maaakit / gtia2dvi

GTIA2DVI

GTIA2DVI jest prototypem urządzenia umożliwiającego wyświetlanie obrazu cyfrowego w standardzie DVI przez ośmiobitowe komputery Atari. Komputery te były produkowane w czasach gdy telewizja cyfrowa nie była publicznie dostępna przez co są zdolne generowac obraz jedynie w analogowych systemach PAL / NTSC. Większośc nowych telewizorów nie jest w stanie wyświetlić obrazu generowaniego przez Atari w zadowalającej jakosci. Powstało wiele urządzeń oraz modów toru video Atari w mniejszym lub większym stopniu poprawiajacych jakość obrazu. Jednak wszystkie te rozwiązania polegaja na zmianie parametrów obrazu analogowego a następnie jego digitalizację i konwersję do obrazu cyfrowego.

Ten projekt jest próbą rozwiązania problemu w pełni w domenie cyfrowej. Sercem projektu jest mikrokontroler RP2040 i biblioteka PicoDVI dzięki której może on generować obraz DVI. GTIA2DVI w sposób software'owy ale z wykorzystaniem udostępnianego przez RP2040 hardweru tj: DMA, PIO, Interpolator realizuje dekodowanie sygnałów generowanych przez Atari oraz tworzenie obrazu.

Szczegóły techniczne

Obraz w komputerach Atari jest generowany przez układy specializowane ANTIC / GTIA. Ten drugi układ jest odpowiedzialny z generowanie sygnałów które są następnie przetwarzane przez układy analogowe w obraz w systemie PAL/NTSC. Z dostępnych w internecie materiałów można wywnioskować że wszystkie sygnały wyjściowe GTIA składające się na obraz wideo na pinach tego układu są cyfrowe. Są to następujące:

nazwa sygnału	pin GTIA	opis
OSC	28	sygnał zegarowy synchronizujący pixele w trybie hires
CSYNC	25	sygnał synchronizacji pionowej i poziomej
LUM0 - LUM3	31,22,23,24	4-bitowy równoległa linia prezentująca wartość jasności pixela
PAL	16	sygnał zegara odpowiadającego za kodowanie koloru w systemie PAL
COLOR	21	wartość koloru okreeślona przez przesunięcie fazowe tego sygnału względem PAL

Celem projektu jest generowanie obrazu cyfrowego na podstawie wyżej wymienionych sygnałów.

Budowanie projektu

Należy mieć skonfigurowane środowisko SDK dla RP2040 (patrz https://datasheets.raspberrypi.com/pico/getting-started-with-pico.pdf)

Projekt mozna zbudwać posługując się IDE (np. Visual Studio Code)

lub z linii komend:

cd software
mkdir build
cd build
cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release ..
make

Wynikiem procesu budowania jest plik: build/gtia2dvi/gtia2dvi.uf2 który nalezy wgrać do RP2040.

Uwaga! Jedynie plik zbudowane w BUILD_TYPE=Release zapewniają poprawne działanie programu

Uruchomienie

Po zamontowaniu urządzenia w Atari sygnał DVI będzie dostępny automatycznie. W podstawowej konfiguracji generowany jest sygnał monochroamtyczny w odcieniach szarości. Dekodowanie sygnału chroma jest w fazie eksperymentalnej i może zostać włączone z poziomu menu po uprzednim skalibrowaniu.

Urządzenie posiada 3 przyciski:

• RESET służący do resetowania
• BTN_A słuzący do aktywacji menu podczas restartu oraz do wybierania opcji menu. Poza menu przełącza tryb wyświetlania mono / color
• BTN_B służacy do aktywacji wybranej opcj menu. Poza menu pełni funkcję stopklatki (zatrzymuje odświerzanie obrazu Atari)

Aby wejść do menu systemowego należy trzymac wciśnięty przycisk BTN_A w trakcie restartu urządzenia (za pomocą przycisku reset)

Opcje menu

• Informacja o statusie kalibracji
• Kalibracja sygnału chroma
• Procedura ustawiania potencjometru CADJ
• Włączanie / wyłączanie dekodowania
• Przywrócenie do ustawień fabrycznych
• Wyjście z menu i powrót do normalnego trybu
• Zapisanie wprowadzonych zmian

Kalibracja sygnału chroma

Należy uruchomić Atari Basic i załadować program CALSCR którego listing znajduje się w folderze atari Program wyświetla obraz służący do kalibracji.

Gdy jego tworzenie zostanie zakończone należy przejść do menu GTIA2DVI. Następnie wybrać opcję Chroma Calibration i ją potwierdzić.

W czasie kalibracji prezentowany jest na żywo aktualny postęp budowania mapy kolorów. Proces składa się zdwóch przebiegów i trwa ok. 95 sekund. Po tym czasie urządzenie zapisze zarejestrowane mapy kolorów w automatycznie pamięci FLASH i automatycznie się zrestartuje.

Ustawienie potencjometru CADJ

W pewnych przypadkach aby uzyskać dobry rezultat kalibracji niezbędne jest dostrojenie potencjometru CADJ. W trakcie tego procesu Atari powinno wyświetlać ten sam obraz jak w procesie kalibracji (CALSCR). Należy znaleźć takie położenie w którym na obrazie nie występują żółte kropki oraz ilość szarych jest jak najmniejsza. Po zakończeniu regulacji należy przycisnąć RESET na płytce GTIA2DVI

Dodatkowe wskazówki

Najlepszą jakość wyświetlanego koloru można osiągnąc na płytach które zapewniają niski poziom szumów i zakłóceń sygnałów. Dodatkowe rozszerzenia np. U1MB, SIDE2 generują zauważalne zakłócenia w wyświetlanym kolorze Pozytywny wpływ na generowany obraz mogą mieć:

• Zamiana dławika L37 na rezystor 470ohm
• Wymiana kondensatora C50 na nowy o niskim ESR
• Wymina potencjometru CADJ (R38) na precyzyjny wieloobrotowy
• zastosowanie Static RAM (niezweryfikowane)

Troubleshooting

1. Obraz DVI nie jest wyświetlany należy:
   • wyłączyć Atari i zdemontowac GTIA2DVI
   • zweryfikować wszystkie połączenia
   • wgrać jeden z przykładowych programów z repozytorium PicoDVI (https://github.com/Wren6991/PicoDVI)