Фотореализм
Alone Coder
На обычном атрибутном экране довольно
непросто передать ненасыщенные цвета, при─
сущие реальным фотографиям.
В середине 90-х многие пытались исполь─
зовать для этого мерцание трёх экранов (R,
G,B),но выглядело это неприятно для глаза.
Был также вариант с мерцанием двумя экра─
нами (2-color, если предыдущий вариант на─
зывать 3-color, а всю идею - X-color). В
том числе его разновидности с чередованием
экранов чересстрочно ("gigascreen" по наз─
ванию устройства SchemeMan'а ) или волнами
(демонстрировалось на демопати Forever ).
Отдельно можно рассматривать мерцание
двумя экранами с мультиколором (например,в
Eye Ache 2, с понтами названное 2048-цвет─
ным).
Был и вариант от Volga Soft (демо Free
Art ),где картинка строилась чередующимися
строками трёх цветов.
В 8 color editor был компромиссный ва─
риант - чересстрочное мерцание трёх экра─
нов, то есть из трёх цветовых составляющих
каждый раз не видна только одна. На это
можно было хотя бы смотреть без боли, но
картинка получалась слишком тёмная,а зани─
мало это почти всё время процессора.
Каждый может себе представить, сколько
различных комбинаций могут породить разные
комбинации числа экранов, размеров пиксе─
ля, шага мультиколора и конкретных ограни─
чений на атрибуты. Например, в ZX-Guide #2
я их насчитал 44, и это были не все вариа─
нты. Но какая из этих комбинаций наиболее
эффективно передаёт реальный цвет?
1. Набор оттенков
Мерцание тремя экранами даёт в среднем,
безусловно, все цвета, но каждый пиксель
может быть окрашен только одним из станда─
ртных восьми. Возможность генерировать от─
дельные атрибуты для каждого знакоместа
каждого из кадров рассматривалась, в част─
ности, на коммодоровской сцене, но вряд ли
кто-то видел практические результаты.
В итоге gigascreen может дать более ре─
альные цвета,несмотря на все его ограниче─
ния. Но проблема gigascreen'а и прочих
способов мигания двумя экранами - невозмо─
жность стандартизировать результат смеше─
ния цветов.
Дело в том, что на Pentagon яркости
BRIGHT=0 и 1 отличаются примерно вдвое, а
на фирменных машинах - весьма незначитель─
но.А соответствие комбинации чёрный+цвет -
конкретной яркости немигающей сетки этого
цвета - зависит не только от гамма-харак─
теристики и времени послесвечения, но даже
от текущих настроек монитора.
Долгое время использовался согласован─
ный с Diver'ом (он использовал на своём
"Скорпионе" соотношение неяркий = 50% сет─
ка яркого, что особенно видно на картинке
"Alone" )стандарт,что чёрный+яркий равняе─
тся неяркому цвету.Этот стандарт,тоже наз─
ванный Alone, даёт минимум цветов - всего
83, зато предсказуемых, если пользователь
настроит свой экран с его учётом (обычно
хватало ручек яркости и контраста). Журнал
Info Guide для фотографий всегда использу─
ет именно этот стандарт, ещё с тех времён,
когда редактировался на реальном "Пентаго─
не". Проблема в том, что позже сам Diver
отказался от этого стандарта в пользу па─
литры Pulsar. Под неё сейчас рисуются кар─
тинки на демопати,показываемые в эмуляторе
без мерцания и также (исторически некорре─
ктно) называемые "gigascreen". Разумеется,
эта палитра не соответствует фирменному
железу, причём неизвестен даже разброс его
характеристик.
То есть, как ни крути, но используя 2-
color общего вида, вы не можете рассчиты─
вать,что зарубежные пользователи (основной
потребитель продуктов "48K only" и "128K
only" ) увидят вашу картинку правильно.
Можно ли как-то ограничить 2-color для
большей совместимости? Безусловно.
Простейший выход - отказ от использова─
ния яркости и разделение картинки на два
слоя с известными характеристиками. Допус─
тим,слой цвета и слой ч/б.Перспективно для
цветных чанков, но бесперспективно для фо─
тографий - именно из-за проблемы в заголо─
вке: мы ограничены всего шестью плоскостя─
ми в цветовом кубе, в которые даже не впи─
сывается телесный цветопереход.
Другой вариант использовался в Crazy
Love - выбираем конкретные два цвета на
чёрном фоне и конвертируем в них. Но это
опять ограничивает число оттенков. Даже не
получится классическая комбинация цианотип
+ сепия (именно это называлось в истории
кинематографа термином "мультиколор"), ра─
зве что заменить оранжевый на красный или,
допустим, желтый - но во втором случае вы
останетесь без белого.
Можно использовать три цвета с мульти─
колором,как упомянутые Volga Soft. Или че─
тыре, как у нас на кубике в интро (оно,
кстати, работает и на фирменном 48K ). Но
надо учесть, что отдельные цветовые линии
могут фильтроваться кодировкой. В том ку─
бике цвета были еле видны после проектора,
когда мы его тестировали на "Дне космонав─
та" в 2019 году.
Интерес представляет R-Mode (под 128K )
- вариация 4 цветовых слоёв, где атрибуты
не фиксированы, но нет яркости и допустимо
только несколько цветовых комбинаций (один
слой использует только атрибуты 0B и 0Y,
другой только 0R и 0C, третий 0G и 0M,
четвёртый всегда 0W, атрибуты выводятся
push'ем в верхнем бордере). Этот режим я
пытался пробивать ещё во времена ACNews
#59, но до сих пор не вышло ни одного ре─
лиза с его использованием.Возможно,потому,
что gfx maker'ы,специализирующиеся на кон─
версиях в 6912, беспомощны в других видео─
режимах, а художники, которые рисуют сами,
пасуют начинать без специализированного
удобного инструмента.
2. Видимые дефекты
В случае фотографий замазать границы
знакомест планированием рисунка не получи─
тся. Поэтому все дефекты выбранного метода
в плане использования квадратов будут вид─
ны. В частности, конвертированный 2-color
всегда содержит видимые квадраты,а мульти─
колор или MCX (мультиколор на 2 экранах) -
видимые полоски. Причём полоски эти - ран─
домные, так что вопреки интуиции R-Mode
выглядит лучше, чем MCX, несмотря на огро─
мные ограничения и огромную же экономию
процессорного времени! Можете легко срав─
нить MCX и R-Mode в конверторе Con18 - не
знаю других конверторов с этими режимами,
так что ссылаюсь на свой.
Видимые дефекты бывают и из-за упомяну─
той проблемы несоответствия палитры (соот─
ношение яркостей, гамма-характеристика,
кривая послесвечения) у автора картинки и
у пользователя.
Бывают и другие проблемы, связанные с
границами знакомест.Известна,например,беда
"Пентагона" с показом последовательности
знакомест ink N (paper не важен), paper N
(ink не важен), где соседствуют пиксели,
казалось бы, одного цвета, но в реальности
между ними палка.
Известны также нелинейные искажения на
границах цветов. Например, первое время у
нас в журнале картинки мерцали через атри─
бутную сетку 8x8, и это выглядело на реа─
льном "Пентагоне" лучше, чем мигание спло─
шными атрибутами - из-за того, что кадры
меньше отличались друг от друга на глаз и
не приводили к разному масштабированию
строки на CRT из-за разной яркости. Но по─
том выяснилось, что у некоторых пользова─
телей сетка только ухудшает вид, так что
от неё пришлось отказаться.
Конечно, сейчас уже не принято ставить
себе мониторы с искажениями на границах
цветов и масштабированием и сдвигом строк
в зависимости от их окраски,но не зная ре─
ального железа и рисуя или конвертируя под
эмулятор с аккуратными квадратными пиксе─
лями, gfx maker рискует скатиться в фейк─
бит и хипстерство.
3. Динамический диапазон
Одно из простейших решений в случае ча─
нков 4x4 - наложить один яркий цвет на
другой яркий цвет.Это проверенный временем
метод.Его можно отрисовывать чересстрочно,
как в Eye Ache 2, Anamnesis или Stellar
Contour, таким образом исключить адское
мигание за счёт потери тактов. Можно даже
чередовать яркие и неяркие строчки - нес─
мотря на несовместимость уровней, в данном
случае никто почти не заметит разницы. По─
чему? Потому что цветов будет всего 64,
все они "значимые", без каких-либо штрихо─
вок и прочих цветопереходов.
Но попробуйте сконвертировать фотогра─
фию в 64 стандартных цвета (такая опция
есть в Photoshop'е) без штриховки.Годится?
Никуда не годится!Даже упомянутый вариант,
когда второй слой - ч/б, выглядит лучше.
Потому что там есть хоть какая-то регули─
ровка яркости. Даже чёрно-белая фотография
со штриховкой и то красивее!
Так мы постепенно подходим к выводу,что
живость фотографии обеспечивается динами─
ческим диапазоном, или, во всяком случае,
он сильно влияет на результат.
В одной клетке 4x4 помещается всего 16
пикселей - это 17 уровней яркости. И это
большая клетка, на ней мы теряем детали.
Если использовать сетку 4x4 на клетках
меньшего размера, мы всё равно будем те─
рять детали. Если использовать распростра─
нение шума типа Floyd-Steinberg, мы всё
равно будем терять детали, хоть и меньше.
А теперь скажите - вы видели ZX-Stag?
4. Нет, мы приличные мальчики
Так вот - когда чередуется несколько
картинок с разными фазами штриховки, недо─
статки этих штриховок компенсируют друг
друга. Глаза,мозги и прочая требуха каким-
то образом вычисляют среднюю яркость. При─
чём вычисляют её на протяжении целой секу─
нды или около того,судя по моим экспериме─
нтам.И ещё несколько результатов этих экс─
периментов. Чем чаще меняются картинки,
тем лучше результат. Чем менее заметно ци─
клы, тем лучше результат. Чем картинки бо─
лее похожи, тем лучше результат. Чем лучше
выглядит каждая картинка в отдельности -
тем лучше результат.
Сразу отметаем хранение 16 независимых
картинок для каждой фазы штриховки 4x4. На
128K буржуйского ОЗУ каждый килобайт на
счету.(Хочешь Спектрум без проблем - поку─
паешь АТМ. ) Поэтому будем штриховать про─
граммно.
Чтобы штриховать программно, нам нужен
образ картинки с глубиной цвета 4 бита на
пиксель и в удобном формате.
Формула штрихования:
pixel = pixture[y][x] > chunkpixelnumber
[(y+yshift)&3, (x+xshift)&3];
Где:
int chunkpixelnumber[4][4] = {
{0x0, 0xc, 0x2, 0xe},
{0x8, 0x4, 0xa, 0x6},
{0x3, 0xf, 0x1, 0xd},
{0xb, 0x7, 0x9, 0x5}
};
x, y = 0..3;
xshift, yshift зависят от номера кадра.
Допустим, скачут ходом коня.
Но если мы будем возиться с каждым пик─
селем, то картинка будет обновляться слиш─
ком медленно. Поэтому найдём самые популя─
рные группы по 4 пикселя (если отличие в 1
уровень яркости - считаем, что совпало) и
выводим так:
pop bc ;4pix + 4pix
ld l,c
ld a,(hl) ;%abcd0000
inc h
ld l,b
or (hl) ;%0000efgh
ld (de),a
inc e
pop bc ;4pix + 4pix
ld l,b
ld a,(hl) ;%0000efgh
dec h
ld l,c
or (hl) ;%abcd0000
ld (de),a
inc e
;47 t/b (чуть больше 4 фреймов весь экран)
;Таблицы = 16*2*256 = 8K.
;Образ картинки = 12K.
Так что эта программа вместе с данными
помещается даже в 48K. Даже в Timex с ап─
паратным мультиколором при разлиновке ме─
тодом Volga Soft. Но практика показала,что
разлиновка по три строки сильно портит де─
тали, да и Таймексы нынче непопулярны.
(Можно ли вывести эти атрибутные полоски
на оригинальном 48K? Можно, я писал такой
код, но он очень жирный, да и времени под
эффект не остаётся)
5. Как же мы раскрасим картинку?
Понятно,что видеорежимы,пожирающие про─
цессорное время, не годятся для такого ин─
теллектуального вывода. Так что в качестве
видеорежима возьмём R-Mode. Con18 умеет
выгружать не только сам R-Mode (пиксели с
атрибутами), но и 8-битные модели его сло─
ёв, а мы выбросим пиксели и воспользуемся
только атрибутами и этими моделями слоёв.
Разрешение каждого слоя - 96x256, всего
4 слоя, так что образ картинки займёт 24K.
Это всё ещё в допустимых пределах размера
нижней памяти и огрызка 7-й страницы, где
лежит один из используемых экранов.
Надо только покрасивее уместить отрисо─
вщик в 224 такта, выделенных на одну стро─
ку, ведь каждую строку надо переключать
номер экрана. Пишем так:
mcpush1q
if PENT
ds 1
else
ds 11 ;10=глюк справа вверху на +3
endif
mcnoisepicH=$+2
ld sp,repic
mcnoisescraddrH=$+2
ld de,0x4000
curchunkH=$+1
ld h,rebyte1/256
mcloop0
;max +122 (119-1,120-1 или 126-1 (ld h,N))
exx
out (c),d ;screen change at +138
exx
;+142
pop bc ;4pix + 4pix
ld l,c
ld a,(hl) ;%abcd0000 ;slowmem
inc h
ld l,b
or (hl) ;%0000efgh ;slowmem
ld (de),a ;slowmem
;+185
pop bc ;4pix + 4pix
ld l,b
ld a,(hl) ;%0000efgh ;slowmem
ld l,c
;+210
pop bc ;4pix + 4pix ;!!!!!!!!!
inc e
dec h
or (hl) ;%abcd0000 ;slowmem
;+235 = +7
ld (de),a ;slowmem (write at +16)
;+16
inc e
ld l,c
ld a,(hl) ;%abcd0000 ;slowmem
inc h
ld l,b
or (hl) ;%0000efgh ;slowmem
;+48
ld (de),a ;slowmem (write at +55)
;+56
pop bc ;4pix + 4pix
;+66
inc e
nop ;!!!!!!!!!!!!!!!
ld l,b
ld a,(hl) ;%0000efgh ;slowmem
dec h
ld l,c
or (hl) ;%abcd0000 ;slowmem
;+104
ld (de),a ;slowmem (write at +111)
;+112
;-----------------
inc e
exx
out (c),e ;screen change at +132
;(nowait),нельзя сдвинуть назад
exx
;+136
pop bc ;4pix + 4pix
ld l,c
ld a,(hl) ;%abcd0000 ;slowmem
inc h
ld l,b
or (hl) ;%0000efgh ;slowmem
ld (de),a ;slowmem
inc e ;47
;+183
pop bc ;4pix + 4pix
ld l,b
ld a,(hl) ;%0000efgh ;slowmem
ld l,c
;+208
pop bc ;4pix + 4pix
dec h
or (hl) ;%abcd0000 ;slowmem
;+229 = +1
ld (de),a ;slowmem (write at +8)
;+8
inc e
ld l,c
ld a,(hl) ;%abcd0000 ;slowmem
inc h
ld l,b
or (hl) ;%0000efgh ;slowmem
;+40
ld (de),a ;slowmem (write at +47)
;+48
pop bc ;4pix + 4pix
;+58
inc e
nop ;!!!!!!!!!!!!!!!
ld l,b
ld a,(hl) ;%0000efgh ;slowmem
dec h
ld l,c
or (hl) ;%abcd0000 ;slowmem
;+96
ld (de),a ;slowmem (write at +103)
;+104
if PENT
ds 3
endif
inc e
jr nz,mcloop0 ;+120
;+115
inc d
;+119
И аналогично ещё 3 строки.Дальше повто─
ряется.
Разные задержки - для разных машин (+2/
+3/Pentagon) . ATM считаем Пентагоном.
Как и ожидалось, на некоторых картинках
это выглядит лучше голого R-Mode. Во вся─
ком случае, более живо. И всё ещё остаётся
возможность выводить чёрно-белые спрайты
поверх картинки.
Кому как, а мне кажется,что хоть в паре
дем это надо использовать хотя бы для ути─
рания носа коммодорщикам, которым даже па─
мяти не хватит на такой фокус :)
Примеры в приложении,конвертор тоже,ис─
ходники тоже, а я это написал и перешёл к
другим проектам!
Other articles:
