Los colores de artefactos compuestos son una designación que se usa comúnmente para referirse a varios modos gráficos de algunas computadoras domésticas de los años 1970 y 1980. En algunas máquinas, cuando se conectaban a un televisor o monitor NTSC a través de salidas de video compuesto , la codificación de la señal de video permitía mostrar colores adicionales, manipulando la posición de los píxeles en la pantalla, sin estar limitada por la paleta de colores del hardware de cada máquina . [1] [2] [3]
Este modo se utilizaba principalmente para juegos, ya que limita la resolución horizontal efectiva de la pantalla. Era más común en la IBM PC (con gráficos CGA ), [4] la computadora a color TRS-80 , [5] Apple II [6] y las computadoras Atari de 8 bits , [1] y se usaba en los videojuegos de rol Ultima . [6] Los títulos de software (como King's Quest para la IBM PC) generalmente brindaban una opción para seleccionar entre el "modo RGB" y el "modo de color compuesto" . [7]
En las pantallas PAL el efecto también está presente, pero genera colores más limitados. [8] [9] Dependiendo del sistema PAL exacto utilizado, los resultados variarán (si se utilizan PAL-M o PAL-N, podrían ser posibles artefactos de color similares a NTSC).
Aunque están relacionados, los colores artefactos no son lo mismo que el desenfoque horizontal. El desenfoque es un efecto general del uso de una conexión compuesta, que simplemente crea nuevos colores debido a una mezcla de valores de píxeles horizontales adyacentes. La mezcla exacta dependerá de la saturación y los colores específicos de los píxeles originales. Sin embargo, este efecto se puede explotar mediante el uso de patrones de tramado , generando nuevos colores de paleta intermedios [10] en máquinas con una pantalla de resolución suficientemente alta, como ZX Spectrum , [11] Mega Drive/Genesis , [12] [13] NES/Famicom [14] o Amiga .
En el sistema de color NTSC que se utiliza en la radiodifusión, la frecuencia de la subportadora de color es exactamente 227,5 veces la frecuencia de línea, es decir, cada línea contiene 227,5 ciclos de subportadora de color. Esto hace que la fase aparente de la subportadora se invierta en cada línea, lo que da como resultado que los colores sólidos se muestren como un patrón similar a un tablero de ajedrez cuando se ven en una pantalla monocromática que no filtra la información de color. [15]
Las computadoras como la Apple II [16] y la tarjeta de video CGA [17] [18] para la IBM PC , emiten una señal que es una aproximación del estándar de transmisión. Tanto en la Apple II como en la CGA, cada línea se alarga hasta completar 228 ciclos de la subportadora de color. Esto está dentro de las tolerancias de la mayoría de las pantallas, por lo que la imagen se muestra claramente, pero el patrón generado por colores sólidos se convierte en rayas verticales rectas. Cada posición horizontal dentro de cualquier línea tiene una relación de fase constante con la subportadora de color bajo este sistema, por lo que iluminar un píxel en cada índice horizontal específico siempre tiene el mismo efecto en la información de color tal como la interpreta la pantalla.
También es típico que estos tipos de adaptadores de pantalla tengan relojes de píxeles que sean un múltiplo de la frecuencia de la subportadora NTSC. Tanto el Apple II como el CGA utilizan el reloj de píxeles de 14,318 MHz, cuatro veces la subportadora de color. Para una señal de calidad de transmisión, eso significaría 910 ciclos de píxeles por cada línea (en lugar de los 858 que estandarizó posteriormente la Recomendación ITU-R BT.601 ), con unos 750 de ellos ocupando la parte visible de la pantalla. Con las líneas estiradas de estos primeros ordenadores, cada línea tenía en realidad una longitud de 912 ciclos de píxeles, y solo se utilizaba una parte del área visible: 560 píxeles en el caso del Apple II (aunque no se podían direccionar individualmente sin una tarjeta de expansión de 80 columnas [19] ), 640 en el caso del CGA. Cada píxel podría tener una de las cuatro relaciones de fase predefinidas para la ráfaga de color, de modo que se puede construir una subportadora "falsa" que será interpretada como color por la pantalla, generando patrones de píxeles específicos. [20]
En el caso de adaptadores que también tienen capacidades de color nativas, como el CGA, esta técnica se puede ampliar aún más formando patrones a partir de los colores incorporados; de esta manera, la subportadora "real" generada por el hardware interferirá con la "falsa" que reside dentro de los patrones de píxeles, lo que hará que la pantalla interprete el resultado como colores nuevos y únicos. [21]
En el sistema PAL , la fase de la subportadora se interpreta de manera diferente de una línea a otra, y se requiere estrictamente que la fase de la ráfaga de color cambie en líneas alternas. Esto hace que los trucos descritos anteriormente sean inviables. SECAM utiliza modulación de frecuencia , por lo que la generación de colores artefactos requeriría una sincronización mucho más precisa que la sincronización del reloj de píxeles con la frecuencia de la subportadora de NTSC o PAL . Por estas razones, los colores artefactos generalmente solo se usaban con el sistema de color NTSC. Teóricamente son posibles en cualquiera de ellos, debido al hecho de que en cada sistema de televisión analógica , la información de color reside dentro del mismo ancho de banda que la información de luminancia.
Los colores artefactos no deben confundirse con el efecto de desenfoque horizontal más común. El desenfoque horizontal es un efecto del uso de una conexión de video compuesto , donde los nuevos colores se crean promediando los valores de píxeles individuales. Esto se debe principalmente al ancho de banda limitado de luminancia y especialmente crominancia en sistemas analógicos. A diferencia de los colores artefactos que son arbitrarios, estos nuevos colores dependen completamente de los valores originales de los píxeles adyacentes. El desenfoque horizontal es más pronunciado en resoluciones de pantalla más altas y cuando se utilizan colores saturados (especialmente azul y rojo). Este efecto fue explotado por artistas de juegos en algunas máquinas (especialmente aquellas capaces de generar gráficos de mayor resolución pero que tienen una paleta de colores limitada) mediante el uso de patrones de tramado . [11] [12] [13] [14] [22] [23]
Al utilizar el adaptador de gráficos en color (CGA) de IBM con un televisor NTSC como monitor compuesto , la separación entre luminancia y crominancia es imperfecta, lo que produce artefactos de colores cruzados. Esto es especialmente un problema con texto de 80 columnas.
Por este motivo, cada uno de los modos de texto y gráficos descritos anteriormente existe dos veces: una como versión "en color" normal y otra como versión "monocromática". La versión "monocromática" de cada modo desactiva por completo la decodificación de color NTSC en el monitor de visualización, lo que da como resultado una imagen en blanco y negro, pero sin sangrado de color, por lo tanto, una imagen más nítida. En los monitores RGBI, las dos versiones de cada modo son idénticas, con la excepción del modo gráfico 320x200, donde la versión "monocromática" produce la tercera paleta.
Sin embargo, los programadores descubrieron que esta falla podía convertirse en una ventaja, ya que los patrones distintivos de puntos de alta resolución se convertirían en áreas consistentes de colores sólidos, lo que permitiría la visualización de colores completamente nuevos. Dado que estos nuevos colores son el resultado de artefactos de colores cruzados, a menudo se los llama "colores artefacto". Tanto el modo gráfico estándar de cuatro colores de 320 × 200 como el de color sobre negro de 640 × 200 se podían utilizar con esta técnica.
Los primeros esfuerzos dieron como resultado una resolución utilizable de 160×200 con 16 colores. [24] Los colores reales dependen de la paleta base y la resolución utilizadas, como se muestra en la galería a continuación:
Demostraciones posteriores realizadas por entusiastas han aumentado el número máximo de colores que el CGA puede mostrar al mismo tiempo a 1024. Esta técnica implica un ajuste del modo de texto que cuadruplica el número de filas de texto. A continuación, se utilizan ciertos caracteres ASCII como U y ‼ para producir los patrones necesarios, lo que da como resultado imágenes sin tramado con una resolución efectiva de 80×100 en un monitor compuesto. [25]
Muchos de los títulos de juegos más destacados ofrecen gráficos optimizados para monitores de color compuesto. [26] Ultima II , el primer juego de la serie de juegos que se trasladó a IBM PC, utiliza gráficos compuestos CGA. King's Quest I también fue innovador en su uso de gráficos de 16 colores. Otros títulos incluyen Microsoft Decathlon , King's Quest II y King's Quest III .
El modo gráfico de dos colores 256x192 de la computadora en color TRS-80 (también conocida como Coco) permite la visualización de cuatro colores aprovechando los artefactos NTSC. No es posible mostrar de manera confiable 256 puntos en la pantalla debido a las limitaciones de la señal NTSC y la relación de fase entre el reloj del chip gráfico y la frecuencia de ráfaga de color . Al usar el primer conjunto de colores, las columnas alternas de píxeles verdes y negros no se distinguen y aparecen como un color verde turbio. Sin embargo, al cambiar a un conjunto de colores blanco y negro, en lugar de un gris turbio como se esperaba, el resultado es naranja o azul. Al invertir el orden de los puntos alternados, se obtendrá el color opuesto. En efecto, el modo de dos colores 256x192 se convierte en un modo de cuatro colores 128x192 con negro, naranja, azul y blanco disponibles. La mayoría de los juegos CoCo usaban este modo, ya que genera colores más útiles que los que brindan los modos de cuatro colores nativos.
El chip gráfico interno puede encenderse tanto en el borde ascendente como descendente del reloj, por lo que los patrones de bits que representan el naranja y el azul no son predecibles. La mayoría de los juegos de CoCo comienzan con una pantalla de título y piden al usuario que presione el botón de reinicio hasta que los colores sean correctos.
Los lectores de las revistas The Rainbow [27] [28] o HOT CoCo [29] descubrieron que pueden utilizar algunos POKEcomandos para cambiar el chip gráfico Motorola 6847 a uno de los modos de artefactos, mientras que Extended Color BASIC continúa funcionando como si todavía estuviera mostrando uno de los modos de cuatro colores de 128x192. De este modo, se puede utilizar todo el conjunto de comandos gráficos de Extended Color BASIC con los colores de artefactos. Algunos usuarios desarrollaron un conjunto de 16 colores de artefactos [ ¿cómo? ] utilizando una matriz de píxeles de 4x2. El uso de POKEcomandos también hace que estos colores estén disponibles para los comandos gráficos, aunque los colores deben dibujarse una línea horizontal a la vez. Se produjeron algunas obras de arte interesantes a partir de estos efectos, especialmente porque el paquete de arte CoCo Max los proporciona en su paleta de colores. [30]
La paleta de 16 colores resultante es (colores aproximados solo con fines ilustrativos):
El CoCo 3 soluciona el problema del borde del reloj, de modo que siempre es el mismo; el usuario mantiene presionada la F1tecla durante el reinicio para alternar el conjunto de colores. En esta computadora, los juegos se pueden parchear para usar un nuevo modo de cuatro colores de 128 × 192 proporcionado por el chip Graphics Interrupt Memory Enhancer (GIME) , con colores de hardware asignados a los valores requeridos.
Los gráficos en color del Apple II utilizan una peculiaridad del estándar de señal de televisión NTSC, que hizo que la visualización en color fuera relativamente fácil y económica de implementar. [31]
La pantalla Apple II ofrece dos píxeles por ciclo de subportadora NTSC. Cuando la señal de referencia de ráfaga de color está activada y el ordenador está conectado a una pantalla a color, puede mostrar el verde mostrando un patrón alterno de píxeles, el magenta con un patrón opuesto de píxeles alterno y el blanco colocando dos píxeles uno al lado del otro. Más tarde, el azul y el naranja estuvieron disponibles modificando el desplazamiento de los píxeles en medio ancho de píxel en relación con la señal de ráfaga de color. La pantalla de alta resolución ofrece más colores simplemente comprimiendo más píxeles, más estrechos, en cada ciclo de subportadora. [32]
El modo de visualización de gráficos de baja resolución y grueso funciona de manera diferente, ya que puede generar un patrón de puntos por píxel para ofrecer más opciones de color. Estos patrones se almacenan en la ROM del generador de caracteres y reemplazan los patrones de bits de los caracteres de texto cuando la computadora cambia al modo de gráficos de baja resolución. El modo de texto y el modo de gráficos de baja resolución utilizan la misma región de memoria y se utilizan los mismos circuitos para ambos. [32]
Un ejemplo de uso completo de los colores artificiales en el Apple II es el programa de pintura Dazzle Draw . Si se ve en monocromo, la imagen está compuesta por patrones de tramado verticales en blanco y negro, [33] pero cuando se ve en NTSC aparecen los colores. [34] [35]
El modo Gráficos 8 en las primeras computadoras Atari de 8 bits con el chip Adaptador de Interfaz de Televisión en Color (CTIA) mostraba imágenes en blanco y negro con una resolución de 320×192.
Los programadores descubrieron rápidamente que los patrones pares o impares de píxeles blancos y negros adyacentes en este modo generarían uno de dos colores adicionales (azul/marrón o verde oliva/rosa) [36] y software como El mago y la princesa de On-Line Systems utilizó este efecto secundario para mostrar hasta cuatro colores con la máxima resolución. Esta técnica y sus fundamentos técnicos se documentaron en el Apéndice D de De Re Atari . [1]
Juegos como Lode Runner , Flight Simulator II y la serie Ultima aprovecharon este efecto para mostrar colores adicionales. [37]
Cuando Atari comenzó a comercializar computadoras con el adaptador de interfaz gráfica de televisión (GTIA) mejorado, los usuarios descubrieron que dichos programas mostraban colores incorrectos y requerían una versión actualizada del software. [38] De hecho, los colores de los artefactos eran inconsistentes en toda la línea de productos Atari de 8 bits, lo que complicaba el diseño del campo de juego, pero solo afectaba a un puñado de títulos que usaban este modo gráfico. Estas diferencias de color se pueden simular dentro de emuladores basados en Altirra.
Todos los modelos con salida RF o compuesta conectados a televisores exhibieron este efecto, mientras que aquellos como el Atari 800 original o la serie XE posterior con soporte de croma/luma incorporado además mostraban imágenes sin artefactos cuando se conectaban a un monitor de computadora con entradas de croma/luma como el Commodore 1701 .
Por alguna razón no documentada que sólo conoce Atari, no habilitaron el pin de croma en el conector del monitor del 800XL aunque se han publicado varias modificaciones para incorporar este soporte.
Muchos juegos de ordenador MSX de primera generación utilizan el desenfoque horizontal y el tramado para generar una paleta de 125 colores simultáneos. Empresas como Konami , Hal Laboratory o Ponyca utilizaban esta técnica con regularidad. El programa de pintura Graphic Master Lab [39] de Sony permitía utilizar estos 125 colores en dibujos creados por el usuario.
Los ordenadores domésticos como el Atari ST también tienen gráficos preparados con técnicas de tramado para aprovechar las conexiones de TV compuesta.
Mega Drive/Genesis aprovecha el desenfoque horizontal de video compuesto de patrones de tramado vertical para simular efectos de transparencia en muchos juegos. [13] [22] [23] William Kier (el artista de Eternal Champions ) afirmó que realizó un tramado manual para los gráficos de ese juego, y que es probable que la mayoría de los juegos lo hagan de la misma manera. [40] Este efecto se usó tan ampliamente que se puede simular en clones de hardware modernos como Mega Sg . [41]
El Commodore Amiga, cuando se conectaba a través de video compuesto, sufría un notable desenfoque horizontal, que afectaba especialmente a los píxeles de color y suavizaba las transiciones difuminadas. [42] Esta técnica se utilizó en la mayoría de los títulos. El artista de píxeles Henk Nieborg menciona el uso de difuminado en el juego de Amiga de 1992 Lionheart para crear colores adicionales. [40] La técnica también fue utilizada con frecuencia por la casa de software británica The Bitmap Brothers . [40] La función especial Hold-And-Modify es particularmente adecuada para mostrar imágenes de "color intenso" similares a las de la televisión, aprovechando al máximo el desenfoque horizontal.
El uso de una conexión compuesta con el sistema de TV PAL también genera nuevos colores, pero su número es limitado y los resultados no son confiables. [8] [9]
El Apple II puede modificarse para que emita una señal de 50 Hz para su uso en las regiones PAL y SECAM. Sin embargo, cuando se conecta directamente a una pantalla, el resultado es una imagen en blanco y negro. Había disponibles tarjetas de expansión "Eurocolor" que básicamente decodificaban los artefactos NTSC y los recodificaban como PAL o SECAM. [43]
Las máquinas Atari de 8 bits son capaces de generar colores artefactos (rojo, amarillo, violeta y verde) en modos monocromáticos aprovechando los artefactos PAL. [8] Una mesa de pinball llamada Das Uboat , para Atari 800XL Pinball Construction Set , muestra colores artefactos cuando se ve en un televisor PAL. [44] [45] Otro ejemplo es Runaround II . [46] [47]
En las versiones PAL del Commodore 64 , la línea de retardo en el monitor o TV que promedia el tono de color , pero no el brillo, de líneas de pantalla consecutivas se puede usar para crear siete colores no estándar alternando líneas de pantalla que muestran dos colores de brillo idéntico. [48] [49] [50] [51] Esto se usa en el juego Mayhem in Monsterland , [52] lanzado en 1993 por Apex Computer Productions , y en Parallaxian . [53]
Los usuarios de computadoras en color TRS-80 en países PAL solo ven rayas verdes y púrpuras en lugar de colores sólidos rojo y azul.
La resolución del ZX Spectrum es lo suficientemente alta como para permitir la generación de colores extraños, pero el efecto no se exploró durante su vida comercial. El juego casero de 2013 Chromatrons Attack demuestra el efecto. [9] [54]
{{citation}}: Mantenimiento de CS1: ubicación ( enlace )