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之前寫了如何寫一個nes模擬器，感覺有些語焉不詳，現補充一個小白文章。

FC游戲模擬器是如何工作的

我們小時候很多人玩過任天堂的紅白機游戲。但是它是如何工作的，卻很少有人提及。

今天我們來討論任天堂的游戲機工作機制。首先我們看到的是游戲畫面，實際上老式的電視的分辨率是240*256的。

它是如何工作的呢？

FC游戲機中包含CPU，PPU，卡帶，內存。當我們開機時，CPU加載卡帶的游戲程序到內存中，將游戲中的畫面通過端口寫入到PPU（圖片處理器）中。CPU只需要對PPU進行簡單的端口操作，PPU就能將需要顯示的內容顯示在屏幕上。

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PPU負責繪圖圖像，請注意PPU繪制了每一個點，即240*256=61440個點。并且繪制這么多點只需要20ms。在1秒的時間內要繪制50幅這樣的圖像。我們的游戲才會如此的流暢。所以要做這個模擬器。我們需要在窗口中繪制連續的圖像。在Windows中我們需要尋找一個能快速繪制圖像的函數。它要在1秒鐘能繪制50幅連續的圖像。

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第一篇 CreateDIBSection函數的使用

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在想寫模擬器之前，我們尋找這樣一個函數。我們把圖像的（顏色）RGB值寫入到一個內存中，然后把它畫到窗口中來。

它就是CreateDIBSection。其實有個知名度比較高的函數SetPixel(),但是它太慢了。SetPixel函數是把一個點直接畫到屏幕上來，6萬個點，太耗時了。而CreateDIBSection不一樣，它幫我們分配了一段內存，我們把一屏幕的顏色值都拷貝進去，一次輸出到屏幕，所以速度快。

當然我們還可以用DirectX中的函數，速度更快，先不討論它。

函數的聲明如下：

HBITMAP CreateDIBSection(

HDC hdc, // handle to DC 指向DC的句柄，就是我們窗口的DC，

CONST BITMAPINFO *pbmi, // bitmap data 位圖信息

UINT iUsage, // data type indicator 數據類型，我們需要的是RGB格式

VOID **ppvBits, // bit values 指向內存地址的指針，注意這個函數給我們分配的一段內存，我們只需要提供指針給它就好。

HANDLE hSection, // h 不管它

DWORD dwOffset // offset to bitmap bit values 不管它

);

下面我分別用SetPixel和CreateDIBSection函數實現顯示點陣圖形A。

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繪制圖形的最基本的是繪制點，我們來實現一下。

/************************************************************************/

/* 注釋： 屏幕畫點函數 - 繪制到內存中

函數名： draw_window_point

參數： x,y 要畫點的坐標，color 顏色值，video 對應內存緩沖地址

width 窗口的寬度 */

/************************************************************************/

void draw_window_point(int x,int y,UINT color,UINT * video,int width)

{

//點的偏移量

int p_offset = 0;

//坐標的值超出了限制，就直接返回

if(y > NES_DISP_WIDTH -1 || x > NES_DISP_WIDTH -1)

return;

//計算點位置，

p_offset = y * width + x;

//畫點，把要繪制的顏色值放入到對應的內存。

*(video + p_offset) = (UINT)color;

//返回1

return;

}

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由于所有的圖形我們都需要現繪制在內存中，然后一次畫到屏幕上，這樣才能避免速度慢引起的閃爍。

這個函數就是把點繪制到指定的內存中，x,y指明了繪制的坐標，color是顏色值，video是繪制的起始地址，

width是繪制圖形的寬度。現在假如我們要把NES游戲的畫面從PPU中取出并繪制到內存中，那么游戲畫面是

240高*256寬的。假設我們取第3行，第2列的顏色值，放入到 video中，那么p_offset = 3 * 256 + 2。

如果你理解了這些，我們就可以繪制圖形了。在NES的基本塊是被稱為Tile（磚塊），我們先繪制磚塊。

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第一步，繪制Tile磚塊

Tile在游戲中被定義為8X8像素的，

00010000 一個字節0x10

00101000 一個字節0x28

01000100 一個字節0x44

10000010 一個字節0x82

11111110 一個字節0xfe

10000010 一個字節0x82

10000010 一個字節0x82

10000010 一個字節0x82

例如上圖是以字母A的表示方法，用每一位表示一個點。因為是1位只能表示0或1，上圖只能表示兩種顏色（例如黑和白）。00010000是二進制，而后面的0x10是16進制，二者等價。我們先來繪制它（一個“A”）。

1.使用SetPixel來繪制

首先定義一個數組，就是上面的內容。

//字模數組

unsigned char buffer[]={0x10,0x28,0x44,0x82,0xfe,0x82,0x82,0x82};

然后寫出繪制它的程序：

void Draw_Char88(HDC hdc,int x,int y,unsigned char * p)

{

int i,j;

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//繪制圖案

for (j =0;j < 8;j++)

{

for (i = 0;i < 8; i++)

{

//從數組中取出1位，如果為1，繪制紅色點。

if(1 == (p[j] >> (7 - i) & 1))

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SetPixel(hdc,x + i,y + j,RGB(255,0,0));

?

}

}

}

如果沒有意外，你能在坐標（100，100）處看到一個紅色的“A”。在這個函數中怎么從一個字節中取出1位是你需要思考一下的，剩下的都很簡單。

2.使用CreateDIBSection

如你所見，使用 SetPixel是簡單的，由于性能的考量，我們不得考慮更快的實現方式。

這比第一種要復雜的多，你要做好心理準備。

Draw_Char88(hdc,100,100,(unsigned char*)buffer);

hmap = CreateScreen(hWnd);

LoadFrame(g_WorkFrame,hdc,g_pScreenMem,hmap);

這種方式，你需要把圖形寫入到內存中，然后復制到函數為你分配的位圖緩沖中，最后才能顯示到屏幕。我們繼續用上一個函數Draw_Char88，但是把SetPixel替換成了draw_window_point，因為我們不直接輸出到屏幕，而是內存。接下來我們使用 CreateScreen創建了一個位圖段，它為我們分配了一段顯示內存，我們需要把寫入內存的數據拷貝過去。在 LoadFrame中執行了拷貝過程（memcpy），并把圖形繪制到屏幕中。下圖是demo程序的顯示結果。

完成了這2個程序，你應該已經了解點陣圖形的顯示。當然，上面用1位表示顏色，只能有2種顏色肯定是不夠的。如果要表示多種顏色，我們當然期望每個點都能直接用顏色值表示（假如是32位，32*8=256字節，一個Tile圖塊需要256字節表示，顯然占有內存太大了）。但NES內存過小，不可能采用直接顏色值的方式。什么樣的方式能減小使用內存呢？

1、使用多級索引，NES的Tile中的值不是顏色值，而是索引到色盤中；

2，減少顏色數，NES在一共只定義了64種顏色。

NES中使用了4位的顏色索引，在屬性表中存儲了高2位；在圖案表中存儲了低2位，其中前一個圖形塊(8字節)表示顏色的bit0位，后一個圖形塊(8字節)表示顏色的bit1位。

下圖顯示了低2位是如何表示的，注意圈中的數字，Address中-$000E 的最高為1，$0006中最高位是1，那么圖形的第7行第1個顏色的索引就是3（Result中圈中數字）.

我們就來利用低2位繪制圖案表。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的从零开始写NES模拟器的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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