CTIA y GTIA

El Adaptador de Interfaz de Televisión en Color ^{[ 1 ]} ( CTIA ) y su sucesor, el Adaptador de Interfaz de Televisión Gráfica ^{[ 1 ]} ( GTIA ), son chips personalizados utilizados en las computadoras Atari de 8 bits y la consola de videojuegos doméstica Atari 5200. En estos sistemas, un chip CTIA o GTIA trabaja junto con ANTIC para producir la visualización de video. ANTIC genera los gráficos del área de juego (texto y mapa de bits), mientras que CTIA/GTIA proporciona el color para el área de juego y agrega objetos superpuestos conocidos como gráficos de jugador/misil ( sprites ). Bajo la dirección de Jay Miner , los chips CTIA/GTIA fueron diseñados por George McLeod con la asistencia técnica de Steve Smith. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

Color Television Interface Adaptor y Graphic Television Interface Adaptor son los nombres de los chips, tal como se indica en el manual de servicio de Atari. ^{[ 1 ]} Varias publicaciones nombraron los chips de manera diferente, a veces usando la ortografía alternativa Adapter ^{[ 5 ] [ 6 ]} o Graphics , ^{[ 3 ]} o afirmando que la "C" en "CTIA" significa Colleen/Candy ^{[ 5 ]} y la "G" en "GTIA" es de George. ^{[ 3 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}

La siguiente lista describe las capacidades de hardware inherentes de CTIA/GTIA, es decir, la funcionalidad prevista del propio hardware, sin incluir los resultados obtenidos mediante interrupciones gestionadas por la CPU o núcleos de visualización que generan cambios frecuentes en los registros.

CTIA/GTIA es un dispositivo de interfaz de televisión con las siguientes características:

• Interpreta el flujo de datos gráficos del campo de juego procedente de ANTIC para aplicar color a la pantalla.
• Combina cuatro objetos de superposición de jugador y cuatro de misil (también conocidos como sprites ) con los gráficos del campo de juego de ANTIC. Las características del jugador/misil incluyen:
  • El posicionamiento de píxeles del jugador/misil es independiente del área de juego:
    • Los objetos Jugador/Misil funcionan con normalidad en las áreas de sobreexploración vertical y horizontal que se encuentran más allá del área de juego mostrada.
    • Los objetos Jugador/Misil funcionan normalmente sin un Campo de juego ANTIC.
  • Objetos Jugador de ocho bits de ancho y objetos Misil de dos bits de ancho, donde cada bit representa un píxel mostrado.
  • Ancho de píxeles variable (1, 2 o 4 colores de ancho)
  • Cada objeto Jugador/Misil tiene una altura vertical equivalente a la altura total de la pantalla.
  • Altura de píxel variable cuando los datos son suministrados por ANTIC DMA ( líneas de escaneo simples o dobles por dato).
  • Capacidad para desplazar de forma independiente cada objeto P/M una línea de escaneo verticalmente cuando se trabaja con líneas de escaneo dobles por dato.
  • Cada jugador y su misil asociado tienen un registro de color dedicado, separado de los colores del tablero de juego.
  • Múltiples esquemas de prioridad para el orden de las capas gráficas (gráficos P/M frente al área de juego).
  • Fusión de colores entre los jugadores y el tablero de juego, lo que produce colores adicionales.
  • Fusión de colores entre pares de jugadores que produce jugadores multicolores.
  • Los misiles se pueden agrupar en un Quinto Jugador que utiliza un registro de color independiente.
  • Detección de colisiones entre jugadores, misiles y gráficos del campo de juego.
• No existen colores fijos para el modo de interpretación de color normal (CTIA). Todos los colores se generan mediante indirección a través de nueve registros de color. (Cuatro para los gráficos del jugador/misil, cuatro para el campo de juego y uno compartido entre el campo de juego y la función del quinto jugador).
  • El modo de interpretación de color normal ofrece la posibilidad de elegir colores de una paleta de 128 colores (16 colores con 8 valores de luminancia cada uno).
  • El modo de interpretación de color GTIA puede generar 16 luminancias por color, lo que proporciona una paleta de 256 colores.
• La versión GTIA del chip añade tres modos alternativos de interpretación de color para los gráficos del tablero de juego.
  • 16 tonalidades de un mismo color , de las 16 posibles en la paleta de Atari. Esta función está disponible en Atari BASIC como Graphics 9.
  • 15 tonalidades en un único valor de tono/luminancia más fondo. Esto está disponible en Atari BASIC como Graphics 11.
  • Nueve colores en cualquier tono y luminosidad de la paleta, logrados utilizando todos los registros de color del Jugador/Misil y del Campo de Juego. Esto es accesible en Atari BASIC como Gráficos 10.
• Lee el estado de los gatillos del joystick (solo los botones inferiores en los controladores de Atari 5200).
• Incluye cuatro pines de entrada/salida que se utilizan de diferentes maneras según el sistema:
  • En los ordenadores Atari de 8 bits, tres de los pines se utilizan para leer el estado de las teclas de la consola (Start/Select/Option).
  • El cuarto pin controla el altavoz integrado en el Atari 400/800 para generar los clics del teclado. En los modelos posteriores no hay altavoz, pero el sonido de las teclas sigue siendo generado por GTIA y mezclado con la salida de audio normal.
  • En el Atari 5200, los pines se utilizan como parte del proceso para leer los teclados del controlador.

por número de pieza

• C012295 — NTSC CTIA ^{[ 11 ] [ 12 ]}
• C014805 — NTSC GTIA ^{[ 13 ]}
• C014889 — PAL GTIA ^{[ 13 ]}
• C020120 — SECAM GTIA francés (FGTIA) ^{[ 13 ]}

Atari, Inc. tenía la intención de combinar las funciones de los chips ANTIC y GTIA en un solo circuito integrado para reducir los costos de producción de las computadoras Atari y las consolas 5200. Se estaban desarrollando dos prototipos de estos circuitos, pero ninguno llegó a producirse en serie.

• C020577 — CGIA ^{[ 13 ]}
• C021737 — KERI ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]}

Los ordenadores Atari de 8 bits asignan CTIA/GTIA a la página _hexadecimal $D0xx , mientras que la consola Atari 5200 lo asigna a la página _{hexadecimal $C0xx.}

CTIA/GTIA proporciona 54 registros de lectura/escritura que controlan los gráficos del jugador/misil, los colores del tablero de juego, los gatillos del joystick y las teclas de la consola. Muchas direcciones de registro de CTIA/GTIA tienen doble función, ya que realizan distintas tareas como registros de lectura y escritura. Por lo tanto, ningún código debe leer los registros de hardware esperando recuperar el valor escrito previamente.

Este problema se resuelve para muchos registros de escritura mediante los registros de sombra del sistema operativo, implementados en la memoria RAM convencional para almacenar el último valor escrito en los registros. Estos registros se copian de la RAM a los registros de hardware durante el borrado vertical . Por lo tanto, cualquier escritura en los registros de hardware que tengan registros de sombra correspondientes será sobrescrita por el valor de dichos registros durante el siguiente borrado vertical.

Algunos registros de escritura no tienen registros de sombra correspondientes. Una aplicación puede escribir en ellos de forma segura sin que su valor se sobrescriba durante el borrado vertical. Si la aplicación necesita conocer el último estado del registro, es su responsabilidad recordar qué información escribió.

También existen registros de sombra del sistema operativo para algunos registros de lectura, donde la lectura del valor directamente del hardware en una etapa desconocida del ciclo de visualización puede arrojar resultados inconsistentes.

En los listados de registros individuales que aparecen a continuación, se aplica la siguiente leyenda:

El sistema de " sprites " por hardware es gestionado por CTIA/GTIA. El nombre oficial de ATARI para este sistema es "Player/Missile Graphics", ya que fue diseñado para reducir la necesidad de manipular la memoria de visualización para objetos que se mueven rápidamente, como el "jugador" y sus armas, los "misiles", en un juego de disparos .

Un jugador es esencialmente un glifo de 8 píxeles de ancho y 256 líneas de TV de alto, y tiene dos colores: el fondo (transparente) ( 0en el glifo) y el primer plano ( 1). Un objeto misil es similar, pero solo tiene 2 píxeles de ancho. CTIA/GTIA combina los píxeles de los objetos jugador/misil con los píxeles del campo de juego según su prioridad. Los 0píxeles transparentes ( ) del jugador no tienen efecto en el campo de juego y muestran un píxel del campo de juego o del fondo sin cambios. El ancho normal de los píxeles de todos los objetos jugador/misil es de un reloj de color. Un valor de registro puede establecer el ancho de los píxeles del jugador o del misil a 1, 2 o 4 relojes de color de ancho.

La implementación de Jugador/Misil de CTIA/GTIA es similar a la de TIA . Un Jugador es un valor o patrón de 8 bits en una posición horizontal específica que se repite automáticamente para cada línea de exploración o hasta que el patrón cambie en el registro. Los Misiles tienen un ancho de 2 bits y comparten un registro de patrón, de modo que cuatro valores de 2 bits ocupan el registro de patrón de 8 bits, pero cada misil tiene una posición horizontal y un tamaño independientes. Los objetos Jugador/Misil extienden la altura de la pantalla, incluyendo el borde. Es decir, la implementación predeterminada de los gráficos Jugador/Misil de CTIA/GTIA es una franja en la pantalla. Aunque aparentemente limitado, este método facilita el uso de los gráficos Jugador/Misil como bordes verticales o separadores de colores alternativos en una pantalla, y cuando se establecen valores de prioridad para colocar los píxeles Jugador/Misil detrás de los píxeles del campo de juego, se pueden usar para agregar colores adicionales a una pantalla. Todos los Jugadores y Misiles configurados con el ancho máximo y colocados uno al lado del otro pueden cubrir todo el ancho normal del Campo de juego.

CTIA/GTIA admite varias opciones para controlar el color del jugador/misil. El valor del registro PRIOR/GPRIOR puede alternar los cuatro misiles entre dos opciones de visualización de color: cada misil (0 a 3) expresa el color del objeto jugador asociado (0 a 3) o todos los misiles muestran el color del registro COLPF3/COLOR3 . Cuando los misiles tienen colores similares, pueden tratarse como un quinto jugador, pero su correcta colocación en pantalla requiere almacenar valores en los cuatro registros de posición horizontal de los misiles . PRIOR/GPRIOR también controla una función que hace que los píxeles superpuestos de dos jugadores generen un tercer color, lo que permite objetos jugadores multicolores a costa de reducir el número de objetos disponibles. Finalmente, PRIOR/GPRIOR se puede usar para cambiar la superposición de capas de primer plano/fondo (denominada "prioridad") de los píxeles del jugador/misil frente a los píxeles del campo de juego, y puede crear conflictos de prioridad que afectan predeciblemente a los colores mostrados.

El sistema gráfico Player/Missile también incorpora la idea convencional de un sprite con una imagen/patrón que varía verticalmente. El chip ANTIC incluye una función para realizar DMA (acceso directo a memoria) y alimentar automáticamente nuevos patrones de píxeles a CTIA/GTIA a medida que se genera la pantalla. Esto se puede hacer para cada línea de exploración o para líneas alternas, lo que da como resultado píxeles Player/Missile de una o dos líneas de exploración de altura. De esta forma, el objeto Player/Missile podría considerarse un carácter extremadamente alto en una fuente, de 8 bits/píxeles de ancho, según la altura de la pantalla.

Mover los objetos Jugador/Misil horizontalmente es tan simple como cambiar un registro en CTIA/GTIA (en Atari BASIC, una sola instrucción POKE mueve un jugador o misil horizontalmente). Mover un objeto verticalmente se logra moviendo el bloque de definición del glifo a una nueva ubicación en el mapa de bits del Jugador o Misile, o rotando todo el mapa de bits del Jugador/Misil (128 o 256 bytes). La rotación en el peor de los casos de todo el mapa de bits sigue siendo bastante rápida en lenguaje máquina 6502 , a pesar de que el 6502 carece de una instrucción de movimiento de bloque que se encuentra en el 8080. Dado que el sprite tiene exactamente 128 o 256 bytes de longitud, la indexación se puede acomodar fácilmente en un registro de un byte en el 6502. Atari BASIC carece de un comando de movimiento de memoria de alta velocidad y mover memoria usando BASIC PEEK() y POKE(s) es extremadamente lento. Los programas de Atari BASIC que usan gráficos de Jugador/Misil tienen otras opciones para realizar movimientos de memoria de alta velocidad. Un método consiste en llamar a una rutina corta en lenguaje máquina mediante la función USR() para realizar los movimientos de memoria. Otra opción es utilizar una cadena larga como mapa de memoria del jugador/misil y ejecutar comandos de copia de cadena, lo que resulta en movimientos de memoria a la velocidad del lenguaje máquina.

El uso cuidadoso de los gráficos Player/Missile junto con las demás funciones gráficas del hardware de Atari puede simplificar significativamente la programación gráfica, en particular la de juegos.

El chip GTIA es retrocompatible con el CTIA y añade 3 interpretaciones de color para los 14 modos gráficos "normales" del campo de juego ANTIC. La interpretación de color normal del chip CTIA está limitada, por línea de exploración, a un máximo de 4 colores en los modos de mapa o 5 colores en los modos de texto (más 4 colores para los gráficos de jugador/misil), a menos que se utilicen técnicas de programación especiales. Las tres nuevas interpretaciones de color en GTIA proporcionan un total teórico de 56 modos gráficos (14 modos ANTIC multiplicados por cuatro posibles interpretaciones de color). Sin embargo, solo los modos gráficos basados ​​en píxeles de reloj de color de alta resolución de 1/2 ( es decir, los modos de texto ANTIC 2, 3 y el modo gráfico F) son capaces de expresar completamente las paletas de colores de estas 3 nuevas interpretaciones de color. Las tres interpretaciones de color adicionales utilizan la información de dos relojes de color (cuatro bits) para generar un píxel en uno de los 16 valores de color. Esto cambia una pantalla de modo F de 2 colores por píxel, 320 píxeles horizontalmente, una línea de exploración por línea de modo, a 16 colores y 80 píxeles horizontalmente. Las interpretaciones de color adicionales permiten lo siguiente:

• Modo de interpretación de color GTIA $4 : 16 tonalidades de un mismo color (definido por el color de fondo, COLBK) de las 16 posibles tonalidades de la paleta de Atari. También está disponible en Atari BASIC como Graphics 9.
• Modo de interpretación de color GTIA $8 : este modo permite 9 colores de indirección por línea horizontal en cualquier tono y luminancia de toda la paleta Atari de 128 colores. Esto se logra utilizando todos los registros de color del jugador/misil y del tablero de juego para los píxeles del tablero de juego. En este modo, el color de fondo lo proporciona el registro de color COLPM0, mientras que COLBAK se utiliza para el valor del píxel del tablero de juego $8. Este modo es accesible en Atari BASIC como Gráficos 10.
• Modo de interpretación de color GTIA $C : 15 tonalidades en un único valor de tono/luminancia, más el fondo. El valor del fondo, COLBK, establece el nivel de luminancia de todos los demás píxeles (valor de píxel $1 a $F ). El bit menos significativo del valor de luminancia no se observa, por lo que solo están disponibles los valores de luminancia estándar/CTIA 8 ( $0 , $2 , $4 , $6 , $8 , $A , $C , $E ). Además, el fondo en sí mismo utiliza solo el componente de color establecido en el registro COLBK. El valor de luminancia del fondo se fuerza a 0. Este modo es accesible en Atari BASIC como Graphics 11.

De estos modos, Atari BASIC Graphics 9 es particularmente destacable. Permite que el Atari muestre fotografías digitalizadas en escala de grises , que, a pesar de su baja resolución, resultaban muy impresionantes para la época. Además, al permitir 16 tonalidades de un mismo color, en lugar de las 8 disponibles en otros modos gráficos, aumenta la cantidad de colores diferentes que el Atari podía mostrar de 128 a 256. Desafortunadamente, esta función se limita a este modo, que, debido a su baja resolución, no tuvo mucha difusión.

Los modos de texto Antic 2 y 3 pueden mostrar la misma gama de colores que los gráficos del modo F al usar las interpretaciones de color alternativas de GTIA. Sin embargo, dado que también se aplica la reducción de píxeles, convirtiendo un texto de 8 píxeles de ancho y 2 colores en bloques de 2 píxeles de ancho y 16 colores, estos modos no son adecuados para texto real, por lo que no son populares fuera de las demostraciones . Para un uso eficaz de la función de interpretación de color de GTIA con los modos de texto, se requiere un conjunto de caracteres cuidadosamente diseñado que trate los caracteres como píxeles. Este método permite mostrar un modo gráfico de GTIA de "alta resolución" que normalmente ocuparía 8 KB de RAM, pero que en cambio solo utiliza unos 2 KB (1 KB para el conjunto de caracteres y 1 KB para la RAM de pantalla y la lista de visualización).

GTIA también corrigió un error en CTIA que provocaba que los gráficos se desalinearan en "medio reloj de color". El efecto secundario de la corrección fue que los programas que dependían de artefactos de color en modos monocromo de alta resolución mostrarían un par de colores diferente. ^{[ 5 ] [ 16 ]}

Los propietarios de Atari pueden determinar si su máquina está equipada con el chip CTIA o GTIA ejecutando el comando BASICPOKE 623,64 . Si la pantalla se oscurece tras la ejecución, la máquina está equipada con el nuevo chip GTIA. Si permanece azul, la máquina tiene un chip CTIA.

Los últimos ordenadores Atari XE fabricados para el mercado de Europa del Este se construyeron en China. Muchos, si no todos, tienen un chip GTIA PAL defectuoso . Los valores de luminancia en Graphics 9 y versiones posteriores presentan fallos, apareciendo como rayas. Reemplazar el chip soluciona el problema. También se han realizado intentos de reparar chips GTIA defectuosos con circuitos externos .

• Lista de ordenadores domésticos por hardware de vídeo

• De Re Atari , publicado por Atari Program Exchange.
• Mapeando el Atari, edición revisada por Ian Chadwick
• Hoja de datos del chip GTIA escaneada a PDF .
• Sitio de Jindroush (archivado) Información de GTIA
• Disparo mortal de CTIA
• Disparo mortal de GTIA