컬러 그래픽스 어댑터

3. 색상 팔레트

CGA는 4비트 RGBI 16색 색상 영역을 사용하며, 이는 빨강(Red), 초록(Green), 파랑(Blue), 강도(Intensity) 비트로 구성된다.^[12]

4비트가 사용될 때(저해상도 모드 또는 색상 레지스터 프로그래밍의 경우) RGBI 색상 모델에 따라 배열된다.^[12]

RGBI 모니터를 사용할 때, 색상 6(어두운 노란색)은 IBM 5153 색상 디스플레이^[10]부터 시작하는 대부분의 RGBI 모니터에서 특수 회로를 통해 녹색 신호 진폭을 줄여 갈색으로 표시되도록 처리된다.

3. 1. 표준 색상 모드

각 문자 셀은 전경색과 배경색을 위해 4비트를 저장한다. 카드의 기본 설정에서 배경색의 네 번째 비트는 강도를 설정하는 대신 셀의 깜빡임 속성을 설정한다. 이 비트가 설정된 화면의 모든 문자는 주기적으로 깜빡이며, 전경색이 배경색으로 변경되어 문자가 보이지 않게 된다. 모든 문자는 동시에 깜빡인다.

깜빡임 속성은 기본적으로 활성화되어 있고, 고강도 배경 효과는 비활성화되어 있다. 깜빡임을 비활성화하면 배경색에 대해 8-15번 색상 인덱스를 자유롭게 선택할 수 있다.

MS-DOS에 포함된 GW-BASIC 및 마이크로소프트 QBASIC 프로그래밍 언어는 모든 색상 제어 기능을 갖춘 CGA의 모든 텍스트 모드를 지원했지만, BASIC 언어를 통해 CGA를 깜빡임 모드에서 16가지 배경색 모드로 전환하는 일반적인 방법을 제공하지 않았다. 그러나 BASIC 언어의 OUT 문을 사용하여 하드웨어 레지스터를 직접 프로그래밍하여 설정을 변경할 수 있었다.

3. 2. 표준 RGB 그래픽 모드

CGA는 일반적으로 다음과 같은 그래픽 모드를 제공한다.^[5][6]

• '''320×200 화소''': 40x25 텍스트 모드에서 각 화소는 독립적으로 설정될 수 있다.
• '''640×200 화소''': 80x25 텍스트 모드에서 모든 화소는 독립적으로 설정될 수 있다.

CGA는 여러 가지 비디오 모드를 제공하는데, 그래픽 모드는 다음과 같다.^[7]

• 160 × 100 해상도: 16색 팔레트에서 선택한 16색을 사용한다. 80 × 25 텍스트의 특정 구성을 사용하며, 픽셀당 4비트를 사용하여 총 8KB의 메모리를 사용한다.
• 320 × 200 해상도: 3개의 고정 팔레트에서 선택한 4색, 고휘도 및 저휘도 변형, 16색 팔레트에서 선택한 색상 1을 사용한다. 픽셀당 2비트를 사용하여 총 16KB의 메모리를 사용한다.
• 640 × 200 해상도: 2색 (검은색 1개, 16색 팔레트에서 선택한 색상 1개)을 사용한다. 픽셀당 1비트를 사용하여 총 16KB의 메모리를 사용한다.

IBM은 CGA를 가정용 텔레비전과 호환되도록 설계했다. 40 × 25 텍스트 및 320 × 200 그래픽 모드는 텔레비전에서 사용할 수 있으며, 80 × 25 텍스트 및 640 × 200 그래픽 모드는 모니터용으로 설계되었다.

320 × 200 그래픽 모드에서는 4색 팔레트 중 하나를 선택할 수 있으며, 배경색은 16가지 색상 중 하나로 설정할 수 있다. 640 × 200 모드에서는 2색 (흑백)을 사용하며, 전경색은 16가지 색상 중 하나로 변경할 수 있다.

다음은 320x200 해상도에서 사용 가능한 팔레트를 보여주는 표이다.

CGA 하드웨어 팔레트 (RGBI 모니터 기준)

#	모드 4				모드 5
	팔레트 0		팔레트 1		낮은 강도	높은 강도
	낮은 강도	높은 강도	낮은 강도	높은 강도
0	0 – 배경	0 – 배경	0 – 배경	0 – 배경	0 – 배경	0 – 배경
1	2 – 녹색	10 – 밝은 녹색	3 – 시안	11 – 밝은 시안	3 – 시안	11 – 밝은 시안
2	4 – 빨강	12 – 밝은 빨강	5 – 자홍	13 – 밝은 자홍	4 – 빨강	12 – 밝은 빨강
3	6 – 갈색	14 – 노랑	7 – 밝은 회색	15 – 흰색	7 – 밝은 회색	15 – 흰색

640 × 200 모드에서는 기본적으로 검은색과 밝은 흰색을 사용하지만, 전경색은 16색 CGA 팔레트의 모든 항목으로 변경할 수 있다. 배경색은 원본 IBM CGA 카드에서는 검은색에서 변경할 수 없다.

CGA는 총 6개의 표시 모드(비디오 모드)를 지원하며, BIOS 인터럽트(INT 10h)를 통해 전환할 수 있다.

비디오 모드	텍스트 해상도	화면 해상도	색상 수	QBasic
04h	40x25	320x200	4	Screen 1
05h	40x25	320x200	4 (흑백)	-
06h	80x25	640x200	2	Screen 2

3. 3. 이후의 RGB 그래픽 모드 및 트윅

CGA의 RGBI 모니터는 더 나은 그래픽을 위해 여러 공식/비공식 기능을 제공했다.

• 320x200 그래픽 모드에서 배경색을 검정에서 다른 15가지 색으로 바꿀 수 있었다. 이를 통해 화면을 다시 그리지 않고도 배경색을 바꿔 깜박임 효과 등을 낼 수 있었다.
• 640x200 그래픽 모드에서는 흰색 배경색을 다른 15가지 색 중 하나로 변경할 수 있었다.
• 텍스트 모드에서는 테두리 색을 검정에서 다른 15가지 색으로 바꿀 수 있었다.
• 컬러 그래픽 모드에서 모노크롬 비트를 켜면 세 번째 320x200의 4색 팔레트(빨강, 하늘, 흰색, 전경색)를 사용할 수 있었다.
• 정확한 타이밍을 통해 화면이 그려지는 동안 팔레트를 전환하여 스캔라인당 6개의 팔레트 중 하나를 사용할 수 있었다. 예를 들어, 게임 캘리포니아 게임즈는 4.77Mhz 8088에서 이 기능을 활용했다.^[22] 프로거와 같이 배경색 변경을 활용한 예도 있다.^[23]
• 디더링을 통해 추가 색상을 표현할 수 있었다.

이러한 트윅 중 일부를 결합하여 사용할 수도 있었다.

기술적으로 그래픽 모드는 아니지만, 160x100의 16색 모드는 80x25 텍스트 모드의 기능을 수정하여 구현할 수 있었다. 문자 셀 높이 레지스터를 변경하여 한 문자 셀에 8 대신 2만 표시하도록 하고, 텍스트 행을 4배로 늘려 25행에서 100행으로 표시했다. 이렇게 하면 텍스트 문자열이 압축되어 완전한 문자열이 아니게 된다. 시스템은 한 행에서 다음 행으로 이동하기 전에 상위 화소 두 줄만 표시했다.

	문자 221
	파란색 텍스트와 빨간색 배경색을 가진 221
	빨간색 텍스트와 파란색 배경색을 가진 221.
	문자 222

확장 아스키 문자 세트의 문자 221은 왼쪽 절반, 문자 222는 오른쪽 절반을 차지하는 상자로 구성되어 있었다. 각 문자에 다른 전경색과 배경색을 할당할 수 있어 (예: 왼쪽 파랑, 오른쪽 밝은 빨강) 색상을 지정하거나 반전시킬 수 있었다. 이를 통해 160x100 픽셀을 16색으로 표현할 수 있었으며, 종횡비는 1:1.2였다.

CGA는 여러 가지 비디오 모드를 제공했다.^[5][6]

그래픽 모드:

• 160 × 100 해상도, 16색 팔레트에서 선택한 16색. 80 × 25 텍스트의 특정 구성을 사용
• 픽셀당 4비트 사용, 총 메모리 사용량: (160 * 100 * 4) / 8 = 8,000 바이트.
• 320 × 200 해상도, 3개의 고정 팔레트에서 선택한 4색, 고휘도 및 저휘도 변형, 16색 팔레트에서 선택한 색상 1개.
• 픽셀당 2비트 사용, 총 메모리 사용량: (320 * 200 * 2) / 8 = 16,000 바이트.
• 640 × 200 해상도, 2색(검은색 1개, 16색 팔레트에서 선택한 색상 1개).
• 픽셀당 1비트 사용, 총 메모리 사용량: (640 * 200) / 8 = 16,000 바이트.
• 일부 소프트웨어는 아티팩트 색상을 사용하여 복합 모니터에 연결했을 때 더 깊은 색상 깊이를 얻었다.

텍스트 모드:

• 40 × 25 (유효 해상도 320 × 200), 8 픽셀 글꼴
• 80 × 25 (유효 해상도 640 × 200), 8 픽셀 글꼴

4. 컴포지트 출력

RGBI 모니터 대신 컴포지트 출력을 사용하면 NTSC의 열악한 분리로 인해 화질이 저하된다.^[31] 이는 80열 텍스트에서 특히 문제가 된다.^[32]

320 × 200 모드와 640 × 200 모드 중에서 선택하고, 두 팔레트 중에서 선택하고, 하나의 자유롭게 선택 가능한 색상 (320 × 200 모드의 배경 및 640 × 200 모드의 전경)을 선택하면, 100가지가 넘는 색상 영역을 만들기 위해 다양한 아티팩트 색상 집합을 사용할 수 있다.

5. 표준 텍스트 모드

CGA는 다음의 2가지 텍스트 모드를 제공했다.

• 40×25 문자열: 최대 16색. 각 문자열은 8x8 도트이다. 각 화소가 독립적으로 할당되지 않음에도 불구하고 이 모드에서 효과적인 화면 해상도는 320x200 화소이다. (화소 가로세로비는 1:1.2)
• 80×25 문자열: 최대 16색. 각 문자열은 8x8 도트 (40x25의 것과 같은 문자열 세트)이며, 화소의 가로세로비가 1:2.4이다. 이 모드에서 효과적인 화면 해상도는 640x200 화소이다. 이 모드에서 화면 위에 출력할 수 있는 문자열이 두 배나 되었는데, 다시 말해 이 카드는 4개의 다른 텍스트 페이지를 위해 충분한 비디오 램을 가지고 있었다.

6. 표준 그래픽 모드

CGA는 160 × 100, 320 × 200, 640 × 200의 세 가지 해상도의 그래픽 모드를 제공한다. 모든 모드에서 화면의 모든 픽셀을 직접 설정할 수 있지만, 높은 해상도 모드에서는 색상 깊이에 제한이 있었다.

• 320 × 200 해상도: 4색을 표현할 수 있다. 3가지 팔레트와 고/저휘도 옵션이 제공되며, 16색 팔레트에서 1가지 색상을 선택할 수 있다.^[5][6] 픽셀당 2비트를 사용하며, 총 메모리 사용량은 16,000이다.
• 640 × 200 해상도: 2색을 표현할 수 있다. 16색 팔레트에서 1가지 색상을 선택할 수 있으며, 검은색과 선택한 색상으로 표현된다.^[5][6] 픽셀당 1비트를 사용하며, 총 메모리 사용량은 16,000이다.

6. 1. 160 × 100

CGA 문자 집합에서 문자 221은 문자 매트릭스의 왼쪽 절반을, 문자 222는 오른쪽 절반을 차지하는 상자로 구성된다. 각 문자에 서로 다른 전경 및 배경 색상을 할당할 수 있어, 예를 들어 전경색은 파란색, 배경색은 밝은 빨간색으로 지정할 수 있다. 전경색과 배경색을 바꾸면 반전된 색상을 얻을 수 있다.

문자 221 또는 222를 사용하면 각 잘린 문자 셀의 절반을 개별 픽셀로 처리할 수 있다. 이를 통해 라인당 160개의 가로 픽셀을 사용할 수 있으며, 결과적으로 160 × 100 픽셀, 16색, 1:1.2 종횡비의 그래픽을 구현할 수 있다.

6. 2. 320 × 200

하드웨어 레지스터를 프로그래밍하여 여러 선택 사항을 만들 수 있다. 첫째, 팔레트 선택. 둘째, 강도 – 이는 픽셀별로가 아닌 전체 화면에 대해 정의된다. 셋째, 색상 0 ("배경"색상)은 16가지 색상 중 하나로 설정할 수 있다.

BIOS 모드 4는 녹색/빨강/갈색과 시안/자홍/흰색의 두 가지 팔레트를 제공한다.

텍스트 모드 0과 2와 마찬가지로, '''모드 5'''는 색상 버스트를 비활성화하여 컴포지트 모니터에서 색상이 회색조로 나타나도록 한다. 그러나 텍스트 모드와 달리, 이는 RGBI 모니터에 표시되는 색상에도 영향을 미쳐, 위에 표시된 시안/빨강/흰색 팔레트로 변경한다.

CGA는 320 × 200 해상도에서 4색 팔레트 3개 중 선택, 고휘도 및 저휘도, 16색 팔레트에서 색상 1을 선택하는 그래픽 모드를 제공했다.

CGA 소프트웨어 이미지 비교:

CGA 소프트웨어 이미지 예시:

CGA의 비디오 모드는 BIOS 인터럽트를 통해 전환할 수 있다. (INT 10h, AH=00h, AL=비디오 모드)

6. 3. 640 × 200

7. 한계점

CGA는 프로그램이 화면을 그리는 동안 비디오 메모리에 직접 쓰기를 하면 화면에 임의의 짧은 가로선("스노우")이 나타나는 문제가 있었다. BIOS는 수평 귀선 동안에만 메모리에 접근하거나 스크롤하는 동안 출력을 일시적으로 끄는 방식으로 이 문제를 회피했지만, 다른 비디오 어댑터나 대부분의 CGA 복제품에서는 "스노우" 문제가 발생하지 않는다.^[37]

80열 텍스트 모드에서는 픽셀 클럭 주파수가 두 배가 되어 모든 동기화 신호가 두 배의 클럭 사이클 동안 출력된다. 하지만 복합 출력의 컬러 버스트 신호 회로는 예외인데, 컬러 버스트 신호는 여전히 동일한 수의 사이클을 출력하지만 두 배의 클럭 속도로 출력하므로 대부분의 모니터에서 컬러 버스트 신호가 너무 짧아져 색상이 없거나 불안정해진다. 따라서 IBM 문서는 80열 텍스트 모드를 RGBI 및 흑백 복합 모니터에서만 사용 가능한 "기능"으로 설명한다.^[37] 테두리 색상을 갈색으로 설정하면 안정적인 색상을 얻을 수 있는데, 이는 올바른 컬러 버스트 신호와 동일한 위상을 생성하여 이를 대체하기 때문이다.

8. 경쟁 어댑터

CGA는 여러 경쟁 제품이 있었다.

• 비즈니스 및 워드 프로세싱 용도로 IBM은 CGA와 동시에 흑백 디스플레이 어댑터(MDA)를 제공했다. MDA는 처음에는 CGA보다 훨씬 더 인기가 있었다.^[42]
• 1982년, 비 IBM 허큘리스 그래픽 카드(HGC)가 PC용 최초의 서드 파티 비디오 카드로 출시되었다. MDA 호환 텍스트 모드 외에도 CGA보다 높은 720×348 픽셀의 흑백 그래픽 모드를 제공했다.
• 또한 1982년에는 Plantronics Colorplus 보드가 출시되어 표준 CGA 보드의 메모리 (16KB에 비해 32KB)의 두 배를 제공했다. 추가 메모리는 그래픽 모드에서 색상 깊이를 두 배로 늘리는 데 사용되어, 320 × 200 해상도에서 16색 또는 640 × 200 해상도에서 4색의 두 가지 추가 그래픽 모드를 제공했다.
• IBM PCjr (1984) 및 호환 Tandy 1000 (1985)은 비디오 RAM을 16KB 이상으로 확장하여 320 × 200 해상도에서 16색, 640 × 200 해상도에서 4색을 허용하는 온보드 "확장 CGA" 비디오 하드웨어를 갖추고 있었다. Tandy 1000이 PCjr보다 오랫동안 살아남았기 때문에 비디오 모드는 Tandy 그래픽 어댑터(TGA)로 알려지게 되었고 1980년대에 게임에 매우 인기가 있었다.
• 1984년, IBM은 CAD 애플리케이션을 위한 하이엔드 그래픽 솔루션인 전문가용 그래픽 컨트롤러를 출시했다. 이는 대부분 CGA와 하위 호환되었다.

• Paradise Systems는 1984년에 MDA 모니터용으로 최초의 성공적인 CGA 호환 카드를 출시했다. CGA의 16가지 색상을 흑백 음영으로 표시했다.^[43]
• Olivetti M24 / AT&T 6300, DEC VAXmate, 일부 Compaq 및 Toshiba 휴대용 기기 등을 포함한 일부 CGA 호환 칩셋의 또 다른 확장 기능은 수직 해상도를 두 배로 늘린 것이다. 이를 통해 더 높은 품질의 8 × 16 텍스트 디스플레이와 추가적인 640 × 400 그래픽 모드를 제공한다.

9. 소프트웨어 지원

CGA는 1990년대까지 PC 소프트웨어에서 널리 지원되었다. 이 보드를 지원하는 소프트웨어는 다음과 같다.

• 비지 온(Visi On) (초창기 GUI로, 640x200 흑백 모드 사용)
• 윈도우 3.0 (및 이전 버전, 640x200 흑백 모드 지원^[39])
• OS/2 1.1 (및 이전 버전)
• GEM(Graphics Environment Manager)

10. 규격

CGA 그래픽 카드는 모토로라 6845 디스플레이 컨트롤러를 기반으로 제작되었으며, 16 킬로바이트의 비디오 메모리를 가졌다.^[1] 최고 화면 해상도는 640 × 200, 최고 색상 심도는 4비트(16색)였다.

CGA 카드는 IBM 5153 컬러 디스플레이와 같은 4비트 디지털(TTL) RGBI 인터페이스를 사용하는 CRT 모니터나, RCA 커넥터를 통해 NTSC 호환 텔레비전 또는 컴포지트 비디오 컴퓨터 모니터에 연결할 수 있었다.^[1] IBM은 CGA와 함께 사용하기 위해 ''5153 퍼스널 컴퓨터 컬러 디스플레이''를 제작했지만, 1983년 3월까지 출시되지 않았다.^[4]

CGA는 4비트 RGBI 16색 색상 영역을 사용하며, 저해상도 모드 또는 색상 레지스터 프로그래밍의 경우 RGBI 색상 모델에 따라 배열된다.^[12]

• 하위 3비트는 빨강, 녹색 및 파랑 색상 구성 요소를 나타낸다.
• 네 번째 "강도" 비트가 설정되면 세 가지 색상 구성 요소(빨강, 녹색 및 파랑)의 밝기가 증가한다.^[8]

10. 1. 연결 단자

CGA 신호는 다음과 같다.

10. 2. 신호

참조

_[1] 서적 Encyclopaedia of Management of Computer Hardware https://books.google[...] Anmol Publications
_[2] 서적 IBM CGA manual http://minuszerodegr[...]
_[3] 뉴스 A Closer Look at the IBM Personal Computer https://archive.org/[...] 2013-10-19
_[4] 간행물 Announcement Letter Number 183-002 - IBM COLOR DISPLAY, 5153 http://www-01.ibm.co[...] International Business Machines Corporation 1983-02-04
_[5] 서적 IBM CGA manual http://minuszerodegr[...]
_[6] 웹사이트 CGA Compatibility Tester reference video https://archive.org/[...] 2020-10-14
_[7] 뉴스 The Creation of the IBM PC https://archive.org/[...] 2016-04-02
_[8] 문서 The color brown, represented by R=1, G=1, B=0, I=0, is an exception; whereas a straight interpretation of these bit values would resolve this color as dark yellow, the intensity of the green component is reduced, to produce brown, for only this one [[4-bit]] value. See [[List of 8-bit computer hardware palettes#CGA|this page]] for details. This special RGBI interpretation for brown is performed in the monitor; the IBM 5153 monitor designed for the CGA performs it, but some early third-party monitors did not.
_[9] 웹사이트 The IBM 5153's True CGA Palette and Color Output https://int10h.org/b[...] VileR 2024-05-18
_[10] 간행물 IBM Personal Computer XT Technical Reference Manual International Business Machines Corporation 1983
_[11] 웹사이트 Representing IBM 5153 color output more accurately | Vintage Computer Federation Forums https://forum.vcfed.[...] Forum.vcfed.org 2022-03-21
_[12] 서적 IBM Personal Computer Hardware Reference Library: IBM Enhanced Color Display http://minuszerodegr[...]
_[13] 서적 Tandy CM-2 Color Monitor Service Manual https://archive.org/[...]
_[14] 서적 Tandy CM-4 Color Monitor Service Manual
_[15] 서적 Sams&Company ComputerFacts Technical Service Data: Magnavox® Model 7BM613074G - Radio Shack® Model CM11 Monitor https://archive.org/[...]
_[16] 문서 Composite video color signal generation from digital color signals 1984
_[17] 간행물 IBM Personal Computer XT Technical Reference Manual International Business Machines Corporation 1983
_[18] 웹사이트 CGA in 1024 Colors - a New Mode: the Illustrated Guide https://int10h.org/b[...] 2020-10-17
_[19] Technical Reference IBM Personal Computer https://archive.org/[...] 1983-04
_[20] Technical Reference IBM Color/Graphics Monitor Adapter http://www.minuszero[...]
_[21] 서적 IBM Color/Graphics Monitor Adapter http://minuszerodegr[...] IBM
_[22] 웹사이트 California Games Screenshots for DOS https://www.mobygame[...]
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