專利名稱：直接產(chǎn)生逐行倒相制彩色視頻信號的數(shù)字線路的制作方法
廉價而利于普及的家用計算機，(注在我國，家用計算機已被稱為“學習機”)，大多可利用普通的電視接收機來充作計算機的監(jiān)示器。因此，這類計算機應(yīng)能產(chǎn)生普通電視機也能接收的彩色視頻信號。
較早以前的計算機中用以產(chǎn)生彩色視頻信號的線路較復(fù)雜，美國Apple公司在其產(chǎn)品中首先使用了一種較為簡單的辦法，并已獲準美國專利(4136359，4278972)。然而，Apple計算機輸出的視頻信號只適用于美國的NTSC電視機，而在我國、香港、東南亞各國和歐洲多數(shù)國家都采用PAL(逐行倒相)制電視。所以，Apple計算機，如不加轉(zhuǎn)換線路，在和我國或其他采用PAL制國家的電視機相聯(lián)時，就不能顯示彩色。
為了適應(yīng)PAL制的電視機，迄今為止，在所有Apple公司生產(chǎn)的或其他廠家生產(chǎn)與之兼容的計算機中都是這么做的對已產(chǎn)生的NTSC視頻信號中的彩色分量進行解調(diào)，得出色差信號，再按PAL制標準去和另外產(chǎn)生的4.43MHz副載波進行調(diào)制，……這使Apple機的線路簡單的優(yōu)化為烏有，還不如用其他方法產(chǎn)生彩色信號成本低。
已經(jīng)有許多人作過這樣的設(shè)想能不能從晶振開始就按照PAL制的特點直接產(chǎn)生PAL制的視頻信號，而不通過上述轉(zhuǎn)換？但由于PAL(逐行倒相)的復(fù)雜性，迄今尚未見有人提出一個可行的方案。
在歐洲，曾經(jīng)銷售過一種型號為ITT2020的計算機(見PipForer，AppliedAppleGraphics，PrenticeHallInternational，1984，P.311-312)，在其設(shè)計中就考慮了PAL制的特點。但因該產(chǎn)品在軟件上與Apple不兼容，不久后即在市場上銷聲匿跡。因為Apple機的軟件目前在世上數(shù)量已很大，要生產(chǎn)與它相仿的計算機，就得保證與它軟件兼容。所以我們既希望有一種較為簡單的直接產(chǎn)生PAL制信號的線路，又希望它保證與Apple軟件兼容。這也是本課題困難之所在。
本發(fā)明是一項從晶振開始就按照PAL制的特點來產(chǎn)生彩色視頻信號，而且確保與Apple機軟件兼容的設(shè)計方法。用它可顯著降低線路成本，但不會帶來軟件不兼容的麻煩。
按照本方法，在兼容機里只需一個晶振，其頻率是PAL制副載波4.43361875MHz的4倍。這與Apple機有差異，但相似;(在Apple機中是NTSC的3.579545MHz的4倍)。由于頻率比Apple機高，因而在顯示文字時，每一英文字符在水平方向上可有8或9點，(Apple機只7點)。所以在顯示漢字時，每行可顯示的漢字數(shù)可以正恰為英文字數(shù)之半(例如在40列時每行20漢字);而在Apple及其兼容機上，一個漢字需跨越2 2/7 個英文字符位置，這非但致使?jié)h字軟件的編制非常不便，而且在屏幕上每行漢字數(shù)也較少(40列時只17字)。
采用本方法，可以和Apple機一樣有三種圖形方式低分辨率方式，使用與Apple完全相同的軟件，顯示16種色彩，其它效果相同。
高分辨率方式，也可使用與Apple相同的軟件，水平方向上同樣有140個色點，共6種色彩。不同的只是可避免“神秘的橙紅色線”的缺點，(關(guān)于該線，可看WinstonGaylor，AppleIICircuitDescription，Chapter8)。
雙高分辨率方式，雖然也可做到與Apple軟件兼容，但為此開銷較大，似不值得。因為目前Apple機的雙高分辨率軟件還很少。所以推薦在我國采用與Apple機不兼容、但更優(yōu)越的雙高分辨率圖形方式水平方向上可有160個色點，可有16種色彩。如此則非但分辨率較高，色彩豐富，而且軟件的圖形數(shù)據(jù)中每字節(jié)正恰兩個色點，編制極為方便。(Apple機中色點數(shù)據(jù)需跨越不同的字節(jié)，非常麻煩)。
本發(fā)明雖為Apple兼容機而提出，但它不只適用于該類產(chǎn)品。例如在Z80或其他CPU的家用計算機上使用本發(fā)明，還可獲得性能更佳，而成本更低的效果。
附圖的簡單說明1.NTSC制彩色矢量圖2.PAL制彩色矢量圖3.Apple機彩色數(shù)據(jù)流和副載波的關(guān)系(高分辨率方式)4.PAL制在+V行和-V行上要求不同的數(shù)據(jù)流(tH/tS＝整數(shù)情況)5.同上(tH/tS＝283 3/4 情況)6.同上(tH/tS＝283 1/2 情況)7.實現(xiàn)低分辨率圖形方式的方塊圖和時序圖(水平方向每字符8點)8.同上(水平方向每字符9點)9.從7位數(shù)據(jù)到8位的映射(每個副載波周期2位數(shù)據(jù)，白色點)10.同上(同上，紫色和綠色點)11.從7位數(shù)據(jù)到9位的映射(每個副載波周期4位數(shù)據(jù)，各色)12.從7位數(shù)據(jù)到8位的映射(各種tH/tS值，各色)13.實現(xiàn)高分辨率圖形方式的方塊圖和時序圖(水平方向每字符8點)14.同上(水平方向每字符9點)
15.雙高分辨率圖形從7位數(shù)據(jù)到8位的映射(tH/tS＝283 1/2 )16.雙高分辨率圖形從8位數(shù)據(jù)到9位的映射(tH/tS＝283 1/2 )17.水平方向每字符9點時漢字點陣的映射18.水平方向每字符9點時，英文點陣中把間隙留在左邊19.實現(xiàn)雙高分辨率圖形方式的方塊圖和時序圖(水平方向每字符8點)20.同上(水平方向每字符9點)21.實施本發(fā)明之一例因為PAL制是在NTSC制的基礎(chǔ)上做的改進，所以兩者在某些基本方面還是相同的。例如，兩者都按同樣的比例來傳送亮度和色度信號Y＝0.3R+0.59G+0.11BU＝0.49(B-Y)V＝0.88(R-Y)其中R，G，B為紅、綠、藍三基色，Y即為亮度。U和V為色差信號，它們將以互相正交的方式調(diào)制到彩色副載波上去，即分別以Usin2πfSt和Vcos2πfSt的形式去與亮度信號混合，(式中fS為副載波頻率)。
U和V的這種正交的形式?jīng)Q定了它們可以用矢量來表示。參看

圖1，不同的U值和V值都將分別決定不同的矢量，其相位角說明是什么顏色，而幅度則說明色飽和度的大小。
為了使彩色接收機能正確地鑒別出U信號和V信號，在最后合成的視頻信號中，每一水平同步脈沖的后面都需加上一小串色同步信號(Colorburst)，在NTSC制中，這一色同步信號的相位被定為與-U軸一致(圖1中的1)。
Apple計算機里的視頻發(fā)生器主要特點是，使圖形數(shù)據(jù)正恰按NTSC副載波的“節(jié)拍”進行輸出。這就是說，數(shù)據(jù)點頻需是副載波頻率的整數(shù)倍;或者說，每一副載波周期內(nèi)正恰輸出整數(shù)的位數(shù)。因此可由數(shù)據(jù)相對于副載波的相位不同而產(chǎn)生不同的顏色。例如在高分辨率圖形方式時(參看圖3)，圖形數(shù)據(jù)流的相位超前副載波45°者為綠色，而滯后135°者為紫色。
在NTSC中，為了減少副載波產(chǎn)生干擾的作用，行周期tH被定為副載波周期tS的227 1/2 倍。在Apple機中，每個字符在水平方向上為7點，實際每一點正恰半個副載波周期，于是每行65字符時，tH/tS＝65×7× 1/2 ＝227 1/2 。正恰滿足要求。然而，在這樣情況下，副載波的實際相位(相對于每一行的同一點而言)，將不斷地逐行顛倒著。對于電視圖象來說，這樣雖可正恰減小干擾作用，但對Apple機的圖形來說，卻需要逐行顛倒視頻存貯器(VRAM)中的數(shù)據(jù)，這給編程帶來了麻煩。所以，在Apple機里，采用了加長第65字符的周期的辦法來使行周期(tH)正恰為副載波周期(tS)的228倍。這就是Apple專利的核心所在。
PAL制與NTSC制不同之處有以下幾點①副載波頻率(4·43361875MHz)比NTSC制高。②行周期(tH)非常接近副載波周期(tS)的283 3/4 倍。③色差信號V需逐行倒換方向，這就是說，參看圖2，如果第n行的V矢量是在U軸的上方，則第n+1行的V(如果和第n行顏色相同)就得在U軸下方。為了區(qū)分正V行和負V行，色同步信號也相對于一U軸以
45°不斷地擺動，(圖2中的2和3)。
PAL制的上述特點，給我們帶來許多困難。首先，Apple機在文字方式時每個字符在水平方向上為7點的安排，正恰使字頻為1.023MHz，正和6502CPU的時鐘要求一致。可是對于PAL制的副載波頻率所決定的字符點頻(2×4.4336MHz)來說，即使每字符增為8點，字頻仍為1.108MHz仍偏高。幸而近年來已有可能提供高于1MHz的6502芯片，但價格較高。如果每字符進一步增為9點，則字頻為0.985MHz，雖可用，但又可能由此帶來軟件難以兼容的問題。(前面提到的ITT2020就是每字符9點的，結(jié)果失敗了)。
然而，使用本發(fā)明中的“保相映射”法(詳見后面關(guān)于高分辨圖形的說明)，卻可做到不論每字符8點或9點，都可保證軟件兼容。
V信號的逐行倒相造成困難最大，參看圖4，這是在每個副載波周期里輸出4位數(shù)據(jù)。相當于Apple的低分辨率或雙高分辨率圖形方式的情況。圖中10和11分別是+V行-V行的色同步信號，兩者相位相差90°。在接收機里用這樣的同步信號進行鎖相所得的副載波，相位即是兩者的平均(圖中12)。假定行周期做到像Apple機一樣正恰是副載波周期的整數(shù)倍，則圖中12對于每一行的相對相位都永遠不會變。13是輸出數(shù)據(jù)流。按照Fourier分析的原理，就副載波12與數(shù)據(jù)流13的相對相位而言，數(shù)據(jù)流13中的v和V將決定色差信號V分量，而U分量將由u和U決定。
假定13是+V行中的數(shù)據(jù)流，則在-V行中，如需顯示同樣色彩，則所有的v數(shù)據(jù)都需倒相。因為是二進制數(shù)，(不存在負值)，所以倒相只可能由相距180°的數(shù)據(jù)互相交換來實現(xiàn)，這就是說，在-V行中輸出數(shù)據(jù)流應(yīng)如14;在13和14之間箭頭表示數(shù)據(jù)互換。
由此可見，就PAL制而言，為顯示同樣色彩，相應(yīng)于+V行的VRAM中數(shù)據(jù)應(yīng)和相應(yīng)于-V行者不同。這給編程帶來的麻煩可以想見。特別是當每幀的行數(shù)為奇數(shù)時，屏幕上同一行既可能是+V行，也可能是-V行，這使事情成為不可能了。
然而，使用本發(fā)明的下述“逐行換碼”法，卻可使問題得到妥善的解決。因為在13和14之間存在簡單的規(guī)律，所以可作這樣設(shè)想，對從VRAM中讀出的數(shù)據(jù)，第一行時允許照常通過，而第二行時卻使其變換，在實現(xiàn)這樣設(shè)想的各種可能的做法中，最簡單莫過于使用只讀存儲器(ROM)，如圖8或圖20中的42，除了從VRAM傳過來的數(shù)據(jù)作為ROM的地址輸入外，另有一條代表V的方向的線P
作為ROM的外加的地址輸入。對于同一VRAM數(shù)據(jù)，不同的P
值就決定不同的輸出。
在PAL制的彩色接收機中，彩色信號的解調(diào)需通過一個超聲延時線，其延時和行周期(tH)很相近，通常是正恰283 1/2 個副載波周期(tS)。任一行上的彩色信號都需和已通過上述延時線的上一行的彩色信號相加和相減，從而得出V和U信號，就彩色的顯示效果而言，延時線的延時最好和行周期相等;如果有出入，對大面積里的色彩雖沒有影響，但會使不同色彩區(qū)域的交接處變寬，也就等于降低了水平方向上的分辨率。(Apple及其兼容機通過轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的PAL制信號，tH/tS＝282.4，比上述283.5小了1.1周期，所以效果較次)。
當每個字符在水平方向上為8點，每行71字符時，行周期(tH)正恰是副載波周期(tS)的71×8/2＝284倍，比上述延時線延時多了 1/2 。如果稍稍縮短第71字符的周期，使tH/tS＝283 3/4 ，就和PAL制標準幾乎完全一致。但這時同樣彩色在各行上要求數(shù)據(jù)變化的情況更復(fù)雜了。參看圖5。其中15是某-+V行的色同步信號，后隨三行的色同步信號則如16～18。因為每行要剩下 1/4 副載波周期到下一行，所以要經(jīng)過4行才復(fù)原一次。這一點從平均副載波19～22的相位上看來更明顯。如果前一行的數(shù)據(jù)是23，則為了得到同樣彩色，后繼三行必須變換如24～26。因此，在使用ROM實現(xiàn)逐行換碼時，需使用P6P1兩條線來控制變換(如圖7及圖19)。
如果進一步縮短第71字符的周期，使行周期正恰等于延時線延時(tH/tS＝283 1/2 )，情況就如圖6。此時，需要調(diào)換的已不是v而是u數(shù)據(jù)。
如果在設(shè)計上改為水平方向上每字符9點，則當每行63字符時，行周期就正恰是63×9/2＝283 1/2 副載波周期，正恰和延時線延時相等。此時對數(shù)據(jù)變換的要求也如圖6。
以下就低分辨率、高分辨率和雙高分辨率三種圖形方式，以及漢字和英文文字方式的實際做法作進一步的說明。
(A)低分辨率圖形方式。這是由40×48個小方塊來組成圖形，和英文文字方式共用相同的VRAM。屏幕上相應(yīng)于每個英文字符的面積被分成上下兩塊，VRAM中每個字節(jié)的低4位和高4位即分別決定上下兩小塊的顏色(共16種)。
在PAL制情況下，如果在水平方向上每字符9點，實現(xiàn)這一圖形方式的線路可以如圖8。從存貯器40中讀出的數(shù)據(jù)先存到鎖存器41中，通過42變換后由移位寄存器43變?yōu)榇休敵?。圖中Vc是垂直掃描方向上的行計數(shù)的最低第3位，它的值(0或1)決定了屏幕上字符的上半部或下半部;H0則是水平掃描中字符計數(shù)的最低位，它的值說明是偶字符或奇字符，移位寄存器43的串行輸出被接到串行輸入進行循環(huán)。以上這些都和Apple IIe機的做法十分相似，唯有不同之處是①對ROM42增加了一條P0輸入線，其作用在于使42按照圖6進行“逐行換碼”。②移位寄存器43的移位頻率(點頻)是字頻的18倍(Apple中為14倍)，這是因現(xiàn)在每個字符為9點而決定的。
如果在水平方向上每字符為8點，則線路可如圖7。除了點頻變?yōu)樽诸l的16倍外，還有如下的差別①因為每個字符周期正恰是4個整數(shù)副載波周期，所以在圖8中用以區(qū)分偶數(shù)或奇數(shù)字符的H0線可以取消。②除P0線外，還可能要增加P1線，視tH/tS是否283 3/4 而定(相應(yīng)按圖5進行逐行換碼)。③因為移位寄存器43每移位8次正恰把從ROM來的8位數(shù)據(jù)移位完，又正恰過了整數(shù)個副載波周期，所以可以在一個字符周期內(nèi)把ROM輸出向移位寄存器加載兩次，而不必用串行輸出接到串行輸入進行循環(huán)。
上述不同做法所需換碼ROM的空間為(只對低分辨率方式)-每字符8點而tH/tS＝284或283 1/2 ，1KB(千字節(jié));每字符8點而tH/tS＝283 3/4 ，2KB;每字符9點，2KB。
(B)高分辨率圖形方式。在Apple機的這種圖形方式時，點頻是副載波頻率的兩倍，也就是在每個副載波周期內(nèi)正恰輸出兩位數(shù)據(jù)，因此，在VRAM中的相鄰兩位數(shù)據(jù)如果都是1，則在屏幕上出現(xiàn)一個白點;如果一個1和一個0，則在屏幕上出現(xiàn)紫色或綠色點，視數(shù)據(jù)相對于副載波的相位而定(參看圖3及圖1)。因為VRAM里每個字節(jié)是8位，而屏幕上只顯示7位，余下一位(最高位)被用來增加兩種顏色，就是當該位是1時，所在字節(jié)的數(shù)據(jù)串行輸出被延遲 1/4 副載波周期，因此又得到桔紅和藍青兩種顏色。
因為Apple機對每個字節(jié)只顯示7位，而在PAL制情況下每個字符需顯示8點甚至9點，為求軟件兼容，必須在PAL制的高分辨率方式時，把VRAM中每字節(jié)的低7位數(shù)據(jù)“映射”為8位或9位數(shù)據(jù)，然后送到屏幕上去。圖9就是白色點從7位數(shù)據(jù)映射為8位的辦法。圖中50代表Apple軟件中的7位數(shù)據(jù)，51中的短劃及標注則表示當原7位字節(jié)中哪兩個相鄰的位是1時，在8位字節(jié)中應(yīng)該是1的位置。
因為是白色點，所以不必考慮這兩個1與副載波之間的相位關(guān)系，(也無須進行逐行換碼)。然而，如果是彩色點，在映射中就必須考慮相位問題。舉例來說，如在Apple軟件的圖形數(shù)據(jù)中有一或幾個偶數(shù)位是1，在不作轉(zhuǎn)換的Apple機上輸出時比NTSC副載波落后135°，即顯示紫色，(參看圖1);則在映射到PAL制的8位數(shù)據(jù)時，就必須使映射后的1在+V行上比PAL制的平均副載波也落后135°，而在-V行上卻提前135°(參看圖2)，方才產(chǎn)生同樣紫色，這就是“保相映射”(Phase-ConservingMapping)這一名稱的由來。
圖10是tH/tS＝283 3/4 ，點頻為副載波頻率兩倍(每一副載波周期輸出兩位)的映射。圖中52為原7位的數(shù)據(jù)。53的第一行是某一+V行(P1P0＝00)時52中偶數(shù)位的1映射到8位字節(jié)中應(yīng)該占的位置，(為保持正確相位，顯然應(yīng)也在偶數(shù)位上)，其中標有兩個標記的位置是只當52中的兩個相應(yīng)的數(shù)據(jù)都是1時方才是1，用以保持圖形的連續(xù)和均勻。然而到下一行(P1P0＝01)時，因為平均副載波的相位要落后 1/4 周期，又因為是-V行，所以數(shù)據(jù)應(yīng)予變換，變換的方式應(yīng)該如圖5，該圖的23～26中數(shù)據(jù)，每兩位相當于圖10的53里的一位，參照該圖可得出圖10的53中的其余各行。圖10中54則是52的奇數(shù)位的映射。
如果tH/tS是284或283 1/2 ，則如圖10的點頻為副載波頻率2倍的映射已不可能實現(xiàn)。但可以設(shè)計為點頻是副載波頻率的4倍。圖12就是所述4倍的映射。圖中61是映射前的7位的字節(jié)，字節(jié)中另一最高位對映射的影響將如下述。63和64是tH/tS＝284而且上述最高位為0時61里偶數(shù)位的1(紫色)或奇數(shù)位的1(綠色)應(yīng)該映射的位置，65和66則為上述最高位為1時青色和橙色點應(yīng)該映射的位置，(其中注x的位置是只當在61里相鄰兩個偶數(shù)位或相鄰兩個奇數(shù)位都是1時方才是1)。67～70則是和上述相仿但tH/tS＝283 3/4 時的映射。71～74則是tH/tS＝283 1/2 時的映射。至于白色點的映射則可如62。
因為映射后的每一位數(shù)據(jù)正恰是 1/4 副載波周期(正恰90°)，所以當映射前字節(jié)的最高位為1時，所需的延遲90°可以在映射后的數(shù)據(jù)安排中實現(xiàn)，不必另做線路安排。這樣做非但簡化了線路，而且也避免了Apple機固有的“神秘的橙紅色線”的缺點。
此種映射實際可以用ROM在逐行換碼時一并實現(xiàn)。具體線路可如圖13。圖中的40～43和圖7中相同，但另加了一個D觸發(fā)器44，用以保存映射前數(shù)據(jù)的第7位(相當于圖12中的g，n或n′)，還加了一個2-1多路轉(zhuǎn)接器45。
鎖存器41每經(jīng)過一個字符周期，就換一次新數(shù)據(jù)，但在同一字符周期內(nèi)，ROM42的輸出，卻由于φ0的電平變化，在前半周內(nèi)和在后半周內(nèi)是不同的。前半周的輸出相當于映射前字節(jié)的前半部(圖12中的a，b，c或h，i，j)的映射，而后半周的輸出就相當于后半部(e，f，g或t，m，n)的映射。因此對移位寄存器43，在每個字符周期內(nèi)應(yīng)加載兩次。因為如圖12的映射，有時需映射到前一個字節(jié)或后一個字節(jié)上去，所以在圖13中的ROM42的映射輸出還受到DX的作用。當φ 電平低(前半字符周期)時，DX反映了D觸發(fā)器44的輸出(相當于圖12中的n′或g);當φ 電平高(后半周)時，DX就超前反映后一個字節(jié)的最低位(相當于圖12中的 或h)。
以上為水平方向每字符8點的做法。如果用9點，同樣可實現(xiàn)映射如圖11。圖中57、58是紫色和綠色點的映射，59、60則是青色和橙色的映射，(其中注有x的意義同前)。白色點的映射則可如56。因為在映射前后的數(shù)據(jù)位數(shù)都是奇數(shù)，所以在映射中可不再考慮字節(jié)的奇偶，因此在圖14中已不需H 線。然而，普通ROM的輸出數(shù)據(jù)僅只8位，而現(xiàn)在需要9位。為此，可與ROM并聯(lián)一個門陣列芯片(其輸出接到移位寄存器43的串行輸入端)。但最簡便的辦法還是如圖14對ROM加一條Q線，此線的電平，在9個點周期中，前5個周期時為高而后4個周期時為低，相應(yīng)地在一個字符周期內(nèi)對移位寄存器43加載4次。
高分辨率方式的不同做法需用ROM空間-水平方向每字符8點而tH/tS＝284或283 1/2 時為4KB，tH/tS＝283 3/4 時為8KB，每字符9點時則為4KB。
(C)雙高分辨率圖形。在Apple機上實現(xiàn)雙高分辨率需使用“80列卡”。在其工作時，在40列的每個字符周期里要讀兩次VRAM(后一次從80列卡上讀出)。因此每個字符周期可用的數(shù)據(jù)是16位。又因點頻是副載波的4倍，所以可由4位VRAM數(shù)據(jù)確定一個點的顏色，共16種顏色，但因Apple每個字節(jié)只用7位，所以每一色點的4位數(shù)據(jù)常要跨越字節(jié)，這對編程來說是非常不便的。
就PAL制的兼容機而言，為求軟件兼容，當然也可以使用前面所說的保相映射等方法，例如圖15就是從7位數(shù)據(jù)向8位映射的一個方案。但實現(xiàn)這樣方案的硬件開銷較大?？紤]到Apple機的雙高分辨率軟件目前還很少，加上那樣做在編程上非常不便，所以，就雙高分辨率方式而言，不妨另外推行一種不與Apple兼容的方式。
圖19是實現(xiàn)不與Apple兼容的雙高分辨率方式的一個做法。因為現(xiàn)在RAM芯片的讀取速度已較高，已有可能在一個字符周期的視頻半周內(nèi)連續(xù)讀取兩次，(采用頁模式，同時使用高分辨率方式的第1頁和第2頁的空間)。所以可不用80列卡就實現(xiàn)雙高分辨率。在水平方向每個字符8點的情況下，VRAM中每個字節(jié)就代表兩個色點，因此圖19的ROM42僅只進行逐行換碼，而無需映射。
然而，當每個字符9點時，就必須進行從8位到9位的映射，如圖16。實現(xiàn)此映射的線路應(yīng)如圖20。此時非但要用Q線把9位的數(shù)據(jù)輸出分為兩段，而且為保證ROM42在每半個字符周期內(nèi)都有穩(wěn)定的輸入，還需多加一個鎖存器46。
雙高分辨率方式需用的ROM空間-水平方向每字符8點而且tH/tS＝284或283 1/2 時為512B(字節(jié))，tH/tS＝283 3/4 時則為1024B;每字符9點則也是1024B。
(D)文字方式。如果水平方向每字符8點，則不論英文或漢字的做法，國內(nèi)都已非常熟悉。漢字方式通常是把字形點陣寫入高分辨率圖形的VRAM，但不輸送色同步信號，也不進行逐行換碼。然而每個字符如是9點，則因要增加一個點而會遇到麻煩。在英文方式時，可以在其字模點陣中把字符之間必需有的間隙留在左邊，如圖18，因此，像低分辨率圖形方式(圖8)那樣讓串行輸出進行循環(huán)時，在每個字符的右邊將重復(fù)出現(xiàn)第一列的間隙，在屏幕上看起來卻由于間隔較大而更清楚些。然而，對于漢字，卻因漢字字模點陣的右半邊不保證一定有間隙，不能用同樣辦法。在各個可能解決此問題的辦法中，較簡便的還是用映射，如圖17。映射后需使用加倍的點頻。因為在映射后的數(shù)據(jù)里增加一個1只不過是屏幕上可見點陣的半個點，加上圖中注有兩個標記的數(shù)據(jù)位需只當映射前的兩個數(shù)據(jù)位都是1時方才是1，所以可保證只有漢字的橫筆被稍稍加長，而豎筆不會被加粗，這樣就保持了字形的勻稱和美觀。
五、實施例圖21是一個適于6502CPU的，水平方向每字符9點的視頻發(fā)生器。圖中只列出與視頻發(fā)生有關(guān)的部分，其他與本發(fā)明的關(guān)鍵無關(guān)者已被忽略。該圖和AppleIIe的線路很有相似之處，但有實質(zhì)差異。
圖中80至84即為圖8、圖14及圖20中的40至43及46。圖14中的44和45則集成到85(IOU)里面去了。該IOU是一專用集成電路，它應(yīng)該這樣設(shè)計，即在各種工作方式時，其輸出線A8～A13能使83(27128)切換到指定的空間進行所需
換碼和映射等工作，具體可以如下表所示。其中Q，φ0，H0，P0，Vc，DX等的意義和以前所述相同，(Va，Vb為比Vc低的兩位輸出)，X則表示可以為任意值。
工作方式A13A12A11A10A9A8英文 0 0 VcX VbVa低分辨率圖形 0 1 VcP0H0X高分辨率圖形 1 0 DXP0φ0Q雙高分辨率圖形 1 1 0 P0X Q漢字 1 1 1 X φ0Q圖中88為晶體振蕩器，頻率為17.734475MHz±12Hz。其輸出通過87進行九分頻，分頻結(jié)果被送到86用以產(chǎn)生Q，φ0，CAS，RAS等信號。86是一種門陣列芯片(PAL，這是ProgrammableArrayLogic的縮寫，勿與“逐行倒相”PhaseAlternationLine的縮寫相混)，它根據(jù)工作方式的不同(由輸入線A12，A13決定)，產(chǎn)生不同的加載信號(圖中LOAD)，不同的8.86MHz信號(有或沒有，有則使84的移位速度降低一半，等于使點頻由副載波的4倍降為2倍)，和不同的色同步信號BURST(有或沒有，文字方式應(yīng)沒有)。
IOU里不同的工作方式還決定地址線RA0～RA7的不同輸出。除VRAM空間不同外，還需在雙高分辨率方式時在一個字符周期的視頻半周內(nèi)要多變更一次(和圖19相同)。它還需根據(jù)86送來的φ0在內(nèi)部進行水平(字符)計數(shù)和垂直(行)計數(shù)，相應(yīng)產(chǎn)生SYNC，CLRGAT，和WNDW信號。每行63字符，行周期為63.943μs，每場313行，場周期為20.01ms。這和PAL制標準相差極微，由于每場行數(shù)為奇數(shù)，所以用以代表+V或-V行的P0信號不得借用垂直計數(shù)的最低位。
上述SYNC為行同步及場同步信號;CLRGAT是在行同步后面的一個脈沖，在此脈沖期內(nèi)，將有BURST(色同步信號)輸出(該信號的相位也受P0控制)，WNDW則是用于回掃時間的屏蔽。在水平方向上，由于是在63個字符中顯示40個，和Apple機的65字符中顯示40個相比，在屏幕上可見的寬度要大3%。
關(guān)于IOU的具體設(shè)計和對門陣列芯片(PAL16R8)的編程都是本發(fā)明的主要關(guān)鍵以外的已知技術(shù)，所以此處不再詳細敘述。
本發(fā)明并非只適用于使用6502的計算機。它也可用于Z80或其他CPU的計算機。目前Z80A芯片價格低于6502的三分之一，而其性能卻又顯著高于6502。所以，大力推廣一、兩種使用Z80的家用計算機是很有價值的。
使用Z80自然不必再考慮與Apple軟件兼容問題，(事實上，在CP/M操作系統(tǒng)下的軟件，在世界上已足夠豐富的)。因此在新的計算機中，只需有英文、漢字、低分辨率圖形和雙高分辨率圖形四種方式即可。在水平方向可以是每個字符8點(取tH/tS＝283 1/2 )，四種工作方式所需英文字模和逐行換碼的ROM總?cè)萘窟€不足4KB，故可用2732芯片代替圖21中的27128。圖中81、82兩個鎖存器中也可省去一個。加上還有其他多處可節(jié)省，所以采用Z80，成本的降低不只是芯片本身而已。
Apple機所適應(yīng)的NTSC制電視，每幀525行，而PAL制為625行。Apple機因不作隔行掃描，所以每幀(即每場)只262行，屏幕上可見者只有192行。PAL制的分辨率本來比NTSC制高，如果在適應(yīng)PAL制的計算機上也只顯示192行，則在屏幕的上、下部有較大的空間未被利用。在必定要求和Apple機軟件兼容的情況下自然不得不忍受這一缺點;然而，一旦決策采用Z80，就可擺脫這一局限而可顯示240行。這樣，除在圖形方式可見的面積將增加(在屏幕上將有較好的寬高比)外，在英文方式也有可能顯示8×8點的字符30行或10×8點的字符24行，而在漢字方式卻可顯示14行×20字(以往Apple機只11行×17字)。此外，由于Z80的輸入輸出指令不占用存貯空間，因而可為用戶提供一個連續(xù)可用的存貯空間。所以，采用Z80所得的性能提高不僅是CPU的內(nèi)部工作(如速度較高，指令較豐富)而已。
在采用Z80作CPU時，CPU的時鐘可以是副載波頻率的一半或等于副載波頻率(后者只適用于Z80B)，這樣都很容易做到CPU和視頻掃描兩者都要訪問同一RAM的互相協(xié)調(diào)。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生PAL制彩色圖形視頻信號的數(shù)字線路，其主要特征為(a)反映存貯器內(nèi)容的圖形數(shù)據(jù)流的輸出速率(以兆位/秒計)是PAL制副載波頻率(4。43361875MHz)的2倍或4倍，利用輸出數(shù)據(jù)相對于副載波的相位不同而在普通PAL制彩色電視機上產(chǎn)生不同的彩色。(b)行周期是PAL制副載波周期的283 1/2 倍，也可以是283 3/4 或284倍。(c)為適應(yīng)PAL制的逐行倒相的特點，彩色圖形數(shù)據(jù)輸出時需進行“逐行換碼”，就是通過換碼裝置，使存貯器中同一數(shù)據(jù)在+V和-V行時實際輸出不同，但在電視機上都產(chǎn)生同一所需的顏色。(d)有時為了使存貯器中數(shù)據(jù)的位數(shù)與屏幕格式(或與數(shù)據(jù)輸出速率)相適應(yīng)，可以在上述逐行換碼的同時實行“映射”，即可以把7位的數(shù)據(jù)映射為8位或9位(或進一步再加倍)，也可以把8位的數(shù)據(jù)映射為9位(或其加倍)。在此情況下，由映射后的數(shù)據(jù)相對于PAL制副載波的相位保證正確的所需顏色。
2.權(quán)利要求1所述的線路，可以用中、小規(guī)模集成電路實現(xiàn)，也可以用大規(guī)模集成電路實現(xiàn)，也可以用多種類器件混合實現(xiàn)。
3.一種計算機(其CPU不拘)，其中因采用了權(quán)利要求1所述的線路而能直接產(chǎn)生PAL制彩色圖形視頻信號者。
4.一種專用的集成電路芯片或線路板，其中包含了權(quán)利要求1所述線路的全部或部份，使用所述芯片或線路板即有利于所述線路的實現(xiàn)者。
全文摘要
Apple計算機或其兼容機，如不加裝從NTSC到PAL制的轉(zhuǎn)換線路，在PAL制的電視接收機上是不能顯示彩色的。轉(zhuǎn)換線路增加了產(chǎn)品成本，且彩色效果欠佳。本發(fā)明是一項無需經(jīng)過轉(zhuǎn)換即能直接產(chǎn)生PAL制彩色圖形視頻信號的線路設(shè)計方法，用它顯然可降低成本，且能提高屏幕彩色效果。它既適用于Apple兼容機(保證100％軟件兼容)，也可用于Z80或其他CPU的家用計算機。
文檔編號H04N9/465GK1040296SQ88104840
公開日1990年3月7日 申請日期1988年8月12日 優(yōu)先權(quán)日1988年8月12日
發(fā)明者錢文浩 申請人:錢文浩