tutorial.2 の履歴(No.8)

ビットマップモード1†

GBAの画面の表示方法には大きく分けて２種類あります。それはビットマップモードとタイルモードです。さらにビットマップモードではMode0, 1, 2とあって、ビットマップモードではMode3, 4, 5と別れています。図にすると次のようになります。

Mode	名称
0-2	タイルモード
3-5	ビットマップモード

まず最初はビットマップモードの3～5を練習してみましょう。

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ビットマップモード†

このモードはとあるメモリ領域に値を書き込むと、それがそのまま画面に反映されます。GBAの画面サイズは240x160ドットで1ドットにつき2バイトです。240x160x2の容量は76800バイト。メモリ領域（VRAM）は0x6000000番地から開始されます。

領域名称	開始位置	終了位置	大きさ（バイト）
VRAM(Video RAM)	0x6000000	0x6012C00	76800

ドットを表示する関数をソースコードで書くと以下になります。

void Mode3PutPixel(u32 x, u32 y, u16 color)
{
	u16* ScreenBuffer     = (u16*)0x6000000;
	ScreenBuffer[y*240+x] = col;
}

引数xの幅は0～239、引数yの幅は0～159で最後の引数colorは、色（RGB）データでマクロを使って表します。

#define RGB5(r,g,b) ((r)|((g)<<5)|((b)<<10))

色	r	g	b
白	31	31	31
赤	31	0	0
緑	0	31	0
青	0	0	31
黒	0	0	0

下位ビットから順番に赤、緑、青がそれぞれ5bitづつ、0～31の32段階を指定して使います。いきなりビットシフトは難しいかもしれません。白色を代入した場合の動作を見ていきましょう。

u16 color = RGB5(31,31,31);

マクロですので次のように分解されます。

u16 color = ((31)|((31)<<5)|((31)<<10));

31を2進数に変換します。windowsに標準装備されている電卓をプログラマー設定して入力してみます。

代入するとこんな感じになりました。

u16 color = ((0001 1111b)|((0001 1111b)<<5)|((0001 1111b)<<10));

次に、u16 colorは2バイトのサイズです。u8からu16に変えましょう。

u16 color = ((0000 0000 0001 1111b)        |
            ((0000 0000 0001 1111b) <<  5) | 
            ((0000 0000 0001 1111b) << 10)  );

シフトビット計算をします。

u16 color = ((0000 0000 0001 1111b) |
            ((0000 0011 1110 0000b) | 
            ((0111 1100 0000 0000b)  );

OR計算をします。

u16 color = 0111 1111 1111 1111b

というわけで結果は16進数でいう0x7fffとなりました。GBATEKでは32*32*32色で32768 colorsで表現できますよ、と書いてあります。15Bit目は使わないようですね。ちなみにGBATEKとはGBAエミュレータNO$GBA製作者が書き起こしてくれた技術ドキュメントです。参考になるためチュートリアルで頻繁に引用していきます。英語ではありますけれど、慣れないといけない部分と思うのでがんばって読んでください。

LCD VRAM Bitmap BG Modes

In BG Modes 3-5 the background is defined in form of a bitmap (unlike as for Tile/Map based BG modes).
Bitmaps are implemented as BG2, with Rotation/Scaling support.
As bitmap modes are occupying 80KBytes of BG memory, only 16KBytes of VRAM can be used for OBJ tiles.

BG Mode 3 - 240x160 pixels, 32768 colors
Two bytes are associated to each pixel, directly defining one of the 32768 colors
(without using palette data, and thus not supporting a 'transparent' BG color).

  Bit   Expl.
  0-4   Red Intensity   (0-31)
  5-9   Green Intensity (0-31)
  10-14 Blue Intensity  (0-31)
  15    Not used in GBA Mode (in NDS Mode: Alpha=0=Transparent, Alpha=1=Normal)

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モード3でドットを描く†

先ほどの関数を使ってドットを書いてみます。GBA版Hallo Worldです。

#include "lib/gba.h"

//---------------------------------------------------------------------------
void WaitForVsync(void)
{
	while(*(vu16*)0x4000006 >= 160) {};
	while(*(vu16*)0x4000006 <  160) {};
}
//---------------------------------------------------------------------------
void Mode3PutPixel(u32 x, u32 y, u16 color)
{
	u16* ScreenBuffer     = (u16*)0x6000000;
	ScreenBuffer[y*240+x] = color;
}
//---------------------------------------------------------------------------
int main(void)
{
	SetMode(MODE_3 | BG2_ENABLE);

	s32 i;

	for(i=0; i<20; i++)
	{
		Mode3PutPixel(5+i, 5+i, RGB5(31, 31, 31));
	}

	for(i=0; i<32; i++)
	{
		Mode3PutPixel(20+i*2, 50, RGB5(i, 0, 0));
		Mode3PutPixel(20+i*2, 60, RGB5(0, i, 0));
		Mode3PutPixel(20+i*2, 70, RGB5(0, 0, i));
		Mode3PutPixel(20+i*2, 80, RGB5(i, i, i));
	}


	for(;;)
	{
		WaitForVsync();
	}
}

まず始めにグラフィックモードをmode3を設定します。

SetMode(MODE_3 | BG2_ENABLE);

グラフィックモードの設定はヘッダファイルにあるSetMode()マクロを使っています。内容を分解してみると

static inline void SetMode(int mode)	{REG_DISPCNT = mode;}

#define	REG_BASE	0x04000000
#define	REG_DISPCNT	*((vu16 *)(REG_BASE + 0x00))

*((vu16*)(0x04000000 + 0x00)) = MODE_3 | BG2_ENABLE

と同じ意味になり、0x04000000～0x04000001に値を入れることで設定をしています。GBATEKを引用します。

4000000h - DISPCNT - LCD Control (Read/Write)

  Bit   Expl.
  0-2   BG Mode                (0-5=Video Mode 0-5, 6-7=Prohibited)
  3     Reserved / CGB Mode    (0=GBA, 1=CGB; can be set only by BIOS opcodes)
  4     Display Frame Select   (0-1=Frame 0-1) (for BG Modes 4,5 only)
  5     H-Blank Interval Free  (1=Allow access to OAM during H-Blank)
  6     OBJ Character VRAM Mapping (0=Two dimensional, 1=One dimensional)
  7     Forced Blank           (1=Allow FAST access to VRAM,Palette,OAM)
  8     Screen Display BG0  (0=Off, 1=On)
  9     Screen Display BG1  (0=Off, 1=On)
  10    Screen Display BG2  (0=Off, 1=On)
  11    Screen Display BG3  (0=Off, 1=On)
  12    Screen Display OBJ  (0=Off, 1=On)
  13    Window 0 Display Flag   (0=Off, 1=On)
  14    Window 1 Display Flag   (0=Off, 1=On)
  15    OBJ Window Display Flag (0=Off, 1=On)

入っている値が0x403です。0, 1BitはBG Mode3、10BitはBG2となります。BGとは、という話はチュートリアルの後半タイルモードにて説明します。今はおまじない程度なものと考えていてください。

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履歴†

2023/04/20
2014/12/21