Info Guide
#06
03 декабря 2004 |
|
For Coderz - Как получить на звуковом устройстве больше бит.
Как получить на звуковом устройстве больше бит? Предположим, у нас нет DMA US, GS или подобных устройств,дающих аппаратную гром- кость. Иначе бы задача решалась слишком просто (один подканал в,например,левом ухе дать с громкостью 64, другой в том же ухе - с громкостью 1). У нас стандартный Spec- trum не более чем с Covox'ом. Так вот, для него существует по меньшей мере три принципиально различных метода. 1. ШИМ (широтно-импульсная модуляция). Сигнал с некоторой частотой делится на временные интервалы короче 1/20000 секун- ды, в каждом из которых содержится два со- седних уровня напряжения. В зависимости от соотношения длительностей этих уровней внутри временных интервалов на выходе с фильтром вырабатываются те или иные проме- жуточные уровни напряжения. Условие по ча- стоте необходимо, чтобы сигнал не свистел. 2. ШИМ. То же самое,но чередуются не со- седние уровни,а 0 и уровень. Кроме высокой пульсации и низкой громкости этот метод содержит проблему реализации - неизвестно, как организовать для него таблицы, чтобы перекодировать 16 бит в реальном времени. 3. Метод без названия. Я полагал, что к нему относится название ИКМ (импульсно-ко- довая модуляция),но Михаил Клинковский на- отрез отказался это принять,правда,без по- каза своих источников.Здесь в ЦАП выдается уровень сигнала, округленный до ближайшего целого снизу.Ошибка представления накапли- вается в регистре и, когда она превысит единицу,то эта единица прибавляется в оче- редному данному в ЦАП.Из регистра при этом она,естественно,вычитается.Если этот метод реализовать аппаратно,то при тех же часто- тах переключения он обеспечивает более вы- сокую частоту свиста,чем ШИМ (что является преимуществом:свист менее слышен).Невыгода его на ZX в том, что цикл при программиро- вании на Z80 получается длиннее, чем пико- вая скорость изменения данных для ШИМ. В ШИМ для пиковой скорости в порт просто вы- плёвывают подряд 2 байта и дальше ждут,по- ка не пройдет стандартный временной интер- вал. Если нужен уровень поближе к первому выплюнутому байту, в ШИМ нужно просто раз- делить эти выплевывания паузой побольше. И так далее. Нужен лишь небольшой блок под- программ,их даже меньше,чем вариантов дро- бной части уровня напряжения. В случае Beeper'а методы (1) и (2) эк- вивалентны и реализуются особенно просто для 64 дробных вариантов уровня (при час- тоте 22.4kHz, близкой к стандартной 22100, это обеспечивает запас в 96=160-64 тактов для думания и ползания по подпрограммам). В этом случае имеется всего четыре п/п вы- вода с разными микропаузами по модулю 4 и четыре п/п паузы с разными микропаузами по модулю 4. Они содержат перед собой кучу NOP и вызываются с разных адресов для ре- гулировки пауз. Это всего 500 байт,включая таблицу переходов. Можно реализовать и бо- льше дробных уровней, но тогда число под- программ резко подпрыгнет (думание придё- тся внести во все подпрограммы). Beeper неплохо заменяет Covox и идеально (!) за- меняет AY по MCC методу приснопамятного Monster/Sage. Не звучит только на эмулято- рах (Unreal Speccy, ZXMAK, ZX Emul DOS, ZX Emul WIN, Z80 Stealth и на остальных наве- рняка тоже). В случае Covox эти же 64 дробных уровня реализовать нельзя. Для Beeper крайними уровнями были далеко не чистый 0 и чистая 1. Их трудно использовать, т.к. расстояние до соседнего уровня из-за конечности ско- рости Z80 было бы больше, чем расстояние между всеми остальными соседними уровнями. Для Covox чистые (целые) уровни всё же приходится использовать как мостик между высшим возможным дробным уровнем для пре- дыдущей пары (целых чередуемых) и низшим возможным - для следующей. А времянки для этих высших и низших отличаются от ближай- шего целого на 11 тактов процессора (сами понимаете почему). Следовательно,между со- седними дробными уровнями тоже должно быть около 11 тактов про времянке - для линей- ности. Это в идеале,на практике приходится довольствоваться 5 тактами и 32 уровнями (вместо 16) при частоте дискретизации 22.4 кГц, то есть длине временного интервала ШИМ 5*32=160 тактов. Это звучит чуть хуже 13 бит (вместо 12 ),т.к.два дробных уровня выпадают. Но на слух 13 бит и 8 бит звучат как небо и земля. Попробуйте. Мы с John'ом пробовали. Откуда в случае Covox брать время на то же самое думание программы? Делается так: при дробной части уровня <0.5 уровни вып- лёвываются в порт в порядке младший-стар- ший, при >0.5 - в порядке старший-младший. Тогда в любом случае остается полцикла свободного времени. Для Covox на КР572ПА1 метод (1) не сра- батывает - уровень шума образуется больше, чем при стандартных 8 битах. Когда я при первом же эксперименте услышал этот шум,то подумал на глюк в программе,т.к. 8 бит ПА1 можно проверить непосредственно, прямо в бейсике. Вот так: FOR n=0 TO 255:OUT 251,n:OUT 251,0:NEXT n Однако Владимир Макаров на вопрос о его интерпретации проблемы ответил: "по- весь конденсатор между выходным сигналом и землёй". Мол,поможет. Но есть очень веские причины предполагать, что Макаров ошибает- ся. Дело в токовых ключах. Они, в отличие от R-2R матрицы, срабатывают медленно. Это означает, что быстрое чередование посылае- мых в ЦАП байтов 127-128-127... вызовет щёлкание ключей в разных фазах,что в опре- деленные моменты может звучать даже как 0 или 255. Если бы оно переключалось мгно- венно и выдавало только два соседних уров- ня,то и конденсатор бы не понадобился. Ко- нденсатор лишь приведёт напряжение к сред- нему уровню, а чему он равен? Он был бы в промежутке между 127 и 128 (это необходи- мое условие того, что метод звучит лучше, чем 8 бит) лишь при весьма линейной харак- теристике ЦАП. Я не верю в столь точную её линейность. ПА1 могла бы, вероятно, быть более эффективной в методе (2) с чередова- нием 0 и уровня, но для этого метода нужна большая таблица, он непригоден для практи- ческого использования. Естественно, вешать конденсатор я всё- таки пробовал, но это никак не помогло. Под эмуляторами Unreal Speccy, ZX Emul 0.34 (DOS) и Z80 Stealth ШИМ для Covox улучшает звук. Вероятно,в эмуляторах испо- льзованы фильтры,сглаживающие выход Covox, однако не исключено, что это делает звуко- вая карта.Другие эмуляторы не проверялись. Исходник SHIM.H - в приложении. К нему нужен 16-битный сэмпл.При удержании кнопок "P" и "Enter" звуковое устройство меняется с Covox'а на Beeper или Covox-13 соответс- твенно. По умолчанию Beeper тоже эмулиру- ется на Covox (чтобы было удобнее сравни- вать качество звука),это настраивается ме- ткой beeper. Порт Covox настраивается мет- кой covox. Перед проигрыванием сэмпл ухуд- шается на 2 бита (делится на 4 ),чтобы лу- чше слышать разницу. Но это тоже можно от- ключить. A. Coder
Другие статьи номера:
Похожие статьи:
В этот день... 10 ноября