24、Atari 2600：视频信号、音频升级与自制游戏开发指南

Atari 2600：视频信号、音频升级与自制游戏开发指南

1. 视频信号类型介绍

在连接电子设备时，我们会接触到不同类型的视频信号，它们各有特点。

1.1 S-Video

S-Video输出将信号分为两路，一路是包含黑白图像信息的亮度信号（Luminance，Y），另一路是包含所有颜色信息的色度信号（Chrominance，C）。如今，大多数电视、DVD播放器、数字录像机和其他消费类视频设备都配备了S-Video接口，它是一种小型的四针迷你DIN接口，有时也标记为Y - C。

1.2 复合视频（Composite Video）

复合视频输出包含一个整合了所有亮度、颜色和定时信息的单一信号。由于信号的这种组合方式，在重建视频时不可避免地会出现明显的伪像。复合视频通常由一个RCA插孔传输，这个插孔一般为黄色，以区别于通常为红色和白色的音频插孔。

1.3 RF

RF信号不仅包含视频信号，还引入了音频信号，是向电视传输信号质量最低的方法。它常用于通过无线传输（用天线接收）或有线电视广播电视信号。RF能够在单根电线的不同频率上传输广泛的视频和音频信号，但容易受到多种来源的干扰。电视和其他设备上的RF插孔通常采用同轴F型适配器，较旧的电视可能没有同轴插孔，而是使用两个螺丝端子连接开关盒或天线。

视频信号类型	信号特点	接口类型	应用场景	信号质量
S-Video	分为亮度和色度两路信号	四针迷你DIN接口（Y - C）	电视、DVD播放器等	较高
复合视频	单一整合信号	黄色RCA插孔	常见视频设备	一般
RF	含视频和音频信号	同轴F型适配器或螺丝端子	电视广播	较低

2. Atari 2600立体声音频输出改造

2.1 改造背景

Atari 2600在1977年推出时，许多家用游戏机都内置了扬声器用于音频输出。Atari最初似乎也计划为2600采用同样的方式，因为最初的六开关型号机壳内有两个用于安装小扬声器的插座。但最终，Atari决定通过标准RF输出将音频发送到电视，所以所有Atari 2600型号都没有内置扬声器。实际上，Atari 2600硬件支持左右声道音频输出，但TIA芯片的输出在电路板上连接在一起，导致用户只能获得单声道音频输出。

2.2 改造优势

一些Atari游戏能从立体声输出中受益，例如早期的双人游戏Combat、Indy 500、Air - Sea Battle等，玩家1的音效在左声道，玩家2的音效在右声道。还有一款新的自制游戏Skeleton +，利用立体声输出帮助玩家在3D迷宫中定位骷髅。

2.3 准备工作

要进行改造，你需要准备以下物品：
- 零件 ：
- 两个2.0K欧姆、1%精度的电阻
- 两个0.1uF的电容（Radio Shack零件编号272 - 109）
- 两个女性面板安装式RCA音频插孔（Radio Shack零件编号274 - 346）
- 24英寸的18 AWG电线
- 2英寸小直径热缩管（可选）
- 工具 ：
- 标准尺寸的菲利普斯头螺丝刀
- 尖嘴钳
- 电线剪
- 电线剥皮器
- 烙铁
- 带有1/4英寸钻头的钻头或Dremel工具
- 胶枪（可选，用于固定音频电缆）

2.4 改造步骤

graph LR
    A[打开Atari 2600获取电路板] --> B{TIA芯片是否为插座式}
    B -- 是 --> C[移除芯片，弯曲12和13引脚并重新插入]
    B -- 否 --> D[小心切割12和13引脚并弯曲]
    C --> E[焊接两个2.0K欧姆电阻到5V焊盘]
    D --> E
    E --> F[准备连接音频插孔的电线并焊接电容]
    F --> G[在机壳上钻孔安装RCA插孔]
    G --> H[安装RCA插孔]
    H --> I[将RCA插孔外部环的接线片接地]
    I --> J[将TIA芯片的电线焊接到RCA插孔中心柱]
    J --> K[用胶枪固定电线]
    K --> L[重新组装Atari 2600]

1. 打开Atari 2600，获取电路板，将RF屏蔽片放在一边，TIA芯片位于电路板底部。
2. 如果TIA芯片是插座式的，移除芯片并将12和13引脚向上弯曲，然后重新插入芯片；如果芯片是焊接在电路板上的，使用Dremel工具尽可能靠近电路板切割引脚并向上弯曲。
3. 预热烙铁，将两个2.0K欧姆电阻从12和13引脚焊接到5V焊盘。
4. 准备两根约一英尺长的18 AWG电线，将0.1uF电容的一侧焊接到每根电线上。可以使用热缩管或电工胶带屏蔽连接点，防止短路。将电容的另一侧焊接到12和13引脚与电阻形成的接点上。
5. 在Atari 2600机壳顶部后半部分使用钻头或Dremel工具钻两个孔，注意孔的位置不要太靠近机壳边缘或太低，且两个孔之间要有足够的间距。
6. 安装RCA插孔，每个插孔由插孔本身、小垫圈和螺母组成。从机壳外部插入插孔，然后套上垫圈并拧紧螺母。
7. 将每个RCA插孔外部环的接线片焊接到地，用一根电线连接两个接线片，再用另一根电线将其中一个接线片焊接到电路板上可用的接地处，最方便的焊接点是与3/4频道开关相连的位置。
8. 将之前焊接到TIA芯片的电线分别焊接到每个RCA插孔的中心柱上。
9. 可以使用胶枪将电线固定在电路板上，避免影响 cartridge 端口或开关。
10. 重新组装Atari 2600，更换RF屏蔽片，将RF电缆插入电路板，将电路板放回机壳并拧紧螺丝。

完成改造后，将Atari 2600连接到电视和立体声系统，启动Combat游戏，你应该能在不同的扬声器中清晰听到玩家1和玩家2的音效。你还可以尝试其他游戏，感受立体声效果。如果你想尝试Skeleton +游戏，可以在AtariAge（www.atariage.com/store）购买游戏卡带，也可以从该网站下载二进制文件在Atari 2600模拟器中先进行体验。

3. 改造原理剖析

Atari 2600中的专用TIA芯片支持两个音频通道，信号从芯片不同引脚分别输出。但这些引脚连接到电路板后就被连接在一起，导致电视输出单声道音频。由于这两个通道的信号是分别从TIA芯片输出的，我们可以对其进行分离，将信号导向其他地方，这就是本次改造的原理。

部分游戏具有立体声特性，是因为Atari 2600本身具备两个音频通道。许多早期Atari游戏使用一个通道输出玩家1的音效，另一个通道输出玩家2的音效，从而产生明显且实用的立体声效果。不过，对于某些游戏，立体声效果可能并不理想，例如Pitfall II，其音乐在一个声道播放，音效在另一个声道播放。为了解决这个问题，可以添加一个开关，让玩家在立体声输出和单声道输出之间切换，这样就能在玩Pitfall II等游戏时避免可能令人烦恼的立体声音效。

4. 自制游戏开发

4.1 开发现状

尽管Atari 2600于1977年推出，至今已有近30年历史，但它仍拥有一批忠实粉丝，这些粉丝如今仍在为其开发新游戏。尽管这些爱好者利用业余时间编写游戏，但这些自制游戏的质量通常与Atari 2600鼎盛时期的商业游戏相当，甚至更胜一筹。近年来，已经有许多这类自制游戏发布。

4.2 开发优势

如今的自制游戏开发者相比20世纪70年代末和80年代初为Atari 2600编写游戏的程序员具有诸多优势：
- 信息获取便利 ：得益于互联网，大量关于Atari 2600编程的信息可在线获取，任何人只要会使用搜索引擎就能轻松找到。而在过去，这些信息是公司的机密，像Atari和Activision等公司激烈竞争，都试图通过技术优势使自己的游戏脱颖而出。
- 交流学习容易 ：除了众多提供Atari 2600编程技术信息的网站，开发者还能在线与经验丰富的程序员交流。这些程序员乐于分享知识，提供改进代码和提升游戏趣味性的建议。一些自制游戏作者还编写了详细的教程，帮助初学者入门。许多程序员在开发游戏时还会征求Atari 2600粉丝的反馈。
- 开发工具优秀 ：一流的Atari 2600模拟器让开发者能在个人电脑上立即测试自己的作品。基于闪存ROM的游戏卡带允许将程序下载到卡带中，无需焊接就能在真正的Atari 2600上测试软件。开发软件也很丰富，能快速编译并生成与Atari 2600兼容的二进制文件。

4.3 实用硬件工具

• Supercharger ：这是Starpath（原Arcadia）在20世纪80年代初销售的外设，可从磁带加载游戏。由于它只需要音频源来加载游戏，所以也能从音频CD甚至个人电脑直接加载游戏。虽然它原本只用于加载Starpath销售的商业游戏，但可以进行修改以加载任何2K或4K游戏，修改方法可在www.atari2600collector.com/scmod.htm找到。二手Supercharger价格相对便宜，是开发2600游戏的不错投资。
• Cuttle Cart ：由Schell’s Electronics的Chad Schell创建的现代Atari 2600游戏卡带，它采用与Supercharger相同的原理加载游戏。与Supercharger不同的是，Cuttle Cart支持2600游戏采用的几乎所有内存切换方法，这使得绝大多数游戏都能使用它运行，因此它是一种更灵活的开发工具，因为Supercharger只能运行最大4K的游戏。不过，Cuttle Cart已停止生产（大约生产了200个），但其所有者会定期出售。Chad Schell还为Atari 7800创建了新版本的Cuttle Cart，它支持2600和7800游戏，可从多媒体卡（MMC）加载游戏，并具备复杂的内置菜单软件。

4.4 游戏制作与发布

完成游戏开发后，将其制作成游戏卡带很容易。开发者有两种选择：
- 购买所有组件，自己制作并销售游戏卡带。
- 让第三方发布游戏并从销售中获取版税。虽然销售Atari 2600游戏不会让人暴富，但看到自己的游戏在在线商店中出售，配有专业设计的标签和手册，还是非常有成就感的。

如今，从头构建新的Atari 2600游戏卡带比过去容易得多。得益于新的Atari 2600印刷电路板（PCB），如Pixels Past生产并由AtariAge销售的产品。在有新电路板之前，需要拆解和修改现有的Atari 2600游戏PCB，这是一个繁琐的过程，因为需要从电路板上焊下现有的ROM芯片。而使用新的PCB，开发者只需购买各种零件，将游戏二进制文件烧录到EPROM中，然后将零件焊接到电路板上。测试电路板后，将其放入Atari 2600游戏卡带外壳，贴上新标签，一款新游戏就可以在真实系统上玩了。

4.5 开发资源推荐

如果你想了解更多关于为Atari 2600创建自制游戏的信息，以下资源是很好的起点：
- AtariAge（www.atariage.com） ：大力支持Atari 2600自制游戏社区，为开发者提供了许多资源。其“正在开发”部分列出了所有正在开发的2600游戏，并配有描述和截图。“自制游戏开发论坛”有许多自制游戏作者参与，是开发者在开发过程中获取帮助和反馈的好地方。当游戏完成后，AtariAge可以发布你的游戏并在其在线商店（www.atariage.com/store）销售。它是Atari 2600自制游戏的最大出版商，还经常参加经典游戏活动以推广自制游戏社区。此外，它还销售Pixels Past创建的Atari 2600电路板和其他组件，方便开发者自己制作游戏卡带。
- Stella Mailing List（www.biglist.com/lists/stella） ：这是一个专门用于Atari 2600编程的邮件列表，有大量活跃的Atari 2600程序员参与。当你遇到难题时，它是获取信息的最佳来源之一，并且其存档丰富且可搜索。
- 2600 Programming for Newbies（www.atariage.com/forums/viewforum.php?f = 31） ：Atari 2600程序员Andrew Davie（Qb的作者）正在为对Atari 2600编程了解甚少但想学习的人编写不断更新的编程教程。

总之，Atari 2600虽然年代久远，但无论是对其硬件进行改造以提升音频体验，还是开发自制游戏，都有着独特的魅力和丰富的可能性。通过上述介绍的方法和资源，爱好者们可以更好地探索和享受Atari 2600带来的乐趣。