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A propos d'Obligement
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David Brunet
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Point de vue : Observations sur les graphismes couleurs des micro-ordinateurs
(Article écrit par Bruce Webster et extrait de Byte - décembre 1985)
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Graphismes couleurs ou monochromes
De nombreuses rumeurs circulent actuellement sur les futurs produits Mac. On suppose qu'Apple sortira
un Big Mac au moment où cette colonne sera imprimée ; ce Mac sera équipé de 1 Mo de mémoire vive,
de la nouvelle ROM (mémoire morte) de 128 koctets, et d'un lecteur de disquette double face (800
koctets), le tout dans le boîtier standard du Mac. Plus intriguant encore, on parle de Carla,
un Mac avec 2 Mo de mémoire et deux processeurs 68000, des ports, ainsi que des moniteurs de différentes
tailles (dont une version pleine page de 23x30 cm). Et il est fort possible qu'il ait une sortie
couleur...
Bien sûr, les rumeurs et les observations d'un Mac couleur existent depuis presque aussi longtemps que
la machine elle-même. Steve Jobs affirmait en janvier 1985 qu'aucun Mac couleur ne verrait le jour
avant quelques années au moins, jusqu'à ce qu'un équivalent couleur de la LaserWriter soit réalisable.
Il soutenait que la couleur n'était pas si importante et que la communauté Mac avait tout intérêt
à travailler sur un affichage et une reproduction monochrome à haute résolution.
Il n'y a pas eu beaucoup de sujets sur lesquels j'ai été d'accord avec Steve Jobs, mais celui-ci
en est un. Ce qui suit est apparu dans ma critique du Macintosh dans le numéro d'août 1984 de Byte :
"Certaines critiques ont été faites sur l'absence d'une capacité graphique couleur. Franchement, je
ne suis pas convaincu de sa nécessité. La plupart des applications que j'ai vues utilisent les
graphismes en couleur comme substitut aux détails, et le Mac peut vous donner beaucoup de détails."
Depuis lors, peu de choses sont venues me faire changer d'avis ; le Mac, avec ses pixels carrés
et ses routines graphiques étonnantes, possède toujours l'affichage le plus net et le plus professionnel
de tous les micro-ordinateurs avec lesquels j'ai travaillé. Mais la technologie commence à rattraper
Apple, et des graphismes en couleurs, nets et rapides, d'une résolution égale ou supérieure, apparaissent
sur l'Atari 520ST, l'Amiga, et certaines des nouvelles cartes graphiques pour l'IBM PC. Et bien que
ces nouveaux venus n'aient pas de bibliothèques logicielles proches de la Toolbox du Mac, ils ont une
gestion matérielle plus importante, ce qui permet des mises à jour d'affichage très rapides. En revanche,
le processeur 68000 du Mac doit tout faire et devient rapidement le goulot d'étranglement du système.
Malgré tout, un écran monochrome présente de nombreux avantages par rapport aux graphismes couleur.
Il est généralement plus facile à lire qu'un écran couleur de même résolution. Comme l'a noté M.
Jobs, la technologie de manipulation et de reproduction des images (imprimantes, numériseurs,
etc.) est plus avancée pour les écrans monochromes, et les écrans "ce que vous voyez est ce que vous
obtenez" sont plus faciles à gérer.
Les écrans monochromes nécessitent moins de mémoire que les écrans couleur de résolution égale ou
même inférieure, ce qui est important pour une machine (le Mac) encore officiellement limitée à
512 ko. Enfin, les moniteurs monochromes haute résolution sont moins chers que les moniteurs couleur
de résolution équivalente.
Un bref aperçu du graphisme
L'évolution de la technologie graphique est en soi fascinante. La première véritable percée a
été réalisée par l'Apple II, qui proposait des graphismes - en couleur, qui plus est -
en tant que fonction standard. J'ai encore le numéro de juin 1977 de Byte dans lequel figurait
la première publicité d'Apple, et je me souviens encore de l'envie d'ordinateur qu'elle a
suscitée en moi. Aucun des gros ordinateurs et des mini-ordinateurs avec lesquels je travaillais
à l'école n'avait de graphismes en couleur, et voici un micro-ordinateur qui pouvait tout faire.
Malheureusement, les graphismes de l'Apple II n'étaient pas particulièrement faciles à utiliser
(et ne le sont toujours pas, bien qu'ils soient bien documentés maintenant, huit ans plus tard).
Le mode graphique haute résolution - 280x192 pixels (monochrome) ou 140x129 pixels (six couleurs) -
utilisait un schéma de représentation bizarre, prétendument choisi par Steve Wozniak pour économiser
quelques portes logiques TTL (transistor-transistor) dans la conception. Et la mémoire de l'écran
elle-même était fixée en plein milieu de la carte mémoire. Ce n'était pas un problème lorsque le
prix de la mémoire était élevé - cette même publicité propose 16 000 octets de mémoire
pour 600 dollars - mais lorsque les systèmes avec 32 000 et 48 000 octets se sont
popularisés, cet emplacement est devenu un problème de plus à résoudre.
L'Apple II a fait des graphismes couleur intégrés un standard pour les ordinateurs personnels ;
l'Atari 400/800 et le Commodore 64 se sont appuyés sur ce standard, en ajoutant une gestion matérielle,
une mémoire vidéo délocalisable, des sprites, ainsi que d'autres fonctionnalités. Les programmeurs
ont eu beaucoup plus de facilité à programmer sur ces machines, et des programmes (lire : des jeux)
impressionnants ont été produits. Cependant, en raison de la nature cellulaire des graphismes sur
ces systèmes, la plupart des programmes avaient un aspect "trapu" et n'étaient pas aussi impressionnants
que les programmes les plus avancés (jeux) sur le plus primitif Apple II. Les deux machines se sont
bien vendues mais, avec des possibilités d'extension limitées, elles ont eu tendance à être des
impasses pour leurs propriétaires.
Lorsqu'IBM a décidé de se lancer dans le monde de la micro-informatique, il a sagement suivi l'exemple
de l'Apple II et a intégré des ports d'extension dans la machine. Ensuite, pour une raison incompréhensible,
les gens d'IBM n'ont pas fait des graphismes un élément standard de leur système ; en fait, ils n'ont
même pas fait de l'affichage de texte ASCII une caractéristique standard. Au lieu de cela, ils ont proposé
deux cartes d'affichage incompatibles : l'une pour l'affichage de texte monochromatique, l'autre pour
le texte et les graphismes couleurs. Et, pour ajouter à l'excitation, ils ont conçu leurs cartes et
leurs moniteurs de telle sorte que si vous branchiez votre moniteur monochrome sur votre carte couleur,
vous aviez de fortes chances de griller votre moniteur.
Rétrospectivement, plusieurs raisons peuvent expliquer cette philosophie de conception, dont aucune
n'est flatteuse pour IBM. Il est possible qu'IBM n'ait pas voulu donner à ses clients une capacité
graphique standard (ou même un affichage ASCII standard, pour l'amour du ciel) mais qu'elle ait
voulu faire payer un supplément pour ces "options". Ou peut-être IBM avait-elle peur que le fait de
faire des graphismes (en particulier des graphismes couleurs) une caractéristique standard "abaisse"
son système au niveau des ordinateurs Apple/Atari/Commodore, que la plupart des gens considéraient
comme des machines de jeux.
Quelles que soient les raisons, les résultats sont évidents aujourd'hui : il existe une grande variété de cartes
d'affichage, avec des niveaux variables de compatibilité entre elles et avec vos logiciels. IBM s'est
mis au diapason, en proposant non seulement l'adaptateur d'affichage monochrome (texte) et la carte
graphique couleur, mais aussi l'adaptateur graphique étendu (EGA) et le très coûteux système graphique
professionnel. Et si vous voulez du texte clair et net et des graphismes en couleur sur le même
système, préparez-vous à jongler avec les logiciels et le matériel (je n'ai même pas mentionné les
problèmes de conflits de ports parallèles sur différentes cartes d'affichage).
En plus de cela, les graphismes standard d'IBM ne sont pas très excitants. Vous avez le choix entre
quelques résolutions différentes ; les plus courantes sont 640x200 pixels (monochrome), 320x200 pixels
(monochrome) et 320x200 pixels (quatre couleurs). La correspondance entre la mémoire
et l'écran n'est pas si mauvaise, mais la sélection des couleurs est décevante : une des quatre palettes,
chacune avec trois couleurs fixes et une couleur de fond sélectionnable par l'utilisateur (parmi une
liste de 16). Cependant, comme pour l'Apple II, certains programmeurs ingénieux ont réussi à tirer du
PC IBM bien plus que ce qu'IBM y a mis. Et, bien sûr, il y a les cartes d'affichage graphique avancées
et incompatibles avec le haut de gamme.
La seule caractéristique louable des cartes d'affichage séparées est qu'elles contiennent leur propre
mémoire d'affichage, bien que l'espace d'adressage ait dû être alloué dans la carte mémoire de
1 Mo du processeur 8088. Les IBM PC, XT et compatibles vous permettent de disposer de 640 ko
de mémoire utilisateur, et l'affichage, qu'il s'agisse de texte ou de graphismes, ne les utilise pas.
Les gens d'Apple, en concevant le Macintosh, ont inversé les décisions d'IBM. Ils ont fait du Mac
une boîte fermée, ignorant la raison principale du succès continu de l'Apple II malgré sa technologie
presque obsolète. Mais ils ne se sont pas contentés de rendre l'affichage graphique standard, ils
en ont fait le centre d'intérêt de toute la machine. Contrairement aux systèmes précédents qui
faisaient une distinction entre l'affichage du texte et des graphismes, tout sur le Mac était
fait avec des graphismes, y compris l'interface utilisateur à base d'icônes et de menus. Si l'on
ajoute l'écran noir sur blanc, les pixels carrés, la routine graphique en ROM et un schéma de
représentation mémoire-écran beaucoup plus raisonnable, on obtient une machine qui ressemble aux
coûteux systèmes Star développés par Xerox, pour une fraction du prix.
L'affichage graphique du Mac est simple dans son fonctionnement. L'image de 512x342 pixels est
balayée de gauche à droite, de haut en bas, à partir de la zone de mémoire vive vidéo (appelée
tampon d'écran), chaque bit correspondant à un pixel. Contrairement à la plupart des systèmes graphiques,
un 0 correspond au blanc et un 1 au noir. Le tampon d'écran est situé près du sommet de la mémoire
utilisateur, s'ajustant automatiquement vers le haut pour les Mac disposant de 128 ko, 512 ko
et 1 Mo de mémoire. Et, en raison des routines étendues de la ROM, les programmeurs peuvent et
doivent éviter d'écrire directement dans le tampon d'écran. Bien que de nombreuses affirmations
d'Apple concernant le Mac aient été hyperboliques, le Mac a établi un nouveau standard pour les
écrans de micro-ordinateurs. Avec les polices et styles multiples et les imprimantes Apple, l'expression
"ce que vous voyez est ce que vous obtenez", précédemment appliquée aux traitements de texte à
justification de marge, a pris un tout nouveau sens. Et malgré toutes les critiques formulées à
l'encontre de l'interface Mac, celle-ci a été rapidement adaptée aux systèmes nouveaux et existants,
ce qui indique qu'Apple et Xerox ont dû faire quelque chose de bien.
Mais les écrans graphiques consomment de la mémoire, et plus la résolution est élevée, plus il faut
de mémoire (pour le Mac, 22 ko situés en haut de la mémoire utilisateur). Ajoutez à cela le fait
que tout ce qui est fait sur le Mac est basé sur les graphismes, et Apple n'aurait jamais dû sortir
le Mac comme une machine avec 128 ko incapable d'être étendue par l'utilisateur. On dit que Steve
Jobs était à l'origine de ces deux décisions (pas d'emplacements et mémoire de petite taille) ; son
départ a apparemment permis à Apple de poursuivre plus facilement des développements tels que la
machine Carla, mais Steve Jobs était également opposé à l'utilisation de graphismes couleurs sur le Mac.
L'Atari ST et l'Amiga
Aujourd'hui, deux nouveaux systèmes avec des graphismes couleurs intégrés avancés sont arrivés
sur le marché. L'Atari 520ST utilise 32 ko de mémoire utilisateur pour un affichage en trois
résolutions différentes : 640x400 pixels avec deux couleurs, 640x200 pixels avec quatre couleurs
et 320x200 pixels avec seize couleurs. La représentation mémoire est assez simple : chaque groupe
horizontal de 16 pixels correspond à un, deux ou quatre mots consécutifs de 16 bits, en fonction
de la résolution utilisée. Le résultat est une valeur de 1, 2 ou 4 bits utilisée pour indexer une
table de couleurs contenant 2, 4 ou 16 valeurs. Chaque entrée de la table des couleurs est longue
de 3 demi-octets (12 bits), 1 demi-octet pour le rouge, le vert et le bleu. Seuls 3 des 4 bits de chaque
demi-octet sont utilisés, ce qui donne huit valeurs possibles pour chaque couleur et 512 couleurs
possibles. La mémoire vidéo peut être déplacée n'importe où dans la mémoire sur une frontière de 256 octets.
Les graphismes de l'Atari 520ST sont impressionnants, mais il y a quelques problèmes. Comme le Mac,
l'Atari 520ST n'a pas de gestion matérielle réelle pour le traitement graphique, ce qui signifie
que le 68000 doit faire tout le travail. Et, comme pour le Mac, la mémoire de l'Atari ST ne peut
pas être facilement étendue, si tant est qu'elle puisse l'être. De plus, la sortie vidéo de l'Atari
ST ne peut être acceptée en toute sécurité que par un moniteur Atari ; l'Atari ST détecte le type
de moniteur connecté et ajuste le signal de sortie en conséquence. Les moniteurs non Atari courent
le risque de griller (bien sûr, un Mac standard ne peut même pas accepter un moniteur externe).
Ceci nous amène à l'Amiga de Commodore, qui représente l'état de l'art en matière de graphisme sur
micro-ordinateur. Comme l'Atari ST, la plus haute résolution est de 640x400 pixels, mais vous pouvez
utiliser seize couleurs au lieu de deux et choisir dans une palette de 4096 couleurs au lieu de 512.
La basse résolution est de 320x200 pixels avec 32 couleurs, et il y a quelques résolutions entre les
deux. Vous pouvez redéfinir la table des couleurs et la résolution horizontale lorsque le faisceau
balaie l'écran, ce qui vous donne la possibilité d'afficher des centaines de couleurs simultanément.
La mémoire vidéo doit être située dans les 512 ko inférieurs de la carte mémoire. À l'intérieur de
cette zone, elle est librement déplaçable et commutable ; le défilement s'effectue en incrémentant
les registres plutôt qu'en déplaçant réellement les données dans la mémoire. Une véritable approche
de plan de bits est utilisée, comme de nombreux systèmes graphiques pour mini et gros ordinateurs
(voir l'aperçu de l'Amiga
dans le Byte d'août 1985 pour plus de détails sur le fonctionnement des plans de bits et des structures
d'écran).
Aussi importantes que soient ces caractéristiques, la véritable puissance de l'Amiga réside dans
le matériel graphique spécialisé qui soulage le processeur 68000 d'une grande partie de sa charge.
Cela inclut le Blitter (dispositif de transfert de blocs en mode point) et la gestion
matérielle pour les sprites et autres effets d'animation. L'Amiga offre également une variété
de signaux de sortie vidéo : NTSC (National Television System Committee) pour les modulateurs
RF (radiofréquence), composite et RGB (rouge-vert-bleu), analogiques et numériques. Le logiciel
pour les graphismes n'est pas aussi étendu ni aussi bien fait que celui du Mac. Cependant, d'après
ce que j'ai pu voir dans les manuels, il n'est pas non plus aussi restrictif. Et la carte mémoire
est merveilleuse ; l'Amiga permet d'ajouter 8 Mo supplémentaires de mémoire via le bus d'extension,
offrant ainsi une solution pour les processus gourmands en mémoire.
Un paradoxe
Des graphismes étonnants ne font pas un ordinateur à succès, du moins pas nécessairement. L'Atari
520ST et l'Amiga sont tous deux perçus comme des machines de jeux glorifiées en raison de leurs puissants
graphismes couleurs. Le commentaire que l'on entend souvent est le suivant : "Qui veut d'un logiciel
professionnel qui fonctionne en couleur ?". Pourtant, les graphismes couleurs ont été poussés pour
le Mac comme un moyen de pénétrer davantage le marché des entreprises. Ces notions sont contradictoires
mais représentent les problèmes que rencontrent les deux types de systèmes pour être acceptés en dehors
du foyer.
Donc, revenons à la question initiale : Apple devrait-elle sortir un Mac couleur ? Je ne le pense pas,
car cela soulève plus de problèmes que cela n'en résout. Les logiciels existants ne pourront pas en
tirer parti ; les "routines de couleur" dans QuickDraw sont très simples et ne valent pas grand-chose ;
cela introduirait toute une série de problèmes de compatibilité logicielle/matérielle (qu'Apple aura
probablement déjà suffisamment, de toute façon) ; sans gestion matérielle spécialle, cela ne fera
qu'entraîner une dégradation supplémentaire des performances (bien que cela puisse être une partie de
la raison des doubles processeurs 68000 censés être utilisés dans Carla) ; toutes les machines actuelles
seront exclues de la mise à jour ; et cela rendra le système plus cher. En bref, Apple a beaucoup à
perdre et pas beaucoup à gagner.
Note : Je tiens à remercier Ryan Gale de Monitor Yabs, Andy Iaros et Doug Bell d'Oasis Systems
pour leur aide dans la collecte d'informations graphiques sur l'IBM PC et l'Atari 520ST. Merci à tous.
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