ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ ПОДХОД

(С) Збитнев В.А., г. Новосибирск, 1993г.

КОМПЬЮТЕР И ЗВУК

Вы уже несколько знакомы с генерацией звука на Спектруме. Самый простой пример: оператор ВЕЕР в БЕЙСИКе. С остальными звуковыми эффектами Вы знакомы лишь понаслышке из игровых программ. Что представляет из себя звук на компьютере? На рис. 1 представлено классическое изображение гармонической частоты.

I

А А , ТА

Рис. 1

На компьютере такая синусоида неформируема. Мы не сможем на "Спектруме" сформировать плавное изменение положения диффузора динамика, т.к. доступ к динамику возможен только через бит 4 (здесь четвертый бит является пятым по порядку или числом 16, если все остальные считать нулями) порта номер 254.

Положением динамика управляет один бит, значит возможны только два положения, где 0 - начальное положение, 1 - максимальное удаленное от начального положения. Графиком частоты, образованной таким образом, служит рис. 2.

Рис. 2

Подобным образом информация считывается и записывается на магнитофон. Попробуйте набрать программу 1, в которой данные, считываемые с магнитофона, запоминаются в памяти. Информация может представлять собой человеческую речь, музыку и прочую звуковую информацию. Программа 2 проигрывает информацию, считанную с магнитофона и записанную в память, выводя ее на динамик компьютера.

В данном случае информация записывается в верхние две трети экрана с задержкой 15. Чем меньше эта задержка, тем быстрее заполнится память и более четко воспроизведение. Так что подбирайте ее по вкусу.

Программа 1.

TAPBUF LD HL,16384 LD DE,4096 SBUF LD C,1

Но даже при минимальном значении задержки звук не будет достаточно реалистичным. Из рис. 3 видно, что выделяются не все частоты, многие из них, находясь ниже 0, приравниваются к 0, а находящиеся выше 0, приравниваются к 1.

Над данными, которые считываются с магнитофона, можно выполнять некоторые операции, например, удаление низкой частоты, подавление шума, выявление преобладающей частоты. Выявление частот используется в цветомузыке. Набрав программу 3, Вы можете узнать, сколько импульсов (точнее перепадов с 1 на 0 или с 0 на 1) произошло за некоторый интервал времени.

Рис. 4

Представьте себе, что на динамик подана 1. Динамик начинает поднимать диффузор. А потом тут же подадим на него 0. Диффузор опять примет начальное положение. А что, если мы будем увеличивать значение задержки между подачей 1 и 0. Диффузор поднимется уже несколько выше, и так можно увеличивать эту задержку до тех пор, пока за промежуток времени между 1 и 0 диффузор не будет успевать достичь наивысшего положения.

Рис. 5

Если он будет успевать, то, как такового, изменения громкости происходить не будет. Вы, наверное, уже замечали, что в играх, в которых используется затухание, слышно, что при уменьшении громкости мелодии появляется высокая частота. Это происходит именно из-за этого эффекта. Подобные мелодии с затуханиями почти невозможно слушать на маленьких (высокочастотных) динамиках, так что наиболее благородно мелодия звучит на низкочастотных (больших) динамиках. Итак, мы выяснили, что для изменения громкости нужно изменять задержку между 1 и 0.

Программа 4.

МЕТКА

A A

(VL1+1),A

A,1

(DEL1 +1),A IX

A,(IX+0) A

Z,NO2 E,A

(NT2+1),A

A

A

A

A

(VL2+1),A

A,1

(DEL2+1),A

IX

C,2

B,0 BEEP BEEP DECVOL C

NZ,BEPS CONTIN

задержки громкости. Уход от возможного нуля. Установили задержку громкости в первом канале.

Установка компенсационной задержки, чтобы громкость не влияла на частоту. Переход к очередному байту данных (второй канал).

Проверка флагов в аккумуляторе. Обход, если 0 (играть не надо). Временно сохранили аккумулятор. Установка звука во втором канале. Деление на

восемь.

Плюс единица (уход от нуля). Установили задержку громкости во втором канале. Установка компенсационной задержки.

Переход к очередному байту данных.

Темп

мелодии.

Выдача сигнала на динамик. Выдача сигнала на динамик. Уменьшение громкости.

2 раза.

Возврат для приема очередных данных.

Регистр D - первый канал.

Регистр Е - второй канал.

VL1 - громкость в первом канале.

VL2 - громкость во втором канале.

DEL1 - компенсационная задержка 1-го канала.

DEL2 - компенсационная задержка 2-го канала.

1. - изменение громкости. 2. - изменение частоты. Рис.6

Теперь перейдем к формированию частоты. Обычно звуковая частота формируется так, как показано на рис. 2. Но можно формировать и другую форму частоты. Пример на рис. 6.

Теперь уже более понятно, как формировать частоту с изменяющейся амплитудой. Если Вы сделаете программу вывода звука по этому принципу, то Ваша программа будет работать нормально. Единственный недостаток: зависимость частоты от громкости. Предположим, задержка частоты равна 10, а задержка громкости равна 20. При уменьшении громкости будет слышно только изменение частоты и лишь в конце будет слышно некоторое изменение громкости.

Перейдем к более точному методу. Чтобы частота сохранялась при изменении громкости, введем еще один параметр: задержка для сохранения частоты (b). Ее суть состоит в том, чтобы расстояние между импульсами (d) оставалось постоянным, при изменении громкости (а). Значит, мы должны взять некоторое максимальное значение (amax), откуда b = amax - a.

Т.е. чем больше значение задержки громкости (a), тем меньше значение компенсирующей задержки (b). К примеру, для затухания (a) уменьшается на 1, а (b) увеличивается на 1 до тех пор, пока (а)>1. При (а)=1 затухание останавливается.

Рис. 7

Следующий вопрос: "Как сделать, чтобы одновременно могли работать несколько звуковых каналов?"

Представим себе некую сумму двух частот (рис. 8). Здесь график I - уменьшающаяся частота, график II - постоянная частота, а график S - результирующая (суммарная частота).

Каждый такой импульс представляет собой отрезок (ab) см. рис. 7. Правда, у первой и второй частоты (а) и (b) могут отличаться. Способ, предлагаемый на рис. 7 здесь не проходит. Отрезок (с) между импульсами одной частоты превращается в счетчик, который определяет: через сколько тактов должен произойти импульс. Этот способ вывода звуковой частоты реализован в программе 4.

Рис. 8.

Еще одно важное замечание: отрезок (ab) занимает 1/8 часть отрезка (с). Это необязательно принимать во внимание, но это обеспечивает нормальную регулировку громкости при более высокой частоте. А так как 256/8=32, то задержка (ab) принята равной 32.

Как работает программа. В памяти с адреса 31000 лежит массив данных. В каждом четном байте лежит значение частоты для I канала, в нечетном - значение ноты II канала. Если номер ноты равен 0, то данные канала не инициируются. Если четный байт более 127 (установлен 7 бит), то удар в барабан. Если четный байт равен 255, то мелодия считается оконченной. Выход из программы осуществляется также нажатием на любую клавишу. Звук барабана формируется продолжительной установкой 1 на динамик и сброс затем. В конце программы подпрограмма DECVOL уменьшает значение громкости обоих каналов. Но можно сделать один из каналов с постоянной громкостью или, наоборот, с ее увеличением.

1. Спектрум в школе - осваиваем интересные численные методы решения математических уравнений.
2. Sinclair logo - снова об обработке списков. (продолжение, начало см. на с. 69-74, 90-95, 178 - 182).
3. Применение ассемблера для создания быстроработающих программ - продолжение, начало см. с. 9-12, 48-61, 97-103, 183-188. Команды ATTRIBUTE, SCREEN$ и POINT.
4. Страница iS-DOS - новинка сезона - дисковая операционная система для SPECTRUM "iS-DOS".
5. Профессиональный подход - компьютер и звук.
6. Читатель - читателю - к вопросу о стандартизации Спектрумов.
7. Читатель - читателю - SPECCY + АСТРОЛОГИЯ.
8. Сделайте сами - программа для создания адвентюрных игр ABS.
9. Компьютерная новелла - Стратегия капитана Кренона. Часть 2. Столкновение (по мотивам программы Rebel Star 2).
10. Последние известия - в эти октябрьские дни "ИНФОРКОМУ" исполнилось четыре года и в связи с этим мы предприняли ряд важных шагов, для которых, как нам кажется, настало время.