Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья про компьютерную архитектуру. Чтобы узнать о других значениях, см. CGA .
Цветной графический адаптер
IBM Color Graphics Adapter.jpg
Графическая карта IBM CGA
Дата выхода1981 ; 40 лет назад ( 1981 )
АрхитектураMotorola 6845 , ATI CW16800
Открытки
Начальный уровеньIBM Color Graphics Adapter, ATi Graphics Solution Rev 3, Карта эмуляции цвета ATi, Tseng Labs ColorPAK,
Средний диапазонATi Graphics Solution plus, ATi Graphics Solution Plus SP, ATi Graphics Solution SR, графическая система Number Nine
Высокого классаГрафическое решение ATi Small Wonder, Tseng Labs EVA / 480
ЭнтузиастГрафическое решение ATi Small Wonder с игровым портом
История
ПреемникPlantronics Colorplus

Графический адаптер PCjr / Tandy
Расширенный графический адаптер
Многоцветный графический массив

Профессиональный графический контроллер

Графический адаптер Цвет ( CGA ), первоначально также называется Color / Графический адаптер или IBM Color / Graphics Monitor Adapter , [1] введено в 1981 году, был IBM первой цветной графической карты «s для IBM PC и установили де - факто дисплей компьютера стандарт .

Аппаратный дизайн [ править ]

Оригинальный IBM CGA графическая карта была построена вокруг Motorola 6845 контроллера дисплея [2] , пришел с 16  килобайт в видеопамяти встроенный, и показал несколько графики и режимы текста . Наивысшее разрешение дисплея из любого режима составляло 640 × 200, а максимальная поддерживаемая глубина цвета - 4 бита (16 цветов).

CGA карта может быть подключен либо к прямым приводом CRT монитора с использованием 4-битный цифровой ( TTL ) RGBI интерфейс, такие как IBM 5153 цветным дисплеем, или к NTSC совместимому телевизору или композитного видеосигнала монитора через разъем RCA . [3] Разъем RCA обеспечивает только видеосигнал в основной полосе частот, поэтому для подключения карты CGA к телевизору без композитного видеовхода требуется отдельный радиочастотный модулятор . [4]

IBM произвела цветной дисплей персонального компьютера 5153 для использования с CGA, но он не был доступен в версии [5] и не будет выпущен до марта 1983 года. [6]

Хотя собственный цветной дисплей IBM не был доступен, заказчики могли использовать либо композитный вывод (с RF-модулятором, если необходимо), либо вывод с прямым приводом с доступными сторонними мониторами, которые поддерживали формат RGBI и скорость сканирования. Некоторым сторонним дисплеям не хватало ввода интенсивности, что уменьшало количество доступных цветов до восьми [5], а во многих также не хватало уникальной схемы IBM, которая отображала темно-желтый цвет как коричневый, поэтому любое программное обеспечение, которое использовало коричневый, будет отображаться неправильно.

Возможности вывода [ править ]

CGA предлагает несколько видеорежимов. [7] [8]

Графические режимы:

  • 160x100 в 16 цветах, выбранных из 16-цветной палитры с использованием специальной конфигурации текстового режима 80x25.
  • 320 × 200 в 4 цветах, выбранных из 3 фиксированных палитр, с вариантами высокой и низкой интенсивности, причем цвет 1 выбран из 16-цветовой палитры.
  • 640 × 200 в 2 цветах: один черный, другой выбран из 16-цветной палитры.

В некоторых программах достигается большая глубина цвета за счет использования цвета артефактов при подключении к композитному монитору.

Текстовые режимы:

  • 40 × 25 со шрифтом 8 × 8 пикселей (эффективное разрешение 320 × 200)
  • 80 × 25 со шрифтом 8 × 8 пикселей (эффективное разрешение 640 × 200)

IBM предполагала, что CGA будет совместим с домашним телевизором. Режимы текста 40 × 25 и графики 320 × 200 можно использовать с телевизором, а режимы текста 80 × 25 и графики 640 × 200 предназначены для монитора. [2]

  • CGA 320 × 200 в 4 цветовой палитре 0 (красный, желтый, зеленый, черный фон)

  • CGA 320 × 200 в 4-х цветовой палитре 1 (голубой, пурпурный, белый, черный фон)

  • CGA 320 × 200 в 4-х цветной 3-й палитре (настроено), (голубой, красный, белый, черный фон)

  • CGA 640 × 200 в 2-х цветах (1 бит)

  • CGA 160 × 100 16-цветный режим (4 бита)

  • Частичный набор Мандельброта, визуализированный в палитре CGA 1

  • Снимок экрана Арахны, отображающий свои встроенные фреймы и тестовые страницы таблиц в режиме CGA 640 × 200

  • PakuPaku в 16-цветном режиме 160 × 100

  • PCPaint в 3-й палитре 320 × 200 с низкой интенсивностью, показывающий типичный интерфейс с низким разрешением. Обратите внимание на использование дизеринга для преодоления ограничений палитры CGA.

  • SimCity в монохромном режиме 640 × 200. Обратите внимание на использование дизеринга для имитации серых тонов и неквадратного соотношения пикселей, которое деформирует шрифты.

Цветовая палитра [ править ]

CGA использует 16-цветную гамму, но не все цвета доступны всегда, в зависимости от того, какой графический режим используется. В режимах среднего и высокого разрешения цвета хранятся с меньшей битовой глубиной и выбираются с помощью фиксированных индексов палитры, а не прямого выбора из полной 16-цветовой палитры.

Когда используются четыре бита (для режима низкого разрешения или для программирования регистров цвета), они располагаются в соответствии с цветовой моделью RGBI :

  • Нижние три бита представляют компоненты красного, зеленого и синего цветов.
  • Четвертый бит «усилителя», когда установлен, увеличивает яркость всех трех компонентов цвета (красного, зеленого и синего). [9]
Полная 16-цветная палитра CGA
0черный
# 000000		8темно-серый
# 555555
1синий
# 0000AA		9светло-голубой
# 5555FF
2зеленый
# 00AA00		10светло-зеленый
# 55FF55
3голубой
# 00AAAA		11светло-голубой
# 55FFFF
4красный
# AA0000		12светло-красный
# FF5555
5пурпурный
# AA00AA		13светло-пурпурный
# FF55FF
6коричневый
# AA5500		14желтый
# FFFF55
7светло-серый
#AAAAAA		15белый
#FFFFFF

С монитором RGBI [ править ]

При использовании монитора с прямым приводом четыре цветовых бита выводятся непосредственно на разъем DE-9 на задней стороне карты.

В мониторе четыре сигнала интерпретируются как приводы в действие пушки красного, зеленого и синего цветов. Что касается цветовой модели RGBI, описанной выше, монитор будет использовать приблизительно следующую формулу для преобразования цифрового четырехбитного цветового числа в аналоговые напряжения в диапазоне от 0,0 до 1,0:

красный  : = 2/3 × ( colorNumber & 4) / 4 + 1/3 × ( colorNumber & 8) / 8 зеленый  : = 2/3 × ( colorNumber & 2) / 2 + 1/3 × ( colorNumber & 8) / 8 синий  : = 2/3 × ( colorNumber & 1) / 1 + 1/3 × ( colorNumber & 8) / 8
темно-желтый
6# AAAA00

Цвет 6 трактуется иначе; при использовании указанных выше формул, цвет 6 станет темно - желтым цветом , как видно слева, но для того , чтобы достичь более приятного коричневого тона, специальные схем в большинстве RGBI мониторов, начиная с цветным дисплеем IBM 5153, [10] делает исключение для цвета 6 и изменяет свой оттенок с темно-желтого на коричневый, уменьшая вдвое амплитуду аналогового зеленого сигнала.

Эта палитра «RGBI с измененным коричневым» была сохранена в качестве палитры по умолчанию для более поздних графических стандартов ПК, таких как EGA и VGA , которые могут выбирать цвета из гораздо более широких гамм, но используются по умолчанию до тех пор, пока не будут перепрограммированы.

С комбинированным цветным монитором / телевизором [ править ]

16 цветов CGA при использовании выхода NTSC (версия карты после 1983 года)

Для композитного выхода эти четырехбитные номера цвета кодируются встроенным оборудованием CGA в NTSC-совместимый сигнал, подаваемый на выходное гнездо RCA карты. По соображениям стоимости это делается не с использованием преобразователя RGB-to-YIQ, как того требует стандарт NTSC, а с помощью серии триггеров и линий задержки. [11] [12]

Следовательно, видимым оттенкам недостает чистоты; примечательно, что и голубой, и желтый имеют зеленоватый оттенок, а цвет 6 снова выглядит темно-желтым вместо коричневого. [13]

Относительная яркость цветов, создаваемых схемой генерации композитного цвета, различается между версиями CGA: они идентичны для цветов 1-6 и 9-14 с ранними CGA, выпущенными до 1983 года [14], и отличаются для более поздних CGA из-за добавление дополнительных резисторов. [15]

Однако, как уже отмечалось, этот метод работает только на телевизорах NTSC. Телевизоры PAL не отображают цвета, как ожидалось, при подключении к композитному выходу, поскольку цветоделение PAL предотвращает появление артефактов. [ необходима цитата ]

Стандартные текстовые режимы [ править ]

CGA предлагает четыре текстовых режима BIOS (в документации IBM они называются буквенно-цифровыми режимами или режимами A / N). В этих режимах нельзя напрямую обращаться к отдельным пикселям на экране. Вместо этого экран разделен на сетку ячеек символов, каждая из которых отображает символ, определенный в одном из двух растровых шрифтов, «нормальном» и «тонком», включенных в ПЗУ карты. Шрифты являются фиксированными и не могут быть изменены или выбраны из программного обеспечения, только с помощью перемычки на самой плате.

Шрифты хранятся как растровые изображения с глубиной цвета 1 бит, где «1» представляет символ, а «0» - фон. Эти цвета можно выбрать независимо для каждого символа на экране из полной 16-цветной палитры CGA. Набор символов определяется аппаратной кодовой страницей 437 .

Данные растрового изображения шрифта доступны только самой карте, они не могут быть прочитаны ЦП. В графических режимах вывод текста BIOS осуществляется путем побитового копирования текста из ПЗУ шрифтов в видеопамять.

Режим 40 × 25 [ править ]

40 столбцов по 25 строк, каждый символ представляет собой узор из 8 × 8 точек. Эффективное разрешение экрана в этом режиме составляет 320 × 200 пикселей ( соотношение сторон пикселя 1: 1,2). Карта имеет достаточно видеопамяти для восьми различных текстовых страниц в этом режиме.

Режимы BIOS 0 и 1 представляют собой текстовые режимы по 40 столбцов. Разницу между этими двумя режимами можно увидеть только на составном мониторе, где режим 0 отключает всплеск цвета, заставляя весь текст отображаться в оттенках серого. Режим 1 включает цветную вспышку с учетом цвета. Режим 0 и режим 1 функционально идентичны на мониторах RGB и более поздних адаптерах, которые имитируют CGA без поддержки композитного цветного вывода.

Режим 80x25 [ править ]

80 столбцов по 25 строк, каждый символ по-прежнему представляет собой точечный узор 8 × 8, но отображается с более высокой скоростью сканирования. Эффективное разрешение экрана в этом режиме составляет 640 × 200 пикселей. В этом режиме на карте достаточно видеопамяти для четырех различных текстовых страниц.

В режимах BIOS 2 и 3 выбираются текстовые режимы для 80 столбцов. Как и в текстовых режимах с 40 столбцами, Режим 2 отключает цветовой импульс в композитном сигнале, а Режим 3 включает его.

Цвет текстового режима [ править ]

Каждая символьная ячейка хранит четыре бита для цвета переднего плана и фона. Однако в конфигурации карт по умолчанию четвертый бит цвета фона не устанавливает интенсивность, а устанавливает атрибут мигания для ячейки. Все символы на экране с этим установленным битом будут периодически мигать, что означает, что их цвет переднего плана будет изменен на цвет фона, так что персонаж станет невидимым. Все персонажи мигают в унисон.

Установив аппаратный регистр, можно отключить функцию мигания, восстановив доступ к ярким цветам фона.

Все мигающие символы на экране мигают синхронно. Эффект мигающего атрибута включен по умолчанию, а высокоинтенсивный фоновый эффект отключен; отключение мерцания - единственный способ свободно выбрать последние восьмицветные индексы (8-15) для цвета фона.

Примечательно, что языки программирования GW-BASIC и Microsoft QBASIC, входящие в состав MS-DOS, поддерживали все текстовые режимы CGA с полным управлением цветом, но не предоставляли обычные средства через язык BASIC для переключения CGA из режима мигания в режим 16- цвет фона. Однако это все еще было возможно путем прямого программирования аппаратных регистров с использованием оператора OUT языка BASIC.

Стандартные графические режимы [ править ]

CGA предлагает графические режимы с тремя разрешениями: 160x100, 320x200 и 640x200. Во всех режимах каждый пиксель на экране может быть установлен напрямую, но глубина цвета для более высоких режимов не позволяет свободно выбирать из полной 16-цветовой палитры.

160x100 [ править ]

Титульный экран PakuPaku, клона Pac-Man, который использует режим 160 × 100

Режим с низким разрешением 160x100 фактически является символьным режимом 80x25. [16] Поскольку встроенное ПЗУ символов содержит «графические» элементы, такие как символ, верхняя половина которого окрашена в цвет переднего плана, а нижняя половина - в фоновый цвет, а также поскольку цвета переднего плана и фона можно свободно выбирать в текстовом режиме, может быть получен полноцветный графический дисплей с низким разрешением.

320x200 [ править ]

В режиме среднего разрешения 320x200 каждый пиксель представляет собой два бита, которые выбирают цвета из четырехцветной палитры. В режиме 4 есть две палитры, а в режиме 5 - одна палитра.

Аппаратные палитры CGA
#Режим 4Режим 5
Палитра 0Палитра 1низкая интенсивностьвысокая интенсивность
низкая интенсивностьвысокая интенсивностьнизкая интенсивностьвысокая интенсивность
00 - фон0 - фон0 - фон0 - фон0 - фон0 - фон
12 - зеленый10 - светло-зеленый3 - голубой11 - светло-голубой3 - голубой11 - светло-голубой
24 - красный12 - светло-красный5 - пурпурный13 - светло-пурпурный4 - красный12 - светло-красный
36 - коричневый14 - желтый7 - светло-серый15 - белый7 - светло-серый15 - белый

Путем программирования аппаратных регистров можно сделать несколько вариантов. Во-первых, выбранная палитра. Во-вторых, интенсивность, которая определяется для всего экрана, а не для каждого пикселя. В-третьих, цвет 0 (цвет «фона») может быть установлен на любой из 16 цветов.

Конкретный графический режим BIOS влияет на доступные палитры. BIOS Mode 4 предлагает две палитры: зеленый / красный / коричневый и голубой / пурпурный / белый.

Как и в текстовых режимах 0 и 2, режим 5 отключает цветную вспышку, чтобы цвета отображались в оттенках серого на композитном мониторе. Однако, в отличие от текстовых режимов, это также влияет на цвета, отображаемые на мониторе RGBI, изменяя их на голубую / красную / белую палитру, показанную выше. Эта палитра не задокументирована IBM, но использовалась в некотором программном обеспечении.

В режиме высокого разрешения 640x200 каждый пиксель является одним битом, обеспечивая два цвета, которые могут быть выбраны из 16-цветовой палитры путем программирования аппаратных регистров.

640x200 [ править ]

В этом режиме видеоизображение сохраняется как простое растровое изображение, с одним битом на пиксель, устанавливающим цвет на «передний план» или «фон». По умолчанию цвета - черный и ярко-белый, но цвет переднего плана можно изменить на любую запись в 16-цветной палитре CGA. Цвет фона нельзя изменить с черного на исходной карте IBM CGA. BIOS Mode 6 устанавливает графический режим 640 × 200. Этот режим по умолчанию отключает сигнал композитной цветовой синхронизации. BIOS не предоставляет возможность включить цветную вспышку в режиме 640 × 200, и пользователь должен записывать непосредственно в регистр управления режимом, чтобы включить его.

Дополнительные графические режимы и настройки [ править ]

Существует ряд официальных и неофициальных функций, которые можно использовать для получения специальных эффектов.

  • В графическом режиме 320 × 200 цвет фона (который также влияет на цвет границы), который по умолчанию становится черным при инициализации режима, можно изменить на любой из других 15 цветов палитры CGA. Это допускает некоторые вариации, а также эффекты мигания, поскольку цвет фона можно изменять без необходимости перерисовывать экран (т. Е. Без изменения содержимого видеопамяти).
  • В текстовом режиме цвет границы (отображаемый за пределами обычной области отображения, включая область переразвертки ) может быть изменен с черного по умолчанию на любой из 15 других цветов.
  • Благодаря точной синхронизации можно переключиться на другую палитру во время вывода видео, что позволяет использовать любую из шести палитр для каждой строки развертки. Примером этого является California Games , [17] при запуске на стандартном 4,77 МГц 8088. Работа на более быстром компьютере не дает эффекта, поскольку метод, используемый программистами для переключения палитр в заранее определенных местах, чрезвычайно чувствителен к скорости машины. То же самое можно сделать с цветом фона, который использовался для создания реки и дороги в Frogger . [18] Другой пример задокументированы техники в Atarisoft порту «ы из джунглей Hunt на ПК.
  • Дополнительные цвета можно приблизить с помощью дизеринга .
  • Использование палитры 0 с низкой интенсивностью и темно-синим в качестве цвета фона обеспечивает три основных цвета RGB , а также коричневый.

Некоторые из этих настроек можно комбинировать. Примеры можно найти в нескольких играх. [19]

160 × 100 16-цветный режим [ править ]

Один большой «пиксель» в режиме 160 × 100. Это две верхние строки половины символа 221. Обратите внимание на восемь составляющих неквадратных пикселей и общее соотношение сторон 1: 1,2.

Технически этот режим не является графическим, а представляет собой разновидность текстового режима 80 × 25. Регистр высоты символьной ячейки изменен для отображения только двух строк на символьную ячейку вместо обычных восьми строк. Это в четыре раза увеличивает количество отображаемых текстовых строк с 25 до 100. Эти «сжатые» текстовые символы не являются полными. Система отображает только две верхние строки пикселей (по восемь в каждой) перед переходом к следующей строке.

   Персонаж 221. 
   221 с синим текстом и красным цветом фона. 
   221 с красным текстом и синим цветом фона. 
   Персонаж 222. 

Символ 221 набора символов CGA состоит из прямоугольника, занимающего всю левую половину матрицы символов. (Символ 222 состоит из квадрата, занимающего всю правую половину.)

Поскольку каждому символу могут быть назначены разные цвета переднего плана и фона, он может быть окрашен (например) в синий цвет слева (цвет переднего плана) и ярко-красный цвет справа (цвет фона). Это можно изменить, поменяв местами цвета переднего плана и фона.

Таким образом, при использовании символа 221 или 222 каждую половину каждой ячейки усеченного символа можно рассматривать как отдельный пиксель, что делает доступными 160 пикселей по горизонтали на строку. Таким образом, возможны 160 × 100 пикселей при 16 цветах с соотношением сторон 1: 1,2.

Хотя это обходной способ добиться 16-цветного графического дисплея, он работает достаточно хорошо, и этот режим даже упоминается (хотя и не объясняется) в официальной документации по аппаратному обеспечению IBM. [20] [21]

В этом режиме можно добиться большей детализации, используя другие символы, комбинируя ASCII-искусство с вышеупомянутой техникой.

Поскольку CGA имеет 16  КиБ (16 384 байта) графической памяти, а не 16 000, так же легко установить количество строк в этом режиме на 102 вместо 100 для разрешения 160 × 102 (16320 пикселей). При этом используется дополнительная видеопамять, которая обычно не используется. Однако в большинстве игр этого не было, возможно, из опасения, что это будет работать только на некоторых мониторах, но не на других - опасение, которое небезосновательно, поскольку позже было обнаружено, что у некоторых совместимых есть карты, которые либо дают сбой, либо игнорируют любую попытку поставить устройство в этот режим.

Тот же метод уменьшения высоты текстовой ячейки также можно использовать с текстовым режимом 40 × 25. Это имело смысл только при использовании ASCII-арта, потому что без него результирующее разрешение было бы только 80 × 100. [22] [23] [24]

Композитный вывод [ править ]

См. Также: Составные цвета артефактов

Использование композитного выхода вместо монитора RGBI давало видео более низкого качества из-за худшего разделения NTSC между яркостью и цветностью. [25] Это особенно проблема с текстом из 80 столбцов: [26]

Текст из 80 столбцов на RGB (слева) и на композитном мониторе (справа)

По этой причине в каждом из текстовых и графических режимов есть дублирующий режим, который отключает составную цветовую вспышку , что приводит к черно-белому изображению, но также устраняет растекание цвета для получения более четкого изображения. На мониторах RGBI две версии каждого режима обычно идентичны, за исключением графического режима 320 × 200, где «монохромная» версия создает третью палитру.

Расширенные цвета артефактов [ править ]

Программисты обнаружили, что этот недостаток можно превратить в актив, поскольку отдельные узоры из точек с высоким разрешением превратятся в согласованные области сплошных цветов, что позволит отображать совершенно новые цвета артефактов . С этой техникой можно использовать как стандартный четырехцветный графический режим 320 × 200, так и графический режим 640 × 200 «цвет на черном».

Внутренняя операция [ править ]

Прямые цвета - это обычные 16 цветов, как описано выше в разделе «Цветовая палитра CGA».

Видны артефакты цвета , потому что декодер цветности NTSC композитного монитора неверно интерпретирует некоторую информацию о яркости как цвет. Тщательно размещая пиксели в соответствующих узорах, программист может создавать определенные перекрестные цветовые артефакты, дающие желаемый новый цвет; либо из чисто черно-белых пикселей в режиме 640 × 200, или в результате из комбинации из прямых и артефактов цветов в 320 × 200 режима, как показано на этих картинах.

  • 320 × 200 палитра 0

  • 320 × 200 палитра 1

  • 640 × 200

Таким образом, с выбором между режимами 320 × 200 и 640 × 200, выбором между двумя палитрами и одним свободно выбираемым цветом (фон в режимах 320 × 200 и передний план в режиме 640 × 200) становится возможным. использовать множество различных наборов цветов артефактов, что дает общую гамму более 100 цветов.

Более поздние демонстрации энтузиастов увеличили максимальное количество цветов, которое CGA может отображать одновременно, до 1024. Этот метод включает настройку текстового режима, которая в четыре раза увеличивает количество текстовых строк. Определенные символы ASCII, такие как U и then, затем используются для создания необходимых шаблонов, в результате которых получаются изображения без размытия с эффективным разрешением 80 × 100 на композитном мониторе. [27]

Доступность и предостережения [ править ]

Вариант этого метода с разрешением 320 × 200 (см. Выше) - это то, как стандартный графический режим, поддерживаемый BIOS, выглядит на композитном цветном мониторе. Однако вариант 640 × 200 требует небольшой модификации (отключение цветовой синхронизации) непосредственно в аппаратных регистрах CGA. В результате его обычно называют отдельным «режимом».

Будучи полностью зависимым от процесса кодирования / декодирования NTSC, композитные цветовые артефакты недоступны на мониторе RGBI и не эмулируются EGA, VGA или современными графическими адаптерами.

Современный компьютерный эмулятор DOSBox, ориентированный на игры, поддерживает режим CGA, который может эмулировать цветовые артефакты композитного монитора. Поддерживаются как композитный режим 640 × 200, так и более сложный вариант 320 × 200.

Разрешение и использование [ править ]

Составные артефакты, независимо от того, используются ли они намеренно или как нежелательные, снижает эффективное горизонтальное разрешение до максимум 160 пикселей, больше для текста «черный на белом» или «белый на черном», без изменения разрешения по вертикали. Получающийся в результате составной видеодисплей с "искаженными" цветами иногда описывается как "режим" 160 × 200/16 цветов, хотя технически это был метод, использующий стандартный режим.

Низкое разрешение этого метода композитных цветовых артефактов привело к его использованию почти исключительно в играх. Многие громкие заголовки предлагали графику, оптимизированную для композитных цветных мониторов. Ultima II , первая игра в серии игр, перенесенная на IBM PC, использовала композитную графику CGA. King's Quest I также предлагал 16-цветную графику на ПК, PCjr и Tandy 1000, но обеспечивал « режим RGB » на титульном экране, в котором использовался бы только обычный графический режим CGA, ограниченный 4 цветами. В этом режиме использовалось дизеринг для имитации дополнительных цветов.

  • Microsoft Decathlon - вверху: игра в композитном режиме, внизу: игра в режиме RGB, слева: с монитором RGB, справа: с композитным монитором

  • King's Quest - вверху: игра в композитном режиме, внизу: игра в режиме RGB, слева: с монитором RGB, справа: с композитным монитором

  • Ultima II - Слева: с монитором RGB, Справа: с композитным монитором

Высокая глубина цвета [ править ]

1024 цвета в композитном режиме

Используя преимущества цветов артефактов, цветовую синхронизацию NTSC и метод, аналогичный тому, который используется в 16-цветном псевдографическом режиме 160 × 100 , можно отображать более 16 цветов на композитных мониторах.

160 циклов цветовой синхронизации NTSC происходит во время вывода каждой строки, поэтому в режиме с 40 столбцами каждый пиксель занимает половину цикла, а в режиме с 80 столбцами каждый пиксель использует четверть цикла. Ограничивая отображение символов одной или двумя верхними строками развертки и используя расположение пикселей в определенных символах кодовой страницы 437 , можно отображать до 1024 цветов. [28] Этот метод использовался в демонстрационной версии 8088 MPH. [29]

Ограничения, ошибки и исправления [ править ]

Синхронизация видео на CGA обеспечивается видеоконтроллером Motorola 6845 . Эта интегральная схема была первоначально разработана только для символьных буквенно-цифровых (текстовых) дисплеев и может адресовать максимум 128 символьных строк.

Для реализации графических режимов с 200 строками развертки на CGA MC6845 запрограммирован со 100 строками на изображение и двумя строками развертки на строку символов. Поскольку адрес видеопамяти, выводимый MC6845, идентичен для каждой строки развертки в строке символов, CGA должен использовать вывод «адреса строки» MC6845 (т. Е. Строку развертки внутри строки символов) в качестве дополнительного адресного бита для извлечения растровых данных из видео. объем памяти. [30]

Это означает, что если размер растровых данных одной строки развертки не является степенью двойки, растровые данные не могут быть размещены в видеопамяти непрерывно. Вместо этого графические режимы на CGA сохраняют в памяти непрерывно четные строки развертки, за которыми следует второй блок строк развертки с нечетным номером, начиная с позиции видеопамяти 8192. Такое расположение приводит к дополнительным накладным расходам в графических режимах для программного обеспечения, которое управляет видеопамятью.

Несмотря на то, что видеоконтроллер MC6845 может обеспечивать синхронизацию для чересстрочного видео , схема CGA выравнивает сигналы синхронизации таким образом, чтобы сканирование всегда было прогрессивным. Следовательно, с помощью стандартного монитора 15 кГц невозможно удвоить вертикальное разрешение до 400 строк развертки.

Более высокая пропускная способность, используемая в текстовом режиме с 80 столбцами, приводит к тому, что на экране появляются случайные короткие горизонтальные линии (известные как «снег»), если программа записывает непосредственно в видеопамять во время рисования экрана. BIOS позволяет избежать этой проблемы, обращаясь к памяти только во время горизонтального отката или временно отключая вывод во время прокрутки. Хотя это вызывает мерцание дисплея, IBM решила, что это лучше, чем снег. [2] Проблема "снега" не возникает ни на каком другом видеоадаптере или на большинстве клонов CGA.

В текстовом режиме с 80 столбцами тактовая частота пикселей удваивается, и все сигналы синхронизации выводятся за удвоенное количество тактовых циклов, чтобы их хватило на надлежащую продолжительность. Цепь сигнала цветовой синхронизации композитного вывода является исключением: поскольку она по-прежнему выводит то же количество циклов, теперь с удвоенной тактовой частотой, создаваемый сигнал цветовой синхронизации слишком короткий для большинства мониторов, не давая цвета или давая нестабильный цвет. Следовательно, в документации IBM текстовый режим с 80 столбцами указан как «функция» только для RGBI и черно-белых композитных мониторов. [31] Стабильный цвет по-прежнему может быть достигнут путем установки коричневого цвета границы, что дает фазу, идентичную правильному сигналу цветовой синхронизации, и служит его заменой.

Поддержка двух головок [ править ]

CGA был выпущен вместе с IBM MDA и фактически мог быть установлен вместе с MDA на том же компьютере. Команда, входящая в состав PC-DOS, позволяла переключать вывод изображения между картами CGA и MDA. [32] Некоторые программы, такие как ранние версии AutoCAD для MS-DOS, поддерживали одновременное отображение обоих изображений.

Поддержка программного обеспечения [ править ]

CGA широко поддерживался в программном обеспечении ПК вплоть до 1990-х годов. Некоторое программное обеспечение, которое поддерживало плату, было:

  • Windows 3.0 (и более ранние версии)
  • OS / 2 1.1 (и более ранние версии)
  • Диспетчер графической среды (GEM)

Конкурирующие адаптеры [ править ]

В январе 1982 года BYTE описал результат CGA как «очень хороший - немного лучше, чем цветная графика на существующих микрокомпьютерах». [5] Журнал PC Magazine не согласился с этим, сообщив в июне 1983 года, что «монохромный дисплей IBM абсолютно красив для текста и удивительно приятен для глаз, но ограничен простой символьной графикой. Качество текста на дисплеях, подключенных к адаптеру цвета / графики ... ... в лучшем случае среднего качества и вызывает утомление глаз в долгосрочной перспективе ". [33]

В ретроспективном комментарии Next Generation также негативно оценила CGA, заявив: «Даже для того времени (начало 1980-х) эта графика была ужасной, бледной по сравнению с другими цветными машинами, доступными на рынке». [34]

У CGA было несколько конкурентов:

  • Для бизнеса и обработки текстов IBM предоставила Monochrome Display Adapter (MDA) одновременно с CGA. Поначалу MDA был намного популярнее, чем CGA. [35] Поскольку большое количество ПК было продано предприятиям, четкий монохромный текст с высоким разрешением был более желателен для работы приложений.
  • В 1982 году была представлена графическая карта Hercules (HGC) стороннего производителя, первая видеокарта сторонних производителей для ПК. В дополнение к MDA-совместимому текстовому режиму он предлагал монохромный графический режим с разрешением 720 × 348 пикселей, что выше, чем у CGA.
  • IBM PCjr (1984) и совместимый Тэнди 1000 (1985) показал на борту «продлил CGA» видеооборудования , что расширенное видеопамять за 16 кбайт, что позволяет 16 цветов при разрешении 320 × 200 и четыре цвета с разрешением 640 × 200. Поскольку Tandy 1000 давно пережил PCjr, видеорежимы стали известны как « Tandy Graphics Adapter » или «TGA» и были очень популярны в играх в 1980-х годах. Похожим, но менее широко используемым был Plantronics Colorplus .
  • В 1984 году IBM также представила профессиональный графический контроллер , высокопроизводительное графическое решение, предназначенное, например, для приложений САПР . Он был в основном обратно совместим с CGA. PGC не получил широкого распространения из-за своей цены в 4000 долларов и был прекращен в 1987 году.

Другие альтернативы:

  • Paradise Systems представила в 1984 году первую успешную CGA-совместимую карту для мониторов MDA. Он отображал 16 цветов CGA в оттенках монохромного. Поскольку она была аппаратно совместима с CGA, карта Paradise не нуждалась в специальной программной поддержке или дополнительных драйверах. [36]
  • Еще одно расширение в некоторых CGA-совместимых наборах микросхем (в том числе в Olivetti M24, AT&T 6300, DEC VAXmate и некоторых портативных компьютерах Compaq и Toshiba ) - это удвоенное вертикальное разрешение. Это обеспечивает более высокое качество отображения текста 8 × 16 и дополнительный графический режим 640 × 400.

На смену карте CGA на потребительском рынке пришла карта IBM Enhanced Graphics Adapter (EGA), которая поддерживает большинство режимов CGA и добавляет дополнительное разрешение (640 × 350), а также программно выбираемую палитру из 16 цветов из 64 в цвете. как текстовый, так и графический режимы.

Технические характеристики [ править ]

Коннектор [ править ]

Адаптер цветной графики использует стандартный разъем DE-9 для прямого вывода видео (на монитор RGBI). Разъем на карте - «мама», а разъем на кабеле монитора - «папа».

Разъем DE-9, видимый на задней панели ПК
Назначение контактов
ШтырьФункция
1Земля
2Земля
3красный
4Зеленый
5Синий
6Интенсивность
7Зарезервированный
8Горизонтальная синхронизация
9Вертикальная синхронизация

Сигнал [ править ]

ТипЦифровой, TTL
Разрешение640 × 200 В, 320 × 200 В
H-частота15699,8 Гц (14,318181 МГц / 8/114)
V-частота59,923 Гц (H-частота / 262)
Цвета16

См. Также [ править ]

  • Цветовая модель RGB
  • Видеокарта
  • Разрешение графического дисплея
  • Блок обработки графики
  • Список интерфейсов дисплея
  • Список 8-битных компьютерных аппаратных палитр - раздел CGA
  • Кодовая страница 437
  • Список несуществующих графических чипов и производителей карт

Ссылки [ править ]

  1. ^ [1] [ постоянная мертвая ссылка ] ; ср. раздел 1-133, «Адаптер цвета / графики», стр. 143 в ibm_techref_v202_1.pdf
  2. ^ a b c Брэдли, Дэвид Дж. (сентябрь 1990 г.). «Создание IBM PC» . БАЙТ . С. 414–420 . Проверено 2 апреля +2016 .
  3. ↑ А. Кумар (2002). Энциклопедия управления компьютерным оборудованием . Публикации Anmol. п. 1050. ISBN 978-81-261-1030-8.
  4. ^ Руководство IBM CGA (PDF) . п. 1.
  5. ^ a b c Уильямс, Грегг (январь 1982 г.). «Более пристальный взгляд на персональный компьютер IBM» . БАЙТ . п. 36 . Проверено 19 октября 2013 года .
  6. ^ International Business Machines Corporation (1983): Письмо с объявлением № 183-002 - ЦВЕТНОЙ ДИСПЛЕЙ IBM, 5153. От 4 февраля 1983 г. http://www-01.ibm.com/common/ssi/ShowDoc.wss?docURL= /common/ssi/rep_ca/2/897/ENUS183-002/index.html&lang=en&request_locale=en
  7. ^ Руководство IBM CGA (PDF) . п. 2.
  8. ^ Леонард, Джим. "Справочное видео по тестеру совместимости CGA" . Проверено 14 октября 2020 .
  9. ^ Коричневый цвет, представленный R = 1, G = 1, B = 0, I = 0, является исключением; в то время как прямая интерпретация этих битовых значений разрешит этот цвет как темно-желтый, интенсивность зеленого компонента уменьшается вдвое, чтобы получить коричневый только для этого одного 4-битного значения. Подробности см. На этой странице . Эта специальная интерпретация RGBI для коричневого цвета выполняется на мониторе; монитор IBM 5153, разработанный для CGA, выполняет это, но некоторые ранние мониторы сторонних производителей этого не делают.
  10. ^ International Business Machines Corporation (1983): Техническое справочное руководство IBM Personal Computer XT, страницы D-42 - D-43.
  11. ^ Дин и др. (1984): Генерация композитного цветного видеосигнала из цифровых цветовых сигналов. Патент США №4,442,428.
  12. ^ International Business Machines Corporation (1983): Техническое справочное руководство IBM Personal Computer XT, страница D-40.
  13. ^ Вилер (15 апреля 2015). «CGA в 1024 цветах - новый режим: иллюстрированное руководство» . Проверено 17 октября 2020 . ... Палитра CGA, отображаемая с помощью композитного вывода ранних ("старых") карт
  14. ^ Персональный компьютер IBM (PDF) (Технический справочник). Справочная библиотека аппаратного обеспечения персонального компьютера IBM (отредактированная). Апрель 1983 г. с. Д-50.
  15. ^ Адаптер IBM Color / Graphics Monitor (PDF) (Технический справочник). Опции и адаптеры IBM. п. 32.
  16. ^ Руководство IBM CGA (PDF) . п. 20.
  17. ^ mobygames.com
  18. ^ mobygames.com
  19. ^ mobygames.com
  20. ^ ср. http://vintageibm.net/yahoo_site_admin/assets/docs/techrefv202.zip [ постоянная мертвая ссылка ] , раздел / стр. 1-142, «Адаптер цвета / графики», стр. 152 ibm_techref_v202_1.pdf
  21. ^ "ibm :: pc :: cards :: Технический справочник по опциям и адаптерам, том 2, апрель 84" . Интернет-архив . п. 50 . Проверено 9 января 2020 .
  22. ^ oldskool.org
  23. ^ oldskool.org
  24. ^ oldskool.org
  25. ^ Аналоговые устройства. «Недорогой кодировщик RGB в NTSC / PAL с портом ловушки яркости» (PDF) . п. 14 . Проверено 18 октября 2020 . Основная проблема возникает, когда сигнал яркости ... содержит частотные компоненты, которые попадают в полосу цветности.
  26. ^ Аналоговые устройства. «Недорогой кодировщик RGB в NTSC / PAL с портом ловушки яркости» (PDF) . п. 15 . Проверено 18 октября 2020 . Резкие переходы от черного к белому ... содержат частотные компоненты ..., а переходы в полосе цветности создают перекрестную цветность.
  27. ^ «CGA в 1024 цветах - новый режим: иллюстрированное руководство» . Запись в блоге создателей демоверсии «8088 миль в час», объясняющая эту технику.
  28. ^ Вилер (2015-04-15). «8088 MPH: CGA в 1024 цветах - новый режим: иллюстрированное руководство» . int10h.org . Проверено 4 мая 2018 .
  29. ^ «1K цветов на CGA: как это делается» . Блог Reenigne . 2015-04-08 . Проверено 27 апреля 2018 .
  30. ^ IBM Enhanced Graphics Adapter (PDF) (Технический справочник). Опции и адаптеры IBM. 2 августа 1984 г. с. 41.
  31. ^ Адаптер IBM Color / Graphics Monitor (PDF) (Технический справочник). Опции и адаптеры IBM. п. 7.
  32. ^ «Работа с двумя головками на старых компьютерах» . www.seasip.info . Проверено 16 августа 2020 .
  33. ^ Фасти, Will (июнь 1983). «Графический ПК» . Журнал ПК .
  34. ^ "Следующее поколение 1996 Лексикон от А до Я". Следующее поколение . № 15. Imagine Media . Март 1996. с. 31.
  35. ^ Курран, Лоуренс Дж .; Шфорд, Ричард С. (ноябрь 1983 г.). "Эстридж IBM" . БАЙТ . С. 88–97 . Проверено 19 марта +2016 .
  36. ^ Старк, Крейг Л. (1984-10-02). «Графическая карта Paradise: проще быть экологичным» . Журнал ПК . п. 59 . Проверено 25 октября 2013 года .
Примечания
  • Справочник по видео CGA, совместимому с IBM PC - включает технические подробности
  • Калибровка монитора CGA - Техническая информация о декодировании цвета и калибровке монитора IBM 5153
  • Библиотека аппаратного обеспечения персонального компьютера IBM: Технический справочник (пересмотренное издание, 1983 г.)
  • Эта статья изначально была основана на материалах из Free On-line Dictionary of Computing .

Внешние ссылки [ править ]

  • Примечания к адаптеру цветной графики
  • Игры с графикой CGA
  • Репрезентативные скриншоты игр CGA
  • Дружественная к пользователю ветка об использовании CGA