CGA-графіка ⁠в історії технологій

Переважна більшість вітчизняних IBM-сумісних 80-90х років мали відеоадаптер саме CGA, розглянемо його докладніше.

У 1981 року під час появи перших IBM PC відеоплата CGA (Color Graphics Adapter) пропонувалася досить дорога модель, старша у серії відеокарт для PC (молодшою ​​була монохромна і чисто текстова MDA — Monochrome Display Adapter). І за конструкцією це був досить значний агрегат - довжелезна плата, що містила близько 70 мікросхем (більше, ніж у багатьох ПК початку 80-х і не набагато менше, ніж системна плата того ж IBM PC), включаючи власну ОЗУ на 16 Кбайт, ПЗУ зі знакогенератором на 256 символів (2 Кбайт4) відеокартах MDA та EGA, комп'ютерах BBC Micro, Amstrad CPC та ін.) та десятки корпусів «дрібної логіки». Підтримувалося кілька текстових та графічних режимів, причому текстові були цілком багатобарвні: відображалося 25 рядків по 80 або 40 символів (матриця знака 8х8 пікселів), і для кожного символу допускався вибір будь-якого з 16 кольорів фону та 16 кольорів зображення, а також є мерехтіння. У стандартному графічному режимі 320×200 пікселів CGA міг відображати лише 4 кольори одночасно з можливістю вибору однієї з двох палітр (але для кожної доступно два варіанти — темний і світлий), а також вибором будь-якого кольору фону з 16 доступних. У режимі високої роздільної здатності 640×200 пікселів виводилося лише два кольори, причому один з них вибирався довільно з 16-колірної палітри (але майже завжди використовувався білий), а фон завжди залишався чорним.

Слід зазначити, CGA-графіка відрізняється досить дивним і спірним набором кольорів - мало того, що їх всього 4, так ще й вибір їх досить загадковий: в одній палітрі - білий, блакитний і бузковий, в іншій - червоний, зелений, жовтий/коричневий (не рахуючи кольору фону, який в більшості випадків). Відобразити з такими кольорами якусь пристойну графіку досить проблематично, у тому числі і в іграх. Втім, хоча кольори CGA і прийнято лаяти, все ж своя логіка в них є: в палітрі «червоний-жовтий» кольори «теплі», в «білий-бузковий» — «холодні», а в 3-й палітрі («блакитний, червоний, білий»).

Ще однією особливістю, пов'язаною з обмеженнями чіпа 6845 (він призначений в основному для виведення тексту, а не графіки, і міг відображати не більше 128 рядків) було використання двобанкової структури відеопам'яті в графічному режимі: непарні рядки зображення (100 рядків, ~8 Кбайт) зберігалися в одній половині пам'яті, а в рядок пам'яті другом, а зі зміщенням 8 Кбайт, що створювало деякі труднощі при програмуванні графіки.

Відомим недоліком оригінальних CGA (відсутнім у багатьох "клонів" CGA і у всіх відеокарт інших типів) був так званий "сніг" - перешкоди у вигляді випадкових горизонтальних рис, що з'являлися в текстовому режимі при записі даних процесором ПК у відеопам'ять (через пріоритет ЦП ПК над відеоконтролером). Обійти цей недолік можна було лише одним способом - записуючи дані у відеопам'ять тільки в короткий період зворотного ходу променя кадрової розгортки (приблизно 1-2 мілісекунди протягом кожного кадру тривалістю 1/60 сек) або зворотного ходу малої розгортки (дуже короткі відрізки в кілька мікросекунд після виходу).

Жодної стандартної підтримки ігрової або «мультимедійної» графіки у CGA не передбачено - ні скролінгів (плавного зсуву зображення по вертикалі або горизонталі), ні апаратних «спрайтів», ні програмованої палітри, ні багатопланової структури відеопам'яті і т. д. Вся робота з графікою виконувалася суто програмно, за рахунок Натомість, на відміну від більшості тодішніх ігрових ПК, у CGA є довільний вибір кольорів для будь-якої точки — в графічному режимі середньої роздільної здатності 320х200 немає жодних обмежень на використання доступних 4-х кольорів, будь-які точки (у тому числі сусідні) можна фарбувати в будь-якій з 4-х кольорів (аналогічно "Іскрі 1080" і т.д.). Щоправда, на відміну від деяких ПК (наприклад, радянського «Корвету»), одночасне використання графічного та текстового режимів — скажімо, накладення апаратного тексту на графіку чи навпаки — не передбачено.

Крім стандартних режимів, CGA підтримував і кілька додаткових можливостей, які іноді використовувалися в програмах та іграх: третю палітру (блакитний, червоний, білий), «композитний» 16-колірний графічний режим з використанням особливостей американського стандарту кольорового телебачення NTSC (дозволяв значно покращити кольори в деяких іграх), 160х100 на основі зміненого текстового режиму та ін. Однак більшість розробників ігор користувалися лише стандартними можливостями, зрідка вдаючись до якихось «твіків» на кшталт багаторазової зміни палітр або фонового кольору в кадрі. Хороший приклад максимального використання функцій CGA дають «демки», наприклад,

В цілому, CGA-відеокарти важко назвати вдалими, навіть з урахуванням раннього часу появи. Як професійні вони багато в чому поступалися навіть більш простим MDA або Hercules, що мали значно приємніший і серйозніший режим виведення тексту з матрицею знайомства 9х14 пікселів, з яких самі символи використовували 7х11 пікселів (між буквами були нормальні просвіти як по горизонталі, так і, особливо, по вертикалі; один до одного - матриця знайоместа 8х8, а матриця символу 7х7, тобто просвіти між великими символами всього в одну точку і самі символи більш прості, що виглядало набагато гірше і нагадувало дешеві домашні ПК). Графіка CGA також була дуже обмеженою (особливо за кількістю кольорів) і малопридатною для серйозних цілей як саме кольорова графіка. Однак сама наявність графіки, звичайно, сильно розширювала сферу застосування ПК у порівнянні, наприклад, з текстовими MDA - і не тільки в тих очевидних випадках, коли потрібно щось малювати на екрані, але і, наприклад, для тієї ж обробки текстів (з'являлися можливості пропорційного відображення літер, а не з постійною шириною, зміни накреслення і зміни накреслення. п.) або для реалізації графічних оболонок в операційних системах (у середині 1980-х з'явилися перші версії Windows та інші програми).

Хоча перші IBM PC в мінімальній конфігурації були цілком розраховані на підключення до звичайного телевізора і побутового магнітофона (але набагато частіше використовувалися все ж таки зі спеціальним монітором і дисководами), для домашнього використання CGA був також не дуже хороший - для комп'ютера з мінімальною ціною 1565 доларів (з 16 Кбайт ОЗ) явно поступалася за можливостями роботи з кольором дуже багатьом у рази дешевшим домашнім ПК і відеоприставкам (причому відеокарта гордо називалася «кольоровим графічним адаптером» і коштувала дорожче за багато ПК і приставок). Втім, на відміну від більшості дешевих ПК і, тим більше, приставок, CGA все ж таки мав досить високу роздільну здатність і графіки, і тексту, що виділяло його серед типових домашніх ПК початку 80-х. А у сфері професійних ПК багато хто взагалі не мав підтримки графіки, пропонуючи чисто текстовий екран. Однак деякі комп'ютери при значно більш скромних цінах відрізнялися помітно кращими графічними можливостями — наприклад, що вийшов наприкінці того ж 1981 року навчально-домашній Acorn BBC Micro, заснований також на відеоконтролері 6845, пропонував набагато більше режимів екрану, більшу кількість одночасно виведених кольорів (8 замість 4, та ще й (640х256 замість 640х200).

Серйозними конкурентами CGA були відеокарти Hercules Graphics Card, що виготовлялися з 1982 року і не мали підтримки кольору (хоча пізніше вийшла і кольорова версія), зате що забезпечують високу якість тексту та графіку вдвічі більшого дозволу, ніж CGA - 720х348 пікселів. Ці відеокарти були сумісні як з MDA, так, частково, і CGA, тому були дуже зручні для бізнес-користувачів і стали фактично головним стандартом на IBM-сумісних ПК з монохромними моніторами.

Таким чином, CGA, очевидно, створювався як певний компроміс між функціями виведення тексту та графіки, можливостями чіпа 6845, обсягом відеопам'яті, необхідністю підтримки не лише спеціальних моніторів, а й побутових телевізорів (а це сильно знижувало допустиму вертикальну роздільну здатність) тощо. В результаті вийшов досить дивний відеоадаптер, не дуже добре справляється ні з типовими завданнями професійних ПК (як правило, в тому чи іншому вигляді робота з текстами), ні з розважальними функціями домашніх ПК, але при цьому досить складний і дорогий (і розрахований на підключення до досить дорогого кольорового монітора), а не до монохромного монітора. Втім, довге життя CGA - а вони були основними кольоровими відеокартами на IBM-сумісних ПК приблизно до 1987 року і дуже широко використовувалися аж до початку-середини 1990-х - говорить про те, що при всіх теоретичних недоліках його практичні можливості виявилися цілком прийнятними для широкого кола завдань. У 1984 році IBM запропонувала новий варіант старшої відеокарти масового застосування - EGA (Enhanced Graphics Adapter), в якій вдало виправлялися недоліки як текстового режиму (матриця знайоместа збільшена до 8х14 пікселів, з'явився програмований знакогенератор), так і графічного (максимальна роздільна здатність збільшено до 640х3, програмованих із загальної палітри в 64 кольори). Втім, EGA-карти коштували значно дорожче і не сумісні з CGA-моніторами, а EGA-монітори також були дорожчими. Тому в недорогих IBM-сумісних відеокартах CGA продовжували використовуватися ще досить довго, у тому числі навіть після появи ще більш просунутих VGA (1987 р.), XGA, SVGA і т.д.

Застосування CGA-сумісних відеоконтролерів в радянських IBM-сумісних ПК, особливо недорогих домашніх моделях, також цілком логічно: для дешевих комп'ютерів більш складні і дорогі відеокарти були просто неприйнятними (з огляду на те, що навіть на реалізацію порівняно простого CGA йшло до половини мікросхем всього ПК); до того ж серед стандартних відеоадаптерів для PC лише CGA підтримував висновок на звичайні телевізори, що було необхідною умовою вітчизняних домашніх ПК.