TV igra Universum Color Multispiel 4106

Danas je nabavljena TV video igra Universum Color Multispiel 4106 iz 1981. godine, proizvedena na Tajvanu i uvezena preko njemačke distributerske tvrtke Quelle International.

Universum je bio zaštitni znak tvrtke Quelle specijalizirane za uvoz potrošačke elektronike za njemačko i evropsko tržište. Tvrtka Quelle je pri tome preuzimala obaveze jamstva, servisa i nabave pričuvnih dijelova. U nekim slučajevima da se olakša uvoz tvrtka Quelle je formalno preuzimala i ulogu proizvođača te izdavatelja odobrenja za korištenje uvezenih uređaja. U svakom slučaju originalni proizvođač nikad nije bio istaknut na uređaju ni otkriven kupcu. Zaštitni znak Universum u međuvremenu je više puta preprodan drugim tvrtkama, trenutno je u vlasništvu njemačke distributerske tvrtke K-Mail-Order GmbH & Co. KG.

Tvrtka Quelle je od 1977. do 1981. godine na tržište plasirala ukupno sedam modela TV igrica koje se sve baziraju na istom integriranom krugu AY-3-8500 (šest igri i mogućnost pomicanja dva igrača u vertikalnoj osi), te još dva modela sa naprednijim čipovima  AY-3-8610 (deset igri i mogućnost pomicanja dva igrača u vertikalnoj i horizontalnoj osi) i AY-3-8760 (dodatak igre vožnje motocikla za jednog igrača):

• Multi-Spiel Color (1976) sa AY-3-8500
• TV-Multi-Spiel (1976) sa AY-3-8500
• TV-Multi Spiel 2004 (1977) sa AY-3-8500
• Color-Multi-Spiel 4004 (1977) sa AY-3-8500
• TV-Spiel 1004 (1977) sa AY-3-8500
• TV-Multi-Spiel 2006 (1978) sa AY-3-8500
• Color-Multi-Spiel 4010 (1979) sa AY-3-8610
• TV-Multi-Spiel 4014 (1980) sa AY-3-8610 i AY-3-8760
• Color Multi-Spiel 4106 (1981) sa AY-3-8500

TV igra Universum Color Multispiel 4106 podržava tri boje: plavu za lijevog igrača, crvenu za desnog igrača i zelenu za prikaz rezultata. Za dobivanje slike u boji osim amplitude video signala potrebno je kontrolirati i fazu video signala. Informacija o boji je dakle sadržana u fazi signala, pa će svakoj fazi signala odgovarati određena boja. Za ispravno i sinkronizirano zakretanje faze signala zadužen je PAL koder koji u tu svrhu generira dodatni signal nosioca boje, tzv. burst signal na 4,43361875 MHz (obično se piše skraćeno 4,43 MHz). Na tiskanoj pločici, osim kristala na 2 MHz potrebnog za takt AY-3-8500, uočavamo kristal na 4,433619 MHz koji je u krugu oscilatora burst signala PAL kodera. Osim frekvencije, burst signal u PAL sustavu ima i promjenjivu fazu.

Zakretanje faza signala za tri boje te generiranje bursta vrši se preko logičkih NOT (inverter), NAND i AND vrata. Oscilatori za 2 MHz i 4,43 MHz su Piercovog tipa sa kristalom i jednim NOT inverterom sadržanim u čipu 7404 (sa žutom naljepnicom). Praktično svi kristalni oscilatori takta za mikrokontrolere su ovog tipa jer se uz minimalan broj komponenti dobiva vrlo stabilna frekvencija. AND vrata integriranog kruga 7408 (sa narančastom naljepnicom) koriste se kao ulazno/izlazna vrata za fazno moduliranje izlaznih video signala frekvencijama koje generiraju 7404 i 7400 (sa zelenom naljepnicom) kako bi se dobile ispravne faze video signala za kasnije dekodiranje odgovarajućih boja u PAL dekoderu televizora. Kolor burst signal zajedno sa sinkronizacijskim impulsima i video signalima spaja se u zajednički kompozitni kolor video signal preko dioda i otpornika.

Dio pločice sa AY-3-8500 i elementima PAL kodera.

Dio pločice sa VHF modulatorom.

Tranzistor za pojačalo zvuka i tranzistor za stabilizaciju napona napajanja na 6,2 V.

Test je pokazao da naša TV konzola ne radi, ne dobivamo ni sliku ni ton. Brzo smo našli da ne radi oscilator takta 2 MHz za čip AY-3-8500. Oscilator bursta 4,43 MHz radi normalno te pretpostavljamo da je čip 7404 ispravan. Odlemili smo i provjerili kristal te se ispostavilo da je isti neispravan.

Od preko stotinjak kristala koje imamo na zalihi ni jedan nije brušen za frekvenciju 2 MHz. Tako nam ne preostaje drugo nego naručiti kristal za 2 MHz kako bi mogli nastaviti sa popravkom ove konzole.

Kod dizajniranja uređaja iz domene potrošačke elektronike uvijek je naglasak na što nižoj cijeni proizvodnje kako bi se uređaj na tržištu mogao ponuditi po što konkurentnijoj cijeni. To znači da svi sklopovi moraju biti maksimalno pojednostavljeni, do te mjere da procesuiranje signala zadovolji samo minimalne kriterije. Vidjeli smo da neki primjerci TV konzola sa AY-3-8500 umjesto kristalnih koriste LC oscilatore sa jednim ili dva tranzistora što svakako traži nešto više elemenata i u konačnici se dobije nestabilniji oscilator. No krajem 1970-tih godina cijena kristala je vjerojatno još uvijek premašivala cijenu tranzistora te se ugrađivala jeftinija i dostupnija opcija.

Posebno je zanimljivo kako je riješeno fazno moduliranje pojedinih video signala za dobivanje kolor (dijelova) slike. Jednostavniji PAL koder vjerojatno nećemo naći ni u jednom drugom video uređaju. Naravno, kod ovih TV konzola tri ili četiri boje koje se dobiju takvim sklopovima ne moraju biti ni posve točne ni posve stabilne jer to ne utječe značajno na opći dojam slike. No konzola u boji je svakako bila puno privlačnija kupcima od jednake takve konzole bez boja iako, objektivno gledano, te boje i ne doprinose puno samom doživljaju i kvaliteti igranja. Ovdje se više radilo o psihološkom triku jer je u razvijenim zemljama početkom 1980-tih godina većina korisnika već imala kolor televizore i svi su već bili naviknuti na kolor sliku, pa bi srozavanje na crno bijelu sliku preko konzole impliciralo neku dozu razočarenja i osjećaj da je kupljen neki zastarjeli uređaj. Srećom, na našim područjima nije bilo takvih problema sa kupcima barem do kraja 1980-tih 🙂

TV igraće konzole bazirane na integriranom krugu AY-3-8500: TV-Play AY-3-8500, Color Video Game R10 9012, Universum TV Multispiel 2006, Universum Color Multispiel 4106, Philips Tele-Spiel ES 2207 Travemünde, Gamatic 7600.

Američka tvrtka General Instrument (GI) je do 1978. godine razvila deset inačica igraćih čipova koji su se međusobno razlikovali po broju i vrsti igrica, te video izlazu (color ili crno bijeli, kompozitni ili RF). Integrirani krug AY-3-8500 je bio prvi u seriji takvih čipova plasiran 1976. godine, a sadrži ukupno šest zasebnih igrica (četiri sa lopticom i dvije igre gađanja).

Čip AY-3-8500 na izlazu daje crno bijeli kompozitni video signal koji se najčešće modulirao jednostavnim VHF TV modulatorom (3. ili 4. kanal) kako bi se mogao spojiti sa postojećim televizorima preko antenskog ulaza. Televizori tada uglavnom još nisu bili opremljeni konektorima za izravni kompozitni video ulaz, a mnogi nisu imali ni UHF prijemni opseg tako da je rješenje sa VHF TV modulatorom bilo najšire primjenjivo.

Za prikaz slike u boji u kombinaciji sa AY-3-8500 mogao se koristiti dodatni specijalizirani integrirani krug AY-3-8515 ili pak se koristio jednostavni PAL koder baziran na kristalnom ocilatoru nosioca boje na 4,43 MHz (burst) u kombinaciji sa CMOS logičkim integriranim krugovima za zakretanje faze video signala kojom se definira pojedina boja. To “bojanje” dijelova prikaza je bilo lako izvedivo jer AY-3-8500 ima četiri zasebne izlazne video linije (lijevi igrač, desni igrač, loptica, polje i rezultat) te se svaka zasebno mogla prvo fazno kodirati u neku boju, a zatim spojiti sa ostalim signalima u zajednički kompozitni video izlaz. Obično bi se bojale tri ili sve četiri izlazne linije.

Zvukovi TV igre generiraju se na pinu 3 čipa AY-3-8500, a radi se o tonskim pulsevima u trajanju od 32 ms i na tri moguće frekvencije: 967Hz za zvuk udarca loptice, 488Hz za zvuk odbijanja loptice i 1950Hz za zvuk osvojenog poena u igri.

AY-3-8500 radi na naponu 6-12V (preporučeno na 9V), na taktu od 2 MHz (2,012160 MHz ±1%) i traži minimalan broj vanjskih elemenata u sklopu. Oscilatori takta na 2 MHz su u početku bili tranzistorski, no kasnije su se počeli ugrađivati i danas uobičajeni kristalni oscilatori.

TV igraće konzole bazirane za integriranom krugu AY-3-8500 bile su vrlo popularne krajem 1970-tih i početkom 1980-tih godina te ih je proizvodilo (i kopiralo) na desetke proizvođača koji su ih distribuirali širom svijeta preko raznih dobavljača i uvoznika potrošačke elektronike. Proizvedeno je puno različitih inačica i dizajna TV igri sa ovim čipom, a obzirom da je integrirani krug AY-3-8500 također bilo moguće nabaviti i zasebno popularna je bila i samogradnja takvih TV igraćih konzola. Danas još uvijek postoje fanovi i kolekcionari ove nekad vrlo popularne elektroničke igre.

Najjednostavnije i najjeftinije konzole podržavale su samo četiri osnovne igre preko crno-bijele slike bez zvuka. Opremljeniji kompleti pak su podržavali svih šest igri te su osim dva potenciometarska kontrolera za vertikalni pomak sadržavali i svjetlosni pištolj ili pušku za dvije igre gađanja. Također, slika je mogla biti kolorizirana.

Nasljednik integriranog kruga AY-3-8500 je AY-3-8550 sa kojim je bilo omogućeno kretanje igrača i u horizontalnom smjeru, a na konzole sa ovim čipom dodan je i izravni kompozitni video izlaz. Ova dva integrirana kruga su bila međusobno kompatibilna po rasporedu pinova jer su za dodatne funkcije na AY-3-8550 iskorišteni su prazni pinovi na AY-3-8500.