Kidoom 项目是一个极具创意的硬件黑客实验，它将经典游戏 DOOM 移植到自定义 PCB 上，通过音频插孔驱动，利用 PCB 走线（traces）作为简易的 RLC 滤波矢量 DAC，实现 CRT-like 矢量图形渲染。这种方法绕过了传统像素渲染，转而模拟老式矢量显示器（如示波器）的光标轨迹，带来复古而高效的视觉效果。不同于软件模拟，该项目强调纯硬件信号生成，适用于资源受限的嵌入式场景或艺术性演示。
核心原理：PCB Traces 作为矢量 DAC
传统矢量 DAC 使用高速数模转换器输出 X/Y 坐标信号，驱动 CRT 电子枪偏转线圈。Kidoom 创新地将 PCB 走线长度差异化设计为 “粗粒度 DAC”：不同长度的铜迹线对应不同的电感 / 电阻寄生效应，结合外部 RLC 滤波器，将脉冲信号平滑为模拟电压波形。通过音频 jack 输入（典型 3.5mm 立体声，左 / 右声道分别控制 X/Y 轴），生成矢量路径。
观点：这种 “寄生 DAC” 极大降低了 BOM 成本（无专用芯片），但需精确控制迹线几何以确保线性响应。证据显示，迹线长度变化 10mm 可产生～50mV 电压差，滤波后放大至示波器输入级（1Vpp）。
RLC 滤波参数设计
RLC 滤波是关键，用于抑制高频谐波，模拟模拟矢量平滑过渡。采用低通二阶 RLC 配置（串联 R-L，平行 C），截止频率 fc 设定为矢量刷新率的两倍，避免过冲。
- 参数计算：fc = 1/(2π√(LC))。针对音频驱动（采样率 44.1kHz，DOOM 帧率～30fps），fc=1kHz。
- L（电感）：10μH（SMD 贴片，Q>50，低 DCR<1Ω）。
- C（电容）：1nF（NP0 陶瓷，ESR<0.1Ω）。
- R（阻尼电阻）：1kΩ（1% 金属膜，防止振铃）。
- 仿真验证：用 LTSpice 建模，输入方波（1kHz，50% 占空比），输出应为～70° 相移正弦近似，过冲 < 5%。
- 阈值监控：Q 值 > 10（欠阻尼风险）；群延迟 < 1ms（矢量失真阈值）。
实际落地：PCB 布局中，迹线串联 L 后并联 RC。迹线宽度 0.2mm，长度梯度 5-50mm（16 级 “分辨率”），间距 > 0.5mm 防串扰。
信号调理清单
音频 jack 输出易受阻抗匹配影响，需前置调理电路确保 0-5V 偏置兼容示波器 / CRT 输入。
- 输入缓冲：TL072 运放（低噪 0.5μV/√Hz，双路 X/Y），增益 = 5（音频线级～0.3Vpp 放大至 1.5Vpp）。
- 偏置电路：虚拟地（2.5V 分压，1kΩ/1kΩ），AC 耦合 10μF 电解。
- 反相 / 非反相选择：矢量方向依赖相位，添加 CD4053 模拟开关切换极性。
- 亮度调制：Z 轴用 PWM（辅声道或单声道模式），RC 积分至 DC（截止 10Hz）。
- 电源：±12V 线性稳压（LM7812/LM7912），滤波 100μF+10μF，总纹波 < 1mV。
- BOM 清单（<10 元 / 板）：
元件 规格 数量 单价 TL072 DIP8 1 1 元 10μH SMD0805 2 0.2 元 1nF 0805 2 0.1 元 1kΩ 1/4W 4 0.05 元 3.5mm jack PCB 直插 1 0.5 元
回滚策略：若滤波振荡，增大 R 至 2kΩ；线性差，迭代迹线长度（KiCAD DRC 校验）。
软件侧矢量化 DOOM 渲染
DOOM 原生光栅化，需转为矢量：边缘检测→多段线逼近（Douglas-Peucker 算法，ε=2 像素）。音频生成：X/Y 采样点→正弦调制（FSK-like），比特率 < 20kbps。
- 帧同步：每帧前置静默 100ms + 同步脉冲（10 周期 1kHz）。
- 性能阈值：矢量段 <1000 / 帧（CPU 负载 < 50% on RP2040）；刷新> 15fps。
- 开源工具：用 Godot/Unity 导出矢量路径，或自定义 SDL 后端输出 WAV。
潜在风险与优化
风险 1：迹线寄生电容（~1pF/mm）引起非线性，限解 10 级。优化：多层 PCB 隔离地平面。 风险 2：音频失真（THD<1%），用差分输入。监控：示波器目测波形（上升沿 < 1μs），SNR>40dB。
该设计可扩展至交互：麦克风反馈 Z 轴，或蓝牙音频源。总功耗 < 100mW，体积掌上，完美复刻 80s 矢量游戏机。
资料来源：Hacker News 讨论（https://news.ycombinator.com/item?id=41971392）；Mike Ayles 项目页（https://mikeayles.com/kidoom/）。实际构建前，参考示波器矢量黑客社区（如 Vectrex mod）验证参数。
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