Hack Educativo: Forzar Renderizado del Fondo para Diagnóstico Visual

Resumen

¡VICTORIA! El deadlock está roto. El análisis del Heartbeat revela que LY está ciclando correctamente (LY=53, LY=107, LY=7), confirmando que la arquitectura de bucle nativo en C++ ha resuelto el problema de sincronización de raíz. Sin embargo, la pantalla sigue en blanco. El diagnóstico del Heartbeat muestra que LCDC=0x80, lo que significa que el juego ha encendido el LCD (Bit 7=1) pero mantiene la capa de fondo deshabilitada (Bit 0=0) durante la inicialización.

Este Step implementa un "hack educativo" temporal en la PPU de C++ para forzar el renderizado de la capa de fondo, ignorando el estado del Bit 0 de LCDC. Esto nos permite verificar si los datos gráficos ya están en la VRAM antes de que el juego active el fondo, confirmando visualmente que nuestro emulador está funcionando correctamente y que el problema es simplemente que el juego aún no ha llegado a la parte donde activa el fondo.

Concepto de Hardware: Desacoplamiento de la Lógica del Juego

Los juegos de Game Boy a menudo encienden el LCD (LCDC Bit 7 = 1) pero mantienen capas específicas apagadas (LCDC Bit 0 = 0 para el fondo, Bit 1 = 0 para los sprites) mientras realizan tareas de configuración. Esta es una técnica común durante la inicialización:

1. El juego enciende el LCD para iniciar la sincronización de la PPU.
2. Mientras tanto, el juego copia datos gráficos a la VRAM (tiles del logo de Nintendo, sprites, etc.).
3. El juego configura paletas de color y otros registros de la PPU.
4. Solo después de que todo está listo, el juego activa las capas gráficas (LCDC Bit 0 = 1).

Nuestra PPU está simulando esto correctamente, resultando en una pantalla en blanco porque el juego explícitamente le ha dicho que no dibuje el fondo. Esto no es un bug del emulador; es el comportamiento esperado según las especificaciones del hardware.

Según Pan Docs, el registro LCDC (0xFF40) controla la PPU con los siguientes bits relevantes:

• Bit 7: LCD Display Enable (1 = LCD encendido, 0 = LCD apagado)
• Bit 0: BG & Window Display Priority (1 = Fondo habilitado, 0 = Fondo deshabilitado)

El valor 0x80 en hexadecimal es 1000 0000 en binario:

• Bit 7 = 1: El LCD está encendido. La PPU está funcionando y generando líneas de escaneo.
• Bit 0 = 0: El fondo está deshabilitado. La PPU no dibuja la capa de fondo, resultando en una pantalla en blanco.

Para depurar y confirmar que la CPU ha copiado exitosamente los tiles del logo de Nintendo a la VRAM, vamos a "desobedecer" temporalmente al juego y forzar a la PPU a dibujar la capa de fondo siempre que el LCD esté encendido, independientemente del estado del Bit 0.

Implementación

El hack educativo consiste en comentar temporalmente la comprobación del Bit 0 del LCDC en el método render_scanline() de la PPU. Esto permite que la PPU lea y renderice los datos de tiles desde la VRAM incluso cuando el juego tiene el fondo deshabilitado.

Modificación en PPU.cpp

Se actualizó el comentario del hack educativo para reflejar el Step 0179 y se añadió una explicación del diagnóstico basado en el Heartbeat:

// --- HACK EDUCATIVO (Step 0179) ---
// Comentamos esta comprobación para forzar el renderizado del fondo
// incluso si el juego lo tiene deshabilitado (LCDC Bit 0 = 0).
// Esto nos permite ver si los datos están en VRAM durante la inicialización.
// Según Pan Docs, el Bit 0 del LCDC controla si el Background está habilitado:
// 0 = Background deshabilitado (pantalla en blanco)
// 1 = Background habilitado
//
// DIAGNÓSTICO: El Heartbeat muestra LCDC=0x80 (Bit 7=1, Bit 0=0), lo que significa
// que el juego ha encendido el LCD pero mantiene el fondo deshabilitado durante
// la inicialización. Este hack temporal nos permite verificar si los datos
// gráficos ya están en VRAM antes de que el juego active el fondo.
/*
if ((lcdc & 0x01) == 0) {
    // Fondo deshabilitado, podríamos llenar con blanco.
    return;
}
*/

Decisiones de Diseño

• Hack Temporal: Este cambio es explícitamente temporal y educativo. Una vez que confirmemos que los datos están en VRAM, deberíamos revertir este hack y esperar a que el juego active el fondo correctamente.
• Preservación del Código Original: El código original está comentado (no eliminado) para facilitar su restauración posterior.
• Documentación del Diagnóstico: Se añadió un comentario explicando el diagnóstico basado en el Heartbeat para futura referencia.

Archivos Afectados

• src/core/cpp/PPU.cpp - Actualizado el comentario del hack educativo para reflejar el Step 0179 y añadida explicación del diagnóstico de LCDC=0x80

Tests y Verificación

Este cambio no requiere nuevos tests unitarios, ya que es una modificación de depuración temporal. El objetivo es la verificación visual:

1. Recompilación del Módulo C++:

   .\rebuild_cpp.ps1

2. Ejecución del Emulador:

   python main.py roms/tetris.gb

3. Verificación Visual Esperada:
   • Si los datos gráficos están en VRAM, deberíamos ver el logo de Nintendo desplazándose hacia abajo por la pantalla.
   • Si la pantalla sigue en blanco, significa que los datos aún no han sido copiados a VRAM o hay otro problema en el pipeline de renderizado.

Nota: Este hack educativo es una herramienta de diagnóstico. Una vez que confirmemos el estado de la VRAM, deberíamos revertir este cambio y permitir que el juego controle el renderizado del fondo según las especificaciones del hardware.

Fuentes Consultadas

• Pan Docs: Sección sobre el registro LCDC (0xFF40) y control de la PPU
• Diagnóstico del Heartbeat: Análisis del estado del registro LCDC durante la ejecución del emulador

Integridad Educativa

Próximos Pasos

• [ ] Recompilar el módulo C++ con el hack educativo actualizado
• [ ] Ejecutar el emulador y verificar visualmente si aparecen gráficos
• [ ] Si aparecen gráficos: Confirmar que el emulador está funcionando correctamente y que el problema era simplemente el timing de activación del fondo
• [ ] Si la pantalla sigue en blanco: Investigar el pipeline de renderizado (lectura de VRAM, decodificación de tiles, escritura al framebuffer)
• [ ] Una vez confirmado el diagnóstico, revertir el hack educativo y permitir que el juego controle el renderizado del fondo según las especificaciones del hardware