محول رسومات ملونة

كان محول الرسومات الملونة ( CGA )، والذي كان يُطلق عليه في الأصل أيضًا اسم محول الألوان/الرسومات أو محول شاشة IBM Color/Graphics ، ^{[ 1 ]} والذي تم تقديمه في عام 1981، أول بطاقة رسومات ملونة من IBM لجهاز IBM PC وقد أسس معيارًا فعليًا لعرض الكمبيوتر .

صُممت بطاقة الرسومات الأصلية من نوع IBM CGA حول وحدة تحكم العرض Motorola 6845 ، ^{[ 2 ]} وجاءت مزودة بذاكرة فيديو مدمجة سعتها 16 كيلوبايت ، وتضمنت عدة أوضاع للرسومات والنصوص . وكانت أعلى دقة عرض في أي وضع 640 × 200 ، وأعلى عمق لوني مدعوم 4 بت (16 لونًا).  

يمكن توصيل بطاقة CGA إما بشاشة CRT ذات محرك مباشر باستخدام واجهة RGBI رقمية 4 بت ( TTL ) ، مثل شاشة IBM 5153 الملونة، أو بتلفزيون متوافق مع نظام NTSC أو شاشة فيديو مركبة عبر موصل RCA . ^{[ 3 ]} يوفر موصل RCA فيديو النطاق الأساسي فقط، لذا يتطلب توصيل بطاقة CGA بجهاز تلفزيون بدون مدخل فيديو مركب استخدام مُعدِّل ترددات لاسلكية منفصل . ^{[ 1 ]}

أنتجت شركة IBM شاشة العرض الملونة للحاسوب الشخصي 5153 لاستخدامها مع CGA، ولكن هذا لم يكن متاحًا عند الإصدار ^{[ 4 ]} ولن يتم إصداره حتى مارس 1983. ^{[ 5 ]}

على الرغم من عدم توفر شاشة عرض ملونة خاصة بشركة IBM، كان بإمكان العملاء استخدام مخرج الفيديو المركب (مع مُعدِّل ترددات لاسلكية عند الحاجة)، أو مخرج التشغيل المباشر مع شاشات الطرف الثالث المتوفرة التي تدعم تنسيق RGBI ومعدل المسح. بعض شاشات الطرف الثالث كانت تفتقر إلى مدخل شدة الإضاءة، مما قلل عدد الألوان المتاحة إلى ثمانية، ^{[ 4 ]} كما أن العديد منها كان يفتقر إلى الدوائر الإلكترونية الفريدة من IBM التي كانت تُظهر اللون الأصفر الداكن باللون البني، لذا فإن أي برنامج يستخدم اللون البني كان سيُعرض بشكل غير صحيح.

قدمت CGA عدة أوضاع فيديو. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}

أوضاع الرسومات:

• 160 × 100 في 16 لونًا، تم اختيارها من لوحة ألوان مكونة من 16 لونًا، باستخدام تكوين محدد لوضع النص 80 × 25 .
  • تم استخدام 4 بتات لكل بكسل، مع استخدام إجمالي للذاكرة قدره (160  × 100  × 4)  / 8  = 8 كيلوبايت.
• 320 × 200 في 4 ألوان، مختارة من 3 لوحات ألوان ثابتة، مع متغيرات عالية ومنخفضة الكثافة، مع اختيار اللون 1 من لوحة ألوان مكونة من 16 لونًا.
  • استخدم هذا 2 بت لكل بكسل، مع إجمالي استخدام للذاكرة يبلغ (320  × 200  × 2)  / 8  = 16 كيلوبايت.
• 640 × 200 بلونين، أحدهما أسود والآخر مختار من لوحة ألوان مكونة من 16 لونًا.
  • تم استخدام بت واحد لكل بكسل، مع استخدام إجمالي للذاكرة قدره (640  × 200)  / 8  = 16 كيلوبايت.

حققت بعض البرامج عمقًا لونيًا أكبر من خلال استخدام لون القطع الأثرية عند توصيلها بشاشة مركبة.

أوضاع النص:

• 40 × 25 مع خط بحجم 8 × 8 بكسل (دقة فعالة تبلغ 320 × 200 )
• 80 × 25 مع خط بحجم 8 × 8 بكسل (دقة فعالة تبلغ 640 × 200 )

كانت شركة IBM تهدف إلى جعل CGA متوافقًا مع أجهزة التلفزيون المنزلية. يمكن استخدام وضعَي النص 40 × 25 والرسومات 320 × 200 مع التلفزيون، بينما صُمِّمَ وضعا النص 80 × 25 والرسومات 640 × 200 للشاشة. ^{[ 2 ]}

• مقارنة أوضاع رسومات CGA
• 
  320  ×  200 في لوحة ألوان من 4 ألوان 0
• 
  320  ×  200 في لوحة ألوان من 4 ألوان، كثافة منخفضة 0
• 
  320  ×  200 في لوحة ألوان من 4 ألوان 1
• 
  320  ×  200 في لوحة ألوان من 4 ألوان، شدة إضاءة منخفضة واحدة
• 
  320  ×  200 في لوحة ألوان من 4 ألوان 3
• 
  320  ×  200 في لوحة ألوان من 4 ألوان، 3 منها ذات كثافة منخفضة
• 
  640  ×  200 بلونين
• 
  160  ×  100 في 16 لونًا
• 
  ألوان القطع الأثرية المركبة (من 640  ×  200 أحادي اللون)
• 
  ألوان القطع الأثرية المركبة (من لوحة الألوان 1، 320  ×  200)
• 
  ألوان القطع الأثرية المركبة (من لوحة الألوان 320  ×  200 رقم 0)

• صور برامج CGA
• 
  مثال على رسومات CGA نموذجية بدقة 320  × 200 في لعبة " Alley Cat "، وهي لعبة مبكرة من ألعاب IBM PC ذاتية التشغيل 
• 
  برنامج PCPaint بدقة 320  ×  200، لوحة الألوان الثالثة ذات الكثافة المنخفضة، يعرض واجهة نموذجية منخفضة الدقة. لاحظ استخدام تقنية التمويه اللوني للتغلب على قيود لوحة ألوان CGA.
• 
  لعبة SimCity بدقة 640 × 200 أحادية اللون. لاحظ استخدام تقنية التمويه لمحاكاة درجات اللون الرمادي ونسبة البكسل غير المربعة التي تشوه الخطوط.
• 
  PakuPaku في وضع 160 × 100 16 لونًا
• 
  مجموعة ماندلبروت مُعالجة بتقنية الطباعة الكسورية باستخدام لوحة ألوان 320  ×  200 رقم 1

تستخدم شاشة CGA نطاق ألوان RGBI ذو 4 بتات و16 لونًا ، ولكن لا تتوفر جميع الألوان في جميع الأوقات، وذلك بحسب وضع الرسومات المستخدم. في وضعَي الدقة المتوسطة والعالية، تُخزَّن الألوان بعمق بتات أقل ويتم اختيارها بواسطة فهارس لوحة ألوان ثابتة، وليس عن طريق الاختيار المباشر من لوحة الألوان الكاملة ذات الـ 16 لونًا.

عند استخدام أربعة بتات (لوضع الدقة المنخفضة، أو لبرمجة سجلات الألوان) يتم ترتيبها وفقًا لنموذج ألوان RGBI : ^{[ 9 ]}

• تمثل البتات الثلاثة السفلية مكونات اللون الأحمر والأخضر والأزرق
• يؤدي ضبط بت "المكثف" الرابع إلى زيادة سطوع جميع مكونات الألوان الثلاثة (الأحمر والأخضر والأزرق). ^{[ 10 ]}

ثم يتم تفسير هذه البتات اللونية الأربعة داخليًا بواسطة الشاشة، أو تحويلها إلى ألوان NTSC (انظر أدناه).

الأحمر := 2/3 × ( رقم اللون و4) / 4 + 1/3 × ( رقم اللون و8) / 8 الأخضر := 2/3 × ( رقم اللون و2) / 2 + 1/3 × ( رقم اللون و8) / 8 الأزرق := 2/3 × ( رقم اللون و1) / 1 + 1/3 × ( رقم اللون و8) / 8 إذا كان (اللون == 6) أخضر := أخضر * 2/3

مع جهاز عرض/تلفزيون ملون مركب

بالنسبة للإخراج المركب، تُشفّر أرقام الألوان ذات الأربع بتات بواسطة مكونات CGA المدمجة إلى إشارة متوافقة مع نظام NTSC، تُغذّى إلى منفذ إخراج RCA الخاص بالبطاقة. ولأسباب تتعلق بالتكلفة، لا يتم ذلك باستخدام محول RGB إلى YIQ كما هو منصوص عليه في معيار NTSC، بل باستخدام سلسلة من القلابات وخطوط التأخير. ^{[ 17 ] [ 18 ]}

وبالتالي، فإن الألوان المرئية تفتقر إلى النقاء؛ لا سيما أن كلاً من اللون السماوي والأصفر لهما مسحة خضراء، ويبدو اللون 6 مرة أخرى أصفر داكن بدلاً من البني. ^{[ 19 ]}

تختلف درجات الإضاءة النسبية للألوان التي تنتجها دائرة توليد الألوان المركبة بين إصدارات CGA: فهي متطابقة للألوان من 1 إلى 6 ومن 9 إلى 14 في إصدارات CGA المبكرة التي تم إنتاجها حتى عام 1983، ^{[ 20 ]} وتختلف في إصدارات CGA اللاحقة بسبب إضافة مقاومات إضافية. ^{[ 21 ]}

توفر بطاقة CGA أربعة أنماط نصية لنظام BIOS ( الأنماط من 0 إلى 3 ، وتُسمى أنماط الأحرف والأرقام أو A/N في وثائق IBM). في هذه الأنماط، لا يمكن الوصول إلى وحدات البكسل الفردية على الشاشة مباشرةً. بدلاً من ذلك، تُقسّم الشاشة إلى شبكة من خلايا الأحرف، تعرض كل منها حرفًا مُعرّفًا بأحد خطي الصور النقطية، "العادي" و"الرفيع"، المُضمّنين ​​في ذاكرة القراءة فقط (ROM) الخاصة بالبطاقة. الخطوط ثابتة ولا يمكن تعديلها أو اختيارها برمجيًا، بل فقط عبر وصلة توصيل على اللوحة نفسها.

تُخزَّن الخطوط كصور نقطية بعمق لوني 1 بت، حيث يُمثِّل الرقم "1" الحرف، بينما يُمثِّل الرقم "0" الخلفية. ويمكن اختيار هذه الألوان بشكل مستقل، لكل حرف على الشاشة، من لوحة ألوان CGA الكاملة المكونة من 16 لونًا. وتُحدَّد مجموعة الأحرف بواسطة صفحة ترميز الأجهزة رقم 437 .

بيانات صورة الخط متاحة فقط للبطاقة نفسها، ولا يمكن للمعالج قراءتها. في أوضاع الرسومات، يعمل إخراج النص بواسطة نظام الإدخال والإخراج الأساسي (BIOS) عن طريق نسخ النص من ذاكرة القراءة فقط (ROM) الخاصة بالخط بتًا بتًا إلى ذاكرة الفيديو.

لون وضع النص

تخزن كل خلية حرف أربعة بتات للون المقدمة ولون الخلفية. مع ذلك، في الإعدادات الافتراضية للبطاقة، لا يحدد البت الرابع للون الخلفية شدة الإضاءة، بل يحدد خاصية الوميض للخلية. ستومض جميع الأحرف على الشاشة التي تم ضبط هذا البت عليها بشكل دوري، أي سيتغير لون مقدمتها إلى لون خلفيتها فتصبح غير مرئية. تومض جميع الأحرف في وقت واحد.

من خلال ضبط سجل الأجهزة، يمكن تعطيل ميزة الوميض، مما يؤدي إلى استعادة الوصول إلى ألوان الخلفية عالية الكثافة.

تومض جميع الأحرف على الشاشة بشكل متزامن. يتم تفعيل تأثير الوميض افتراضيًا، بينما يتم تعطيل تأثير الخلفية عالية الكثافة؛ وتعطيل الوميض هو الطريقة الوحيدة لاختيار فهارس الألوان الثمانية الأخيرة (من 8 إلى 15) للون الخلفية بحرية.

تجدر الإشارة إلى أن لغتي البرمجة GW-BASIC وMicrosoft QBASIC المضمنتين في نظام MS-DOS كانتا تدعمان جميع أوضاع النصوص في شاشة CGA مع تحكم كامل بالألوان، لكنهما لم توفرا وسيلةً عاديةً عبر لغة BASIC لتحويل شاشة CGA من وضع الوميض إلى وضع 16 لونًا للخلفية. مع ذلك، كان هذا ممكنًا من خلال برمجة سجلات الأجهزة مباشرةً باستخدام عبارة OUT في لغة BASIC.

من الأمثلة التجارية المبكرة للبرامج التي تعمل ضمن هذه المعايير المحددة لوضع النص الملون، برنامج Animation Creation ، وهو حزمة ترفيهية وخدمية نشرتها شركة IBM عام 1983. ^{[ 22 ]} وباعتباره يعمل ضمن بيئة IBM BASICA ، فقد تجاوز البرنامج اختناقات وحدة المعالجة المركزية وناقل البيانات في ذلك الوقت، وذلك من خلال معالجة ذاكرة الفيديو في وضع النص مباشرةً بدلاً من الاعتماد على عرض مستوى البكسل. واستخدم البرنامج 95 حرفًا نصيًا قياسيًا من ذاكرة القراءة فقط للخط، بالإضافة إلى 160 حرفًا خاصًا (يمكن اختيارها في مجموعات من ستة أحرف في كل مرة)، والتي كان بإمكان المستخدمين محاذاتها أفقيًا ورأسيًا لإنشاء كائنات رسومية زائفة أكبر حجمًا.

نظرًا لأن كل خلية حرفية تدعم بشكل أصلي الاختيار المستقل من بين الألوان الثمانية الافتراضية للنص والخلفية، فقد أمكن إنشاء رسومات معقدة مباشرةً داخل مخازن شاشة النص. ولتحقيق الرسوم المتحركة، اعتمد البرنامج على التشغيل المتسلسل لمخازن الشاشة المخزنة مؤقتًا، مما يسمح للمستخدمين بتحريك ما يصل إلى ثماني شاشات بحجم 24×40 حرفًا أو أربع شاشات بحجم 24×80 حرفًا. كما تضمن البرنامج وظيفة لتكرار عناصر الخلفية الثابتة عبر الإطارات المتسلسلة دون إعادة إدخال البيانات، مع حفظ ملفات الرسوم المتحركة الناتجة مباشرةً على القرص المرن . ^{[ 22 ]}

توفر تقنية CGA أوضاع رسومات بثلاث دقة عرض: 160 × 100 ، و 320 × 200 ، و 640 × 200. في جميع الأوضاع، يمكن ضبط كل بكسل على الشاشة مباشرةً، ولكن عمق الألوان في الأوضاع الأعلى لا يسمح بالاختيار بحرية من لوحة الألوان الكاملة المكونة من 16 لونًا.

توجد العديد من الميزات الرسمية وغير الرسمية التي يمكن استغلالها لتحقيق تأثيرات خاصة.

• في وضع الرسومات بدقة 320 × 200 ، يمكن تغيير لون الخلفية (الذي يؤثر أيضًا على لون الإطار)، والذي يكون أسودًا افتراضيًا عند بدء تشغيل الوضع، إلى أي من الألوان الخمسة عشر الأخرى في لوحة ألوان CGA. يتيح ذلك بعض التنوع، بالإضافة إلى تأثيرات الوميض، حيث يمكن تغيير لون الخلفية دون الحاجة إلى إعادة رسم الشاشة (أي دون تغيير محتويات ذاكرة الفيديو).
• في وضع النص، يمكن تغيير لون الحدود (المعروض خارج منطقة العرض العادية ويشمل منطقة المسح الزائد ) من اللون الأسود الافتراضي إلى أي من  الألوان الـ 15 الأخرى.
• بفضل التوقيت الدقيق، يُمكن التبديل إلى لوحة ألوان أخرى أثناء إخراج الفيديو، مما يسمح باستخدام أيٍّ من لوحات الألوان الست لكل سطر مسح. مثال على ذلك لعبة California Games [ ^{23 ] عند} تشغيلها على معالج  8088 بتردد 4.77 ميجاهرتز. لا يُنتج تشغيلها على جهاز كمبيوتر أسرع هذا التأثير، لأن الطريقة التي استخدمها المبرمجون لتبديل لوحات الألوان في مواقع محددة مسبقًا حساسة للغاية لسرعة الجهاز. يُمكن تطبيق الأمر نفسه على لون الخلفية، كما هو الحال في إنشاء النهر والطريق في لعبة Frogger ^{[ 24 ]} . مثال آخر موثق لهذه التقنية هو نسخة Atarisoft من لعبة Jungle Hunt لأجهزة الكمبيوتر الشخصية.
• يمكن تقريب الألوان الإضافية باستخدام تقنية التمويه اللوني .
• يوفر استخدام لوحة الألوان 0 بكثافة منخفضة واللون الأزرق الداكن كلون خلفية الألوان الأساسية الثلاثة RGB ، بالإضافة إلى اللون البني.

يمكن دمج بعض التعديلات المذكورة أعلاه. ويمكن العثور على أمثلة في العديد من الألعاب. ^{[ 25 ]}

160  ×  100 وضع 16 لونًا

من الناحية التقنية، لا يُعد هذا الوضع وضعًا رسوميًا، بل هو تعديل لوضع النص 80 × 25. ^{[ 26 ]} يتم تغيير سجل ارتفاع خلية الحرف لعرض سطرين فقط لكل خلية حرف بدلًا من الأسطر الثمانية المعتادة. هذا يُضاعف عدد صفوف النص المعروضة أربع مرات، من 25 إلى 100. هذه الأحرف النصية "المضغوطة" ليست أحرفًا كاملة، إذ يعرض النظام فقط السطرين العلويين منها (ثمانية بكسلات لكل سطر) قبل الانتقال إلى السطر التالي.

	الشخصية 221
	221 بنص أزرق وخلفية حمراء
	221 بنص أحمر وخلفية زرقاء
	الشخصية 222

يتكون الحرف رقم 221 من مجموعة أحرف CGA من مربع يشغل النصف الأيسر بالكامل من مصفوفة الأحرف. (يتكون الحرف رقم 222 من مربع يشغل النصف الأيمن بالكامل).

بما أنه يمكن تخصيص ألوان مختلفة للخلفية واللون الأمامي لكل شخصية، فيمكن تلوينها (على سبيل المثال) باللون الأزرق على اليسار (لون أمامي) والأحمر الفاتح على اليمين (لون خلفي). ويمكن عكس ذلك بتبديل اللونين الأمامي والخلفي.

باستخدام الحرف 221 أو 222، يمكن التعامل مع كل نصف من كل خلية حرفية مقطوعة كبكسل منفرد، مما يوفر 160 بكسل أفقيًا لكل سطر. وبالتالي، يصبح من الممكن الحصول على 160 × 100 بكسل بـ 16  لونًا، بنسبة عرض إلى ارتفاع تبلغ 1:1.2.

على الرغم من أنها طريقة غير مباشرة لتحقيق عرض رسومات بستة عشر لونًا، إلا أنها تعمل بشكل جيد، وقد ذُكر هذا الوضع (وإن لم يُشرح) في وثائق أجهزة IBM الرسمية. ^{[ 27 ]} استُخدم هذا الوضع في وقت مبكر من عام 1983 في لعبة Moon Bugs . ^{[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]}

يمكن تحقيق مزيد من التفاصيل في هذا النمط باستخدام أحرف أخرى، وذلك بدمج فن ASCII مع التقنية المذكورة آنفًا. وقد استكشفت شركة ماكروكوم هذا الأسلوب في لعبتين: Icon: Quest for the Ring (صدرت عام 1984) و The Seven Spirits of Ra (صدرت عام 1987). ^{[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]}

يمكن أيضًا استخدام نفس تقنية تقليل ارتفاع خلية النص مع وضع النص 40 × 25 ، مما ينتج عنه دقة 80 × 100 ونسبة عرض إلى ارتفاع البكسل تبلغ حوالي 1.67:1.

أدى استخدام مخرج الفيديو المركب بدلاً من شاشة RGBI إلى إنتاج فيديو بجودة أقل، وذلك بسبب ضعف فصل نظام NTSC بين الإضاءة واللون. ^{[ 33 ]} وتُعد هذه مشكلة خاصة مع النصوص المكونة من 80 عمودًا: ^{[ 34 ]}

لهذا السبب، يحتوي كل من وضعَي النص والرسومات على وضع مُكرَّر يُعطِّل خاصية تدفُّق الألوان المُركَّب ، مما ينتج عنه صورة بالأبيض والأسود، ولكنه يُزيل أيضًا تداخل الألوان لإنتاج صورة أكثر وضوحًا. في شاشات RGBI، يكون إصدارا كل وضع متطابقين عادةً، باستثناء وضع الرسومات 320 × 200 ، حيث يُنتج الإصدار "أحادي اللون" لوحة ألوان ثالثة.

ألوان القطع الأثرية الموسعة

اكتشف المبرمجون أن هذا الخلل يمكن تحويله إلى ميزة، حيث تتحول أنماط النقاط عالية الدقة إلى مناطق متجانسة من الألوان الصلبة، مما يسمح بعرض ألوان جديدة تمامًا . ويمكن استخدام كل من نمطي الرسومات القياسيين 320 × 200 رباعي الألوان و 640 × 200 بالألوان على خلفية سوداء مع هذه التقنية.

عملية داخلية

الألوان المباشرة هي الألوان الستة عشر العادية كما هو موضح أعلاه تحت عنوان "لوحة ألوان CGA".

تظهر الألوان المشوهة نتيجةً لتفسير مُفكِّك الألوان NTSC في شاشة العرض المركبة لبعض معلومات الإضاءة على أنها ألوان. من خلال وضع البكسلات بعناية في أنماط مناسبة، يستطيع المبرمج إنتاج تشوهات لونية متقاطعة محددة تُنتج لونًا جديدًا مرغوبًا؛ إما من بكسلات سوداء وبيضاء خالصة في وضع 640 × 200 ، أو نتيجةً لمزيج من الألوان المباشرة والألوان المشوهة في وضع 320 × 200 ، كما هو موضح في الصور التالية:

• توليد ألوان القطع الأثرية المركبة CGA: البكسلات كما تظهر على شاشة RGBI (يسار) أو شاشة مركبة (يمين).
• 
  640  ×  200
• 
  لوحة ألوان 320  ×  200 0
• 
  لوحة ألوان 320  ×  200 رقم 1

وبالتالي، مع الاختيار بين وضع 320 × 200 مقابل وضع 640 × 200 ، والاختيار بين لوحتي الألوان، ولون واحد قابل للتحديد بحرية (الخلفية في وضع 320 × 200 والمقدمة في وضع 640 × 200 )، من الممكن استخدام العديد من مجموعات ألوان القطع الأثرية المختلفة، مما يؤدي إلى نطاق إجمالي يزيد عن 100  لون.

أدت عروض لاحقة أجراها هواة إلى زيادة الحد الأقصى لعدد الألوان التي يمكن لشاشة CGA عرضها في وقت واحد إلى 1024 لونًا. ^{[ 35 ] [ 36 ]} تتضمن هذه التقنية تعديلًا في وضع النص يُضاعف عدد أسطر النص أربع مرات. ثم تُستخدم بعض أحرف ASCII، مثل U و‼، لإنتاج الأنماط اللازمة، مما ينتج عنه صور غير مشوشة بدقة فعالة تبلغ 80 × 100 على شاشة مركبة. ^{[ 35 ]}

تحدث 160 دورة من ساعة ألوان نظام NTSC خلال إخراج كل سطر، لذا في وضع 40 عمودًا، يشغل كل بكسل نصف دورة، وفي وضع 80 عمودًا، يشغل كل بكسل ربع دورة. وبتقييد عرض الأحرف على سطر أو سطرين علويين من المسح الضوئي، والاستفادة من ترتيب البكسلات في أحرف معينة من صفحة الترميز 437 ، يُمكن عرض ما يصل إلى 1024 لونًا. ^{[ 35 ]} استُخدمت هذه التقنية في العرض التوضيحي 8088 MPH . ^{[ 36 ]}

التوافر والتحذيرات

يُظهر الإصدار 320 × 200 من هذه التقنية (انظر أعلاه) وضع الرسومات القياسي المدعوم من BIOS على شاشة ملونة مركبة. أما الإصدار 640 × 200 ، فيتطلب تعديل بت واحد (تعطيل اندفاع الألوان) مباشرةً في سجلات الأجهزة الخاصة ببطاقة CGA. ونتيجةً لذلك، يُشار إليه عادةً على أنه "وضع" منفصل.

نظراً لاعتمادها الكامل على عملية التشفير/فك التشفير NTSC، فإن تشوهات الألوان المركبة غير متوفرة على شاشة RGBI، كما أنها لا تتم محاكاتها بواسطة EGA أو VGA أو محولات الرسومات المعاصرة.

يدعم برنامج DOSBox، وهو برنامج محاكاة حاسوب حديث مُصمم خصيصاً للألعاب، وضع CGA الذي يُحاكي تشوهات الألوان في شاشات العرض المركبة. ويدعم البرنامج كلاً من وضع العرض المركب بدقة 640 × 200 والوضع الأكثر تعقيداً بدقة 320 × 200 .

الدقة والاستخدام

يؤدي تشوه الصورة المركبة، سواءً استُخدم عمدًا أو كتشوه غير مرغوب فيه، إلى تقليل الدقة الأفقية الفعلية إلى 160 بكسل كحد أقصى، وقد تزيد هذه الدقة في حالة النصوص السوداء على خلفية بيضاء أو البيضاء على خلفية سوداء، دون تغيير الدقة الرأسية. يُوصف عرض الفيديو المركب الناتج بألوان "مشوهة" أحيانًا بأنه "وضع" 160 × 200  / 16 لونًا، مع أنه تقنيًا كان يستخدم وضعًا قياسيًا.

أدى انخفاض دقة هذه الطريقة في معالجة تشوهات الألوان المركبة إلى استخدامها بشكل شبه حصري في الألعاب. وقد قدمت العديد من الألعاب الشهيرة رسومات مُحسّنة لشاشات الألوان المركبة. لعبة Ultima II ، وهي أول لعبة في السلسلة يتم نقلها إلى جهاز IBM PC، استخدمت رسومات CGA المركبة. كما قدمت لعبة King's Quest I رسومات بـ 16 لونًا على أجهزة الكمبيوتر الشخصية وPCjr وTandy 1000، ولكنها وفرت "وضع RGB" في شاشة البداية، والذي كان يستخدم فقط وضع رسومات CGA العادي، المحدود بأربعة ألوان.

• أمثلة على ألعاب CGA على شاشات RGBI وشاشات مركبة
• 
  مايكروسوفت ديكاتلون . أعلى: اللعبة في وضع المركب؛ أسفل: اللعبة في وضع RGB؛ يسار: مع شاشة RGB؛ يمين: مع شاشة مركبة.
• 
  لعبة King's Quest . أعلى: اللعبة في وضع المركب؛ أسفل: اللعبة في وضع RGB؛ يسار: مع شاشة RGB؛ يمين: مع شاشة مركبة.
• 
  ألتيما 2. اليسار: مع شاشة RGB؛ اليمين: مع شاشة مركبة.

يتم توفير توقيت الفيديو على شاشة CGA بواسطة وحدة التحكم بالفيديو Motorola 6845. صُممت هذه الدائرة المتكاملة في الأصل لشاشات العرض الأبجدية الرقمية (النصية) فقط، ويمكنها معالجة 128 صفًا من الأحرف كحد أقصى.

لتحقيق أوضاع الرسومات التي تحتوي على 200 خط مسح على شاشة CGA، تتم برمجة MC6845 بـ 100 صف من الأحرف لكل صورة، وخطين مسح لكل صف من الأحرف. ولأن عنوان ذاكرة الفيديو الذي يُخرجه MC6845 متطابق لكل خط مسح ضمن صف الأحرف، يجب على شاشة CGA استخدام "عنوان الصف" الناتج من MC6845 (أي خط المسح ضمن صف الأحرف) كبت عنوان إضافي لجلب بيانات الصورة النقطية من ذاكرة الفيديو. ^{[ 37 ]}

هذا يعني أنه ما لم يكن حجم بيانات المسح النقطي لخط مسح واحد قوةً للعدد اثنين، فلا يمكن تخزين بيانات المسح النقطي بشكل متواصل في ذاكرة الفيديو. بدلاً من ذلك، تخزن أوضاع الرسومات على شاشة CGA خطوط المسح ذات الأرقام الزوجية بشكل متجاور في الذاكرة، متبوعةً بكتلة ثانية من خطوط المسح ذات الأرقام الفردية تبدأ من موضع ذاكرة الفيديو 8192. ينتج عن هذا الترتيب عبء إضافي في أوضاع الرسومات للبرامج التي تتعامل مع ذاكرة الفيديو.

على الرغم من أن وحدة التحكم بالفيديو MC6845 قادرة على توفير التوقيت للفيديو المتداخل ، إلا أن دارة CGA تُحاذي إشارات التزامن بطريقة تجعل المسح دائمًا متتابعًا. ونتيجةً لذلك، يستحيل مضاعفة الدقة الرأسية إلى 400 خط مسح باستخدام  شاشة قياسية بتردد 15 كيلوهرتز.

يؤدي استخدام عرض نطاق ترددي أعلى في وضع النص ذي الـ 80 عمودًا إلى ظهور خطوط أفقية قصيرة عشوائية على الشاشة (تُعرف باسم "التشويش") إذا قام برنامج بالكتابة مباشرةً إلى ذاكرة الفيديو أثناء عرض الشاشة. يتجنب نظام الإدخال والإخراج الأساسي (BIOS) هذه المشكلة بالوصول إلى الذاكرة فقط أثناء إعادة التتبع الأفقي، أو بإيقاف الإخراج مؤقتًا أثناء التمرير. على الرغم من أن هذا يتسبب في وميض الشاشة، إلا أن شركة IBM رأت أن هذا أفضل من ظهور التشويش. ^{[ 2 ]} لا تحدث مشكلة "التشويش" على أي محول فيديو آخر، أو على معظم أجهزة CGA المقلدة.

في وضع النص ذي الثمانين عمودًا، يتضاعف تردد ساعة البكسل، وتُخرَج جميع إشارات التزامن لضعف عدد دورات الساعة لضمان استمرارها للمدة المطلوبة. وتُستثنى من ذلك دائرة إشارة انفجار اللون في مخرج الصورة المركبة : فنظرًا لأنها لا تزال تُخرِج نفس عدد الدورات، ولكن بتردد الساعة المضاعف، فإن إشارة انفجار اللون الناتجة تكون قصيرة جدًا بالنسبة لمعظم الشاشات، مما يؤدي إلى عدم ظهور اللون أو عدم استقراره. ولذلك، تُدرج وثائق IBM وضع النص ذي الثمانين عمودًا كـ"ميزة" فقط لشاشات RGBI وشاشات الصورة المركبة بالأبيض والأسود. ^{[ 38 ]} ويمكن الحصول على لون مستقر عن طريق ضبط لون الحدود على اللون البني، والذي يُنتج طورًا مطابقًا لإشارة انفجار اللون الصحيحة ، ويُستخدم كبديل لها.

تم إصدار بطاقة CGA بالتزامن مع بطاقة IBM MDA ، ويمكن تثبيتها بجانب بطاقة MDA في نفس الحاسوب. يسمح أمرٌ مُضمّن في نظام التشغيل PC DOS بالتبديل بين مخرجات العرض لبطاقتي CGA وMDA. ^{[ 39 ]} تدعم بعض البرامج، مثل Lotus 1-2-3 ^{[ 40 ]} و AutoCAD ، استخدام كلتا الشاشتين في آنٍ واحد.

وفرت بطاقة IBM CGA موصلًا رأسيًا بستة دبابيس لتوصيل قلم ضوئي ، وهي ميزة مشتركة مع الإصدارات الأولى من محول العرض أحادي اللون ومحول الرسومات المحسّن اللاحق . كانت وظيفة القلم الضوئي تُدار بشكل أساسي بواسطة معالج Motorola 6845. فعندما يستشعر القلم الموصول ضوءًا من مادة فسفورية متوهجة أثناء مسح شاشة CRT ، تُرسل إشارة إلى معالج MC6845 الذي يقوم بدوره بتثبيت عنوان الذاكرة الحالي المُخرَج. أما بطاقة CGA نفسها، فكانت توفر وسيلة أساسية لضبط حالة التثبيت وإعادة ضبطها، بالإضافة إلى قراءة حالة التثبيت وحالة مفتاح أو زر فعلي واحد.

يمكن قراءة العنوان المُثبَّت عبر سجلين مخصصين داخل شريحة MC6845، ومن خلالهما يمكن استنتاج الموضع التقريبي للقلم على الشاشة. وقد وفر نظام الإدخال والإخراج الأساسي (BIOS) الخاص بأجهزة IBM PC روتين خدمة مقاطعة ، وهو الدالة 04h من المقاطعة 10H ، والذي يمكن استخدامه لإرجاع موضع قلم الضوء المحسوب ^{[ 41 ]} .

أنتجت عدة شركات أقلامًا ضوئية لأجهزة الكمبيوتر الشخصية من IBM، باستثناء شركة IBM نفسها. وقد يكون عدم توافقها مع مادة الفوسفور P39 طويلة الأمد المستخدمة في شاشة 5151 قد أثر سلبًا على انتشارها الأولي ^{[ 42 ]} .

عانى دعم قلم الضوء في شاشة CGA من دقة فعالة منخفضة، حيث قد يصل عدد البكسلات التي تتوافق مع عنوان واحد إلى 16 بكسل (في وضع الرسومات عالية الدقة). ولذلك، تطلب التحكم الدقيق في قلم الضوء توصيل كل من القلم وشاشة CGA ببطاقة واجهة مخصصة لقلم الضوء ^{[ 43 ]} .

عانى قلم CGA الضوئي أيضًا من دعم برمجي محدود. ومن أبرز ألعاب الكمبيوتر التي تدعم قلم CGA الضوئي: Sargon III و Micrografx PC-Draw ^{[ 44 ] [ 45 ]} .

حظيت لوحة CGA بدعم واسع في برامج الحاسوب الشخصي حتى أوائل التسعينيات. ومن بين البرامج التي دعمت هذه اللوحة:

• Visi On (واجهة مستخدم رسومية مبكرة، تستخدم وضع أحادي اللون 640x200)
• نظام التشغيل ويندوز 3.0 (والإصدارات السابقة، يدعم وضع اللون الأحادي 640x200 ^{[ 46 ]} )
• نظام التشغيل OS/2 الإصدار 1.1 (والإصدارات السابقة)
• مدير بيئة الرسومات (GEM)

وصفت مجلة BYTE في يناير 1982 مخرجات CGA بأنها "جيدة جدًا - أفضل قليلًا من الرسومات الملونة على الحواسيب الصغيرة الموجودة آنذاك". ^{[ 4 ]} لكن مجلة PC Magazine خالفت هذا الرأي، إذ ذكرت في يونيو 1983 أن "شاشة IBM أحادية اللون رائعة للغاية لعرض النصوص ومريحة جدًا للعين، لكنها تقتصر على رسومات الأحرف البسيطة. جودة النصوص على الشاشات المتصلة بمحول الألوان/الرسومات... هي في أحسن الأحوال متوسطة الجودة، وتؤدي إلى إجهاد العين على المدى الطويل". ^{[ 47 ]}

وفي تعليق استعادي، اتخذت مجلة "الجيل القادم" أيضًا موقفًا سلبيًا تجاه تقنية CGA، حيث ذكرت: "حتى بالنسبة لتلك الفترة (أوائل الثمانينيات)، كانت هذه الرسومات سيئة للغاية، وتبدو باهتة مقارنة بأجهزة الألوان الأخرى المتوفرة في السوق." ^{[ 48 ]}

كان لدى شركة CGA العديد من المنافسين:

• لأغراض الأعمال ومعالجة النصوص، قدمت شركة IBM محول العرض أحادي اللون (MDA) بالتزامن مع شاشة CGA. وقد حظي MDA بشعبية أكبر بكثير من CGA في البداية. ^{[ 49 ]} ونظرًا لبيع عدد كبير من أجهزة الكمبيوتر الشخصية للشركات، كان النص أحادي اللون الواضح وعالي الدقة أكثر ملاءمة لتشغيل التطبيقات.
• في عام 1982، تم طرح بطاقة الرسومات Hercules Graphics Card (HGC) غير التابعة لشركة IBM ، وهي أول بطاقة رسومات خارجية لأجهزة الكمبيوتر الشخصية. بالإضافة إلى وضع نصي متوافق مع MDA، فقد وفرت وضع رسومات أحادي اللون بدقة 720 × 348 بكسل، وهي دقة أعلى من دقة CGA.
• وفي عام 1982 أيضاً، تم طرح لوحة Plantronics Colorplus ، التي تتميز بضعف سعة ذاكرة لوحة CGA القياسية (32 كيلوبايت، مقارنةً بـ 16 كيلوبايت). ويمكن استخدام الذاكرة الإضافية في أوضاع الرسومات لمضاعفة عمق الألوان، مما يوفر وضعين إضافيين للرسومات: 16 لوناً بدقة 320 × 200 ، أو 4 ألوان بدقة 640 × 200 .
• احتوى جهاز IBM PCjr (1984) وجهاز Tandy 1000 (1985) المتوافق معه على معالج رسومات مدمج بتقنية "CGA الموسعة" التي رفعت سعة ذاكرة الفيديو إلى ما يزيد عن 16  كيلوبايت، مما أتاح عرض 16 لونًا بدقة 320 × 200 بكسل وأربعة ألوان بدقة 640 × 200 بكسل. ولأن جهاز Tandy 1000 استمر لفترة أطول بكثير من جهاز PCjr، عُرفت أنماط عرض الفيديو باسم " محول رسومات Tandy " أو "TGA" ، وكانت شائعة جدًا في ألعاب الفيديو خلال ثمانينيات القرن الماضي. وكان جهاز Plantronics Colorplus مشابهًا له، ولكنه أقل استخدامًا .
• في عام 1984، طرحت شركة IBM أيضًا وحدة التحكم الرسومية الاحترافية (PGC) ، وهي حل رسومي متطور مصمم لتطبيقات التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD) على سبيل المثال . وكانت متوافقة إلى حد كبير مع نظام CGA. لم تحظَ وحدة PGC بانتشار واسع النطاق نظرًا لسعرها البالغ 4000 دولار، وتم إيقاف إنتاجها في عام 1987.

بدائل أخرى:

• طرحت شركة بارادايس سيستمز في عام 1984 أول بطاقة ناجحة متوافقة مع معيار CGA لشاشات MDA. عرضت هذه البطاقة ألوان CGA الستة عشر بتدرجات اللون الواحد. ونظرًا لتوافقها مع معيار CGA من حيث المكونات المادية، لم تكن بطاقة بارادايس بحاجة إلى دعم برمجي خاص أو برامج تشغيل إضافية. ^{[ 50 ]}
• من بين التحسينات الأخرى في بعض الشرائح المتوافقة مع CGA (بما في ذلك تلك الموجودة في Olivetti M24 / AT&T 6300 و DEC VAXmate وبعض أجهزة الكمبيوتر المحمولة من Compaq و Toshiba ) مضاعفة الدقة الرأسية. وهذا يوفر عرضًا نصيًا بجودة أعلى بدقة 8 × 16، بالإضافة إلى وضع رسومات إضافي بدقة 640 × 400 .

وقد حلت بطاقة EGA ( المحول الرسومي المحسن ) من IBM محل بطاقة CGA في السوق الاستهلاكية، وهي تدعم معظم أوضاع CGA وتضيف دقة إضافية ( 640 × 350 ) بالإضافة إلى لوحة ألوان قابلة للتحديد بواسطة البرامج مكونة من 16 لونًا من أصل 64 لونًا في كل من أوضاع النصوص والرسومات.

• نموذج ألوان RGB
• بطاقة الرسومات
• دقة عرض الرسومات
• وحدة معالجة الرسومات
• قلم ضوئي
• قائمة واجهات العرض
• قائمة لوحات ألوان أجهزة الكمبيوتر ذات 8 بت - قسم CGA
• صفحة الرموز 437
• قائمة شركات رقائق وبطاقات الرسومات التي توقفت عن العمل

ملحوظات

• ملاحظات حول محول الرسومات الملونة
• ألعاب برسومات CGA على موقع Wayback Machine (تمت أرشفته في 18-06-2006)
• لقطات شاشة نموذجية لألعاب CGA في Wayback Machine (تمت أرشفة بتاريخ 23-07-2012)
• موضوع سهل الاستخدام حول استخدام CGA في Wayback Machine (تمت أرشفته في 2014-08-14)