Цвета составных артефактов — это обозначение, обычно используемое для обозначения нескольких графических режимов некоторых домашних компьютеров 1970-х и 1980-х годов . На некоторых машинах при подключении к телевизору или монитору NTSC через композитные видеовыходы кодирование видеосигнала позволяло отображать дополнительные цвета путем манипулирования положением пикселей на экране, не ограничиваясь аппаратной цветовой палитрой каждой машины . [1] [2] [3]
Этот режим использовался в основном для игр, поскольку он ограничивает эффективное горизонтальное разрешение дисплея. Это было наиболее распространено на IBM PC (с графикой CGA ), [4] Цветном компьютере TRS-80 , [5] Apple II [6] и 8-битных компьютерах Atari , [1] и использовалось в ролевом видео Ultima . игры. [6] Программное обеспечение (например, King's Quest для IBM PC) обычно предоставляло возможность выбора между «режимом RGB» и «режимом цветовой композиции» . [7]
На дисплеях PAL эффект также присутствует, но цвета генерируются более ограниченно. [8] [9] В зависимости от конкретной используемой системы PAL результаты могут различаться (при использовании PAL-M или PAL-N могут быть возможны цветовые артефакты, аналогичные NTSC).
Хотя цвета артефактов и связаны между собой, это не то же самое, что горизонтальное размытие. Размытие — это общий эффект использования составного соединения, которое просто создает новые цвета за счет смешивания значений соседних горизонтальных пикселей. Точное сочетание будет зависеть от насыщенности и конкретных цветов исходных пикселей. Тем не менее, этот эффект можно использовать, используя шаблоны дизеринга , генерируя новые цвета промежуточной палитры [10] на машинах с дисплеем достаточно высокого разрешения, таких как ZX Spectrum , [11] Mega Drive/Genesis , [12] [13] NES/ Famicom [14] или Amiga .
В системе цветности NTSC , используемой в радиовещании, частота цветовой поднесущей ровно в 227,5 раза превышает частоту строки, т. е. каждая строка содержит 227,5 циклов цветовой поднесущей. Это приводит к тому, что видимая фаза поднесущей меняется на обратную в каждой строке, в результате чего сплошные цвета отображаются в виде шахматной доски при просмотре на монохромном дисплее, который не фильтрует информацию о цвете. [15]
Компьютеры, такие как Apple II [16] и видеокарта CGA [17] [18] для IBM PC , выдают сигнал, который является приближением к стандарту вещания. И в Apple II, и в CGA каждая строка растягивается до полных 228 циклов цветовой поднесущей. Это находится в пределах допусков большинства дисплеев, поэтому изображение отображается четко, но вместо этого узор, созданный сплошными цветами, превращается в прямые вертикальные полосы. Каждая горизонтальная позиция в любой строке имеет постоянную фазовую зависимость от цветовой поднесущей в этой системе, поэтому освещение пикселя в каждом конкретном горизонтальном индексе всегда оказывает одинаковый эффект на информацию о цвете, интерпретируемую дисплеем.
Для этих типов видеоадаптеров также типично иметь тактовую частоту пикселей, кратную частоте поднесущей NTSC. И Apple II, и CGA используют тактовую частоту пикселей 14,318 МГц, что в четыре раза превышает цветовую поднесущую. Для сигнала вещательного качества это будет означать 910 циклов пикселей на каждую строку (в отличие от 858, как позже стандартизировано Рекомендацией ITU-R BT.601 ), причем около 750 из них занимают видимую часть экрана. При растянутых строках этих ранних компьютеров каждая строка фактически имела длину 912 циклов пикселей, и использовалась только часть видимой области - 560 пикселей в случае Apple II (хотя и не адресуемая индивидуально без карты расширения на 80 столбцов [19] ), 640 в случае CGA. Каждый пиксель может иметь одно из четырех предопределенных фазовых соотношений с цветовой вспышкой, поэтому «фальшивая» поднесущая, которая будет интерпретироваться дисплеем как цвет, может быть создана путем вывода определенных шаблонов пикселей. [20]
В случае адаптеров, которые также имеют встроенные возможности цветопередачи, например CGA, этот метод можно дополнительно расширить за счет формирования шаблонов из встроенных цветов — таким образом, «реальная» поднесущая, генерируемая аппаратным обеспечением, будет мешать « поддельный», находящийся в шаблонах пикселей, в результате чего дисплей интерпретирует результат как новые, уникальные цвета. [21]
В системе PAL фаза поднесущей интерпретируется по-разному от строки к строке, а фаза цветовой синхронизации строго обязана меняться на чередующихся линиях. Это делает трюки, описанные выше, невозможными. SECAM использует частотную модуляцию , поэтому для генерации искусственных цветов потребуется гораздо более точная синхронизация, чем синхронизация тактовой частоты пикселей с частотой поднесущей NTSC или PAL . По этим причинам цвета артефактов обычно использовались только с цветовой системой NTSC. Теоретически они возможны в любом из них, поскольку в каждой аналоговой телевизионной системе информация о цвете находится в той же полосе пропускания, что и информация о яркости.
Цвета артефактов не следует путать с более распространенным эффектом горизонтального размытия. Горизонтальное размытие — это эффект использования композитного видеосоединения , при котором новые цвета создаются путем усреднения значений отдельных пикселей. В основном это связано с ограниченной полосой пропускания яркости и особенно цветности аналоговых систем. В отличие от цветов артефактов, которые являются произвольными, эти новые цвета полностью зависят от исходных значений соседних пикселей. Горизонтальное размытие более выражено при более высоких разрешениях дисплея и при использовании насыщенных цветов (особенно синего и красного). Этот эффект использовался художниками игр на некоторых машинах (особенно на тех, которые могли генерировать графику с более высоким разрешением, но имели ограниченную цветовую палитру) посредством использования шаблонов сглаживания . [11] [12] [13] [14] [22] [23]
При использовании адаптера цветной графики IBM (CGA) с телевизором NTSC в качестве композитного монитора разделение между яркостью и цветностью является несовершенным, что приводит к перекрестным цветовым артефактам. Это особенно проблема с текстом из 80 столбцов.
Именно по этой причине каждый из описанных выше текстовых и графических режимов существует дважды: один раз как обычная «цветная» версия и один раз как «монохромная» версия. «Монохромная» версия каждого режима полностью отключает декодирование цветов NTSC на мониторе просмотра, в результате чего изображение становится черно-белым, но при этом отсутствует растекание цветов, а значит, изображение становится более резким. На мониторах RGBI две версии каждого режима идентичны, за исключением графического режима 320×200, где «монохромная» версия создает третью палитру.
Однако программисты поняли, что этот недостаток можно превратить в преимущество, поскольку отдельные узоры из точек высокого разрешения превратятся в однородные области сплошных цветов, что позволит отображать совершенно новые цвета. Поскольку эти новые цвета являются результатом перекрестного искажения цветов, их часто называют «цветами артефактов». С этой техникой можно использовать как стандартный четырехцветный графический режим 320×200, так и режим «цвет на черном» 640×200.
Первые усилия привели к созданию удобного разрешения 160×200 с 16 цветами. [24] Фактические цвета зависят от базовой палитры и используемого разрешения, как показано в галерее ниже:
Более поздние демонстрации энтузиастов увеличили максимальное количество цветов, которые CGA может отображать одновременно, до 1024. Этот метод включает в себя настройку текстового режима, которая увеличивает количество текстовых строк в четыре раза. Определенные символы ASCII, такие как U и ‼, затем используются для создания необходимых шаблонов, в результате чего на композитном мониторе создаются изображения без сглаживания с эффективным разрешением 80×100. [25]
Многие из наиболее громких игр предлагают графику, оптимизированную для мониторов с композитным цветом. [26] Ultima II , первая игра в серии игр, портированная на IBM PC, использует композитную графику CGA. King's Quest I также был новатором в использовании 16-цветной графики. Другие игры включают Microsoft Decathlon , King's Quest II и King's Quest III .
Цветной компьютер TRS -80 (также известный как Coco) с двухцветным графическим режимом 256×192 позволяет отображать четыре цвета за счет использования артефактов NTSC. Невозможно надежно отобразить 256 точек на экране из-за ограничений сигнала NTSC и фазового соотношения между тактовой частотой графического чипа и частотой цветовой синхронизации . При использовании первого набора цветов чередующиеся столбцы зеленых и черных пикселей неразличимы и выглядят как мутно-зеленый цвет. Однако при переключении на набор белого и черного цветов вместо мутно-серого, как ожидалось, результат будет либо оранжевым, либо синим. Изменение порядка чередующихся точек даст противоположный цвет. По сути, двухцветный режим 256x192 становится четырехцветным режимом 128x192, в котором доступны черный, оранжевый, синий и белый цвета. В большинстве игр CoCo использовался этот режим, поскольку он генерирует более полезные цвета, чем те, которые обеспечиваются четырьмя собственными цветовыми режимами.
Внутренний графический чип может включаться как по нарастающему, так и по спадающему фронту тактовой частоты, поэтому комбинации битов, представляющие оранжевый и синий цвета, непредсказуемы. Большинство игр CoCo начинаются с титульного экрана и просят пользователя нажимать кнопку сброса, пока цвета не станут правильными.
Читатели журналов The Rainbow [27] [28] или HOT CoCo [29] узнали, что с помощью некоторых команд можно POKEперевести графический чип Motorola 6847 в один из артефактных режимов, при этом Extended Color BASIC продолжает работать так, как если бы он был по-прежнему отображение одного из четырехцветных режимов 128x192. Таким образом, с цветами артефактов можно использовать весь набор графических команд Extended Color BASIC. Некоторые пользователи разработали набор из 16 цветов артефактов [ как? ] с использованием матрицы пикселей 4×2. Использование POKEкоманд также делает эти цвета доступными для графических команд, хотя цвета необходимо рисовать по одной горизонтальной линии за раз. С помощью этих эффектов были созданы некоторые интересные произведения искусства, тем более что художественный пакет CoCo Max предоставляет их в своей палитре цветов. [30]
Итоговая палитра из 16 цветов (приблизительные цвета только для иллюстрации):
CoCo 3 решает проблему с фронтом тактовой частоты, поэтому он всегда один и тот же; пользователь удерживает F1клавишу во время сброса, чтобы изменить набор цветов. На этом компьютере игры могут быть исправлены для использования нового четырехцветного режима 128×192, обеспечиваемого чипом Graphics Interrupt Memory Enhancer (GIME) , с аппаратными цветами, сопоставленными с необходимыми значениями.
Цветная графика в серии Apple II использует особенность стандарта телевизионного сигнала NTSC, что сделало цветное отображение относительно простым и недорогим в реализации. [31]
Дисплей Apple II обеспечивает два пикселя за цикл поднесущей NTSC. Когда опорный сигнал цветовой синхронизации включен и компьютер подключен к цветному дисплею, он может отображать зеленый цвет, отображая один чередующийся шаблон пикселей, пурпурный цвет с противоположным шаблоном чередующихся пикселей и белый, помещая два пикселя рядом друг с другом. Позже синий и оранжевый стали доступны благодаря настройке смещения пикселей на половину ширины пикселя по отношению к сигналу цветовой синхронизации. Дисплей с высоким разрешением предлагает больше цветов просто за счет сжатия большего количества более узких пикселей в каждом цикле поднесущей. [32]
Режим грубого графического отображения с низким разрешением работает по-другому, поскольку он может выводить шаблон точек на пиксель, чтобы предложить больше вариантов цвета. Эти шаблоны хранятся в ПЗУ генератора символов и заменяют шаблоны битов текстовых символов, когда компьютер переключается в графический режим с низким разрешением. Текстовый режим и графический режим с низким разрешением используют одну и ту же область памяти, и для обоих используется одна и та же схема. [32]
Примером полного использования артефактных цветов на Apple II является программа рисования Dazzle Draw . Если смотреть в монохромном режиме, изображение состоит из черно-белых вертикальных узоров размытия [33] , но при просмотре в формате NTSC появляются цвета. [34] [35]
Режим Graphics 8 на ранних 8-битных компьютерах Atari с чипом адаптера интерфейса цветного телевидения (CTIA) отображал черно-белые изображения с разрешением 320×192.
Программисты быстро обнаружили, что нечетные или четные узоры соседних черных и белых пикселей в этом режиме будут генерировать один из двух дополнительных цветов (синий/коричневый или оливковый/розовый) [36] и такое программное обеспечение, как On-Line Systems ' The Wizard and the Принцесса использовала этот побочный эффект для отображения до четырех цветов с максимальным разрешением. Эта техника и ее техническая основа были задокументированы в Приложении D книги De Re Atari . [1]
Такие игры, как Lode Runner , Flight Simulator II и серия Ultima , использовали этот эффект для отображения дополнительных цветов. [37]
Когда Atari начала поставлять компьютеры с улучшенным адаптером графического телевизионного интерфейса (GTIA), пользователи обнаружили, что такие программы отображают неправильные цвета, и им требовалась обновленная версия программного обеспечения. [38] Фактически, цвета артефактов были непостоянными во всей линейке 8-битных продуктов Atari, что усложняло дизайн игрового поля, но затрагивало лишь несколько игр, в которых использовался этот графический режим. Эти цветовые различия можно смоделировать с помощью эмуляторов на базе Altirra.
Все модели с радиочастотным или композитным выходом, подключенные к телевизорам, демонстрировали этот эффект, в то время как такие модели, как оригинальная серия Atari 800 или более поздняя серия XE со встроенной функцией цветности/яркости, поддерживают дополнительно отображаемые изображения без артефактов при подключении к компьютерному монитору с входами цветности/яркости, например как Коммодор 1701 .
По какой-то недокументированной причине, известной только Atari, они не включили контакт цветности на разъеме монитора 800XL, хотя было опубликовано несколько модификаций, включающих эту поддержку.
Многие компьютерные игры MSX первого поколения используют горизонтальное размытие и сглаживание для создания палитры из 125 одновременных цветов. Такие компании, как Konami , Hal Laboratory или Ponyca, регулярно использовали эту технику. Программа рисования Sony Graphic Master Lab [39] позволяла использовать эти 125 цветов в рисунках, созданных пользователем.
Домашние компьютеры, такие как Atari ST, также имеют графику, подготовленную с использованием методов дизеринга, чтобы использовать преимущества композитных телевизионных подключений.
Mega Drive/Genesis использует преимущества составного видеоразмытия по горизонтали и шаблонов вертикального дизеринга для имитации эффектов прозрачности во многих играх. [13] [22] [23] Уильям Кир (художник Eternal Champions ) заявил, что в этой игре выполнялось ручное сглаживание графики, и что, вероятно, в большинстве игр сглаживание выполнялось таким же образом. [40] Этот эффект получил настолько широкое распространение, что его можно моделировать на современных аппаратных клонах, таких как Mega Sg . [41]
Commodore Amiga при подключении по композитному видео страдал от заметного размытия по горизонтали, особенно влияющего на цветные пиксели и сглаживания размытых переходов. [42] Этот метод использовался в большинстве названий. Пиксельный художник Хенк Ниборг упоминает использование сглаживания в игре Lionheart для Amiga 1992 года для создания дополнительных цветов. [40] Этот метод также часто использовался британской компанией по разработке программного обеспечения The Bitmap Brothers . [40] Специальная функция Hold-And-Modify особенно подходит для отображения «высокоцветных» телевизионных изображений, в полной мере используя преимущества горизонтального размытия.
Использование композитного соединения с системой PAL TV также генерирует новые цвета, но их количество ограничено, а результаты ненадежны. [8] [9]
Apple II можно модифицировать для вывода сигнала частотой 50 Гц для использования в регионах PAL и SECAM. Однако при прямом подключении к дисплею изображение получается черно-белым. Были доступны карты расширения «Eurocolor» , которые по существу декодируют артефакты NTSC и перекодируют их в PAL или SECAM. [43]
8-битные машины Atari способны генерировать цвета артефактов (красный, желтый, фиолетовый и зеленый) в монохромных режимах, используя преимущества артефактов PAL. [8] Стол для пинбола под названием Das Uboat для Atari 800XL Pinball Construction Set отображает цвета артефактов при просмотре на телевизоре PAL. [44] [45] Другой пример — Runaround II . [46] [47]
В версиях Commodore 64 для PAL линия задержки на мониторе или телевизоре, которая усредняет цветовой оттенок , но не яркость, последовательных строк экрана, может использоваться для создания семи нестандартных цветов путем чередования линий экрана, показывающих два цвета одинаковой яркости. [48] [49] [50] [51] Это используется в игре Mayhem in Monsterland , [52] , выпущенной в 1993 году компанией Apex Computer Productions , и в Parallaxian . [53]
Пользователи цветных компьютеров TRS-80 в странах PAL видят только зеленые и фиолетовые полосы вместо сплошных красных и синих цветов.
Разрешение ZX Spectrum достаточно велико, чтобы обеспечить генерацию искусственных цветов, но этот эффект не исследовался во время его коммерческого использования. Доморощенная игра Chromatrons Attack 2013 года демонстрирует этот эффект. [9] [54]
{{citation}}: CS1 maint: местоположение ( ссылка )