ЕСЛИ «ДЕНДИ» ДАСТ ОСЕЧКУ

Световой пистолет — одна из непременных частей 8-битных видеоприставок типа DENDY. Развивая, по утверждению разработчиков и изготовителей, быстроту реакции и глазомер, он превращает телеигру в своеобразный стрелковый тренажер. Немало скептиков склонны считать DENDY-пистолет недостаточно «взрослым», чтобы воспринимать компьютерные игры с ним более серьезно, чем простенькую «стрелялку», где для достижения успеха надо лишь, усевшись поближе к телевизору, беззаботно нажимать на курок. Находятся и те, кто, ссылаясь на авторитеты, страстно призывает уберечь себя и детей своих от воздействия «электронно-оптической телезаразы».

Попробуем разобраться, что же такое на самом деле видеоприставка? Начну с анализа принципиальной электрической схемы стандартного DENDY-пистолета (рис.1).

Первый секрет устройства в том, что световой поток от телевизионного изображения попадает на расположенную в стволе пистолета оптическую систему. В нашем простейшем случае это — знакомая каждому со школьной скамьи собирательная линза, в фокусе которой находится приемник излучения («двухвыводной» фототранзистор VT1). Назначение — преобразовать поступающую лучистую энергию в электрический «ответ». Нагрузкой тут служит включенный в цепь питания резистор R1. А конденсатор С1, являясь элементом связи между фотоприемником и последующим усилителем, выполняет роль фильтра, поскольку не пропускает через себя постоянную составляющую и очень низкие частоты, устраняя тем самым ложные срабатывания всего устройства при медленных изменениях общей освещенности в помещении.

Усилительный каскад содержит полупроводниковый триод VT2. Через резистор R2 на базу поступает начальное напряжение смещения такой величины, что транзистор в исходном состоянии открыт. При наведении же светового пистолета на телевизионную цель положение изменяется. Поступающий от фотоприемника (через разделительный конденсатор С1) электрический сигнал вызывает запирание VT2.

Из других особенностей рассматриваемой конструкции нельзя, в частности, не отметить, что коллекторная нагрузка усилительного каскада находится внутри видеоприставки. Соединяется она со световым пистолетом при помощи гибкого четырехпроводного электрошнура с розеткой Х1 на конце и может быть изображена в виде эквивалентного резистора Rэ1 величиной 8—25 кОм, включенного между коллектором VT2 и цепью +5 В (рис. 2). Курок же пистолета SB1 электрически равнозначен кнопке с нормально замкнутыми контактами. При «выстреле» последние размыкаются, вследствие чего сигнал GUN скачкообразно переходит из низкого уровня в высокий.

Теперь о процессоре видеоприставки. Получив информацию о том, что произведен «выстрел», он оперативно переключает свое внимание на анализ сигнала фотодатчика LIGHT через условный логический элемент DD31. Ну а дальше…

Если световой пистолет был наведен точно на цель, то фотодатчик зафиксирует импульс, который в свою очередь закроет транзистор VT2. Сигнал LIGHT перейдет из низкого уровня в высокий, и процессор видеоприставки примет решение о точном попадании в цель. И наоборот. Ситуация, когда LIGHT не достиг единичного уровня, считается промахом.

Это обобщенный алгоритм работы. При более тщательном изучении таких распространенных пистолетных видеоигр, как DUCK HUNT («Утиная охота»), CLAY SHOOTING («Тренажер стрельбы по летающим тарелкам»), выявляются нюансы, анализировать которые удобно по временным диаграммам (рис. 3).

В частности, выясняется, что компьютерная программа сразу же после «выстрела» (точка А) полностью гасит экран телевизора (кадр В). Но буквально через мгновение включает его, заменяя изображение цели ярко-белым прямоугольником (кадр С), после чего игровая картинка вновь восстанавливается (кадр D). Тем самым для игрока создается визуальный эффект выстрела, а для компьютерной программы — условие проверки на точность попадания в цель (кадр С) и на ложное срабатывание всей системы (кадр В).

Действительно, если в кадре процессор обнаруживает единичный уровень сигнала LIGHT, электроника интерпретирует это как попытку обмана или результат действия помехи. В цель игрок не попадает.

О реальности же существования защитной зоны можно судить по достаточно наглядному эксперименту. Суть его — в приближении светового пистолета к телевизору (вплоть до касания экрана стволом). При этом даже самые ярые спорщики убеждаются, что с некоторого расстояния неминуемо начинает действовать обратный эффект: вместо повышения точности попадания ни один из «выстрелов» не достигает цели.

Итак, общая картина с DENDY-пистолетом несколько прояснилась. На очереди — частности, рассмотрение которых позволит с еще большей объективностью судить и о резервах повышения меткости самой фотострельбы, и о совершенствовании имеющегося «оружия».

Взять, к примеру, оптическую часть DENDY-пистолетов. К сожалению, фирмы-изготовители явно недооценивают ее важность. Вот на рынке и появляются «стрелялки» с некондиционными, «чужими» или установленными «не на том» расстоянии от фотоприемника линзами. Так что будь бдителен, покупатель и пользователь!

На рисунке 4 приведены основные геометрические размеры плосковыпуклой (поз. а) и двояковыпуклой (поз. б) линз с приближенными формулами для оценки оптимального фокусного расстояния F. Возьми все это себе на вооружение, читатель! И помни: если расчетное значение F больше, чем реально измеренное расстояние между линзой и фотоприемником, то следует подобрать линзу с большей кривизной или передвинуть ее поближе к выходному отверстию ствола. Точность расчетов, измерений и начальных установок — примерно 5 мм.

Показательно, что строгая юстировка фототранзистора по оптической оси в сочетании с выбором оптимального фокусного расстояния обеспечивают ощутимое (иногда двукратное!) увеличение чувствительности светового пистолета.

Теперь об улучшении работы каскада на транзисторе VT2 (см. рис. 2). Применяемые в пистолете зарубежные маломощные n-p-n транзисторы типа 2SC1815, 2SC3198, 2SC9014 имеют коэффициент усиления порядка 150—250. Но реальное усиление каскада определяется (в первом приближении) соотношением R2/Rэ1, которое во многих случаях составляет около 100. И если увеличить номинал у R2 до 2—3 МОм да к тому же использовать в схеме транзистор «супербета» с большим значением параметра h21э (например, отечественный КТ3102Е), можно добиться возрастания чувствительности у вашего светового пистолета в два-три раза. А в сочетании с указанной выше доработкой оптики это позволит улучшить весь игровой комплекс настолько, что точное попадание в телевизионную цель с шестивосьми метров будет вполне осуществимо на практике.

Но пределов совершенствованию даже самой современной аппаратуры, как известно, нет. И приставки для компьютерных игр с фотострельбой не являются исключением. В печати, например, появились сообщения о создании за рубежом дорогостоящих джойстиков типа Force Feedback с полной имитацией механической отдачи в руку и возможностью моделирования осечки при стрельбе.

Что же можно предложить нашим самодельщикам для работы в данном направлении?

Разумеется, речь пойдет не о том, чтобы в условиях домашней мастерской ввести в фотопистолет пороховую отдачу. Как свидетельствует практика, для организации тренировок на меткость и выдержку достаточно оснастить уже имеющееся «оружие» электронным имитатором возникновения случайного, сравнительно редко повторяющегося промаха. Причем процессор видеоприставки, анализируя сигнал GUN в момент нажатия на курок фотопистолета с таким устройством, должен программно учитывать явление «дребезга» механических контактов.

Дело в том, что решение о произведенном «выстреле» принимается, согласно данным многих исследователей, по истечении примерно 40 мс после появления первого единичного уровня сигнала GUN. На длительность GUN меньше 20 мс процессор реагирует не иначе, как на возникновение случайной ошибки или «дребезг» контактов. При этом видеоизображение «выстрела» не формируется и попытка поразить цель игроку не засчитывается.

А что, если ограничить длительность сигнала «выстрела» величиной 30—35 мс? Тогда процессор видеоприставки сможет иной раз и ошибиться, посчитав чересчур короткий импульс за помеху. Чем же это не имитация непредсказуемой осечки!

Воплощением изложенного принципа в реальность стало устройство, принципиальная электрическая схема которого приведена на рис. 5. Все здесь, как говорится, предельно просто. На одновибраторе DD1, R3, СЗ, VD1 выполнен стандартный формирователь одиночных отрицательных импульсов с регулируемой длительностью. Запускает его сигнал, поступающий на синхровход «С» от фотопистолетного курка SB1, контакты которого зашунтированы (для устранения «дребезга») конденсатором С2. Диод VD1 служит своеобразные ускорителем разряда С3. А для повышения нагрузочной способности схемы применен инвертирующий каскад на транзисторе VT1.

При нажатии курка SB1 на выходе GUN формируется одиночный положительный импульс с длительностью, определяемой постоянной времени резисторов R2, R3 и емкости С3. Он то и поступает в видеоприставку вместо прежнего перепада напряжения, возникающего (см. рис. 1) при размыкании SB1 (нажатии курка светового пистолета).

Схема задумана универсальной: в одном из крайних положений подстроечного резистора R3 устройство трудится как генератор «осечек», а в другом — гарантирует нормальную (прежнюю) работу DENDY-пистолета. Питание осуществляется от цепей +5V и GND (общий), конденсатор С1 — блокировочный.

Все радиоэлементы предлагаемой конструкции размещаются на печатной плате 45×23 мм из односторонне фольгированного стеклотекстолита или гетинакса толщиной 1 — 1,5 мм (рис. 6). Постоянные резисторы — малогабаритные ОМЛТ с мощностью рассеяния 0,125 Вт. А в качестве подстроечного R3 удачно вписывается СПЗ-19а. Конденсаторы желательно использовать керамические, типа К10-17 или КМ-56. Транзистор VT1 — практически любой маломощный с n-p-n проводимостью (на рис. 6 изображена разводка под КТ315А…Е).

Замыкающие контакты переключателя SB1 «КУРОК» подпаиваются к печатной плате проводами. Цепи +5V и GND соединяются с одноименными выводами платы светового пистолета, a GUN подается в видеоприставку через шнур Х1 согласно рисунку. Монтируется все устройство внутри корпуса светового пистолета (будь то рукоятка, барабан или район курка) и жестко закрепляется винтами М3. Вот в основном и все. Единственное, что остается еще посоветовать, — заблаговременно позаботиться об обеспечении удобного доступа (под отвертку) к подстроечному резистору R3 через отверстие диаметром 5—7 мм в корпусе пистолета.

Если в монтаже не допущено ошибок и применены исправные детали, то устройство должно заработать сразу с подачей электропитания. Ну а случись какая заминка, отладить все можно с помощью осциллографа по хорошо зарекомендовавшей себя на практике методике.

Сначала подстроечный резистор R3 устанавливают в положение наименьшего сопротивления. Периодически нажимая на курок SB1, подбирают оптимальное значение резистора R2 по длительности импульса на выводе 2 триггера DD1, которая должна находиться в пределах 30—35 мс. Затем, выставив движок R3 в положение «максимум», следует убедиться, что длительность импульса возросла не менее чем на 20 мс.

Окончательная проверка усовершенствованного светового пистолета производится на любой игровой программе-«стрелялке». Оптимальной можно считать настройку, когда при нажатии на курок осечка происходит примерно один раз на 3—5 «выстрелов».

Р. СЕРГЕЕНКО, г. Чернигов