Hardver+zenemlék

2012. május 27.

Sound Interface Device, azaz a SID

Ez a bejegyzés egyszerre lesz hardverismertetés, és mivel hangképző chipről van szó, zenei részleg is lesz benne. Hosszú lesz, de megpróbálom értelmes keretek közé szorítva a lényegre hagyatkozni.

A SID (ahogy többen ismerik) nem más, mint a MOS Technology cég chipváltozatainak összefoglaló neve (főváltozatok: 6581 és 8580), a Sound Interface Device betűszóból képezve.
 

 

Alapvetően a Commodore cég gépeinek, a Commodore 64-nek, a Commodore 128-nak, valamint a kevésbé ismert CBM-II és Commodore MAX gépek hangképző chipjei voltak.

 

Képességek, technológiák

- három, külön programozható hangoszcillátor 8 oktáv hangterjedelemben (16-4000 Hz között)
- négy különböző hullámforma hangonként (fűrészfog, háromszög, négyszög, pszeudo-random)
- digitálisan vezérelt szűrő alul/felül/sáváteresztő módban (6dB/oktáv sáváteresztő, 12db/oktáv alul-felüláteresztő), ezek kombinálásával sávszűrőt is lehetett alkalmazni
- három ADSR hangerővezérlő (a hang felfutását -A-, a hang kitartási szintre állását -D-, kitartását -S-, majd lecsengését -R- szabályozta)
- három gyűrűs modulátor (a háromszög és a négyzet hullámforma keverésére, pl. szinuszjelhez)
- két 8 bites analóg/digitális konverter
- véletlenszám/moduláció generátor
- hangoszcillátor-szinkronizáló mindegyik oszcillátorhoz

 

 

A chip tervezője Robert "Bob" Yannes, aki 1981 végén 5 hónap alatt tervezte meg csapatával az újdonságnak számító eszközt. Újdonságnak számított, hiszen a korábbi számítógépek ilyen téren szerinte (és mások szerint is) nem alkottak igazán nagyot, a grafikai és programozói irány mellett a fejlesztés nem volt kiemelkedő.

Mivel maga is sokat tudott a zenéről, egy igazán jó minőségű hangchipet akart létrehozni. A tervezés alatt közös oszcillátorról működő 32 hangot működtető chip volt a célkitűzés, de idő hiányában inkább a chipen három oszcillátort helyeztek el, 3 hang használatához.
Szintén tervbe volt véve egy beépített frekvenciatáblázat a leggyakoribb hangokhoz, de helyhiány miatt ez is kimaradt a végére. Mivel rendelkezett audiobemeneti lehetőséggel, később lehetővé vált az "effektgép" módú használata is.

Az első változat a 6581-es, a fejlesztett változat pedig a 8580-as volt; a korábbi változatnál előfordultak pontatlansági hibák az elképzeléshez képest, amelyeket javítottak az újabb fejlesztések mellett.

Változatok

A chipeken látható egy dátumkód a következő formátumban: XXYY (az XX az aktuális hetet, az YY pedig az évet jelenti, pl. MOS 6581 5182 - 1982. 51. hetében gyártott 6581-es).

A 6581-est 81 vége és 92 között gyártották, különféle alváltozatokban (R1,R2,R3,R4,R4 AR).
A 6582-est 1986-ban Hong Kongban, a 6582 A változatot pedig 89 és 92 között a Fülöp-szigeteken.
Az új 8580 változatot 86 és 93 között Hong Kongban, a Fülöp-szigeteken és az USA-ban.

 

Technikai különbségek a 6581/6582 és a 8580 változatok között

A 4. csatorna, avagy mit lehet kihozni egy hibából

A 4. "hangcsatorna" nem más, mint egy, a korai változatnál előforduló "hiba" kihasználása. Ugyanis a gyártási technológiákból adódóan és az analóg/digitális részek közötti leválasztás minősége miatt a chip kimenete valamilyen szinten mindig eltért a nullás szinttől ("alapzaj").
Ezt a hangerő-regiszteren átengedve az eltérés már PCM formában (impulzuskód-moduláció) lehetővé tette a digitális negyedik hang használatát, 4 bites hangmintás alkalmazásra.
Ezt használta fel már idejekorán több játék is, pl. a híres Impossible Mission, vagy a Ghostbusters, Leginkább csak néhány másodpercnyi hangmintákra volt használható, a gép processzorát is terhelte a folyamat.

A későbbi változatoknál (A C64C, avagy a C128 gépekben) már a 8580 chip került a gépbe, amelynél a fentebb említett hibát kvázi eltüntették. Így a negyedik csatornát kihasználó hangminták nagyon halkan voltak már hallhatóak.
Hogy ne legyen hátrány, képesek voltak ezt is megoldani; hardveresen, a korábban említett audiobemenet használatával, vagy pedig szoftveresen, a négyszögjel használatával (bár ekkor az egyik csatorna időlegesen használhatatlan volt).

Az X '2008 demópartin új módszert mutattak be a negyedik csatorna használatára:

A hullámforma generátor tesztbitjét használva nullázzák az oszcillátort, amikor a háromszög hullámforma gyors felfutása tart. Ezután az összes hullámformát letiltva a digitális-analóg konverter az utolsó jelet adja tovább, amely már maga a kívánt hangminta. Így képesek lettek 4 darab 8-bites hangmintacsatorna használatára, 2 további szokványos csatornával. Ugyanakkor mindet lehet szűrőkkel továbbkezelni, hiszen maga a szűrés a hullámforma generátorok után helyezkedik el.

Gyártástechnológiai és működési különbségek

- A 6581-es változat n-típusú fémoxid-félvezető MOSFET-ek használatával készült, 12 V feszültséggel működtették, míg a 8580-as nagy sűrűségű fejlettebb technológiával, és 9 V feszültséggel működött. Ezért nem melegedett annyira és tartósabb is volt.

- A stabilabb hullámgenerátorok miatt a keverési effektusok kevésbé voltak észrevehetők (hangzási hiba), valamint a kevert hullámformák jobban hasonlítottak a szabványra (miszerint logikai ÉS kapcsolattal történik a keveredés).

- Hasonló különbség tapasztalható a szűrőknél, és az alapzajnál is: a 8580 esetében jobb a szűrési terület vágása, valamint jobb az analóg/digitális leválasztás, kevésbé zajos és torz a kimenet.

Mindezek ellenére számos SID zenész a régebbi változatot részesíti előnyben, és pont az említett torzítások miatt. Olyan erős torzítást produkál a szűrő, hogy könnyen fel lehet használni pl. torzított elektromos gitár szimulálására is. Vagy mivel a felsőáteresztő rész a többi kimenethez képest gyengébb vágásával a hangok több basszussal rendelkeznek, sőt a nemlinearitás miatt a jelgenerátorok digitális/analóg áramköreit is további torzításra használva képesek a létrehozott hangokat gazdagabbá tenni.

 

Amire kitalálták, vagyis zenék, hanghatások

Számos zene, feldolgozás, újragondolás fűződik a SID által megformált hangokra. Híres zenészek (főként a számítógépes szcénára gondolok) kezdték el itt tevékenységüket, maradandót alkotva évtizedek távolából is. Néhányukról majd később írunk, most csak rövidebben.

A korszak ismert zeneszerzői közé tartozik például
Chris Hülsbeck (The Great Giana Sisters, R-Type, To be on top, Turrican), Jeroen Tel (Cybernoid, Supremacy), Martin Galway (Arkanoid, Green Beret), Rob Hubbard (One man and his droid, Spellbound), Ben Daglish (Gauntlet, The Last Ninja)...

De még ma is használnak SID hardvert egyesek új szerzemények létrehozására. Bár már nem igazán a régi állapotában, hanem új elgondolásként, más hardverek alapjaként.

 

Új hardverek régi alapokon

MIDI-eszközök, PC-re köthető konverterek, zenei cartridge kiegészítők. Mindezek a hardverek mind-mind a SID chipre épülő találmányok, projektek.

Elektron SidStation (link)
1999-2006 között fejlesztett, (a legtöbb esetben késői gyártású 6581) SID chip köré épített jelgenerátor. Természetesen stabilitási újításokkal felszerelve, hogy csökkentse az alapzajt, stb. Képes az alap jelformákra, szűrőkkel van ellátva, és kívülről vezérelhető kezelőfelülettel és kiterjedt MIDI támogatással rendelkezik.
Számos zenész használta munkáihoz a SidStationt, de újat már nem gyártanak az alapanyag SID chip hiánya miatt.


Sőt több esetben használták "samplerezésre", amelyet később lopásnak mondott ki a bíróság. A leghíresebb a Timbaland-per, ahol egy finn Amiga demo zenéjét remixelték c64-re, és később ezt használta fel Timbaland egy Nelly Furtado dalhoz. Egy másik ismertebb felhasználás a Zombie Nation a Kernkraft 400 (link) számukkal, ahol a Lazy Jones játék főzenéjét használták fel, sokkal felismerhetőbben.

 

MidiBox SID/SEQ (link)
Akár 8 SID chipből is álló MIDI-kontroller/szekvencer, amelyet PIC mikrokontrollerekkel építenek fel, majd különféle házakba szerelve programmal, kezelőgombokkal, LCD-kel vezérelnek.

Működéséhez MIDI eszköz szükségeltetik, mivel annak jelét dolgozza fel és adja vissza, lásd az alábbi videókat, valamint honlapját.
Mivel szabad forráskódú, és jól dokumentált (link), így számos változat született belőle, amelyeket az oldalukon is ismertetnek. Íme néhány példa, videókkal illusztrálva.

 

Fentebb két fajta változat, alul pedig másik két fajta változat működés közben.

 

Prophet 64/ MSSIAH zenei cartridge C64-hez (link)

A Prophet 64 volt az elődje a MSSIAH (MIDI SID Software Integrated Applications and Hardwar) kártyának, amely segítségével a C64 pl. SID vezérelt MIDI géppé alakítható, mivel tartalmazza a hardvert és a szoftvert is.
Az alábbi videóban plusz SID chipet biztosító kiegészítőt is használnak, így érhető el a 6 csatorna.


HardSID hangkártya (link)

Egy magyar fejlesztésű hangkártyacsalád, amely igazából közvetlen kapcsolatot biztosít (az emulálás helyett)a beépített SID chip(ek) felé (korábban ISA, majd PCI és USB csatlakozóval ellátva PC felé), így válik lehetővé annak programozása, zenék közvetlen lejátszása, emulátorokhoz, zeneszerkesztőkhöz, stb.

 

 

Hasonló megoldás még a svéd SIDblaster (link), amely egy USB-re köthető hangeszköz a HardSID-hez hasonlóan, nagyjából ugyanazok a programok is használhatóak hozzá.

Sőt, ami azt illeti a híres SID chip képességeit képesek voltak áthelyezni/konvertálni BBC Micro gépre a C64-en megírt zenét (link) a BeebSID áramkör és egy adatkábel segítségével.
Egy másik projekt pedig a japán MSX otthoni számítógéphez készített PlaySoniq (link) cartridge köré épült, amely egy egyedi kártya, amelyben a Sega Master System II videóprocesszora mellett egy SID szolgáltatja a hangot, miközben képes SMS, vagy SC-1000 programokat futtatni a max. 16 MB memóriájával.

 

Az őschip új köntösben

SwinSID (x2) (link)
Egy olyan hardver amely alapból 30x gyorsabb a C64 fő processzoránál, kerül a régi SID helyére. Akár két 32 Mhz-es mikrokontrollerel 2 SID chip is felhasználható, programozható, fejleszthető kiegészítő. Chipenként 6 db 8 bites csatorna, mindegyiknél 2 oszcillátorral.

V-SID, PhoenixSID
A SID chip újragondolása modern hardverekkel, főleg FPGA programozható kontrollerek segítségével. A hardver emulálása az eredeti chip ismertetőjével, adataival, illetve alapos vizsgálatával történt. Mindkét projekt 2005/2006 környékén jött létre.

 

SID-zenék a jövőnek

Még a kilencvenes évek elején történtek az első próbálkozások a SID chip szoftveres emulálására, vagyis programokra, amelyek annak képességeit tudták emulálni. Az egyik ilyen volt a PlaySID alkalmazás, amelyet számos más követett (pl. Acid64, JSidplay2, reSID), összehozva a SID zene kedvelőit, akik már más platformokra is áttértek. Ezek a programok kisebb-nagyobb mértékben emulálják a SID chipeket (külön 6581 és 8580 verziójú zenék, illetve lejátszási módokkal), és vannak amelyek apróbb javításokat (torzításmentesítés, szűrőjavítás) is alkalmaznak.

Maga a SID file alaphelyzetben csak emulátorokra és zenelejátszókra használt file, de vannak C64-en való futtatáshoz külön betöltőprogramok (RealSIDplay), valamint konvertálók (PSid64).

Több változata van a SID fájloknak amellett, hogy a PSID egy régebbi változat az RSID ellenében. Leginkább a lejátszó program (Sidplay vagy Playsid) az, amitől függ; például a .PSID fájl a Playsid, a .SID pedig a Sidplay változata volt.
Plusz még általában tartozik ezekhez egy különálló, vagy összefésült információs fájl is, amely a megfelelő lejátszóknak adja át a zene adatait (mint egy id3tag), többek között a címet, melyik demo/játék tartalmazta, ki szerezte és melyik évben, valamint hogy melyik chipre íródott, milyen normával (PAL/NTSC)...

A legnagyobb választék, ahol ilyen SID fájlok találhatóak, a HVSC (High Voltage SID Collection, link), ahol 1996 óta gyűjtik, szakértő módon elemzik, információkat adnak hozzá. A kollekció néhány havonta frissül, és úgy mondják, hogy az eddig létrehozott összes c64 zene (ami nem remix) megtalálható itt, legyen szó akár demo akár játék, akár oktatóprogram hanghatásairól.

Ez a mennyiség jelenleg nem kevesebb, mint 41.250 ingyenesen letölthető SID fájl!

Ezek meghallgatására megoldásokat is kínál az oldal Players részlege, ahol nem csak Windowsra, hanem Linuxra, Macintoshra és Android eszközökre, pl. Iphone telefonra is találhatunk lejátszóprogramot. Egyediként még lehetőség van Playstation Portable, vagy Nintendo DS, avagy Wii konzolon is ilyeneket hallgatni, a már magától értetődő mp3 lejátszókról nem is beszélve.

Bit-remix

De vannak olyanok is, akik az egyszerű zenehallgatáson túllépve remixelik, újraépítik a híres számokat, mai szóval remixelik azokat. Ezeket a Remix64 (link) oldalon teszik elérhetővé, több hírrel és információval egyetemben a közösséget érdeklő témákról. A témában hasonló oldal még az RKO (link) is.

Vannak egyéb újítók is, a Machinae Supremacy (link) csapatról már írtam is, de vannak mások is, róluk majd még szó lesz más posztban.

Ha szokásunk webrádiókat hallgatni (illetve van rá lehetőség), akkor érdemes kipróbálni a c64 tematikus netrádiókat: a SLAY radio (link) remixeket és eredeti számokat játszik a korábban említett remixoldalakról, illetve a C64audio underground kiadó (link) lemezeiről.

De az eddig felsorolt oldalak is csak kis szeletei az interneten fellelhető oldalaknak, illetve netrádióknak, podcastoknak. Bizonyos esetekben más retro zenékkel együtt lehet őket hallgatni, pl. Amigás vagy konzolos zenékkel egyetemben (link, link).

 

Kiegészítő médiaszekció

 Egy órányi hatvanas válogatás lista a feltöltő kedvenc SID zenéiből.

Így nézne ki a Skyrim c64-en, plusz zene:)

A fentebb már említett remixek közül egy szösszenet:

 

Felhasznált, ajánlott irodalom:

Wikipedia MOS SID szócikke
Commodore SID 6581 adatlap
A posztban linkként feltüntetett oldalak
 

 

A bejegyzés trackback címe:

https://retemu.blog.hu/api/trackback/id/tr114527424

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

Aramir1975 2012.05.27. 21:35:02

Apró hiba, de a Turrican zenéje Chris Hülsbeck műve, nem Jeroen Telé.

Sunsetjoy · http://retemu.blog.hu 2012.05.27. 22:18:42

@Aramir1975: Köszi, javítva, elnéztem egy zárójeles résszel arrébb.

Jeroen Tel amúgy csinált egy apró szeletet csinált a Turrican c64-es verziójában, a digitalizált szöveget az intrónál. Amigán csinálta C. Hülsbeck a zenét, azt rakták át többek között más zenészek 64-re.

www.youtube.com/watch?v=DQw6c3qlIt4

Aramir1975 2012.05.27. 23:46:25

A C64-es verziót nem ismerem annyira, Amigás voltam annó :) De ahogy hallgatom most a sid zenét, eléggé eltér az Amiga zenéjétől, kivéve amiket Hülsbeck készített, itt elég jól leírják melyik zenét ki készítette:
www.hardsid.com/s.php?Turrican%207c76
Sőt még azt is megtudtam most, hogy ki beszélt a digiszövegben :D
www.hardsid.com/s.php?Turrican%20%28intro%20speech%29%2076a0

Ezt a linket el is mentem magamnak :)

Sunsetjoy · http://retemu.blog.hu 2012.05.28. 05:49:10

@Aramir1975: Hasonló oldalról való az előbb említett infó, konkrétan egy zeneiCD rendelő oldal Turrican részéből.