ハードの作りで振り返るセガサターン

ハードの作りで振り返る
セガサターン
大神　祐真
(@yohgami)

大神　祐真 (@yohgami)
自己紹介
大神祐真
@yohgami
[仕事]
グループウェア
メーカーの
インフラエンジニア
[趣味]
自作OS
レトロPC/ゲーム
自作アーケード基板

このセミナーでは
●
「セガサターン」というTVゲーム機を
振り返ります
●
ゲーム機もまたコンピュータの一種なので
情報技術の温故(知新)として
楽しんでいただければ幸いです

セガサターン
1994年発売セガ据え置き型
初のポリゴン
描画
同世代
PlayStation
NINTENDO64
44,800円

セガ
サターン
の
アーキ
テクチャ
https://sega.jp/history/hard/column/column_05.html

セガ
サターン
の
アーキ
テクチャ
CPUやICが多い
豪華なアーキテクチャ

セガ
サターン
の
アーキ
テクチャ
CPU
ブロック
ビデオ
ブロック
サウンド
ブロック
CD
ブロック

ブロック
毎の
テーマ
根強い“MD”
「北米が求めた
32ビット?!」
CPUブロック
ビデオ
ブロック
得意?不得意?
「2D OR NOT 2D」
サウンドブロック
「レトロで豪華な
サウンド周り」
CDブロック
思い描いた
「マルチ・
エンターテインメント
の世界」

CPUブロックについて
●
SCU(System Control Unit)
– その名の通りシステム管理用のIC
– 後述する各ブロックのICはSCUを通して
メインCPUに接続されている

●
SH-2 x2
– 日立製作所(現ルネサスエレクトロニクス)製
– 32ビットCPU
●
レジスタ・アドレス幅32ビット
●
32ビットx2で「64ビット級」と謳われていた
– RISC(命令長16ビット)
– セガサターンへの搭載を前提として
セガ・エンタープライゼズ社と共同開発された
https://ja.wikipedia.org/wiki/SuperH

32ビットx2で
「64ビット級」！
https://sega.jp/fb/segahard/ss/05a.html

小ネタ
●
ちゃんと64ビットのシステムバスを備えた
「Atari Jaguar」が前年(1993年)に発売されている
– 世界で3番目に売れなかったゲーム機
●
コントローラーの悪評
– この為か、前掲のチラシくらいでしか
「64ビット推し」はしていなかった模様
●
そして2年後(1996年)には
64ビットCPU(MIPS R4200カスタム)を備えた
NINTENDO64が発売
https://ja.wikipedia.org/wiki/Atari_Jaguar
https://ja.wikipedia.org/wiki/NINTENDO64

北米が求めた32ビット?
「32ビットを出せるセガハード」は
実はセガサターンだけではない

「32ビットを出せるセガハード」は
実はセガサターンだけではない
https://ja.wikipedia.org/wiki/メガドライブ
セガサターンの一つ前の据え置き型TVゲーム機
1988年発売で
同世代はスーパーファミコン
(1990年発売)
発売時のキャッチコピーは
「時代が求めた16ビット」
メガドライブ

https://ja.wikipedia.org/wiki/スーパー32X
「スーパー32X」
という拡張機器で
SH2 x2の構成へ
アップグレードできた

背景など
●
GENESISが北米で売上を伸ばしており
アメリカ法人より
「セガサターンへの切り替えは時期尚早」
→ 「スーパー32X(GENESIS 32X)」発売
●
しかし、市場の混乱を招き、1年で販売終了

「拡張するだけでサターン相当にできた」
ことについて
●
セガサターンは、メガドライブ等80年代ハードの
進化の延長線上と考えることもできるハード
→ 詳しくは「ビデオブロック」にて

●
SMPC(System Manager & Peripheral Control)
– セガサターンのシステムリセットや、
コントローラーなどの外部機器との
インタフェースとなるIC
– このICへ問い合わせることで
コントローラーの入力状態を取得できる

●
SMPC(System Manager & Peripheral Control)
– 通常のコントローラ以外にも
キーボード・マウスなどもあった
●
関連・周辺機器 – セガハード大百科
https://sega.jp/history/hard/segasaturn/devices.html
– メガドライブとの互換アダプタも想定されていたが
実現はしなかった
●
エミュレータのソースコードにその仕様も実装されていたりする
https://github.com/Yabause/yabause/blob/7e38821/yabause/sr
c/smpc.c#L346-L347

●
VDP(Video Display Processor)
– ビデオ(画面)描画の専用IC

●
VDP1
– 前景
(スプライト
・ポリゴン等)
●
VDP2
– 背景

スプライトと
ポリゴン・ポリライン
スプライト
ポリゴン
ポリライン
●
いずれも4頂点で指定する図形
●
スプライトと
ポリゴン・ポリラインの違いは
テクスチャを貼り付けるか否か

●
各VDPにはRAMが
付属
●
専用のデータ構造で
RAMへデータを配置
しておくと、VDPが
それを描画する
●
各VDPのレジスタ
でもいくつかの設定
が可能

●
「コマンド」(と描画する画像)
をRAMに並べておくと、それに従って描画する
●
VDP1は主に「コマンド」で制御する
– レジスタでは「NTSC/PAL」や
描画の細かな振る舞いの設定等

ここで指定できる
「コマンド」について

0
コマンド名や
その他属性情報等
0x00
〜
0x04
0x06
0x08
0x0A
0x0C
〜
0x1A
0x1C
0x1E
カラー
予約
4つの頂点を
それぞれ2次元座標で設定
グーローシェーディング設定
パディング(0x0000)
ビット
15
ポリゴン描画コマンド

2D OR NOT 2D
●
ハードが認識するのは2次元座標
– 任意の4頂点を指定できるので、
立体に見える絵を描ける
というだけ
– 3次元→2次元やそれ以前の3次元→3次元の
座標変換等はソフトで行う必要がある
●
なお、このような座標変換処理は重い
– CPU2つあっても、何割かは持っていかれる

2D OR NOT 2D
2Dに関しては強力なハード側のサポートがあった
●
任意の4頂点でスプライトを描ける
– 拡大縮小・回転や歪ませる事が可能
●
レジスタやテーブルといった制約による
スプライト数の上限が無い
– VRAMに乗るだけ描ける
●
背景もレイヤー構成可能(最大5面)
– 上下スクロール・拡大縮小・回転・モザイク演出が可能

2D OR NOT 2D
セガサターンは、
「3Dを表現する能力(NOT 2D程度)はあるが、
　2Dの方が得意なハード」だった
『2Dグラフィック機能の決定版を目指して
　開発されていた』
- セガハードストーリー第5回より

2D OR NOT 2D
「3Dを表現する能力(NOT 2D程度)はあるが、
　2Dの方が得意なハード」だった
『2Dグラフィック機能の決定版を目指して
　開発されていた』
- セガハードストーリー第5回より
メガドライブからの
2Dゲームハードとしての進化系

サウンドブロックについて
●
SCSP(Saturn Custom Sound Processor)
– PCM音源・FM音源やDSPを内蔵したIC
– ステレオで音を左右にパンする機能がある
●
MC68EC000
– サウンド用に搭載された16ビットCPU
– ほぼMC68000

MC68000
https://ja.wikipedia.org/wiki/メガドライブ
●
モトローラ(現NXPセミコンダクターズ)製16ビットCPU
●
初代MacintoshやX68000といったPC、
80年代のアーケードゲーム基盤や、
メガドライブといった家庭用TVゲーム機等で広く使われた
16ビット時代の代表的なCPU

ちなみに
メガドライブで主にサウンド周りの用途として
搭載していた「Z80」というCPUは、
8ビット時代を代表するCPU
Z80/Z80カスタム/互換 CPU搭載ハード
●
セガの8ビットハード：SC-3000, SG-1000,
SG-1000Ⅱ, SEGA MARKⅢ, MASTER SYSTEM,
ゲームギア
●
ゲームボーイ
●
パソコン：MSX(初代),
PC-8000/PC-8800/PC-6000シリーズ
●
アーケード基板：パックマン, ギャラガ, ゼビウス

同世代比較
セガ
サターン
プレイ
ステーション
NINTENDO64
音源 PCM / FM ADPCM ADPCM
同時
チャンネル
数
32 24 実質上限なし

独立したシステム
●
サウンドのMC68EC000等は
付属のメモリが
メインCPU(SH2)にもマップ
されており、SH2側から
プログラムを書き込む
●
このCDシステムはSH-1が
動作するプログラムは
付属のROMに書かれている
●
SH2には一部のレジスタが
マップされているのみ
●
基本的にはシリアル通信
による独自コマンドで
CDシステムへ指示を出す

SH-1
●
日立製作所
(現ルネサスエレクトロニクス)
製32ビットRISC CPU
●
SHシリーズの最初のCPU
https://ja.wikipedia.org/wiki/SuperH

MPEG
●
ハード側でMPEGビデオの
再生機能を持っていた

セガサターン・マルチメディア
・システム
背面のスロットに拡張カードを刺すことで
マルチメディアを楽しむことができた
「ムービーカード」「フォトCD
　オペレーター」
「電子ブック
　オペレーター」

マルチ・エンターテインメント
の世界
発売予定年月が示される前のパンフレットには
こんな記載がある
https://sega.jp/history/hard/segasaturn/

ブロック
毎の
テーマ
根強い“MD”
「北米が求めた
32ビット?!」
CPUブロック
ビデオ
ブロック
得意?不得意?
「2D OR NOT 2D」
サウンドブロック
「レトロで豪華な
サウンド周り」
CDブロック
思い描いた
「マルチ・
エンターテインメント
の世界」
カートリッジI/F
「セガ
アットマーク?」

カートリッジI/F
本体上部にカートリッジスロットがある
主にセーブ容量やRAM増量の用途で使われていた
「拡張ラムカートリッジ」
「パワーメモリー」

セガサターンモデム
・専用のモデム
・モジュラーソケットがついている
・カードスロットは
　XBANDという通信サービス用
←には写っていないが
　コントローラーとしてマウスもあった
　マウス・キーボードを繋げば正にPC

おわりに
●
まだまだ研究し甲斐のあるハードウェア
– 有志で作られた拡張パーツ(※)を買えば
自作のプログラムを実機で動かすことも可能
●
3Dやマルチメディアの能力も備えつつ
2D時代の仕組みを色濃く残す稀有なハード
– プレイステーションやNINTENDO64はMIPSである中、唯
一のSH(SH2)
– 命令サイズ2バイトだし、古き良きマシン語プログラミン
グもできなくはない
(※) Satiator：https://www.satiator.net/

参考文献
●
セガサターン | セガハード大百科 | セガ
https://sega.jp/history/hard/segasaturn/
●
セガサターンとふり返るあの時代 | ミライのアイデア
https://www.mirai-idea.jp/series-segasaturn
●
大神祐真
『エミュレータのコードを読んでわかるセガサターン』
http://yuma.ohgami.jp/
●
ウィキペディア
(スライドにURL記載)

ご清聴ありがとうございました！

宣伝
セガサターン
エミュレータ
「Yabause」の
コードを読んで
どんなハード
だったのかを知る
https://techbookfest.org/product/5711801452855296?productVariantID
=5652438159720448

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