Z80 ゲーム機を作ろう（その８）

前回はスプライトメモリの基板を作りました。

Z80 ゲーム機を作ろう（その７）

今回はその続きとして，スプライトのキャラジェネ ROM の基板を作ります。

この基板を追加すると，表示しようとしている走査線に入っているスプライトを，スプライトメモリから判定し，ラインバッファへ書き込むドットデータを決定することができます。

前回は，スプライトの概要を説明したので，今回はこのドットデータの出力までの流れを書いてみようかなと思います。

水平ブランク中の処理

水平ブランク期間は，結構短いです。この限られた時間内に，スプライトメモリ（全スプライトの位置やパターン番号が設定されているメモリ）を上から順になめていきます。

ドットクロックによるカウンタによって，スプライトメモリにある Y 位置を順次アドレッシングし，取得した Y 位置と現在の走査線を比較します。

マシン語をやっていた人にはお馴染みですが，比較は引き算によって行いますよね。結果がゼロだったら一致とか，ボローが出たら小さいとか…。

この引き算，「引く値の 2 の補数」を足し算することによっても同じことができますよね。

ということは，現在の走査線と，スプライトの Y 位置の補数を，加算器に入力すると判定できるというわけです。

その結果，表示する走査線に重なっていると判定されたスプライトは，その番号をスタック構造のメモリに格納し，覚えておきます。

このスタック構造のメモリは，16 個まで格納しておくことができます（容量が 16 個分しかないのではなく，水平ブランク中の期間に最大で 16 個入れるだけの処理しかできないのです）。

即ち，1 ラインで 16 個までスプライトを表示することができるということですね。

走査線表示中の処理

表示中（水平ブランクじゃない期間）は，二つの処理を平行して行います。

一つは，ラインバッファへのドットパターンの書き込み。もう一つはラインバッファの内容の画面への出力です。

前回も書きましたが，ラインバッファを画面に出力するには，ラインバッファへドットパターンが事前に書き込まれている必要がありますよね。

このため，ラインバッファは書き込み用と読み出し用の二つを用意します。

書き込んだバッファは次のラインで読み出し用に，読み出したバッファは次のラインでは書き込み用になるわけです。

水平ブランク期間に，表示すべきスプライトを特定し，スタック構造のメモリに格納しましたので，今度はそれを順番に取り出します。

スタック構造は後入れ先出し（Last In First Out，略して LIFO と言います）なので，最後に入れたものから処理します。（Z80 で言うところの PUSH と POP ですね）

取り出したスプライト番号をアドレスにして，スプライトメモリからクロックに従って，パターン番号，位置，カラー番号を取り出します。

改めて走査線とスプライトの Y 位置を比較し，スプライトパターン内の Y 方向 16 ドットのうち，走査線に表示するラインを決定します。

スプライトのパターン番号と，パターン内の表示するラインが決まると，それを元にキャラジェネ ROM のアドレスを決めることができます。

キャラジェネ ROM から横 16 ドット分のパターンデータを読み出し，シフトレジスタで 2bit ずつ取り出します。

実は，スプライトメモリ内のカラー番号には，フリップ情報のビットが含まれていて，左右，または上下に反転して表示することができます。

上下反転時は，スプライトパターン内の表示するラインを決定するときに反転し，左右反転時は，シフトレジスタでシフトする方向を変えることで，それぞれ逆方向から表示することができるんですね。

この機能のおかけで，反転したパターンを用意しなくてもいいので，パターンデータの節約になるんです。

シフトレジスタから順次出力される 2bit のデータ（スプライトあたり 4 色表示できることになります）とカラー番号から最終的な RGB 値が決まり，モニターに出力されますが，今回の基板はこの 2bit のデータを出力するところまでになります。

スプライトキャラジェネ ROM 基板

…んで，作った基板がこちらです。

UV-EPROM の遮光シールがお気に入りです（笑）。

Z80 と接続

そして，7 階建てになりました。

スプライト機能は，ラインバッファへの書き込みが残っていますので，もう 1 枚作ります。

それでやっと画面にスプライトを表示することができます。

BG もあと 1 面分残っていますので，もう 1 枚作ります。

そして，最終的に BG 出力と スプライト出力をミックスして，アナログ RGB 信号として出力しなくてはいけないので，このプライオリティコントロールをする基板で 1 枚。…と言うことは，あと最低 3 枚は作らなくてはいけないですね…。

そうなると，10 階建てにはなるということか…。

そんなに枚数を多くして，期待通りに動くんだろうか…。ちょっと心配になってきました。

というわけで…，まだもう少し先はありますが，次回は「ラインバッファ書き込み基板」を作る予定です。

これでやっとスプライトが表示できるようになる予定ですが，うまくいくといいなぁ…。