018. 顯卡的發展歷史回顧--之二

來自專欄 現代計算機

018. 顯卡的發展歷史回顧--之二

根據計劃，本來這一節是說講VESA的，但是覺得MDA/CGA還有很多有意思的地方，所以決定和大家一起了解一下MDA/CGA模式下一些好玩的玩法。

上一節講到顯卡發展的三個階段，分別是文本模式、彩色模式和3D模式。這個是我自己胡亂劃分的，可能劃分的不是很准。 其實我所說的文本模式基本可以對應MDA顯卡，彩色模式則指可以控制單個像素顏色顯卡，它包括CGA顯卡以及後續的VESA顯卡等。

好玩的文本模式

CGA顯卡的標準文本模式

這裡說的CGA顯卡是指IBM出來標準CGA顯卡。

它支持4個BIOS文本模式：

1. BIOS Mode 0/1: 40列X25行文本，16種顏色。每個字元佔用8X8個像素。屏幕解析度是320X200。每個文本位可以顯示256個字元中的一個，具體對應關係由code page決定，支持8個code page。BIOS Mode 0不支持彩色，只顯示灰階，BIOS Mode 1支持彩色。
2. BIOS Mode 2/3: 80列X25行文本，16種顏色。每個字元佔用8X8個像素。屏幕解析度640X200。支持4個Code page。BIOS Mode 2不支持彩色。

一提到文本模式，大家可能想到的只是一個黑黑的屏幕上，顯示一行一行的字元，看起來一點意思都沒有。但任何艱苦的條件都限制不了人們的想像力。在MDA上，或是在CGA上使用文本模式時，人們還是可以實現一些比較有意思的顯示的。比如說：

這個雖然看起來有些簡陋，但是已經看起來好看了很多，對於初學電腦的人友好了不少。

實際上文本模式能做的事情遠不止這些。文本模式下也可以玩出很多花樣的。

ASCII art

可能有人對linux比較熟，他們就會知道一些好玩的東西，比如說ascii art，比如說在command line播放視頻。ASCII art是通過顯示不同像素密度的文字來模擬大像素的。

用文本模擬像素

下面這個圖片展示的是一個遊戲，大家可以猜得到這個用文本模式顯示出來的，但這個遊戲只用到了一個字元，拿這個字元當作一個像素來繪製整個遊戲。

在文本模式下，這個顯卡只支持80列X25行的文本。為了畫圖形，軟體作者要對行列做更精細的控制，所以他通過把cell height寄存器的值從8設置為2，把文本的高度由8個像素改成了2個像素，這樣原來在橫向上能顯示25行的屏幕就可以顯示100行了，這時一個文本一個列只顯示了兩個頂部的像素。在文本模式下，每個字元可以單獨設置前景色和背景色，有一個字元的像素是畫滿字元左半部分的，右半部分是空的，即這個字元所在的方塊左半部分顯示的是前景色，右半部分顯示的是背景色，作者可以通過合理設置它的前景色和背景色，讓他來顯示相同或不同的顏色，從而可以用這個字元來模擬兩個大像素。這樣作者通過一個字元把一個80X25顯示文本顯示區域變成了一個160X100的圖形顯示區域。

下圖是一個大像素的顯示圖，它包含豎向兩個像素，和橫向4個向素。

彩色模式的一些黑科技

最初的彩色顯示遠沒有現在的顯示這麼方便，顯示器也沒有現在的顯示器好用，所以人家想出了很多方法來越過這個限制。

標準圖形模式

CGA顯卡提供3種標準BIOS圖形模式，也稱為all points addressable模式。

1. BIOS Mode 4/5: 320 X 200像素，同一時間僅能顯示4種顏色，總共有16種顏色。BIOS Mode 4和5都是這種模式，4和5的區別在於BIOS Mode 4使能彩色顯示，BIOS Mode 5關閉彩色顯示，只顯示灰階。
2. BIOS Mode 6: 640 X 200像素，只是單色模式，即背景色固定為黑色，前景色可以選為別的顏色，但只能有一種前景色。

突破圖形模式限制的技巧

1. 運行時改變調色板

在4.77MHz的8088 CPU上，通過嚴格的時序控制，可以在每個掃描行上應用不同的調色板。從而打破同時只能使用4種顏色的限制。

1. 通過dittering顯示調色板不提供的顏色

即利用不同顏色的混合出現，顯示一個混合後的顏色，比如說紅色和藍色混合出紫色。

1. 通過模擬電視顯示器的缺陷顯示1024種顏色

模擬電視顯示器的信號只有一路，而且是模擬的，很容易出現一些時序問題，從而導致相臨的顏色互相干擾。

有經驗的程序員卻可以通過合理利用這個缺點，讓CGA顯示同時顯示16種顏色，甚至組合利用其他技巧突破調色板限制，製造出1024種顏色。

具體可以參考：

https://en.wikipedia.org/wiki/Composite_artifact_colors