世嘉土星图形技术研究2
内容提要
本文介绍世嘉土星VDP2图形芯片的2D背景渲染机制，重点解析NBG0层。内容涵盖单元格式的五级层级（单元、字符、页、平面、地图）、寄存器配置（如CHCTLA、PNCN）及数据寻址流程。通过分析寄存器值，推导出从PNT条目提取调色板和字符号，再定位VRAM像素数据，结合CRAM调色板解码RGB，最终还原640×224背景图像的方法。
延伸解读
理解五级层级是解析关键
本文详细拆解了VDP2单元格式的五级层级：单元、字符、页、平面、地图。理解这一层级关系是解析背景图像的基础。例如，NBG0的字符由2×2个8×8单元组成，因此每个字符为16×16像素，这直接决定了屏幕划分和PNT寻址的计算方式。掌握这种从底层单元到顶层地图的构建逻辑，有助于逆向分析其他图层或游戏。
寄存器配置决定渲染路径
VDP2的渲染行为由一系列寄存器控制，如CHCTLA定义字符尺寸和色彩模式，PNCN定义PNT条目格式，PLSZ和MPOFN等则决定平面布局和地图基址。本文通过解析CHCTLA=0x1111等寄存器值，推导出NBG0使用16×16像素字符和256色模式。这表明，寄存器快照是逆向工程的关键入口，不同配置会显著影响数据解析方式。
PNT条目是图块实例化指令
PNT中的每个条目相当于一个“图块实例化指令”，包含字符号、调色板bank、翻转位和优先级等属性。本文展示了如何从16位条目中提取调色板bank（高3位）和字符号（低12位），进而定位VRAM中的像素数据。理解PNT条目的位域结构，是正确解码背景地图的核心步骤。
调色板与像素索引的映射关系
在256色模式下，每个像素字节是CRAM调色板的索引，但实际颜色由调色板bank和索引共同决定。本文通过公式abs_color_idx = pal_bank * 256 + color_idx，将像素索引映射到CRAM中的具体颜色。同时，土星RGB555格式需要转换为8位RGB，转换时需注意位扩展方法，否则颜色会失真。
Q&A
世嘉土星VDP2的单元格式（Cell format）中，数据层级从下到上是如何组织的？
单元格式的数据层级从下到上依次为：单元（Cell，8×8像素）、字符图案（Character，由1×1或2×2个Cell组成）、页（Page，由字符图案按32×32或64×64排列）、平面（Plane，由页按1×1、2×1或2×2排列）、地图（Map，最终寻址的卷轴全景图）。
在解析NBG0背景时，如何从PNT条目中提取调色板号和字符号？
PNT条目为16位数据，其中高3位（bit 12-14）表示调色板bank（pal_bank），低12位（bit 0-11）表示字符号（char_num）。提取方法：pal_bank = (map_val >> 12) & 0x7，char_num = map_val & 0x0FFF。
在8bpp（256色）模式下，如何根据字符号计算字符图案在VRAM中的基地址？
在8bpp模式下，一个16×16像素的Character占用256字节（0x100）。基地址计算公式为：base_addr = char_num * 0x80（等价于(char_num << 2) * 0x20）。该图案由4个8×8的Cell组成，偏移分别为：左上0x000，右上0x040，左下0x080，右下0x0C0。
世嘉土星VDP2的CRAM中，RGB555颜色如何转换为8位RGB值？
CRAM中每个颜色值为16位，按RGB555格式存储：低5位为红色，中间5位为绿色，高5位为蓝色。转换时，将5位值扩展为8位：r = (r_5bit << 3) | (r_5bit >> 2)，g和b同理。
在解析NBG0背景时，如何计算屏幕上任意位置对应的PNT地址？
对于屏幕坐标(tx, ty)，先计算所在Page编号：page_x = tx // 32，page_y = ty // 32，page_index = page_y * 2 + page_x（因为Plane为2×2 Page）。然后计算Page内局部坐标：local_x = tx % 32，local_y = ty % 32。最后PNT地址 = map_base + page_index * 0x800 + (local_y * 32 + local_x) * 2。
世嘉土星VDP2的NBG0层在解析时，为什么最终能还原出640×224的背景图像？
因为屏幕分辨率为640×224，每个Character为16×16像素，所以画面包含40列×14行个Character。每个Character对应一个PNT条目，通过解析PNT条目得到字符号和调色板号，再读取VRAM中的像素点阵和CRAM中的调色板，最终填充像素即可还原出640×224的图像。
