カラーグラフィックアダプター
カラーグラフィックアダプター
IBM CGA グラフィック カード
発売日1981 （1981年）
建築モトローラ 6845、ATI CW16800
カード
エントリーレベルIBM カラー グラフィックス アダプター、ATi グラフィックス ソリューション Rev 3、ATi カラー エミュレーション カード、Tseng Labs ColorPAK、
ミッドレンジATi グラフィックス ソリューション プラス、ATi グラフィックス ソリューション プラス SP、ATi グラフィックス ソリューション SR、ナンバーナイン グラフィックス システム
ハイエンドATi Small Wonder グラフィックスソリューション、Tseng Labs EVA/480
愛好家ATi Small Wonder グラフィックス ソリューション（ゲーム ポート付き）
歴史
後継

カラーグラフィックスアダプタ（CGA）は、もともとカラー/グラフィックスアダプタまたはIBMカラー/グラフィックスモニタアダプタとも呼ばれ、1981年に導入され、[ 1 ] IBM PC用のIBM初のカラーグラフィックスカードであり、事実上のコンピュータディスプレイ標準を確立しました。

ハードウェア設計

オリジナルのIBM CGAグラフィックカードは、モトローラ6845ディスプレイコントローラをベースに構築され、 [ 2 ] 16 キロバイトのビデオメモリを内蔵し、複数のグラフィックおよびテキストモードを備えていました。どのモードでも最高の表示解像度は640×200で、サポートされる最高の色深度は4ビット（16色）でした。

CGAカードは、 IBM 5153カラーディスプレイなどの4ビットデジタル（TTL）RGBIインターフェースを使用したダイレクトドライブCRTモニター、またはRCAコネクタを介してNTSC互換のテレビやコンポジットビデオモニターに接続できます。[ 3 ] RCAコネクタはベースバンドビデオのみを提供するため、CGAカードをコンポジットビデオ入力のないテレビに接続するには、別途RF変調器が必要でした。[ 1 ]

IBMはCGAで使用するために5153パーソナルコンピュータカラーディスプレイを製造しましたが、これは発売時には入手できず[ 4 ]、1983年3月まで発売されませんでした。[ 5 ]

IBM独自のカラーディスプレイは提供されていなかったが、顧客はコンポジット出力（必要に応じてRF変調器を使用）を使用するか、RGBIフォーマットとスキャンレートをサポートするサードパーティ製モニターとダイレクトドライブ出力を使用することができた。サードパーティ製ディスプレイの中には輝度入力がないものもあり、利用可能な色数は8色に限られていた。[ 4 ]また、多くのディスプレイにはIBM独自の回路が搭載されておらず、暗い黄色を茶色として表示する機能も搭載されていなかったため、茶色を使用するソフトウェアは正しく表示されないという問題があった。

出力機能

CGAはいくつかのビデオモードを提供しました。[ 6 ] [ 7 ]

グラフィックモード:

  • 80 × 25テキスト モード の特定の構成を利用し、16 色パレットから選択された160 × 100の 16 色。
    • これはピクセルあたり 4 ビットを使用し、合計メモリ使用量は (160 × 100 × 4) / 8 = 8 キロバイトになります。
  • 320 × 200、4色、3 つの固定パレットから選択、高強度と低強度のバリエーション、色 1 は 16 色パレットから選択。
    • これはピクセルあたり 2 ビットを使用し、合計メモリ使用量は (320 × 200 × 2) / 8 = 16 キロバイトになります。
  • 640 × 200、2色 (1 色は黒、もう 1 色は 16 色パレットから選択)。
    • これはピクセルごとに 1 ビットを使用し、合計メモリ使用量は (640 × 200) / 8 = 16 キロバイトになります。

一部のソフトウェアでは、複合モニターに接続したときに アーティファクト カラーを利用することで、より深い色深度を実現しました。

テキストモード:

  • 40 × 25、8 × 8ピクセルフォント（有効解像度320 × 200）
  • 80 × 25、8 × 8ピクセルフォント（有効解像度640 × 200）

IBMはCGAを家庭用テレビと互換性を持たせることを意図していました。40 ×25のテキストモードと320×200のグラフィックモードはテレビで使用可能で、80×25のテキストモードと640×200のグラフィックモードはモニター用です。[ 2 ]

  • CGAグラフィックモードの比較
  • 320 × 200 4色パレット0
    320 × 200 4色パレット0
  • 320 × 200 4色パレット 0 低強度
    320 × 200 4色パレット 0 低強度
  • 320 × 200 4色パレット1
    320 × 200 4色パレット1
  • 320 × 200 4色パレット 1 低強度
    320 × 200 4色パレット 1 低強度
  • 320 × 200 4色パレット3
    320 × 200 4色パレット3
  • 320 × 200 4色パレット3低強度
    320 × 200 4色パレット3低強度
  • 640 × 200 2色
    640 × 200 2色
  • 160 × 100 16色
    160 × 100 16色
  • 合成アーティファクトカラー（640 × 200 モノクロから）
    合成アーティファクトカラー（640 × 200 モノクロから）
  • 合成アーティファクトカラー（320 × 200パレット1より）
    合成アーティファクトカラー（320 × 200パレット1より）
  • 合成アーティファクトカラー（320 × 200パレット0から）
    合成アーティファクトカラー（320 × 200パレット0から）
  • CGAソフトウェアイメージ
  • 初期のIBM PCの自動起動ゲーム「Alley Cat」の典型的な320×200 CGAグラフィックの例
    初期のIBM PCの自動起動ゲーム「 Alley Cat 」の典型的な320×200 CGAグラフィックの例
  • PCPaint の 320 × 200 の 3rd パレットの低輝度表示は、典型的な低解像度インターフェースを示しています。CGA パレットの制限を克服するためにディザリングが使用されていることに注意してください。
    PCPaintの 320 × 200 の 3rd パレットの低輝度表示は、典型的な低解像度インターフェースを示しています。CGA パレットの制限を克服するためにディザリングが使用されていることに注意してください。
  • 640 × 200 のモノクロ画像。グレートーンを表現するためにディザリングが使用されており、フォントが歪んでいる非正方形のピクセル比にも注目。
    640 × 200 のモノクロ画像。グレートーンを表現するためにディザリングが使用されており、フォントが歪んでいる非正方形のピクセル比にも注目。
  • 160×100 16色モードでパクパク
    160×100 16色モードでパクパク
  • 320 × 200 パレット 1 を使用して Fractint レンダリングされたマンデルブロ集合
    320 × 200 パレット 1 を使用してFractintレンダリングされたマンデルブロ集合

カラーパレット

CGAは4ビットRGBI 16色域を使用しますが、使用しているグラフィックモードによっては、すべての色が常に利用できるとは限りません。中解像度モードと高解像度モードでは、色は低いビット深度で保存され、16色パレット全体から直接選択するのではなく、固定のパレットインデックスによって選択されます。

4ビットを使用する場合（低解像度モードまたはカラーレジスタのプログラミング用）、 RGBIカラーモデルに従って配置されます。 [ 8 ]

  • 下位3ビットは赤、緑、青の色成分を表す
  • 4番目の「強度」ビットが設定されると、3つの色成分（赤、緑、青）すべての明るさが増加します。[ 9 ]
CGAパレット内部ビット配置（4ビットRGBI）[ 8 ]
色 私 R G B 色 私 R G B
黒 0 0 0 0 グレー2 1 0 0 0
青 0 0 0 1 水色 1 0 0 1
緑 0 0 1 0 ライトグリーン 1 0 1 0
シアン 0 0 1 1 ライトシアン 1 0 1 1
赤 0 1 0 0 ライトレッド 1 1 0 0
マゼンタ 0 1 0 1 ライトマゼンタ 1 1 0 1
茶色 0 1 1 0 ライトイエロー 1 1 1 0
グレー1 0 1 1 1 白 1 1 1 1

これらの 4 つのカラー ビットは、モニターによって内部的に解釈されるか、NTSC カラーに変換されます (以下を参照)。

RGBIモニター付き

ダイレクト ドライブ モニターを使用する場合、4 つのカラー ビットはカードの背面にある DE-9 コネクタに直接出力されます。

モニター内では、4つの信号が解釈され、赤、緑、青のカラーガンを駆動します。前述のRGBIカラーモデルに当てはめると、モニターはデジタルの4ビットカラー値を、各カラーガンごとに0.0から1.0の範囲にある7つの異なるアナログ電圧に変換します。[ 10 ]

濃い黄色
6 #AAAA00

色6は特別に扱われます。通常、色6は右に示すように暗い黄色になりますが、より心地よい茶色の色調を実現するために、IBM 5153カラーディスプレイをはじめとするほとんどのRGBIモニターの特別な回路[ 11 ]は、色6を例外としてアナログ緑信号の振幅を減らすことで色相を暗い黄色から茶色に変えます。正確な減少量はモニターのモデルによって異なり、オリジナルのIBM 5153パーソナルコンピューターカラーディスプレイは緑信号の振幅を約3分の1に減らしますが[ 12 ]、IBM 5154拡張カラーディスプレイは内部ですべての4ビットRGBI色数を6ビットECD色数に変換します[ 8 ]。これは緑信号の振幅を半分にすることになります。Tandy CM-2、[ 13 ]、 CM-4 [ 14 ]、およびCM-11 [ 15 ]モニターには、「BROWN ADJ」というラベルの付いたポテンショメーターが付いています。緑信号の削減量を調整します。

この「茶色を微調整した RGBI」パレットは、はるかに広い色域から色を選択できるEGAやVGAなどの後の PC グラフィック標準のデフォルト パレットとして保持されましたが、再プログラムされるまではこれらの色がデフォルトになります。

それ以降の CGA エミュレーション モードのビデオ カード/モニターでは、次の式で色を近似します。 

赤  := 2/3×( colorNumber & 4)/4 + 1/3×( colorNumber & 8)/8 緑 := 2/3×( colorNumber & 2)/2 + 1/3×( colorNumber & 8)/8 青  := 2/3×( colorNumber & 1)/1 + 1/3×( colorNumber & 8)/8 if (色 == 6) 緑 := 緑 * 2/3

これにより標準的なCGAパレットが得られる: [ 10 ]

フルCGA 16色パレット
0 黒#000000 8 ダークグレー#555555
1 青#0000AA 9 ライトブルー#5555FF
2 緑#00AA00 10 ライトグリーン#55FF55
3 シアン#00AAAA 11 ライトシアン#55FFFF
4 赤#AA0000 12 ライトレッド#FF5555
5 マゼンタ#AA00AA 13 ライトマゼンタ#FF55FF
6 ブラウン#AA5500 14 黄色#FFFF55
7 ライトグレー#AAAAAA 15 白#FFFFFF

注: 表示されている色の16進値は8ビットRGB相当ですが、内部的にはCGAは4ビットRGBIです。

複合カラーモニター/テレビ

NTSC出力使用時のCGAの16色（1983年以降のカード改訂）

コンポジット出力では、これらの4ビットの色数値はCGAのオンボードハードウェアによってNTSC互換信号にエンコードされ、カードのRCA出力ジャックに送られます。コスト上の理由から、 NTSC規格で要求されているRGB - YIQコンバータではなく、一連のフリップフロップと遅延線によってエンコードされます。[ 16 ] [ 17 ]

その結果、色相の純​​度が失われ、特にシアンと黄色は緑がかった色調になり、色6は茶色ではなく濃い黄色に見えます。[ 18 ]

複合色生成回路によって生成される色の相対的な輝度はCGAの改訂版によって異なります。1983年までに製造された初期のCGAでは、色1～6と色9～14は同じですが[ 19 ]、それ以降のCGAでは抵抗器の追加により異なります[ 20 ] 。

標準テキストモード

CGAには4つのBIOSテキストモード（モード0～3、IBMのドキュメントでは英数字モードまたはA/Nモードと呼ばれています）があります。これらのモードでは、画面上の個々のピクセルを直接指定することはできません。代わりに、画面は文字セルのグリッドに分割され、各セルにはカードのROMに含まれる「通常」と「細字」の2つのビットマップフォントのいずれかで定義された文字が表示されます。フォントは固定されており、ソフトウェアから変更したり選択したりすることはできません。ボード上のジャンパーによってのみ変更できます。

フォントは1ビットの色深度でビットマップとして保存され、「1」は文字を、「0」は背景を表します。これらの色は、画面上の文字ごとに、16色CGAパレットから個別に選択できます。文字セットはハードウェアコードページ437で定義されています。

フォントビットマップデータはカード自体でのみ利用可能であり、CPUでは読み取ることができません。グラフィックモードでは、BIOSによるテキスト出力は、フォントROMからビデオメモリへテキストをビット単位でコピーすることで行われます。

40×25モード

BIOSモード0と1はどちらも40列×25行のテキストモードで、各文字は8×8ドットのパターンです。このモードでの有効画面解像度は320×200ピクセル（ピクセルアスペクト比1:1.2）です。このカードには、このモードで8つの異なるテキストページを表示できる十分なビデオRAMが搭載されています。

これら2つのモードの違いは、コンポジットモニターでのみ確認できます。モード0ではカラーバーストが無効になり、すべてのテキストがグレースケールで表示されます。モード1ではカラーバーストが有効になり、カラー表示が可能になります。モード0とモード1は、RGBモニター、およびコンポジットカラー出力をサポートせずにCGAをエミュレートする後期のアダプターでは機能的に同一です。

80×25モード

BIOSモード2および3では、80列×25行のテキストモードが選択されます。各文字は8×8ドットパターンのままですが、スキャンレートが高くなります。このモードでの有効画面解像度は640×200ピクセルです。このモードでは、カードには4つの異なるテキストページを表示できる十分なビデオRAMが搭載されています。

40 列テキスト モードと同様に、モード 2 では複合信号のカラー バーストが無効になり、モード 3 では有効になります。

テキストモードの色

各文字セルには、前景色と背景色として4ビットが格納されています。しかし、カードのデフォルト設定では、背景色の4番目のビットは輝度を設定するのではなく、セルの点滅属性を設定します。このビットが設定されている画面上のすべての文字は定期的に点滅します。つまり、前景色が背景色に変更され、文字が見えなくなります。すべての文字が同時に点滅します。

ハードウェア レジスタを設定すると、点滅機能を無効にして、高輝度背景色へのアクセスを復元できます。

画面上の点滅文字はすべて同期して点滅します。点滅属性効果はデフォルトで有効になっており、高輝度背景効果は無効になっています。点滅を無効にすることで、後者の8色インデックス（8～15）を背景色として自由に選択できるようになります。

注目すべきは、 MS-DOSに付属していたGW-BASICとMicrosoft QBASICプログラミング言語は、CGAのあらゆるテキストモードをフルカラー制御でサポートしていたものの、BASIC言語からCGAを点滅モードから16色背景色モードに切り替えるための通常の手段を提供していなかったことです。ただし、BASIC言語のOUT文を用いてハードウェアレジスタを直接プログラミングすることで、この切り替えは可能でした。

標準グラフィックモード

CGAは、 160 × 100、320 × 200、640 × 200の3つの解像度のグラフィックモードを提供します。いずれのモードでも画面上のすべてのピクセルを直接設定できますが、高位モードでは色深度が16色パレットから自由に選択することはできません。

320 × 200

中解像度の320 × 200モード（モード4および5）では、各ピクセルは2ビットで、4色パレットから色を選択します。モード4ではパレットが2つ、モード5ではパレットが1つあります。

RGBI モニター上の CGA ハードウェア パレット
#モード4モード5
パレット0パレット1低強度高強度
低強度高強度低強度高強度
0 0 – 背景 0 – 背景 0 – 背景 0 – 背景 0 – 背景 0 – 背景
1 2 – 緑 10 – ライトグリーン 3 – シアン 11 – ライトシアン 3 – シアン 11 – ライトシアン
2 4 – 赤 12 – ライトレッド 5 – マゼンタ 13 – ライトマゼンタ 4 – 赤 12 – ライトレッド
3 6 – 茶色 14 – 黄色 7 – ライトグレー 15 – 白 7 – ライトグレー 15 – 白

ハードウェアレジスタをプログラムすることで、いくつかの選択肢を設定できます。まず、選択したパレット。次に、輝度（これはピクセル単位ではなく、画面全体に対して定義されます）。最後に、色0（「背景」色）は16色のいずれかに設定できます。

特定の BIOS グラフィック モードによって、使用できるパレットが異なります。BIOS モード 4 では、緑/赤/茶とシアン/マゼンタ/白の 2 つのパレットが提供されます。

テキストモード0および2と同様に、モード5ではカラーバーストが無効になり、コンポジットモニター上でグレースケールで表示されます。ただし、テキストモードとは異なり、RGBIモニターに表示される色にも影響し、上図のようなシアン/赤/白のパレットに変更されます。このパレットはIBMによって文書化されていませんが、一部のソフトウェアで使用されていました。

640 × 200

高解像度640 × 200モード (モード 6 ) では、各ピクセルは 1 ビットであり、ハードウェア レジスタをプログラムすることで 16 色パレットから選択できる 2 つの色を提供します。

このモードでは、ビデオ画像は単純なビットマップとして保存され、ピクセルごとに1ビットで色を「前景色」または「背景色」に設定します。デフォルトでは黒と明るい白ですが、前景色は16色CGAパレットの任意の色に変更できます。オリジナルのIBM CGAカードでは、背景色を黒から変更することはできません。

このモードでは、デフォルトで複合カラーバースト信号が無効になります。BIOSには640×200モードでカラーバーストをオンにするオプションが用意されていないため、ユーザーはモード制御レジスタに直接書き込むことでカラーバーストを有効にする必要があります。

さらなるグラフィックモードと調整

特殊効果を実現するために利用できる公式および非公式の機能が多数存在します。

  • 320 × 200グラフィックモードでは、背景色（境界線の色にも影響します）は、モード初期化時にデフォルトで黒に設定されますが、CGA パレットの他の 15 色のいずれかに変更できます。これにより、画面を再描画することなく（つまりビデオ RAM の内容を変更せずに）背景色を変更できるため、バリエーションや点滅効果を実現できます。
  • テキスト モードでは、境界線の色 (通常の表示領域の外側に表示され、オーバースキャン領域を含む) を、デフォルトの黒から他の 15 色のいずれかに変更できます。
  • 精密なタイミング制御により、ビデオ出力中に別のパレットに切り替えることができ、スキャンラインごとに6つのパレットのいずれか1つを使用できます。この例としては、California Games [ 21 ]を標準の4.77MHz 8088で実行した場合が挙げられます。より高速なコンピュータで実行した場合、この効果は得られません。これは、プログラマが所定の場所でパレットを切り替えるために使用した方法が、マシンの速度に非常に左右されるためです。同じことは背景色にも適用でき、Froggerの川と道路の作成に使用されています。[ 22 ]この手法の別の例として、AtarisoftのPC へのJungle Hunt移植版が挙げられます。
  • 追加の色はディザリングを使用して近似できます。
  • パレット 0 を低強度で使用し、背景色として濃い青を使用すると、 RGB の3 つの原色と茶色が提供されます。

上記の調整のいくつかは組み合わせることも可能であり、いくつかのゲームでその例を見ることができます。[ 23 ]

160 × 100 16色モード

160 × 100モードでの単一の大きな「ピクセル」。これは文字番号 221 の半分の上の 2 行です。8 つの非正方形ピクセルと 1:1.2 のピクセルアスペクト比に注目してください。
160 × 100モードを使用するパックマンクローン「PakuPaku」のタイトル画面

技術的には、このモードはグラフィックモードではなく、80 × 25テキストモードの微調整版です。[ 24 ]文字セルの高さレジスタが変更され、文字セルごとに通常の8行ではなく2行のみが表示されます。これにより、表示されるテキスト行数は25行から100行へと4倍になります。これらの「ぎゅっと詰め込まれた」テキスト文字は完全な文字ではありません。システムは、次の行に移動する前に、先頭の2行（それぞれ8行）のピクセルのみを表示します。

文字221
221 青い文字と赤い背景色
赤いテキストと青い背景色の 221。
文字222

CGA 文字セットの文字 221 は、文字マトリックスの左半分全体を占めるボックスで構成されます。(文字 222 は、右半分全体を占めるボックスで構成されます。)

各文字には異なる前景色と背景色を割り当てることができるため、例えば左側（前景色）を青、右側（背景色）を鮮やかな赤にすることができます。前景色と背景色を入れ替えることで、この色を反転させることもできます。

文字番号221または222のいずれかを使用すると、切り捨てられた文字セルの半分をそれぞれ独立したピクセルとして扱うことができ、1行あたり160個の水平ピクセルを利用できるようになります。したがって、 16色で160×100ピクセル、ピクセルアスペクト比1:1.2の表現が可能になります。

16色グラフィック表示を実現するには回りくどい方法ではありますが、非常にうまく機能し、IBMの公式ハードウェアドキュメントにもこのモードについて（説明はありませんが）言及されています。[ 25 ]このモードは1983年のゲーム「Moon Bugs」ですでに使用されていました。[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]

このモードでは、他の文字を使用したり、ASCIIアートと前述の手法を組み合わせたりすることで、より詳細な表現が可能になります。これは、Macrocom社が2つのゲーム『 Icon: Quest for the Ring』（1984年発売）と『The Seven Spirits of Ra』 （1987年発売）で試みました。[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]

同じテキスト セルの高さを削減する手法は、 40 × 25テキスト モードでも使用でき、解像度は80 × 100、ピクセル アスペクト比は ~1.67:1 になります。

複合出力

RGBIモニターの代わりにコンポジット出力を使用すると、NTSCの輝度と色差の分離が劣るため、画質が低下します。 [ 31 ]これは特に80列のテキストで問題になります。[ 32 ]

RGB 上の 80 列のテキスト (左) と複合モニター (右)

このため、テキストモードとグラフィックモードにはそれぞれ、合成カラーバーストを無効にする複製モードが用意されており、白黒画像になりますが、色のにじみがなくなり、より鮮明な画像が生成されます。RGBIモニターでは、各モードの2つのバージョンは通常同じですが、320 × 200グラフィックモードの場合は「モノクロ」バージョンで3つ目のパレットが生成されます。

拡張アーティファクトカラー

プログラマーたちは、この欠陥を逆手に取る可能性があることを発見しました。高解像度のドットの明確なパターンが、均一な単色領域に変換され、全く新しいアーティファクトカラーを表示できるようになるからです。この技術は、標準的な320×200の4色グラフィックモードと、640×200の黒地にカラーのグラフィックモードの両方で使用できます。

内部操作

直接色は、上記の「CGA カラー パレット」で説明した通常の 16 色です。

アーティファクトカラーは、コンポジットモニターのNTSCクロマデコーダーが輝度情報の一部を誤って色として解釈することで発生します。プログラマーはピクセルを適切なパターンに配置することで、特定のクロスカラーアーティファクトを生成し、目的の新しい色を実現できます。640 × 200モードでは純粋な白黒ピクセルから、 320 × 200モードでは直接色とアーティファクトカラーの組み合わせから、以下の画像に示すように、目的の新しい色を実現できます。

  • CGA 合成アーティファクト カラー生成: RGBI (左) または合成 (右) モニターに表示されるピクセル。
  • 640 × 200
    640 × 200
  • 320 × 200 パレット 0
    320 × 200 パレット 0
  • 320 × 200 パレット1
    320 × 200 パレット1

したがって、320 × 200 モードと 640 × 200 モードの選択、2 つのパレットの選択、および 1 つの自由に選択可能な色 ( 320 × 200モードの背景と 640 × 200 モードの前景) により、さまざまなアーティファクト カラー セットを使用でき、合計100 色を超える色域を実現できます。

合成モードで1024色
合成モードで1024色

その後、熱心な愛好家によるデモンストレーションにより、CGAが同時に表示できる最大色数は1024色にまで増加しました。[ 33 ] [ 34 ]この技術では、テキストモードの調整によってテキスト行数が4倍になります。その後、Uや‼などの特定のASCII文字を用いて必要なパターンを生成し、複合モニター上で実効解像度80×100の非ディザリング画像を生成します。 [ 33 ]

各ラインの出力にはNTSCカラークロックの160サイクルが発生するため、40列モードでは各ピクセルが半サイクル、80列モードでは各ピクセルが4分の1サイクルを占めます。文字表示を上位1～2走査線に限定し、コードページ437の特定の文字のピクセル配置を利用することで、最大1024色を表示できます。[ 33 ]この技術はデモ機8088 MPHで使用されました。[ 34 ]

入手可能性と注意事項

この技術の320 × 200バージョン（上記参照）は、標準BIOSサポートのグラフィックモードが複合カラーモニター上でどのように表示されるかを示しています。一方、 640 × 200バージョンでは、CGAのハードウェアレジスタのビット（カラーバーストの無効化）を直接変更する必要があります。そのため、通常は別の「モード」と呼ばれます。

複合カラー アーティファクトは NTSC エンコード/デコード プロセスに完全に依存しているため、RGBI モニターでは利用できません。また、EGA、VGA、または最新のグラフィックス アダプターではエミュレートされません。

最新のゲーム中心のPCエミュレータDOSBoxは、複合モニターの色アーティファクトをエミュレートできるCGAモードをサポートしています。640 ×200の複合モードと、より複雑な320×200のバリアントの両方がサポートされています。

解像度と使用方法

合成アーティファクトは、意図的か望ましくないかに関わらず、垂直解像度を変えずに、実効水平解像度を最大160ピクセルまで低下させます。白地に黒、または黒地に白のテキストの場合は、さらに解像度が低下します。結果として生じる「アーティファクト」のある色を含む合成ビデオ表示は、160 × 200  / 16色「モード」と呼ばれることもありますが、技術的には標準モードを使用した手法です。

この複合カラーアーティファクト方式は解像度が低いため、ほぼゲームでのみ使用されていました。多くの有名タイトルは、複合カラーモニター向けに最適化されたグラフィックを提供していました。ゲームシリーズで初めてIBM PCに移植された『Ultima II』は、CGA複合グラフィックを使用していました。 『King's Quest I』もPC、PCjr、Tandy 1000で16色グラフィックを提供していましたが、タイトル画面には「RGBモード」が用意されており、通常のCGAグラフィックモード（4色まで）のみを使用しました。

  • RGBIおよび複合モニター上のCGAゲームの例
  • Microsoft Decathlon。上: 合成モードでのゲーム、下: RGB モードでのゲーム、左: RGB モニター使用、右: 合成モニター使用。
    Microsoft Decathlon。上: 合成モードでのゲーム、下: RGB モードでのゲーム、左: RGB モニター使用、右: 合成モニター使用。
  • King's Quest。上: 合成モードのゲーム、下: RGB モードのゲーム、左: RGB モニター使用、右: 合成モニター使用。
    King's Quest。上: 合成モードのゲーム、下: RGB モードのゲーム、左: RGB モニター使用、右: 合成モニター使用。
  • Ultima II。左: RGB モニター使用時、右: コンポジット モニター使用時。
    Ultima II。左: RGB モニター使用時、右: コンポジット モニター使用時。

制限事項、バグ、エラッタ

CGAのビデオタイミングは、Motorola 6845ビデオコントローラによって提供されます。この集積回路は、もともと文字ベースの英数字（テキスト）ディスプレイ専用に設計されており、最大128行の文字を処理できます。

CGA上で200スキャンラインのグラフィックスモードを実現するために、MC6845は1画像あたり100文字行、文字行あたり2スキャンラインでプログラムされています。MC6845が出力するビデオメモリアドレスは、文字行内の各スキャンラインで同一であるため、CGAはMC6845の「行アドレス」（つまり、文字行内のスキャンライン）出力を、ビデオメモリからラスターデータを取得するための追加アドレスビットとして使用する必要があります。[ 35 ]

これは、1つのスキャンラインのラスターデータのサイズが2の累乗でない限り、ラスターデータをビデオメモリに連続して配置できないことを意味します。CGAのグラフィックスモードでは、偶数番号のスキャンラインをメモリに連続して格納し、続いてビデオメモリ位置8,192から始まる奇数番号のスキャンラインの2番目のブロックが格納されます。この配置により、ビデオメモリを操作するソフトウェアのグラフィックスモードでは、追加のオーバーヘッドが発生します。

MC6845ビデオコントローラはインターレースビデオのタイミングを提供できますが、CGAの回路は同期信号を常にプログレッシブ走査となるように調整します。そのため、標準的な15kHzモニターを使用して垂直解像度を2倍の400走査線にすることは不可能です。

80列テキストモードで使用される帯域幅が広いため、プログラムが画面描画中にビデオメモリに直接書き込むと、画面上にランダムな短い水平線（いわゆる「スノー」）が表示されます。BIOSは、水平リトレース時にのみメモリにアクセスするか、スクロール中に一時的に出力をオフにすることで、この問題を回避します。この方法では画面がちらつきますが、IBMはスノーよりもこの方法の方が優れていると判断しました。[ 2 ]この「スノー」問題は、他のビデオアダプタやほとんどのCGAクローンでは発生しません。

80列テキストモードでは、ピクセルクロック周波数が2倍になり、すべての同期信号は適切な持続時間を保つためにクロックサイクル数の2倍で出力されます。コンポジット出力のカラーバースト信号回路は例外です。クロックレートが2倍になった後も同じサイクル数を出力するため、生成されるカラーバースト信号はほとんどのモニターにとって短すぎ、色が出ないか不安定になります。そのため、IBMのドキュメントでは、80列テキストモードはRGBIと白黒コンポジットモニターのみの「機能」として記載されています。[ 36 ]安定した色は、境界線の色を茶色に設定することで実現できます。茶色は、正しいカラーバースト信号と同一の位相を生成し、その代替として機能します。

デュアルヘッドサポート

CGAはIBM MDAと同時にリリースされ、MDAと同じコンピュータにインストールすることができます。PC DOSに含まれるコマンドを使用すると、CGAカードとMDAカード間のディスプレイ出力を切り替えることができます。[ 37 ] Lotus 1-2-3 [ 38 ]やAutoCADなどの一部のプログラムは、両方のディスプレイを同時に使用できます。

ソフトウェアサポート

CGAは1990年代初頭までPCソフトウェアで広くサポートされていました。このボードをサポートしていたソフトウェアには、以下のようなものがあります。

競合するアダプター

1982年1月のBYTE誌は、CGAの出力を「非常に良好で、既存のマイクロコンピュータのカラーグラフィックスよりわずかに優れている」と評した。 [ 4 ] PC Magazine誌はこれに反論し、1983年6月に「IBMのモノクロディスプレイはテキスト表示が非常に美しく、目にも非常に優しいが、単純な文字グラフィックスに限られている。カラー/グラフィックスアダプタに接続されたディスプレイのテキスト品質はせいぜい中程度で、長時間使用すると目の疲れを引き起こす可能性がある」と報じた。 [ 40 ]

ネクストジェネレーションもCGAについて回顧的な論評で否定的な見解を示し、「当時（1980年代初頭）でさえ、これらのグラフィックスはひどく、市場に出回っている他のカラー機器と比べると見劣りするものでした。」と述べています。[ 41 ]

CGA には複数の競合相手がいました。

  • IBMは、ビジネスやワードプロセッサ用途向けに、CGAと同時にモノクロディスプレイアダプタ（MDA）を提供しました。MDAは当初CGAよりもはるかに人気がありました。 [ 42 ] PCの多くが企業向けに販売されていたため、鮮明で高解像度のモノクロテキストはアプリケーションの実行に適していました。
  • 1982年、IBM以外のHercules Graphics Card（HGC）が発表されました。これは、PC向けの最初のサードパーティ製ビデオカードでした。MDA互換のテキストモードに加え、CGAよりも高い解像度720×348ピクセルのモノクログラフィックモードも提供していました。
  • 1982年には、 Plantronics Colorplusボードも発表されました。これは、標準CGAボードの2倍のメモリ（16KBに対して32KB）を搭載していました。この追加メモリはグラフィックモードで使用することで色深度を2倍にすることができ、320×200解像度で16色、または640×200解像度で4色という2つのグラフィックモードが追加されました。
  • IBM PCjr（1984年）とその互換機Tandy 1000（1985年）は、ビデオRAMを16KB以上に拡張するオンボード「拡張CGA」ビデオハードウェアを搭載し、320×200解像度で16色、 640×200解像度で4色表示を可能にしました。Tandy 1000はPCjrよりも長きにわたって製造されたため、これらのビデオモードは「Tandy Graphics Adapter」または「TGA」と呼ばれるようになり、1980年代のゲームで非常に人気がありました。類似製品としては、 Plantronics Colorplusがありますが、PCjrほど広く普及していませんでした。
  • 1984年、IBMはCADアプリケーションなどを対象としたハイエンドグラフィックスソリューションであるProfessional Graphics Controllerも発表しました。これはCGAとほぼ下位互換性がありましたが、4,000ドルという価格のため広く普及することはなく、1987年に生産が中止されました。

その他の選択肢:

CGA カードは、消費者向け分野では IBM のEnhanced Graphics Adapter (EGA) カードに引き継がれました。このカードは、CGA のモードのほとんどをサポートし、追加の解像度 ( 640 × 350 ) と、テキスト モードとグラフィック モードの両方で 64 色のうち 16 色をソフトウェアで選択できるパレットが追加されています。

仕様

RGBIモニター用DE-9コネクタ

PCの背面を見るとDE-9コネクタが見える

カラーグラフィックアダプタは、RGBIモニターへのダイレクトドライブビデオ接続に 標準DE-9コネクタを使用します。カード側のコネクタはメス、モニターケーブル側のコネクタはオスです。

CGA DE-9コネクタのピン割り当て
ピン関数
1地面
2地面
3赤
4緑
5青
6強度
7予約済み
8水平同期
9垂直同期
CGA TTL信号
タイプ デジタル、TTL
解決 640 × 200、320 × 200
H周波数 15699.8 Hz (14.318181 MHz/8/114)
V周波数 59.923 Hz (H周波数/262)
色 16

コンポジットモニターまたはテレビ用のRCAコネクタ

CGAビデオアダプタボードの背面。右側にRCAコンポジット出力コネクタが見える。

カラーグラフィックアダプタは、NTSC互換のテレビやコンポジットビデオモニタに接続するために標準のRCAコネクタを使用します。[ 3 ]カードのコネクタはメスで、モニタケーブルのコネクタはオスです。

CGAアナログ信号
タイプ アナログコンポジットNTSC対応
解決 640 × 200、320 × 200
H周波数 15699.8 Hz (14.318181 MHz/8/114)
V周波数 59.923 Hz (H周波数/262)
色 16, 数百のアーティファクトカラー

参照

参考文献

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注記
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