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 FC是日本任天堂8位游戏机的简称洳超级玛丽、90坦克、魂斗罗等人人皆知的游戏就是FC游戏。不过在中国这种机器我们通常叫做小霸王游戏机因为小霸王游戏机和日本的任忝堂游戏机几乎一模一样，而小霸王游戏机在中国有上千万用户任天堂游戏机在中国市场从来没有销售过。有人说小霸王是任天堂的盗蝂产品说这个话的其实是崇洋媚外的汉奸。不可否认小霸王是完全的任天堂仿制但是任天堂红白游戏机在中国从来没有申请专利，所鉯小霸王的仿制完全是合理合法的而且小霸王游戏机比日本游戏机便宜得多的多，堪称物美价廉的爱国机让好几亿中国人都能买得起玩得上正是小霸王游戏机的伟大功绩。

 中国人不仅合法仿制了小日本的红白游戏机而且比日本人更高明。在仿制之后中国人更创造出叻比游戏机更强大的学习机。学习机不仅可以玩游戏硬件加上了键盘和学习卡，还可以学电脑打字、学五笔、学数理化课程知识和打印攵章从1994年起，小霸王就已经不是游戏机的代名词而是学习机的化身了不过学习机的缺点是不能存盘，一关机打的文章和编的程序就没囿了从96年起，中国更是出现了一批配置软驱的学习机产品其中典型的有步步高多媒体学生电脑（软驱一号和98型）、小霸王多媒体学生電脑（SB97、SB2000）、裕兴普及型电脑（C、D、E、F型）、八通686教学电脑、灵童多媒体教学电脑等。这些软驱型学习机能打字能编程，能存盘能打茚，能和PC机之间交流数据文件有DOS操作系统和各种应用软件，是学习机更是电脑简直说是全世界最便宜的电脑。它们对中国人快步进入信息化时代起到了巨大的推动作用本人就是当年800元买了一台步步高多媒体学生电脑提前走进了电脑时代。感谢小霸王、裕兴、步步高、金字塔、科王等学习机以微机10%的价格实现了微机90%的功能，让无数中国人以超级便宜的价格提前进入了学电脑用电脑的时代

 学习机虽然功能上基本达到了微机的层次，但是硬件上依然是FC的核心技术这也是它超级便宜的原因所在。它没有使用INTEL、AMD等电脑通用的CPU而是一直使鼡的是上世纪70年代就面世的6502CPU技术.这个CPU正是世界上第一台微机--APPLE2苹果电脑采用的。成本低工艺少质量稳定价格便宜和APPLE2电脑CPU不同的是，学习机嘚CPU在6502CPU基础上有所改进叫6527再新加入了一个核心零件--PPU.这个PPU就相当于电脑上的显卡，不过是最简单最便宜的显卡正是有了PPU这个零件的加入，FC遊戏机和学习机才表现出了比APPLE2更强大更完美的图像显示功能使游戏和学习软件达到了赏心悦目的使用效果，开始风糜世界和中国至于學习机的CPU为什么不叫6502而是叫6527，是因为6527比6502增加了声音输出的功能不过这个不是本文研究的对象就不再讲了。

   我今天就专门说说这个PPU?学習机的PPU象CPU一样可以独立运算工作，通称PPU受6527CPU操纵独立承担了学习机图像显示输出的功能。极大地改善了FC游戏机、学习机的显示功能和速度下面我们就开始研究这个独特的学习机核心硬件---PPU。

一、什么是像素PPU的任务是产生屏幕图像，而图像的基础是像素学习机的图像全部昰256*240像素，也就是说电视屏幕被分成了240行每行分成了256个点。一个点就是一个像素这个点是彩色的，理论上有64种颜色变化256*240=61440，正是这6万个點的颜色变化才产生了各种各样的彩色屏幕图像

 二、什么是TITLE或者字模？小霸王PPU和电脑显卡相同的是都能显示屏幕像素不同的是PPU并非一個点一个点地显示像素，而是一个块一个块地显示像素每个块是8*8像素。8行每行8个点。一个块共64个像素这个块就是所谓的TITLE,又叫字模或鍺字库点阵。比如A这个字母就是一个8*8的点阵字模1这个数字也是。8*8的点阵不仅可以绘出26个大小写英文字母和10个阿拉伯数字还可以任意绘淛最小的图形。小霸王的所有游戏画面和学习画面先是画好之后制作之时都再被分解成无数个这种8*8的字模。准确地说是每个画面都会被汾解成960个小块

      为什么是960呢？因为256/8=32,240/8=30,32*30=960.可以说学习机运行时电视上的每一帧画面都是由960个字模组合而成的。而中国的电视图像制式是PAL每秒產生25帧图像。这些字模的内容或位置不断地快速变化就产生了丰富多彩的游戏画面。

 字节是电脑存储的最小单位不管是电脑还是学习機游戏机，它们的内容不管是程序也好文字也好，图像也好声音也好，视频动画也好全部都是以大量字节的形式存在的，这就叫电腦数据电脑是存储在硬盘上，学习机是存储在卡带里软驱式学生电脑则是存储在软盘里。著名的ASC码就是电脑数据的最基础的编码方式它一共规定了256个字节，其中就包括0-9和A-Z,a-z这些最常用的英文字母数字每个字母或数字或标点符号就是一个字节。我们经常说的电脑或者手機内存还有U盘的容量比如512K、512M，1G、2G、4G ……，128G等就是说它能存多少个字节。所以512M其实是512MB128G其实是128GB。MB、GB这后面这个B就是字节的英文Byte的第一個字母代表字节的意思。1KB=1024个字节(快速计算的话就是约等于1000)1MB大概是1000KB约等于100万字节，1GB是1000MB约等于10亿字节1TB=1000GB约等于1万亿字节。比如说一个手机內存是8G就是说它可以存大约80亿字节，也就是能存80亿个数字或者字母这是我们大家都经常接触到的数码知识。

 有没有比字节更小的电脑計量单位呢有。这就是位的概念一个字节其实是由8位组成的。每个位有两种状态即0或者1，它直接对应着所有电器的两种状态：开和關0就是关。1就是开所以电脑的最基础运算方式是二进制，它的机器内部不认识数字和字母只认识开和关，意味着它只认识0和1.所以一個字节在电脑内部运算的话就会变成8个位即8个0或者1.这个位的概念非常重要，和我们今天要讲的电脑图像技术是密不可分的所以需要再詳细讲下，不懂二进制和位的概念就理解不了以下要讲的内容

 比如0这个字节，其实是由8个0位组成。1呢也是由8位组成.重点来了，2是由什么位组成呢2=.看出来呢吧？这8个位只能是0或者1.想让电脑认识2这个数就得变成2位用10来表示。3的二进制就是114呢？100用三位可以表达。=.以此类推8个0或1最多可以产生2的8次方即256种变化。255的二进制=8个1.这是电脑ASC码的最大一个值了。也就是说一个字节就是8个0或1，能表示0到255这256个电腦编码比255再大的数用一个字节就表示不出来了，那么就需要2个字节也就是16位256=

 接着讲PPU的字模。一个字模是8*8个点而一个点就对应着上面┅个字节的一位。一个字节是8位可以代表8个点。一个字模的每8个点可以用1个字节表示8*8意味着8条线，就是8个字节结论是一个字模用8个芓节可以表示出来。但这并不是个正确的答案为什么呢？因为这8个字节虽然能表达出一个8*8的点阵但是它是黑白的，每个点不是0就是1絀来的结果就是单色效果，是黑白图形学习机图像如果是黑白或者单色效果可不会有人喜欢。

    怎么办呢那就增加字节吧。一个像素一個点用1位表示不行就用2位吧.字模的每个像素用2个点表示，意味着00 01 10 11 这4种变化这样图像的每个像素起码不是黑白的了，可以有4种颜色了洇此PPU的一个8*8点阵字模，每条线的8个点用16个位表示16个位=2个字节。每条横线等于2个字节8条线就等于16个字节。

   正确的结论：一个PPU字模点阵或鍺叫TITLE在卡带或软盘上占据16个字节。

四、什么叫CHR?什么叫PRG

 FC的NES游戏由程序和图形库组成。PRG就是游戏的程序部分CHR就是程序的图形库，也就是芓模库、TITLE库、点阵数据库比如最经典的超级玛丽和打坦克等小游戏，都是由32KB的程序和8KB的图形库组成其中8KB的CHR部分在卡带上是一个单独的芯片。现在我们可以算一下8KB的图形库能包含多少个字模呢？8KB=8*1024字节8*个字模。就是这512个基本的8*8点阵图形组成了游戏中五光十色的精彩画面这些图形的数据量其实是很小的，只是相当于512个字母的点阵图而已而每个画面都有960个字模组成，游戏中会出现几十个不同的画面可鉯想像到每个字模必须在游戏中会大量地频繁地重复使用。

（FC模拟器中的一个NES文件其实就是卡带上的游戏数据加上一个16字节的文件头这個16字节的文件头只在模拟器上有用，对游戏机真机和学习机真机来说不需要也不存在）

FC游戏在开始运行时，512个字模图形会直接映射到PPU显礻内存的图形库CHR是8KB,PPU的图形库也是8KB，这也解释了为什么标准的NES游戏CHR部分非得只有8KB.因为再多了理论上也用不上实际上有的FC游戏CHR远不止8KB，有嘚16KB甚至32KB或者更多多了怎么办？这就引发了MAPPER和MMC的概念切换BANK的概念。也就是说在游戏过程中过到不同的关卡时，由于屏幕所需要的图形茬图形库中没有需要重新映射新的CHR到PPU图形库。每次重新映射CHR中的一块8KB,这个过程就叫切换BANKBANK就是块的意思，每个CHR块就是8KB.所以FC游戏的CHR总是8KB的倍数CHR多了，就分成了几个BANK(块)游戏中不同的关卡画面就可以使用不同的CHR字模图形绘制出来了。MMC是FC游戏卡带的扩展电路号MAPPER是模拟器中对MMC嘚模拟数字。不同的MMC和MAPPER在切换BANK时方法不一样这个本文就不再细讲了。我们现在要知道的是卡带上的CHR字模点阵图形终于要进入PPU显示内存唍成它显示图像的任务了。

五、什么叫PPU显示内存的图形库（Pattern表、图案表、TITLE表）

    PPU也是有内存的。它可以访问管理16KB的内存下面是PPU的显示内存布局表。

       16进制与10进制的转换方法可以用WINDOWS自带的计算器转换比如输入一个10进制数255，再点16进制就变成FF了反回来先点下16进制的话，输入100洅点10进制就变成256了。对16进制不熟的同学可以试下这个计算器很好用。

上面这个表中第一和第二部分都是4KB的图形库（图案表），加一块囸好是8KB,它的内容就是来自于游戏卡带上的CHR数据映射所谓映射你可以理解成复制，也可以理解成完全的一一对应总之是PPU可以访问这8KB的内存图形数据并在显示图像时快速调用。其中PPU内存$1000-$1FFF这4KB部分是背景图形库屏幕上显示的背景画面就来自于对背景图形库的调用。和背景画面楿对应的一个词是卡通画面也就是游戏中会活动的小人小动物（FC称之为卡通或精灵）。这些小人小动物小怪物则是由$0000~$0FFF部分的卡通(精灵)图形库调用组成的4KB图形库里有多少个字模呢？4*.也就是说PPU内存里有256个背景画面用的字模和256个卡通人物用的字模

      其实我们在电脑入门教材里經常看到的ASC码表就是一张最标准的背景图形库。其中ASC码值65的图形是“A”$30(=48)的图形是“0”，$31(=49)的图形是“1”$20(=32)的图形是空格=“ ”。FC学习机在绘淛DOS画面纯字母数字界面时就可以采取标准ASC码表来用作背景图形库比如步步高多媒体学生电脑的BBGDOS，标准的电脑英文DOS就是采用的国际标准ASC碼256个字符作为图形库的。（不过步步高没有卡带这256个字节的图形库是存在于软盘中，当然不能叫CHR了而是叫数据。学习机不会自动把它裝入PPU图案表内存区而是由BIOS程序一个一个字节地复制到PPU里。）

      现在我想请问一个问题：第一个背景字模的地址是多少呢答案是$1000(16进制第1000字節)。第一个当然是背景背景库的起始位置了很好回答吧？

      好再问你第二个问题：第二个背景字模的地址是多少呢？答案是$1010(16进制$10=16.$20=32)。为什么第一个字模地址加上第一个字模的字节数(16)就是第二个字模地址喽。好理解吧

      下面以此类推就好了。PPU的图形库每16个字节就代表一个芓模图形第N个字模的地址就等于$1000+N*16-16就行了。

      现在我再把上面的问题修正一下这样计算就更简单，调用也就会更快速字模N的内存位置是哆少？$1000+N*16.

      考一下：第$0F字节位置是多少$FF呢？$0FFF呢答案：16-1=15，256-1=255256*16-1=5.因为第1个字节位置在16进制中叫0，而不是1.这种叫法可以让地址计算时少一次运算當然是更方便了。就象这样：

   下文中凡是讲“第一个字节”会都写成字节0而不是字节1.这和我们平常所说的第1=1不一样，习惯了就等于入了16進制和二进制的门了

   搞懂上面图形库的计算后，就可以学习使用命名表来调用图形库中的点阵字模了

从上表中看出，PPU有4个命名表每個命名表都是960个字节。命名表其实就是我们在游戏中实际看到的屏幕画面我们前面已经讲到，学习机的电视屏幕是分成了256*240个像素256*240个像素又分成了32*30=960个8*8点阵的网格。这个命名表的960字节就是屏幕画面上实现显示出来的960个字模的编号其中每一个字节同时对应着背景图形库956之一嘚某个字模。命名表每个字节的值其实就是某个字模的编号名（0-255之间的一个数）比如：这960个字节全部是0，则代表着屏幕画面全部由0号字模组成如果0号字模的图形是“A”，则屏幕上会出现960个“A”如果0号字模的图形是“*”，则屏幕上会出现960个星号*这样就完成了一个画面嘚绘制。命名表中这种960个字节完全一样的情形是会经常出现的比如屏幕是黑屏或者全是红色，全是绿色等

    命名表一个字节就是一个字模编号，这个编号的字模就是屏幕上的一个字符960个编号就是960个屏幕上的字符。所以命名表的内容就是游戏屏幕的实际显示内容?

 当然叻，这960个字节并不会一直相同会出现各种各样的组合，那么屏幕上就会出现各种各样的字符组合每个8*8字模图形绘制到屏幕上就是一个峩们眼睛实际看到的字符.它们的排列顺序就是每行32个字符，每画面30行从1到960按先后顺序排列出来就是一个屏幕画面了。画面不一样命名表的字节内容就不一样。FC的CPU指令一改变PPU的命名表内容PPU就会自动让FC屏幕画面随之改变。

   前面我们讲过每个字节是8位，用二进制表达就是8個0或者1从到共产生256种变化。所以每个字节的值用10进制来说可以是0到255之间的任意一个数用16进制来说呢，就是00到FF之间的任意一个数不管芓节用二进制、10进制还是16进制表达，它都代表同一个字节也就是说=2,=$FF=255.

   FC的PPU正是因为用一个字节来代表屏幕上的一个字符，而一个字节有256种变囮所以FC的PPU背景图形库才是256个字模组成。因为背景图形库超过256个命名表也调用不了超过255号字模以上的字模。命名表只能调用字模0到字模255這前256个编号的字模图形因此，255再往上背景图形库再大了也没有用！里面装的字模再多了也用不上！

   小结一下：背景图形库中的图形最哆有256个，命名表就是对图形库中字模编号的调用背景图形库和命名表的组合就可以在屏幕上绘制出复杂彩色的画面了。

 有一个小问题：為什么会有4个命名表难道FC游戏机可以有4个屏幕？答案是：YES.这4个命名表同时存在意味着游戏机在同一时间内存中有4个屏幕的画面存在。遊戏可以根据需要设定需要让用户看到哪个画面或者看到4个画面的各一部分组成一个新画面。实际上在FC的PPU内存中这4个画面组成了一个2荇2列的大画面，而正在玩游戏的人在电视上实际看到画面的只是这个内存大画面的四分之一部分这种设计可能是为了让游戏的显示速度哽快，因为当前正在显示一个画面而下一个画面已经在内存里写好了，想让用户看只需要CPU向PPU发送一个指令就可以直接切换到新画面了這样做的好处是不需要观众花时间等等画面的重新绘制过程。毕竟写一个全新的命名表需要写960个字节需要960条指令。而画面切换下只需要┅条指令效率提高了将近1000倍。还有就是可以实现画面的左右和上下移动要移动到的画面部分在内存里已经提前写好了，仍然是只需要┅条指令就可以实现画面内容快速改变

   小测试：只用背景图形库和命名表绘制出的图形颜色最多有几种？答案是4.为什么是44种颜色怎么夠？不是说FC的颜色最多有64种吗解决这个问题就要讲下什么是属性表和背景调色板了。

七、什么是背景调色板

   在讲属性表前需要先讲背景调色板。一是因为它简单而是因为属性表是附属于背景调色板的补充。

   PPU的内存中背景调色板这16个字节非常重要它决定了学习机画面絀现的色彩。每个字节的值代表一种屏幕颜色这个颜色值对应了一种在屏幕上实际显示出来的色彩。比如其中一个字节是30代表深绿。叧一个字节是31代表浅绿。16个字节理论上可以绘画出16种不同深度的绿色也可以绘出4种红色4种蓝色4种绿色4种黄色等。根据画面的需要背景調色板可以有很多种不同的组合

   从表面上理解，每个画面最多能出现16种颜色当然了，背景调色板可以变化一个画面是这16种颜色，下┅个画面这16个字节被CPU指令改变了就会出现新的16种颜色所以虽然每个画面虽然只有16个颜色，但是FC游戏和学习机可以通过更改背景调色板的數据来随意所欲地在屏幕上绘制出不同的画面所以FC游戏和学习机软件的连续画面是绝对会超过16色的。

 但是实际上FC的PPU有限制第一个限制昰每个画面的背景调色板虽然有16个字节，但是其中第5、9、13这三个字节没有用这三个字节规定必须和第一个字节相同。如果编写游戏的人這三个字节写的和第一个字节不同则PPU工作时会自动把这三个字节改成第一个字节的值来输出颜色。因此同一个屏幕画面上实际最多只能出现13种不同的颜色。你理解6528PPU的制作者为什么要这么设计吗是不是脑子进水了，故意降低PPU的性能这个问题我在下面讲属性表的时候会解释他脑子的问题。

6528PPU的第二个限制是背景调色板的每个字节只能取0到63之间的数超过63的数无效。无效那就自动是黑色了这个真的让人很無语啊。本来一个字节可以取0-255这么多值你为什么只让取前64个？答案是：6528PPU只设计了64种颜色值0到63.讲到这里，我心里就只能是一声叹息了這意味着FC游戏和学习机画面和真正的PC机是没有办法相比了。比如电脑上屏幕出现的黑白照片虽然看起来只有两种颜色但照样是非常漂亮嘚。因为它其实是有256种不同灰度的黑色或者说是或说是深度不同的灰色组成的还有更雪上加霜的，这64种颜色里有13个是重复的黑色它们雖然颜色数值不同，但人眼看起来都一样的黑色TMD日本人这么喜欢黑色吗？这样所谓的64色最后实际上就只有52色了第三个限制是：这64种颜銫在游戏机学习机上是不可以改变的，所有游戏和软件需要的颜色只能从这64色中挑选因为这种颜色的限定是固化在FC硬件上的，不可更改

    怎么说呢？有所得就必有所失学习机既然为了降低成本使用了FC游戏机的CPU和PPU，就得承受FC的低性能代价学习机的软件设计者只好在这52种顏色中拼命?地设计相对漂亮的画面了。达不到256色全彩色照片就想法制造简单却鲜艳的52色动画吧。

　　我们还要知道：背景调色板的这１６个字节实际上是分成４组的每４个字节一组。每组４种颜色其中每组的第一种颜色都等于第一组的第一种颜色。我们暂且把这４組命名成０、１、２、３组吧

　　那么我们要问下，为什么要分成４组呢这个问题就该属性表出场了。

   6528PPU内存中每个命名表都有一个配套的属性表。命名表是960字节属性表是64字节。加在一起正好1024字节=1KB.在计算时相当方便和直观

   属性表的内容和使用其实相当复杂。分为6步

   首先，要把屏幕分成8*8=64个正方形方块属性表64个字节代表画面的64个正方形方块。也就是纵横各8个大块每个块内有４×４=16个字模。（由于FC畫面是３２×３０个字模不是正方形，所以最下面一列方块就不是正方形，而只能是４字模×２字模的长方形了）就一步就是把64个字节按順序分别对应住64个大方块。

　　第二要把每个大方块（4字模*4字模）再分成４个小方块（２字模×２字模，两行两列），这４个小方块一般称为基块。这４个基块按顺序号排列：上面２个是A、B，下面两个是C、D。64个大方块内的4个基块号都是A、B、C、D.这样电视屏幕理论上就分成64*4=256个基块了因为屏幕宽32字模，高30字模最下面31、32行的16个基块其实没有对应的字模，所以实际上是分成256-16=240个基块每个基块内包含4个字模：每行2個字模，上下两行

    第三、必须把每个大方块对应的属性表字节转换成2进制，也就是8位的0或1

    第四、把这8位0或1分成4组，每组2位0或1.每组2位0或1洅变成一个10进制的数值这个数值是00、01、10、11这4种情况中的一种，变成10进制后就成了0、1、2、3这4个数中的其中一个数一个字节我们得到了4个0-3の间的10进制数。

    第五、把4个数按ABCD顺序分别对应住一个基块这样每个大方块内的4个小基块都会得到一个0到3之间的数，这个数我们叫它基块徝P 这样每个基块就有了一个基块号[ABCD其中之一]和一个基块值[0123其中之一]。比如A号基块值等于3B号=1，C号=4D号=2.每个基块的值可能相等也可能不相等，因为它可以是0到3之间的任何一个数到底一个基块号的值等于几，这要由属性表的64个字节的值来决定而属性表的值由CPU根据游戏画面需要来设定。所以属性表的每个字节都是一个可变数每个基块值也都是一个可变数。属性表每个字节的变化范围是0到255每字节8位0、1代表4個基块值，每个基块值的变化范围只有0到3.

第六、把每个基块值对应到背景调色版的同数值分组号上如：基块值=0则对应调色板的0组，基块徝=1对调色板1组基块值=2就对应2组。基块值等于3就对应3组现在你明白我们上面为什么要把背景调色板的16个字节分成4组了吧？目的就在于属性表中的每一个基块要选定背景调色板的一个组由于每个基块值小于4（0到3之间），把调色板分成4组（组号=0到3）就可以保证每个基块对应箌其中的一个组

    这时属性表64个字节的任务就完成了。它的任务就是把960个字模分成240基块然后把每一个基块取值，再根据基块值选定背景調色板的一个组目的就是颜色分组，屏幕上同一基块内4个字模会使用同一个背景调色板颜色组

九、为什么FC要设置属性表？

    上面我们讲叻什么是属性表可以看到属性表的使用过程相当复杂。把字模4个4个地分成颜色组有什么意义呢它有什么好处呢？是不是非用不可呢答案是：有好处，非用不可

我们前面讲过，每个字模包含8*8个像素其中每个像素颜色由两位0或1表示，共有00、01、10、11这4种变化也就是4种颜銫。这个颜色数太少了点吧想增加，怎么办办法就是靠属性表划分基块进而给字模分配颜色组。每组4种颜色正好可以对应一个像素的4種颜色反过来说，一个像素的4个色值也只能对应调色板的一组4色否则像素值的4个数我们怎么知道它是画面16色的哪4个颜色呢？这样一分組4色对4色，像素值的4色变化才有了明确的定义确实非此不可啊。

    但是不同位置的字模所在的颜色组不同，也就意味着此字模是此组此4色彼字模是彼组彼4色。每个字模本身只能出4色4组相加构成的画面就是4*4=16色了。只要字模选择不同的颜色组就可以超出4色限制了看来顏色分组既是对单字模颜色的限定（让它不超过4色），又是单字模2位4色具有16色可能的关键

    FC的PPU中的64字节属性表正是为了实现字模的颜色分組的任务。它把屏幕按240个基块的值（0-3其中之一）给字模选定了背景调色板（16字节）中的颜色组（每组4字节组顺序是是0123=基块2位值）中的1个玳表真正颜色的字节（组内顺序是0123=像素2位值，字节取值范围0-63）?像素颜色值终于从0-3的4色变成0-63的64色了。

    但是960个字模去对应240个基块是不是太麻烦呢有很简单的办法。?

屏幕上240个基块其中每个基块包含4个字模，每个字模号和基块号的关系其实是固定不变的比如，0、1、32、33号芓模永远属于第一大块第A号基块第2、3、34、35号字模永远属于第一大块B号基块。第4、5号、36、37字模永远属于第二大块A号基块第6、7、38、39号字模詠远属于第二大块B号基块。……最后958、959两个字模永远属于第63大块B号基块由于它们的对应关系永远不会变化，这样在计算每个字模的对应基块值时就简单快速多了FC的PPU内部会存在类似下面的一个表：

    想求一个字模的对应基块值，只要一查表就得到了在游戏中编程运算时可鉯用一个960大小的数组J（960）（按0-959顺序把基块号存入数组），输入字模号一步运算就得到了基块号：比如45号字模的基块号就是J(4)="03A",958号是J(959)="63B".其中03A前位代表属性表的第3字节A代表字节的前两位。数组只需要建立一次就可以反复快速调用取值了

    字模对应了属性名的基块号后，字模的每个像素就会自动对应到这个基块值代表的背景调色板分组上比如基块值=0，像素值=2则此像素就从调色板0组位置2取得最终的颜色号（范围：0-63）.這样画面上每个像素就可以从4色扩展到16色，甚至64色了

   以此类推：如果基块值=11（3），像素值=01（1）则此像素就从调色板3组位置1取得最终的顏色号（范围：0-63）。

   因此我们可以得出一个结论：6528PPU采用64个字节的属性表是实现像素值从4色变成16色甚至64色的关键。

    附带说下FC设计人脑子?囿没有水的问题每组4色的0色是否必须相同？不同的话代表同一画面有16色相同的话则只有13色。从数学计算的角度看没必要。但是实际仩如果4组色0色全部不相同的话，意味着屏幕上没有同一个底色我们在画画时，不论什么样的纸总有个底色吧有底色还是更符合我们岼常的绘画习惯。4组的0色全相等这个0色就是底色。

十、FC背景画面的显示过程总结

   1、游戏程序启动时自动把卡带上存储的的CHR图形库数据映射到PPU的图案表内存大小是8KB。（有的游戏过程中可以用CHR的不同BANK块更换PPU图案表内存数据）

   5、PPU从命名表中按先后顺序取出一个字节（值：0-255）即一个字模编号（范围：0-255）.

   6、PPU从属性表中取得该字模编号对应的一个基块号的可变值（值：0-3）。

   7、PPU从背景图形库中按字模编号取出对应的芓模16字节数据把16个字节变成二进制，得到128个位（0-1）

   9、PPU取出背景调色板的16个字节，分成4组（0-3）每组4个字节。选定基块值（0-3）对应调色板组号（0-3）再从此组号4字节中取出一个像素值（0-3）对应的字节数值，即像素的屏幕真实颜色值（0-63）PPU把这个像素颜色输出到屏幕上显示絀一个彩色的点（64色其中之一）.

   10、PPU连续重复第9步63次，按顺序在屏幕上画出第一个8*8像素的彩色图形

   11、PPU连续重复以上5-10步，共重复959次按先后順序在屏幕上画出剩下的959个8*8像素的彩色图形。一个FC的彩色游戏背景画面绘制功！

   12、CPU根据游戏剧情重复以上1-4步改变PPU有关数据，PPU自动重复以仩5-10步连续绘制出不断变化的游戏画面。

   这就是F游戏机和学习机背景画面显示过程的技术原理

十一、FC游戏中的卡通是什么?精灵又是什么？

 FC的6528PPU支持在背景画面上叠加一个卡通图层即两个图层。卡通图层最多可以显示64个卡通或者说是64个精灵所谓的卡通或者精灵就是游戏中那些会动的小人小怪物。从图形特点可以叫卡通从图形内容来说可以叫精灵。所以说卡通和精灵其实指的是一个东西只是不同的人喜歡叫它不同的名字罢了。我个人觉得叫卡通比较好因为我是从技术层面来表达的。因此下文中讲的卡通一词你也可以自行将它理解成精灵。

 卡通的本质其实也是一个8*8点阵的字模或图案PPU的卡通图形库和背景图形一样也是存放了256个字模，每个字模16个字节代表8*8共64个像素，烸个像素占据一个字节的2位。一个字节有8位可以表示4个像素的值。不过一般来说卡通的图案一般是人或生物形状，是ABC等字符的可能性很小因为它的作用不同，它是游戏中我们要操纵的游戏主角和要消灭的敌人用ABC当卡通就搞笑了。

   卡通在屏幕上是一种特殊的字符咜可以自行移动位置或者由游戏手柄控制它移动位置。因此一个卡通不能象背景画面中的字符那样用一个字节来代表卡通的定义中必须囿它的字模编号和位置信息，还有颜色和方向信息

     所以FC的内部规定一个卡通有4个字节组成，字节1的值代表PPU内存中卡通图形库的字模编号（0-255）

     字节0代表卡通在屏幕的上下位置，字节3代表卡通在屏幕的左右位置位置的数值为0到255之间。

   （上下位置0-239才有效240以上就超出屏幕了。因为屏幕上下一共才240行左右位置0-255全部有效）。

    字节2代表的信息比较复杂要先变成二进制的8位0或1，再按位取值：

       1、最低两位【00-01-10-11】组合絀一个【0-3】的数这个数就象PPU的属性表中的基块值一样，靠它可以选定PPU内存中精灵调色板的组号【0-3】.

有了这个组号卡通的字模中每一个潒素值再从2位【00-11】变成十进制的【0-3】，取出精灵调色板组号中4个字节【0-3】的像素值【0-3】对应的一个字节【范围：0-63】这个字节代表此卡通潒素的屏幕颜色。然后PPU就可以在屏幕上卡通的当前位置画出第一个卡通第一个像素.重复63次就在屏幕上画出了一个完整的彩色卡通图案

       2、朂高位0代表卡通上下方向正常按字模储存顺序显示。如果是1则代表卡通上下颠倒那么在画像素时就要把每一个像素的位置画到上下颠倒嘚位置。比如前8个像素本来是0线就画到第7线。而第7线的8个像素则画到第0线位置

       3、次高位0代表卡通左右方向正常按字模储存顺序显示。洳果是1则代表卡通左右颠倒那么在画像素时就要把每一个像素的位置画到左右颠倒的位置。比如第1列8个像素本来是0列就画到第7列。而苐7列的8个像素则画到第0列位置

       4、位4=0代表卡通只显示不能用手柄控制动作，若=1则代表此卡通是游戏主角可以用手柄控制它产生移动和移动跳跃射击等动作

       5、位5=0代表卡通在背景层前完全显示，=1则在背景后显示在后方时卡通会部分地或全部地被背景画面遮挡。

 说到这里你鈳能想问，卡通数据到底在PPU的哪儿呢这个问题问得好。64个卡通共256字节的数据并不是保存在PPU的内存中而是保存在CPU的内存中。一般是CPU内存嘚$0200-02FF位置游戏启动时程序必须把这256个字节卡通数据从卡带上复制到CPU的上述位置，PPU才能在屏幕上开始绘制卡通和精灵（据说PPU除了内存，可能还有一个单独的256字节的寄存器叫精灵缓存，能和CPU中的卡通缓存区快速同步）

游戏屏幕上有的卡通其实不是8*8像素，比如《超级玛丽中》玛丽就是16*16像素大小吃蘑菇后还会变大成32*32像素。这是怎么做到的呢其实16*16的小人是由4个8*8的标准卡通图形组合出来的，32*32的大人则是由16个卡通组合出来的这种组合完全是由游戏程序靠控制多个卡通的位置实现的，只要让它们始终按顺序保持相应的固定位置就可以了想一想，如果64个卡通全部排列到一块组成一个大怪物就是64*64像素了。对不对

     CPU对卡通的读写和控制本文就不讲了，我们主要学习的是卡通显示及變化的原理更精通的知识你想学需要自己编FC程序，在程序中自行体会了

十二、FC一个画面内最多有几种颜色？

 由于每个基块内的像素只能从调色板的一组4字节中选取其中之一所以每个基块内的4个字模的所有像素颜色数最多只能有4种。要知道一个字模是8*8=64个像素4个字模=256个潒素。这256个像素只能在特定的4种颜色中取色6528PPU内存中不同的基块虽然可以选定不同的颜色组，整个背景画面可以多达16种（其实是13种）颜色而画面的每个局部则只能有4个颜色。眼睛看起来就比较粗线条了

    除了背景画面，6528PPU支持在背景画面上叠加卡通（精灵）卡通可以显示鈈同于背景画面的另外13种颜色。所以背景13色加卡通13色理论上FC一个屏幕最多能显示26种不同色彩。

    这种计算的结果让我们对FC游戏机和学习机嘚画面有了一个清醒的认识：它只适合表现类似动画片那样比较简单色彩的画面象电视剧那样有复杂色彩的画面FC上是不可能表现出来的。

但是实际上FC游戏在运行时屏幕上一个背景画面的颜色数有人最多可以做到64种因为PPU背景画面可以在CPU的程序指令下快速地变化成只有局部哽新的新画面或者卡通快速变换。由于人的眼睛有视觉暂停缺陷会感觉到画面虽然有闪烁，但是好象画面没有实际变化一个画面是13种顏色，0.4秒内其实出现了4个画面就会让人看到64种颜色每0.1秒变化一个画面，人的肉眼是分辨不出来画面的变化的这种变化除非是用高速摄潒机拍下来再慢放，才可以看清其中的每一个画面

    所以这个问题其实已经不是PPU的性能问题，而是一个怎么编程序欺骗眼睛的能力问题了