Salida RGB Consolas Varias (SNESJr, PSX, Saturn, Dreamcast)
Queridos amantes de lo retro:
Los invito a leer mi pequeña aventura
Advertencia, este documento contiene chistes fomes y algo de información técnica, así que si no entendieron algo, aplique Google
Prólogo
Durante los meses que pase en un sanatorio mental, broma, pero durante un tiempo en el que me encontraba sin trabajo, estuve jugando un poco con mis viejas y queridas consolas, realizándole algunas modificaciones y otras cosas locas (que me entretienen más que el hecho de jugar con ellas), sin embargo algo me molestaba siempre, Y era la pésima calidad de vídeo que entregaba mi querida SEGA bíblica (Genesis), durante mi infancia nunca lo note ni me molesto, y eso que jugaba mediante el Switch RF (Antena) de la consola, luego pasaron los años y me reencontré con esta consola, pero ahora tenía las habilidades suficientes para realizar una pequeña modificación, la cual consistía en jugar a través de la salida de vídeo compuesto (CVBS), la realice con éxito y quede bastante conforme con su calidad.
La decepción:
Con la llegada de los LCDs y Plasmas, grande fue mi decepción al ver que las consolas retro presentan una calidad de imagen horrible, claro que es culpa de los pésimos procesos de “upscaling” de imagen de los LCDs, que no son capaces de adecuar las imágenes en baja resolución de los antiguos “cacharros videojuegiles”.
La frustración:
Navegando por los precarios tiempos de Internet a finales de los 90’s, me entere que gran parte de Europa, Japón y otros lados más pudientes, utilizaban un extraño conector de 21 pines llamado SCART, el cual permitía entre otras bondades, disfrutar de los juegos con las máxima calidad de imagen posible para señales analógicas, estoy hablando del “Glorioso RGB” (claro que a 50Hz, que fallaran en algo al menos) nada de “dot crawl” (efecto tablero de ajedrez) o “rainbow banding” ambos beneficios de ese maldito vídeo compuesto (de ahora en adelante “CVBS”) y que se nota aun mas en las consolas SEGA
Dot Crawl en un DVD
Rainbow Banding en acción, con el clásico Sonic 1 y sus cascadas de arco-iris.
La motivación y los primeros pasos:
Decidido a dotar de una nueva característica a mi consola favorita, me dedique a investigar un poco más sobre las señales de vídeo, formatos, conversión de colores, etc, etc
Como primer intento, se me ocurrió tratar de conectar la consola a un monitor VGA, utilizando sus líneas de RGB, pero me encontraba con el dilema de la frecuencia horizontal (Hsync), puesto que las consolas la entregan a 15.7 KHz en niveles TTL, y el monitor VGA (actuales) solo acepta 31.4Khz, o sea el doble exacto, revisando hasta en foros alemanes, di con un circuito que prometía doblar la frecuencia de cualquier onda periódica que se presentara en sus entradas, lo que no decía es que esta debía tener un “duty cycle” del 50% y como en esos tiempos no poseía un osciloscopio, desconocía que la Hsync no respetaba este precepto, y mi pobre monitor nunca "enganchaba" con el video, por lo que así que deseche la idea, y para rematar, en el hipotético caso que lograra duplicarla, solo se dibujaría la mitad izquierda o derecha de la pantalla.
La luz al final del camino:
En mi búsqueda incansable, fui a parar a un sitio de un japonés llamado “ELM-chan”, tipo muy hábil en lo que respecta a aparatos que usen señales de vídeo, el hizo exactamente lo que yo quería, y allí me di cuenta que me faltaba mucho por comprender sobre la generación de señales para VGA, sin embargo, dentro de un link muy oculto de su sitio, encontré un diseño esquemático que al menos me abrió otra senda y genero nuevos bríos para satisfacer mis requerimientos visuales en cuanto a las viejas glorias de 16bits
Spoiler: MOSTRAR
Revisando el diseño, no parecía muy complicado, pero como todo en la vida, lo simple es lo más complejo a su vez, me desilusione (bueno ni tanto, me lo esperaba) cuando no encontré en ninguna tienda de electrónica chilena los mencionados “Chips” que aparecían en aquel prometedor diagrama, premuniéndome del MSN contacte a mi retro-colega Strider_Hiryu, y gracias sus gestiones financieras, encargamos (5) LM6172 y (2) LM1881, los cuales llegarían aproximadamente a mis manos dos meses después (era navidad y el caos mundial reinaba en cuanto a encomiendas) al menos llegaron sanos y salvos.
Ya con estos bichos en mis manos me propuse construir aquello que valdría oro si era verdad.
me costaron una maldita fortuna, pero se ven tan geniales
La Teoría:
Aquí se presenta algo de información técnica, si deseas puedes saltarte este capitulo (pero te recomiendo que lo leas de igual manera, aunque sea para confundirte aun mas jaja)
¿Que es lo que hace el circuito realmente?, Se estarán preguntando (y si es que leyeron todo lo anterior, jaja) en términos simples, el circuito es capaz de convertir las señales de RGB provenientes de cualquier consola y adaptarlas a un tipo de señal que la mayoría de los TV modernos poseen, y me refiero al vídeo por componentes, si, ese “cablerio” de tres colores llamados(Y-Pb-Pr) o (YUV)
a su vez, ¿que tienen de extraordinarios esos "Chips"? se deben estar preguntando, pues la verdad es que los LM6172 son amplificadores operacionales de alta velocidad, con una ancho de banda de 100MHz, cuando el común de estos llega con suerte a 4MHz, insuficiente para los 40MHz que requieren las señales de vídeo
el LM1881 es un extractor de señales de vídeo, se le ingresa CVBS y extrae las señales de sincronismo vertical (VSync) y el compuesto (Csync)
ademas de las señalizaciones como "Back-porch" vitales para sincronizar el circuito y lograr el "black level clamp"
Un poco de Historia
El vídeo por componentes nació gracias a la floreciente tecnología digital, y de mano de los DVD se masifico en su uso hogareño, la gracia de este sistema, es que casi no tiene perdidas de calidad como lo hace el CVBS, lo podríamos llamar un “Cuasi-RGB” y su base de funcionamiento es la “reducción de información” que lleva a cabo para lograr el mismo efecto que el RGB es su estado puro.
El vídeo por componentes análogo (VCA) o (Y-Pb-Pr) está formado por las mismas señales de RGB, pero se utilizan de manera diferente, mediante la técnica de “sustracción de color” es capaz de presentar en pantalla, el mismo efecto que si fuesen usadas las tres señales, sin embargo solo utiliza una fracción de cada una de la siguiente manera:
Código: Seleccionar todo
Y = 0,299R + 0,587G + 0,114B
Pb = 0,564(B-Y) = - 0,169R - 0,331G + 0,5B
Pr = 0,713(R-Y) = 0,5R - 0,419G - 0,081BLas señales Pb y Pr, representaran la información de color o “Crominancia”, cabe destacar que no se necesita una tercera señal para representar al verde, puesto que con las dos anteriores es suficiente, mediante un mecanismo de “conversión matemática inversa” dentro del TV, este es capaz de reconstruir todo y dejarlo como si fuese RGB
Una imagen ayudara a comprender este fenómeno (que se obtuvo del estudio de la visión humana y su percepción de la realidad)
de arriba a abajo, imagen original, imagen (Y), imagen (U), imagen (V)
de izquierda a derecha, imagen original, imagen (Y), imagen (U), imagen (V)
mas info aquí
http://www.equasys.de/colorformat.html
Amplificadores operacionales y ecuaciones
de lo anterior de desprende que se deben sumar las señales, y la forma correcta de hacerlo, es mediante el uso de amplificadores operacionales, en este caso unos específicos que trabajan a altas velocidades, pero que conservan el mismo principio de funcionamiento
de un complejo estudio matemático que no expondré, obtuve las siguientes ecuaciones, las cuales me servirán para mejorar, si es que se puede, el circuito original de ELM-chan
imagen hecha completamente en Word2003 y Electronic Workbench 5 (añejisimo)
gracias a estas ecuaciones, pude mejorar los valores que compondrán la señal, cambiando los valores propuestos por el autor original
para la señal Y se tenia que usar las resistencias de 833, 424 y 2270 Ohms, los cuales reemplazados en la primera ecuación daba por resultado
Y = 0,3R + 0,5896G + 0,110B
un poco alejado de la ecuación fundamental de conversión de color
utilizando la pequeña ayuda de EXCEL, cree una plantilla para calcular valores en tiempo real o sea "al tanteo"
llegando a los siguientes valores de resistencias : 1060, 540 y 2780 Ohms
los cuales daban por resultado para la señal Y
Y = 0,2990R + 0,5869G + 0,1140G
muy cercano, por no decir exacto a la ecuación de conversión!!!
lo mismo se aplico para las señales de Pb y Pr, por lo que el circuito original fue modificado en varios valores
al final de este escrito se puede ver mi diseño completo "corregido"
Fuente de Alimentación:
una cosa que me molesta de los amplificadores operacionales, es el requerimiento de una "fuente simétrica" de voltaje para polarizarlo,
que quiere decir esto, que requiero por ejemplo +5 y -5 Volts continuos, armarlo seria fácil si me comprase un Transformador con derivación central o TAP, pero con mi escaso tiempo y mal horario de trabajo, tenia que encontrar una solución, lo primero que se ocurrió fue hacer una "tierra virtual"
y aplicar 10Vdc y obtener +/-5 con un "divisor de tensión", pero recordé que esos circuitos son ineficientes y pueden llegar a crear un gran "offset" en el amplificador
un circuito interesante que puse a prueba, fue el siguiente(me demore meses en pillar este circuito) :
"Discrete Virtual Ground & Rail Spliter" del maestro Croata "Sijosae"
le coloque un transformador común y silvestre de un SEGA Channel de 12Vdc y el circuito entrega aprox +/-5.5V, demostró ser muy estable,
claro que cambie esos transistores por unos de mayor capacidad de corriente, un 2N2222A(NPN) y 2N2907(PNP), también agregue unos reguladores
7905 y 7805 para fijar el nivel en -/+5Vdc, quedo de lujo!!
otro pequeño problema fue ubicar el famoso transistor RN2202 (PNP), por suerte,
en el datasheet salia un equivalente, el cual hice con un 2SA684 (PNP) y dos resistencias de 10kOhms
La práctica:
Bueno, si se saltaron todo el capitulo anterior mal hecho, no broma pueden seguir, pero
Si no entendieron lo anterior no importa, Google y “Wikipiedra” son sus amigos, aunque la mejor info esta en ingles.
Volviendo con lo nuestro, ya con los materiales listos, comencé a armar el esquemático, cables por allí y cables por allá y llegue al siguiente “nido de pájaros” lindo ¿no?
trato de conectarlo a mi querida negrita de SEGA, aquí unas fotitos de mi "área de trabajo"
la Biblia, mi gran apoyo XD
cables perro-perro o caiman-caiman FTW!!!!
Nótese el clásico radio-reloj, 4:52 AM XD
La Hora de la Verdad
checkeo de controles, empieza el conteo, 3....2...1....0.....ignición...¿y?
Spoiler: MOSTRAR
y el del televisor, una nimiedad le pasa a cualquiera 8-S
así que nuevamente 3......2......1......
Spoiler: MOSTRAR
pero basta con decirles que soñaba con este bicho
Anomalías
una "anomalía" que no puedo identificar, es que debo quitar el condensador de 100nf de acople en la linea de (G) para obtener vídeo,
si se lo coloco, todo el circuito entra en corte y el tester registra 100mA!!
FIXED!!! tenia un pin al aire en el integrado 4053, lo que provocaba una mala configuración de este, así que al fin pude colocar el dichoso condensador de 100nf en la linea de (G)
la segunda anomalía, es que si la consola se apaga antes que el conversor, este entra en corte, generando la misma situación anterior,
así que el engendro salio medio "mañoso", el protocolo a seguir es el siguiente:
se debe encender siempre la consola antes que el conversor, y apagar el conversor antes que la consola y retirar,
creo que podre lidiar con ello
El Resultado!
ahora una seguidilla de imágenes de comparación entre esa basura llamada CVBS y el Glorious YPbPr!
con algunos de mis juegos favoritos de la Genesis/Megadrive
Spoiler: MOSTRAR
luego pensé, ¿pero como conectare esta belleza a esa otra belleza?
y como en este país es imposible encontrar los famosos cables SCART para las diversas consolas y Ebay no es la opción, puesto que cada cable vale al menos 20USD, y no estoy dispuesto a gastar 100 lucas en cables 8(
opte por fabricarme un cable con los nobles conectores DSub alias DB15 y el DE-9
materiales
-3 metros de cable de 5 hilos, pero use 1.5mts
- un conector DE-9 Macho
- 10 o mas Dsub Macho (uno para consola que tengo) XD elegí el Dsub, porque mi Dreamcast tiene Salida VGA y no quería hacer 2 cables
- 30 condensadores de 220uf, 6.3V o mas (3 por cada consola)
- 30 Resistencias de 75 Ohms (3 por cada consola)
el "Pinout" lo decidí por mi cuenta, así que no corresponde a ningún protocolo, bueno el del Dsub si es VGA standard
Soldaditas por aquí...
y allá....
y voila!
la SEGA Genesis y el Proceso de RGB output
esta consola (y casi todas) requería un paso previo y era lograr los niveles correctos de las señales de vídeo, esto se logra añadiendo un condensador de 220uf en serie con una resistencia de 75 Ohms por cada linea de señal de la siguiente forma:
gracias a Emiliano por la info
yo soldare directo al PCB en vez de usar el AVport (Din8U) de la Genesis Model 1
pines a soldar, Señales Rojo (R), Verde (G), Azul (B), Amarillo (CVBS), Negro (GND)
que sirvan de algo los cables IDE
sierra para cortar palitos de maqueta
hermoso
ya falta poco
like a boss!!
Para Cerrar
parte circuito original del maestro ELM-chan, tuve que modificarlo,
como el uso de potenciómetros de precisión de 25 vueltas, en vez de los arreglos de resistencias en paralelo,
y otros detalles que no recuerdo, pero que se traduce en el siguiente esquemático final:
Spoiler: MOSTRAR
lastima que no se aprecie mucho en las fotos (NSFW)!!!
Spoiler: MOSTRAR
nos vemos en la junta, prometo llevar este engendro
Próximos Episodios
- llevar a PCB este "engendrito electrónico"
- Mod VGA/RGB/CVBS Dreamcast
- Mod de Region Genesis Model 1
STAY TUNED!!!!
UPDATE:
¡PCB listo!
Luego de batallar si usar una o dos caras, me decidí por usar dos, pues me fue imposible realizar el routing en una sola cara, sin tener que ampliar la superficie, mi meta era realizar el circuito en una placa de 10x10cm, para guardarla en una contenedor plástico de esas dimensiones.
Sin mas preámbulo, aquí el proceso (resumido) de llevar desde el diseño a la realidad, este proyecto.
Materiales necesarios, la caja plástica es de una cinta DLT de respaldo (cortesía de Bansander xD) perfecta para lo que quería (blanda y translucida).
Transfer listo a ambos lados, usando la técnica del tóner y la plancha, se ocupo tres agujeros como guía para hacer coincidir los demás.
Placa atacada por ácido férrico.
Hermoso, ¿no?
Placa pulida y lista para ser agujereada.
¡Agujeros listos!
Soldando algunos componentes y...
¡LISTO!, se puede ver desde izquierda a derecha, un switch para on/off, entrada para energía y entrada de señales RGB.
Conector de salida (RCA) con los colores que quería, donado de una placa de TV que justo recogí estos días.
Se preguntaran porque están inclinados los potenciómetros de precisión, pues fue para poder soldarlos, ya que algunas pistas eran superficiales.
Conectada al televisor, disfrutando Gunstar Heroes de Genesis a full calidad. (placement de CasaRoyal, paso piola xD)
Vista superior, a la izquierda, placa para alimentación dual, a la derecha, el Encoder RGB2YUV.
Vista inferior, para que me crean que fue a dos caras xD.
Con esto, doy por terminado y listo el proyecto.
¡¡No me queda mas que...jugar a la máxima calidad posible!!
¡Saludos!
