124 lines
6.2 KiB
Markdown
124 lines
6.2 KiB
Markdown
### **VBlank (Vertical Blanking) в PlayStation 1**
|
||
|
||
**VBlank** (вертикальное гашение) — это критически важный механизм синхронизации в PS1, связанный с выводом изображения на экран. Он используется для корректного обновления кадров, предотвращения артефактов рендеринга и эффективного управления ресурсами системы.
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## **1. Что такое VBlank?**
|
||
### **Физическая основа**
|
||
- ЭЛТ-мониторы (как и TV, для которых создавалась PS1) рисуют изображение **построчно**, сверху вниз.
|
||
- **VBlank** — это промежуток времени между окончанием вывода последней строки кадра и началом вывода первой строки следующего кадра.
|
||
- В PS1 длительность VBlank:
|
||
- **NTSC**: ~1.23 мс (каждые 16.68 мс при 60 Гц).
|
||
- **PAL**: ~1.25 мс (каждые 20 мс при 50 Гц).
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## **2. Как VBlank используется в PS1?**
|
||
### **2.1. Синхронизация вывода изображения**
|
||
- GPU PS1 рисует кадр в **кадровый буфер** (часть VRAM).
|
||
- Во время VBlank видеоконтроллер **переключается на готовый кадр**, избегая "разрывов" (tearing).
|
||
|
||
### **2.2. Безопасное обновление графики**
|
||
- Любые изменения VRAM (загрузка текстур, обновление спрайтов) должны выполняться **только во время VBlank**, иначе:
|
||
- Возникают артефакты (мелькание, частичное обновление).
|
||
- Возможны конфликты доступа к VRAM между GPU и CPU.
|
||
|
||
### **2.3. Оптимизация работы CPU**
|
||
- Игры используют VBlank как **метку времени** для:
|
||
- Обновления игровой логики (физика, AI).
|
||
- Загрузки данных с CD-ROM.
|
||
- Подготовки следующего кадра.
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## **3. Техническая реализация VBlank**
|
||
### **3.1. Прерывание VBlank**
|
||
- При наступлении VBlank генерируется **прерывание (IRQ0)**.
|
||
- CPU может обработать его, выполнив критически важные задачи.
|
||
|
||
#### **Пример кода (обработка прерывания):**
|
||
```asm
|
||
; Установка обработчика VBlank
|
||
la t0, vblank_handler ; Адрес обработчика
|
||
sw t0, 0x10000080 ; Запись в вектор прерываний
|
||
|
||
; Включение прерываний
|
||
mfc0 t1, $12 ; Статусный регир COP0
|
||
ori t1, 0x01 ; Разрешить IRQ0
|
||
mtc0 t1, $12
|
||
```
|
||
|
||
### **3.2. Регистры, связанные с VBlank**
|
||
| Адрес | Назначение |
|
||
|---------------|----------------------------------------------------------------------------|
|
||
| **0x1F801070** | **I_STAT** — Флаги прерываний (бит 0 = VBlank). |
|
||
| **0x1F801100** | **GPU STATUS** — Содержит флаг `VRAM_READY` (можно ли обновлять VRAM). |
|
||
|
||
### **3.3. Ожидание VBlank в коде**
|
||
```c
|
||
#include <libgte.h>
|
||
#include <libgpu.h>
|
||
|
||
void wait_vblank() {
|
||
VSync(0); // Ожидание следующего VBlank
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## **4. Практическое применение в играх**
|
||
### **4.1. Двойная буферизация**
|
||
1. **Буфер A** выводится на экран.
|
||
2. **Буфер B** рисуется GPU во время кадра.
|
||
3. Во время VBlank буферы **меняются местами** (через `DrawSync(0)`).
|
||
|
||
### **4.2. Загрузка данных**
|
||
- CD-ROM и DMA активны преимущественно во время VBlank, чтобы не мешать рендерингу.
|
||
|
||
### **4.3. Лимит FPS**
|
||
- Большинство игр PS1 работают на **50/60 FPS** (частота VBlank), так как:
|
||
- Новый кадр начинается только после VBlank.
|
||
- Попытка рендерить быстрее бессмысленна (ЭЛТ не успеет отобразить).
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## **5. Пример: Цикл рендеринга с VBlank**
|
||
```c
|
||
while (1) {
|
||
// 1. Ожидаем VBlank
|
||
VSync(0);
|
||
|
||
// 2. Обновляем игровую логику
|
||
update_game();
|
||
|
||
// 3. Готовим кадр в заднем буфере
|
||
render_frame();
|
||
|
||
// 4. Меняем буферы
|
||
SwapBuffers();
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## **6. Интересные нюансы**
|
||
- **Режимы видео**:
|
||
- NTSC (60 Гц) даёт более плавный геймплей, но меньше времени на VBlank.
|
||
- PAL (50 Гц) имеет более длинный VBlank, но ниже FPS.
|
||
- **Overclocking**: Некоторые домашние разработчики нарушают синхронизацию для экспериментов (рискуя артефактами).
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## **7. Итог**
|
||
- **VBlank** — это "пауза" между кадрами, используемая для:
|
||
- Синхронизации вывода изображения.
|
||
- Обновления графики без артефактов.
|
||
- Оптимизации загрузки данных.
|
||
- **Без VBlank** игры PS1 выглядели бы с глюками (как на многих эмуляторах без корректной синхронизации).
|
||
|
||
Для глубокого понимания изучите:
|
||
- [PSX SPX Technical Reference](http://problemkaputt.de/psx-spx.htm)
|
||
- **LibGPU Documentation** (PsyQ SDK).
|
||
|
||
Это ключ к плавной графике в играх вроде *Crash Bandicoot* или *Tekken 3*! 🎮 |