Gráficos de Apple II

Algo inusual para las primeras computadoras personales de bajo costo, todas las máquinas Apple II pueden producir gráficos por computadora . Aunque utiliza hardware económico ("alrededor de siete dólares en chips de microcomputadora ", según Mitchell Waite ), es capaz de generar gráficos y animaciones complejos. ^{[ 1 ]}

Un conector RCA proporciona una salida de vídeo compuesto NTSC , PAL o SECAM aproximada (en equipos que no son NTSC anteriores al Apple IIe, esta salida es en blanco y negro). Esto permite conectar el ordenador a cualquier monitor de vídeo compuesto compatible con el mismo estándar para el que se configuró el equipo. Sin embargo, la calidad de esta salida es inestable; la sincronización era lo suficientemente precisa para monitores, pero no se ajustaba lo suficiente a los estándares como para ser adecuada para aplicaciones de radiodifusión, ni siquiera para la entrada a una grabadora de vídeo sin procesamiento adicional. La excepción es la versión Extended Back del Apple II Plus negro de Bell & Howell, que sí proporciona una sincronización de vídeo adecuada, además de otras funciones multimedia.

Además del conector de salida de vídeo compuesto, los modelos IIc, IIc Plus y II GS cuentan con una salida de 15 pines y dos filas . En los modelos IIc y IIc Plus, este conector es un conector de vídeo especial para adaptadores a monitores RGB digitales y moduladores de RF . En el modelo II GS , es una salida para un monitor RGB analógico diseñado específicamente para el ordenador.

Para la serie Apple II existían numerosas tarjetas de vídeo adicionales, como la Apple 80-Column Text Card . También había tarjetas de color PAL que permitían la salida de color en los primeros equipos PAL. Otras tarjetas simplemente añadían la capacidad de mostrar texto en minúsculas y en 80 columnas , mientras que otras permitían la salida a un monitor IBM CGA a través de un conector de salida DE9 .

La salida de vídeo del Apple II es en realidad una pantalla monocromática basada en los patrones de bits de la memoria de vídeo (o píxeles). Estos píxeles se combinan en cuadratura con la señal de ráfaga de color para ser interpretados como color por una pantalla de vídeo compuesto. Esto da como resultado una paleta de vídeo compuesto de 16 colores , basada en el espacio de color YIQ utilizado por el sistema de televisión en color NTSC. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

La alta resolución proporciona dos píxeles por ciclo de ráfaga de color , lo que permite dos colores posibles si un píxel está encendido, negro si ninguno lo está, o blanco si ambos lo están. Al desplazar la alineación de los píxeles con respecto a la señal de ráfaga de color 90°, se pueden mostrar dos colores más, para un total de cuatro colores posibles. La baja resolución permite cuatro bits por ciclo, pero repite el patrón de bits varias veces por píxel de baja resolución. La doble alta resolución también muestra cuatro píxeles por ciclo.

El modo gráfico de baja resolución (conocido comúnmente como GR , por el comando BASIC), aunque algo tosco, era rápido y colorido. Tenía un ancho de 40 píxeles , equivalente a las 40 columnas de la pantalla de texto estándar del Apple II. Este modo podía mostrar 40 filas de píxeles con cuatro líneas de texto en la parte inferior de la pantalla, o 48 filas de píxeles sin texto. De esta forma, dos píxeles apilados verticalmente ocupaban el espacio de la pantalla correspondiente a un carácter en modo texto . La configuración predeterminada era de 40x40 píxeles con texto.

En este modo, hay 16 colores disponibles (en realidad, 15 en la mayoría de los casos, ya que los dos tonos de gris tienen el mismo brillo en el hardware original de Apple, excepto en el Apple II _GS ). Cabe destacar que seis de los colores son idénticos a los disponibles en el modo de alta resolución (Hi-Res).

Los colores se crearon rellenando el píxel con un patrón binario repetitivo de 4 bits, de manera que cada grupo de bits encajara dentro de un ciclo de la señal de referencia de la ráfaga de color . Las pantallas a color interpretarían este patrón como una señal de color. En monitores monocromáticos , o si la señal de ráfaga de color estaba desactivada, la pantalla mostraría estos patrones de bits. Hay dos tonos de gris equivalentes, ya que 5 (0101) es equivalente a 10 (1010) según cómo se mezclen los colores; los bits "encendidos" son polos opuestos entre sí en la señal de color en cuadratura , por lo que se cancelan entre sí y se muestran como gris.

Este modo se asigna a la misma área de memoria que la pantalla de texto principal de 40 columnas (de 0x400 a 0x7FF), donde cada byte almacena dos píxeles uno encima del otro.

El modo gráfico de baja resolución ofrecía comandos integrados para borrar la pantalla, cambiar el color del dibujo, trazar píxeles individuales, trazar líneas horizontales y trazar líneas verticales. También incluía una función "SCRN" para extraer el color almacenado en cualquier píxel, función ausente en los demás modos.

Cuando salió el Apple II, se añadió un nuevo modo para gráficos de alta resolución de 280 × 192. Al igual que el modo de baja resolución, el modo de alta resolución tenía dos pantallas; en Applesoft BASIC , se podía inicializar cualquiera de ellas, usando los comandos HGR para la primera pantalla o HGR2 para la segunda.

La ROM de Applesoft BASIC contenía rutinas para borrar cualquiera de las dos pantallas de alta resolución, dibujar líneas y puntos, y establecer el color del dibujo. También incluía rutinas para dibujar, borrar, escalar y rotar figuras vectoriales . No había rutinas para trazar figuras de mapa de bits , dibujar círculos y arcos , ni rellenar un área dibujada, pero se escribieron muchos programas; muchos de ellos aparecieron en Nibble y otras revistas de Apple II.

El usuario podía activar cuatro líneas de texto en el modo de alta resolución, al igual que en el modo de baja resolución; sin embargo, esto ocultaba las 32 líneas inferiores, lo que resultaba en una imagen de 280 × 160 píxeles. Las rutinas de la ROM aún podían modificar la parte inferior, aunque estuviera oculta.

El modo de alta resolución del Apple II era peculiar incluso para los estándares de la época. Mientras que la tarjeta CGA lanzada cuatro años después del Apple II para el IBM PC permitía al usuario seleccionar uno de dos conjuntos de colores para crear gráficos de 320 × 200, solo cuatro colores (el color de fondo y tres colores de dibujo) estaban disponibles a la vez. En contraste, el Apple ofrecía ocho colores para gráficos de alta resolución, o en realidad seis, ya que el blanco y el negro se repetían en el esquema. Cada fila de 280 píxeles se dividía en 40 bloques de siete píxeles cada uno, representados en un solo byte. Cada par de píxeles adyacentes generaba un píxel de color mediante color de artefacto , lo que resultaba en una resolución efectiva de 140 × 192. Los siete bits menos significativos de cada byte representaban los píxeles, mientras que el bit más significativo controlaba el desfase de fase para ese bloque de píxeles, alterando el color que se mostraba.

^{[ 7 ]} Si bien esta función permite mostrar seis colores en pantalla simultáneamente, tiene un efecto secundario indeseado. Por ejemplo, si un programador intentara dibujar una línea azul sobre una verde, partes de la línea verde se volverían naranjas. Esto se debe a que, en este caso, dibujar la línea azul establece el bit más significativo (MSB) para cada bloque de siete píxeles. Los píxeles "verdes" y "naranjas" se representan de la misma manera en la memoria; la diferencia radica en la configuración (o borrado) del MSB. Otro efecto secundario es que dibujar un píxel requería dividir por siete. (Para el procesador 6502 de Apple, que no tenía hardware de división, dividir por siete era relativamente lento. Si dibujar un píxel solo hubiera requerido dividir por una potencia simple de dos, como ocho, esto solo habría necesitado una secuencia de desplazamientos de bits, lo que habría sido mucho más rápido).

El modo Hi-Res en el Apple II también era peculiar por su factor de entrelazado 64:1. Esto fue resultado directo del diseño de ahorro de chips de Steve Wozniak. ^{[ 8 ]} El factor 64:1 resultó en un efecto de "persiana veneciana" al cargar una pantalla Hi-Res en la memoria desde un disquete (o a veces un disco RAM ) con los interruptores de software ya configurados. Los "agujeros de pantalla" ocurren en el modo Hi-Res al igual que en los modos Lo-Res y texto. Normalmente no se almacenaba nada allí, aunque ocasionalmente se usaban para almacenar código en imágenes ejecutables auto-visualizables. Otra excepción notable es el formato Fotofile (FOT) ^{[ 9 ]} heredado por ProDOS de Apple SOS , que incluía metadatos en el byte 121 (el primer byte del primer agujero) que indicaban cómo debía mostrarse (modo de color, resolución) o convertirse a otros formatos gráficos.

Finalmente, otra peculiaridad del diseño de Wozniak es que, si bien cualquier píxel podía ser blanco o negro, solo los píxeles con coordenadas X impares podían ser verdes o naranjas. Del mismo modo, solo los píxeles pares podían ser morados o azules. ^{[ 10 ]} Aquí es donde entra en juego el llamado "beneficio marginal". El hardware de vídeo de Apple interpreta una secuencia de dos o más píxeles horizontales encendidos como blanco sólido, mientras que una secuencia de píxeles alternos se mostraría como color. De manera similar, una secuencia de dos o más píxeles horizontales apagados se mostraría como negro.

No existía ningún comando integrado para extraer el color de un píxel en la pantalla de alta resolución, ni siquiera para determinar si estaba encendido. Se escribieron varios programas para determinar si un píxel estaba iluminado, y un programa para extraer el color real del píxel se publicó en la edición de abril de 1990 de Nibble .

Así como existen dos páginas de texto en pantalla (y dos páginas de gráficos de baja resolución), también existen dos páginas de alta resolución, asignadas una tras otra en la memoria. La segunda pantalla de alta resolución se asignaba a las direcciones 0x4000-0x5FFF , o 16384–24575 en decimal. La CGA de IBM solo admitía una página de gráficos a la vez. Esto simplificaba la animación en el Apple II, ya que un programador podía mostrar una página mientras modificaba la otra (oculta).

Siempre que el vector de reinicio no estuviera ocluido por un programa en ejecución, la invocación de + interrumpiría un programa y escaparía al monitor o al símbolo del sistema de Applesoft. El uso de + + forzaría un reinicio a costa de una pequeña cantidad de corrupción de memoria. La configuración creativa de algunos interruptores de software en el monitor o en el símbolo del sistema permitía la visualización inmediata de imágenes de programas interrumpidos. Luego se podían grabar escenas favoritas de juegos. En el Apple //e y //c, el uso de + + resultaría en que el patrón 0xA0A0 ​​se escribiera de forma dispersa en toda la memoria, incluidas las páginas Hi-Res 1 y 2 en $2000 – $5FFF . La corrupción causada por estos artefactos podía editarse usando un paquete de pintura. En el Apple //e mejorado, la memoria de vídeo Hi-Res podía conservarse sin artefactos mediante la siguiente secuencia: presionar + + y deslizar la tecla hacia arriba y luego hacia abajo durante una fracción de segundo, repitiendo hasta que el patrón de color de autodiagnóstico comenzara a llenar la primera línea de texto en la esquina superior izquierda. Dado que el autodiagnóstico progresaba desde $0000 hacia arriba, una vez que se sobrescribía la dirección de inicio de la página de texto 1 ( $400 ), también se sobrescribía la suma de verificación del vector de reinicio ( $3F4 ), lo que significaba que una pulsación rápida posterior de + forzaría al firmware a reiniciarse sin sobrescribir la memoria por encima de $0800 en los bancos principal o auxiliar. Era posible guardar estas imágenes en un disquete y crear una presentación de diapositivas o una imagen estática, ya que un reinicio suave no borraba la memoria de vídeo en las imágenes de alta resolución.ControlResetControlOpen-AppleResetControlOpen-AppleResetControlClosed-AppleResetResetControlReset

En 1981, Bill Budge demostró públicamente un modo de doble alta resolución basado en software (560 × 192), que mostraba hasta 120 caracteres por línea. Afirmó que no era una alternativa al hardware de 80 columnas, ya que era impredecible y no funcionaba en todos los ordenadores Apple. ^{[ 11 ]}

Poco después del lanzamiento del Apple IIe, los ingenieros de Apple se percataron de que el circuito de duplicación de ancho de banda de vídeo utilizado para implementar el modo de texto de 80 columnas podía extenderse fácilmente para incluir los modos gráficos de la máquina. Dado que la señal estaba presente en el conector de la ranura auxiliar que alojaba la tarjeta de 80 columnas extendida, el Anunciador 3 del puerto de juegos se sobrecargaba para activar los gráficos de doble resolución cuando se seleccionaban tanto el vídeo de 80 columnas como un modo gráfico. Se ofrecieron placas base de reemplazo (denominadas placas base Revisión B) de forma gratuita a los propietarios del Apple IIe para actualizar sus máquinas con capacidades gráficas de doble resolución. Por esta razón, las máquinas con la placa base Revisión A original son extremadamente raras. Los modelos posteriores de Apple II también implementan los modos gráficos de doble resolución.

10 PRINT CHR$ ( 4 ) "PR#3" : PRINT CHR$ ( 0 ); : POKE 49246 , 0 : GR

Además de ser compatible con los modos existentes, el Apple II GS añade nuevos modos similares a los del Atari ST y el Amiga .