8位计算机使用的NTSC扫描线

Question

70年代末的几台电脑都使用电视机作为显示器。我说的不是TRS-80，它带有一个显示器，基本上是一台剥离式黑白电视机，但可以插入你的电视，从而节省显示器的购买价格。Apple II（带第三方调制器）、Atari 800、TI 99/4。所有都具有垂直分辨率192。

1982年发布的Commodore 64具有垂直分辨率200。

为什么不同？为什么早期的机器也卖不到200英镑？

推测：限制因素是标题安全区。美国实际销售的电视机的公差多年来有所收紧，因此在70年代，只有192线的区域可以可靠地看到，但到80年代初，这一数字已扩大到200。

另一种推测：限制因素是已知标题安全区。事实上，在70年代的电视机上，200台就可以了，但计算机设计师还没有足够的经验来确定不同型号的电视机，并理性地谨慎行事。

有一条可能的证据来区分这些：如果第一个猜想是真的，那么70年代的计算机应该都使用了几乎相同范围的扫描线，C64在每个方向上都略微延伸。

在NTSC场中名义上存在的240条扫描线中，哪一个192被Apple II、Atari 800、TI 99/4使用？哪200辆C64？

Answer 1

我找到了一个文档，它可能会解释为什么在200行之前使用了192行。

TI 99/4使用基于该文件的TI TMS9918 VDP，设计为简单低成本系统的芯片，即早期家用电脑的芯片。据称，它是当时任何单芯片系统中分辨率最高的全色芯片。该公司声称，分辨率接近普通彩色电视的极限，是与普通电视配套使用的家用电脑的最高实用性。

它确实承认摩托罗拉MC6847提供了更高的分辨率，但表示它以更高的清晰度换取了颜色的多样性。

因此，192行提供24行文本，字体高度为8像素。现在，例如C64同时提供24和25个文本行，所以额外的8条扫描线可以得到200条扫描线和25个文字行，这听起来可能并不复杂。

事实上，竞争可能会加剧。例如，在图形模式下，TI VDP将屏幕分割为三个64行部分，总计192行，每个256x64部分使用8x8像素的256个平铺，因此使用三个单独的256平铺贴图。

由于64是2的幂，与其他数字相比，它可能更容易检测从63到0的溢出，并跳转到下一节。这也是为什么所有部分都是相同的，加起来只有192条扫描线的原因。

由于许多芯片倾向于发明自己的线路编号方案，因此评估NTSC线路的所有工作方式有点困难。

NTSC从最后一个非空白行后的1开始行号，第一个空白行位于垂直空白区域。有3条带均衡脉冲的空白行、3条同步行、3个带均衡脉冲空白行和11条标准空白行。总共有20行空白行，其中第21行到第262.5行是活动的，因此有241.5行是活动行。21通常用于隐藏字幕，我们可以忽略半行，因此这是240行视频发送。因此，一般来说，第21行和第262行将不再可见。早些时候，消隐时间更短，可能出现486条交错线，或每个字段243条。

由于TI VDP使用262条总行，而不是262.5条，这意味着累进。按照相同的顺序，有3个空行、3个同步行和13个空行。总共有19行空白。然后是27行上边框、192行实际屏幕数据和24行下边框。因此，活动视频数据发送到243行。

如果我们稍微简化一下，并做出一些假设，在NTSC中，屏幕的中心位于活动图像线120和121之间的中间，或者大约在帧结束前120.5行。

在TI VDP中，192行屏幕的中点位于第96行和第97行之间，因此有96行加上24条底部边界线，即120.5行。屏幕中心与假定的标准NTSC传输中心相匹配。

如果我找到其他平台的计时，我会添加它们。C64的NTSC细节比PAL更难找到。

Answer 2

老式电视机使用带边框的圆形显像管来遮住扫描区域的边缘。显象管通常是圆形的，为了最大限度地扩大有用区域，图像被扩展到角会被切断的位置。由于水平和垂直驱动电路会受到温度变化和老化的影响，因此很难确保图像居中，矩形扫描图案与圆管形状的相互作用会使定心变化显著。为了掩盖这一点，电视机使用了一个模糊的矩形边框。

当然，计算机的设计几乎都是为了利用矩形屏幕区域。我的一个朋友把一台VIC-20连接到一台相当旧的控制台电视上，虽然VIC-20的屏幕高184行，是个人电脑使用的最短画面之一，但它略微切断了屏幕角落。扫描线比某些计算机宽一些（154个色度时钟宽，而Apple II和Commodore 64的扫描线宽140个）。Atari 400/800显示器更高更宽（160色x 200行），但其文本输出默认忽略左右4个色度时钟，产生152x200）。

Answer 3

与TI VDP答案类似，请查看中描述的Apple文本模式布局这个答案（请记住，图形视频布局基于文本布局）。

24行中有40个字符。24是3乘以8，你可以看到40个字节是如何被拟合三次的，其中有8个字节的“孔”。此构造重复了8次，覆盖了来自$400到7FF美元.

现在想象一下，为了从192条扫描线移动到200条扫描线，您必须安装第25条扫描线。这会把整个方案搞砸，因为视频控制器完全是用分立集成电路实现的，它会增加电路数量、主板上使用的空间和价格。

所以，为了降低成本和复杂性，只使用24行文本是没有用的。

如果您有专用视频芯片（如C64）或CRT控制器（如MC6545型，其中您已经有计数器和比较寄存器，并且如果您有足够的RAM来容纳无功耗的额外信息。

Answer 4

推测#1:NTSC产权安全区（不太可能）

NTSC视频帧有525行。减去21行垂直消隐线和20%的可视区域后非产权安全在2002年之前，只剩下403行可用代码。或者将其减半后的201行处理交错。因此，Commodore 64以200条线突破了NTSC垂直分辨率的极限，但似乎已经足够好了。

猜测2：想要方形像素（不太可能）

我的一个猜测是，计算机制造商只想拥有方形像素。因为当时4:3的屏幕纵横比占主导地位，所以您希望垂直分辨率是3的倍数。如果您还想使用8×8字符位图（适用于8位字节）使用相同像素分辨率的文本模式（如@dirkt所建议），那么分辨率需要是24×32的倍数。192×256是适合“安全”区域的最大尺寸。

但是，虽然使用了192×256的分辨率（例如，在任天堂DS中），Atari 8位将“高分辨率”图形定义为192×320像素，使像素的纵横比为4:5。苹果II同等产品是192×280像素，32:35像素，比Atari更接近正方形，但仍然不是正方形。

猜想#3：二进制数学（似是而非）

虽然“200”对于习惯于以10为基数思考的人来说是一个很好的整数，但它与其说是二进制的，不如说是计算机使用的二进制：

• 200 = 1100 1000
• 192=1100万

假设您需要将一个数字乘以垂直屏幕分辨率。如何在MOS 6502这样的CPU上做到这一点，它没有乘法指令。使用位移位和加法：

• 192*x=（x<<7）+（x<<6），两个左移和一个新增。
• 200*x=（x<<7）+（x<<6）+（x<<3）、三次左移和两次新增。

那么192，少一个1在其二进制表示中，更容易在二进制中使用。当然，它现在看起来微不足道，但大约在1980年，将两条指令保存在ROM图形例程中，很可能值得在分辨率上稍有损失。