटता है, और VSYNC event मिलने पर स्क्रीन के सबसे ऊपर (Y=0) पर लौटता है
  • CRT दाईं ओर बढ़ते हुए और नीचे की ओर झुकते हुए lines खींचता है
CRT को समझने की कुंजी
  • CRT की मूल बात यह समझना है कि electron gun स्क्रीन के दाईं ओर बढ़ते हुए नीचे की तरफ झुकता है
  • अगर VSYNC आख़िरी HSYNC के साथ ही होता है, तो line हमेशा स्क्रीन पर उसी जगह खींची जाती है
  • अगर VSYNC दो HSYNC के बीच होता है, तो lines एक-दूसरे को काटते हुए खींची जाती हैं
एक line के अंदर की सामग्री
  • CRT line खींचने के मामले में digital है, लेकिन line के भीतर की सामग्री analog होती है
  • तीनों electron guns सीधे RGB wires से जुड़े होते हैं, इसलिए system color signal को स्वतंत्र रूप से बदल सकता है
मौजूदा सिस्टम का प्रबंधन
  • SNES के designers को ऐसा signal देना था जिसे CRT संभाल सके
  • NTSC signal specification का पालन करना आवश्यक था
  • 4:3 aspect ratio, प्रति field 262.5 lines, प्रति line 341.25 dots, field frequency 59.94Hz
Nintendo engineer बनना
  • CRT के काम करने का तरीका समझने के बाद, वीडियो सिस्टम डिज़ाइन करना था
  • 262 lines का उपयोग करके progressive mode बनाना था, और 59.94Hz frame rate को लक्ष्य बनाना था
  • 4:3 aspect ratio के लिए 350 dots का उपयोग करना था, और इसके लिए 5,496,498Hz dot clock चाहिए था
समस्या का समाधान
  • 5,496,498Hz dot clock का उपयोग करना संभव नहीं था
  • master oscillator का उपयोग करना था ताकि subsystems divider के ज़रिए clock ले सकें
  • overscan की समस्या को भी हल करना था
overscan की शुरुआत
  • जब electron gun horizontal या vertical reset के दौरान भी electron फायर करता रहता है, तो दिखाई देने वाले artifacts बनते हैं
  • TV स्क्रीन area को overscan करता था, जिससे image थोड़ी बड़ी दिखाई देती थी
  • VSYNC और HSYNC के बाद कुछ समय के लिए electron gun को रोकना ज़रूरी था
SNES की vertical resolution का चयन
  • प्रतिस्पर्धी systems 224 visible lines का उपयोग करते थे
  • Nintendo ने 262 lines को 224 visible lines और 38 blank lines में बाँटा
SNES की horizontal resolution का चयन
  • 262 lines का उपयोग किया गया, और 21.47727MHz master clock का उपयोग करके 5.3693175MHz dot clock प्राप्त किया गया
  • 341 dots का उपयोग करके 60.098Hz frame rate हासिल किया गया
SNES horizontal overscan का चयन
  • 341 dots में से 256 visible dots का उपयोग किया गया, और 85 dots को HBLANK के लिए रखा गया
  • screen ratio 8:7 था, जिससे हल्का distortion होता था
high-resolution mode: interlacing
  • vertical resolution को दोगुना करके 448 lines तक बढ़ाया जा सकता था
  • horizontal resolution को दोगुना करना कठिन था
PAL बनाम NTSC
  • यूरोप में NTSC की जगह PAL का उपयोग होता था, और फ्रांस में SECAM का उपयोग होता था
  • PAL 50Hz frame rate और प्रति field 312.5 lines का उपयोग करता है
  • SNES के PAL version में 17.7344750MHz master clock का उपयोग होता था
  • visible resolution 224 lines और 256 dots थी, और frame rate 50.00697891Hz था
आउटपुट
  • SNES CRT signal को composite और S-Video में बदलता था
  • AV connector के माध्यम से शुद्ध "RGB/CSync" signal, "Composite" signal, और S-Video signal प्रदान किए जाते थे

GN⁺ का सारांश

  • यह लेख Super Nintendo वीडियो सिस्टम की डिज़ाइन प्रक्रिया समझाता है और CRT के काम करने के सिद्धांत तथा signal processing के तरीकों को कवर करता है
  • CRT के व्यवहार और signal processing की समझ के आधार पर SNES वीडियो सिस्टम के डिज़ाइन संबंधी निर्णयों की व्याख्या की गई है
  • यह लेख वीडियो गेम console hardware design में रुचि रखने वालों के लिए उपयोगी है, और CRT तकनीक के इतिहास तथा उसके काम करने के तरीके को समझने में मदद करता है
  • समान विशेषताओं वाले अन्य projects में Sega Genesis और Neo-Geo AES शामिल हैं

संबंधित पढ़ाई

1 टिप्पणियां

 
GN⁺ 2024-07-30
Hacker News की राय

  • 224, 16 से पूरी तरह विभाज्य संख्या है, इसलिए यह graphics rendering pipeline के tilemap के साथ अच्छी तरह फिट बैठती है

    • CGA/EGA/VGA में सभी में 320x200 mode था
    • NES 256x224 था, और SNES भी वही था
    • Pac-man arcade में 288x224 था
    • PC पर Pacman clone हमेशा अजीब दिखते थे
    • मशीन की बारीकियां सीखने के बाद ही यह बात समझ में आई
    • PC resolution में pixel square नहीं थे
    • Pacman port या clone देखते समय मैं world size, tile size, और sprite size समझने की कोशिश करता था

  • 59.94Hz एक अजीब संख्या है

    • उत्तर अमेरिका और कुछ अन्य क्षेत्र 60Hz power grid का उपयोग करते हैं

  • 8:7 artwork ratio दूसरे platform पर port किए गए SFC/SNES games में देखा जा सकता है

    • PSX/Saturn/PC versions original art को बनाए रखते हैं और 4:3 के लिए padding जोड़ते हैं
    • Saturn version के screenshot देखें तो सब कुछ थोड़ा ज़्यादा पतला लगता है

  • यूरोपीय games में VSYNC 50.00697891Hz पर होता था, इसलिए game इच्छित गति से 17% धीमे चलते थे

    • जब मैंने Mega Drive पर पहली बार Sonic the Hedgehog खेला, तो निराश हुआ था
    • NTSC और PAL की speed difference के बारे में मुझे YouTube से पता चला
    • PAL पर music भी बहुत खराब सुनाई देता है
    • SNES के DooM में NTSC version में screen बड़ी थी
    • मैं NES पर Punch-Out में अच्छा था, लेकिन अगर अमेरिका में प्रतिस्पर्धा करता, तो पहले round में हार जाता

  • TFA में typo है; 8:6 ratio, 4:3 के बराबर है

    • RF output का उपयोग करके SNES और TV antenna के बीच switch किया था

  • 256x224 (8:7) output resolution को 4:3 image तक expand किया जाता है

    • SNES का dot clock, ATSC standard के square pixel clock से धीमा है
    • pixel क्षैतिज रूप से 8/7 तक फैलते हैं, इसलिए 8:7 resolution, 64:49 तक फैल जाता है
    • 224*(4/3) = 298 visible dots बनते हैं
    • 224*(7/6) = 261.33... visible dots के अधिक करीब है

  • सोच रहा हूँ कि क्या कोई ऐसा emulator है जो CRT appearance को सटीक रूप से simulate करता हो

    • GPU shader के साथ यह performance के लिहाज़ से संभव होना चाहिए

  • उम्मीद थी कि इससे यह समझने में मदद मिलेगी कि iconic game design इस वजह से कैसे बना

    • मुझे SNES बहुत पसंद था, लेकिन मैं अपने माता-पिता को मना नहीं पाया
    • लेख के लिए धन्यवाद। बहुत दिलचस्प था