Übersetzte Zusammenfassung und Kommentar
Ich beziehe mich in diesem Text auf eine Untersuchung von Philip “Pepto” Timmermann zu der Erzeugung der C64-Farben durch den VIC-II Chip, veröffentlicht (im Internet) um 1999 (der Artikel ist nicht datiert, aber ein angehängter Brief, der sich auf den Artikel bezieht und die Erkenntnisse weitgehend bestätigt, ist vom 27.9.1999). Der Text wird als Preview bezeichnet und sollte ab 2001 weitergeführt werden, was aber wohl bis heute (Anfang 2010) nicht geschehen ist.
Link zum Originaltext: www.pepto.de/projects/colorvic
Los geht’s:
Der Artikel beschreibt als erstes die Problematik, die C64-Farben auf heutigen Computersystemen korrekt zu simulieren und dass es eine Vielzahl von verschiedenen Farbpaletten gibt, die allesamt zu keinen optimalen Ergebnissen kommen. Timmermann erklärt, dass die Farbpalette 16 Farben in 9 Helligkeiten (late VIC-II luma) umfasst und dass sie im YUV-Farbraum (PAL-TV-Norm) erzeugt wird.
Die Helligkeit: Wenn man die mittels Oszilloskop gemessenen Helligkeiten (Y) der Farben in 8 Bit darstellen möchte, dann erhält man folgende Werte: 0, 64, 80, 96, 120, 128, 159, 191, 255.
Die Farbe: Timmermann hat das Chroma-Signal (U/V) mit einem Vektorskope gemessen und festgestellt, dass alle C64-Farben auf einem perfekten Kreis um den Kreuzungspunkt von U und V liegen und somit exakt die selbe Sättigung aufweisen. Deshalb gibt es keine Differenzen zwischen den U- und V-Koordinaten, sondern man hat nur einen Wert. Die Winkel sind perfekt teilbar durch 22,5° (ein Viertel von 90°).
Nun kennt man Y, U und V und kann sie in den RGB-Farbraum konvertieren, nur muss man herausfinden, welche Sättigung maximal möglich ist, ohne ungültige RGB-Farben zu bekommen. Da Braun die “Peak”-Farbe der C64-Palette ist (ihre Umrechnung zu RGB erzeugt als erstes einen negativen Blau-Wert), gibt sie den maximalen Sättigungsgrad vor. Mittels Näherungsverfahren kommt Timmermann auf einen Wert von ca. 34. Man sollte aber bedenken, dass Monitore/TVs Clipping betreiben (also zu hohe Werte abschneiden), wenn Werte “out of Gammut”, also außerhalb der Darstellungsmöglichkeiten liegen.
Timmermann geht davon aus, dass die von ihm berechneten, normalisierten Farben, denen entsprechen, die man auf einem Monitor/TV sieht, dessen Farbe, Helligkeit und Kontrast in Normalstellung stehen (bei Commodore-Monitoren haben die Regler einen Einrastpunkt für die “Normal”-Stellung). Wenn man eine höher gesättigte Palette erhalten möchte, soll man seine Berechnungen mit größeren Werten (vor der Gamma-Korrektur) durchführen. Er erwähnt noch, dass der damals neue C64-Emulator “CCS64 2.0 Beta” die Werte für Kontrast, Helligkeit, Sättigung und Gamma “on the fly” mittels seiner Berechnungen verändern kann.
Timmermann berechnet nun die YUV-Farbwerte der C64-Farben. Ich mache das hier beispielhaft für die Farbe rot:
Winkel = 5 x (360° : 16) | Y = 10 x (255 : 32) | U = Peak x Cos(Winkel) | V = Peak x Sin(Winkel)
Winkel = 112,5° | Y = 79,6875 | U = -13,01434923670814368 | V = +31,41941843272073796
Danach brechnet er nach folgender Formel die RGB-Farben:
R = Y + 1,140 x V | G = Y – 0,396 x U – 0,581 x V | B = Y + 2,029 x U
R = 116 | G = 67 | B = 53
Erst nach den Umrechnungen zu RGB und allen Korrekturen/Manipulationen soll die Gamma-Korrektur erfolgen. Timmermann ist sich bzgl. der von ihm verwendeten Gamma-Werte nicht ganz sicher. Er definiert den Gamma-Wert vom C64-Monitor als 2,5 (obwohl er für PAL laut ihm offiziell bei 2,8 liegt) und den Gamma-Wert des Zielsystems bei 2,2 (PC-Norm, Macs verwendeten bislang 1,8). Die Gamma-Korrektur erfolgt mit der Formel: R, G und B-Wert jeweils hoch 1,136 (2,5 : 2,2) und danach das Ergebnis auf 8-Bit-Werte proportional strecken.
Zum Schluss zeigt Timmermann einige Bilder, die zum Vergleich jeweils mit seiner errechneten und der original CCS64-Farbpalette erzeugt wurden und listet die Hex-Werte der 16 C64-Farben für die Nutzung in eigenen Programmen auf:
000000 | FFFFFF | 68372B | 70A4B2 | 6F3D86 | 588D43 | 352879 | B8C76F
6F4F25 | 433900 | 9A6759 | 444444 | 6C6C6C | 9AD284 | 6C5EB5 | 959595
Abgeschlossen wird die Veröffentlichung durch einen Brief von Bob Yannes (Mitentwickler des VIC-II), der kurz über die Unterschiede von PAL (YUV) und NTSC (YIQ) eingeht und weitgehend die Erkenntnisse von Timmermann bestätigt, mit der Ausnahme, dass sie die Auswahl der Farben nicht wirklich so wissenschaftlich betrieben hätten, sondern, nachdem sie die Möglichkeit hatten, beliebige Farben zu erzeugen, ganz einfach den Geschmack hätten entscheiden lassen. Um Platz auf dem Chip zu sparen, hätten sie bei einigen Farben dann einfach die auf dem Farbkreis gegenüberliegende gewählt, da sie sich so bestimmte Werte teilen konnten. Zum Schluss erwähnt Yannes noch, dass es durchaus Toleranzen gab, was die Farbdarstellung einzelner Rechner anbelangte.
Kommentar
Was die Messwert-Erfassung von Timmermann angeht, gibt es wohl kaum Widerspruch. Auch seine Erkenntnisse und Berechnungen möchten wir nicht anzweifeln.
Jetzt habe ich aber das Problem, dass die so definierten Farben weder in den Emus (ohne Verwendung einer PAL-Emulation) noch auf den Screenshots im Netz so aussehen, wie ich sie von meinen C64-Modellen zuhause kenne. Im Zusammenspiel der 16 Farben zueinander stimmen die Pepto-Farben besser als jede optisch erzeugte Palette aber sie wirken insgesamt zu wenig gesättigt, zu schmutzig, zu dunkel.
Nun wollte ich feststellen, ob es sich bei mir um einen Einzelfall handelt oder ob bei anderen Personen und Geräten auch die Farben stark abweichen.
ALeX und ich haben daraufhin einen Test gestartet, der ermitteln soll, wie Personen die C64-Farben wahrnehmen und ihnen hilft, möglichst ähnliche Farben auf dem Zielsystem zu finden. Hierzu wird ein Testbild auf dem C64 gezeigt und das gleiche Bild in einem Java-Programm auf dem Zielsystem. in diesem Programm kann man nun mittels verschiedener Farbregler jede Farbe so einstellen, dass sie (vor allem im Vergleich zu den anderen Farben) der Darstellung auf dem C64 entspricht.
Näheres dazu kann man in zwei weiteren Blog-Einträgen lesen: Zum einen gibt es eine allgemeine Einführung zu unserer Projektidee und zum anderen gibt es eine detailierte Anleitung, wie man am Projekt teilnimmt und seine eigene Farbtabelle bestimmt.
——- Der Rest muss in den anderen Texten verwurstet werden.
Abbildung Community Colors
Der Vorteil dieses Aufbaus gegenüber allen bisherigen Farbermittlungen durch Vergleiche:
Das Testbild ist speziell für diesen Test entwickelt worden. Es enthält die Farben in einer harmonisch empfundenen Anordnung auf unterschiedlich hellen Hintergründen, zusätzlich Grafiken, die Farben für weiche Übergänge verwenden und Spiel-Abbildungen. So hat man wirklich die Möglichkeit, die Farben im Zusammenspiel optimal zu sehen.
Es gibt bessere Möglichkeiten, Farben zu definieren, als das bei Grafikprogrammen möglich ist. Wir haben …
Zudem werden viele Basisdaten erfragt und auch einige zusätzliche automatisch ermittelt (z.B. Betriebssystem), um Rückschlüsse auf den verwendeten Testaufbau zu bekommen und die Daten entsprechend auswerten zu können.
Der größte Vorteil gegenüber bisherigen Farbermittlungsversuchen ist aber, dass hier möglichst viele Leute mit unterschiedlichen Geräten ein und den selben Versuchsaufbau nutzen und somit die Ergebnisse vergleichbarer werden.
Nachdem wir einige Testergebnisse gesammelt und Mittelwerte errechnet haben (die Unterstützung unseres Projektes war nicht so groß, wie erhofft), haben wir die so ermittelten Farben mit den Ergebnissen von Timmermann verglichen. Erst einmal stellte sich heraus, dass mein Eindruck, die Farben der Timmermann-Palette wären zu wenig gesättigt und zu dunkel, bestätigt haben.
Jetzt kommt erst einmal ein Einschub über die Einwände, die ich in Foren zu lesen bekam:
Die (eine) Pepto-Palette gibt es gar nicht!
Die Pepto-Palette kann mittels VICE-PAL-Simulation so verändert werden, dass sie meinem persönlichen Farbeindruck entspricht.
Die Pepto-palette ist schon deswegen richtig/gut, weil sie bei der Konvertierung von PC-Bildern zum C64 die besten Ergebnisse liefert.
