Connu maintenant sous le nom de «haut-parleur système» ou simplement «tweeter»,
PC Speaker est né en 1981 avec le premier
ordinateur personnel
IBM . Héritier de plusieurs générations de gros ordinateurs pour les affaires sérieuses, dès sa naissance, il était uniquement destiné à fournir les signaux les plus simples du système, et n'a pas pu faire ses preuves en marquant les programmes de divertissement qui dominent le marché intérieur. Fortement inférieur aux puces sonores des systèmes de jeux spécialisés, disparaissant dans l'ombre des cartes son avancées bientôt émergentes, il a été soutenu par de nombreux développeurs sur le principe résiduel - comme une option qui produit au moins du son en l'absence de meilleures alternatives. À de rares exceptions près, des versions grossièrement simplifiées et entièrement à voix unique de mélodies, composées à l'origine pour des appareils beaucoup plus puissants, ont été jouées via le haut-parleur.
L'album de musique System Beeps a été écrit pour
PC Speaker en utilisant la même technique de base que les anciens jeux, et selon la formule typique de la créativité rétro-informatique proche de la demoscène, il est destiné à révéler pendant de nombreuses années le potentiel inexploré de cet appareil audio le plus simple. En fait, vous pouvez écouter le résultat et vous faire une opinion sur le succès de cet événement sur
Bandcamp ou dans la vidéo ci-dessous, et le texte plus approfondi approfondit la structure du conférencier, l'historique du projet et les moyens d'obtenir un résultat similaire pour ceux qui veulent en savoir plus.
Haut-parleur PC
Techniquement, le haut-parleur est un petit haut-parleur ou émetteur piézo, directement contrôlé par l'un des canaux du temporisateur système 8253, divisant la fréquence d'horloge d'entrée de 1,19 MHz par la valeur 16 bits définie par le programme. Pour obtenir du son, le mode de comptage est utilisé, dans lequel la minuterie produit un méandre, c'est-à-dire une onde carrée. C'est un petit, mais toujours un pas en avant par rapport au son des ordinateurs précédents ou économiques tels que
Apple II et
ZX Spectrum , où le haut-parleur était simplement connecté à un port d'E / S à un bit, et le processeur devait gérer la génération du son. L'utilisation du canal de minuterie permet au processeur de sélectionner simplement la hauteur souhaitée et de continuer à faire d'autres choses. Cependant, le processeur peut synthétiser par programmation des sons de diverses natures et une vraie polyphonie.
Le haut-parleur du PC ne peut pas paraître plus fort ou plus silencieux, plus doux ou plus lumineux. Tout ce dont il est capable sans intervention constante du processeur est de grincer ou de ne pas grincer avec une hauteur donnée avec le même timbre inchangé.
Lors de la lecture d'effets sonores ou de musique, le processeur met à jour l'état du haut-parleur - active et désactive le son et modifie sa hauteur - à certains intervalles. En général, ces modifications se produisent dans l'interruption du canal zéro du même temporisateur système. C'est la norme 18,2 Hz, mais les jeux modifient souvent cette valeur vers le haut, dans la plage de 30 à 200 Hz, selon le jeu.
La gamme effective de fréquences disponibles pour le haut-parleur est d'environ 100 à 2000 hertz. Bien que d'autres fréquences puissent être définies, divers problèmes commencent en dehors de la plage spécifiée. Premièrement, les enceintes utilisées elles-mêmes ne reproduisent pas bien ces fréquences. Deuxièmement, au-dessus de 2000 Hz, une déviation notable des fréquences possibles par rapport aux fréquences des notes commence, et lorsque la fréquence du son tombe en dessous de la fréquence de mise à jour de l'état du haut-parleur, les mises à jour commencent à fonctionner tardivement - le minuteur ne met pas à jour le diviseur de fréquence jusqu'à la fin de la période de comptage avec le diviseur précédent. .
Polyphonie à une voix
Étant donné que le haut-parleur est capable de reproduire un seul canal sonore ou «voix», c'est-à-dire une seule fréquence à la fois, ce qui est très petit à des fins musicales, les programmeurs et les auteurs de musique ont trouvé des moyens d'obtenir une polyphonie imaginaire ou réelle. On peut distinguer trois approches principales.
Dans la première approche, le haut-parleur génère le son comme d'habitude, le lecteur de musique met à jour la fréquence du son par minuterie avec une certaine fréquence et ne charge presque pas le processeur. Mais en même temps, deux ou trois canaux virtuels avec des parties différentes sont lus simultanément, et les valeurs de la fréquence et du son on / off sont alternativement émises par eux vers le haut-parleur réel dans chaque mise à jour. Par exemple, avec deux canaux dans la première mise à jour, le son est émis par le premier canal virtuel et dans le suivant - à partir du second. La polyphonie est également implémentée dans les jeux de
Lotus III et
Xenon 2 . Comme souvent un canal virtuel joue une partie de basse, et une autre mélodie, et ces parties ont des pauses, il s'avère alterner soit des notes éloignées, soit des notes alternées et du silence, ce qui conduit à des grésillements constants, désagréables pour l'oreille. Vous pouvez le réduire en refusant les pauses dans certaines parties, comme dans
Golden Axe , qui aggrave considérablement les moyens expressifs (les pauses en musique sont tout aussi importantes que les notes), ou en désactivant l'alternance des canaux lorsqu'il y a une pause dans l'une d'entre elles, ce qui donne un son plus clair de notes simples, comme dans
Stunts .
La deuxième approche peut être observée dans les jeux
Lucas Art , dans lesquels la qualité des versions de haut-parleur de l'accompagnement musical a traditionnellement reçu plus d'attention. En règle générale, ils sonnent principalement une mélodie à une seule voix avec de rares inserts de basse et des éléments rythmiques espacés dans le temps, interrompus par des sons très courts et saccadés de la partie du deuxième canal auxiliaire, par exemple l'arpège ou la batterie. En d'autres termes, les canaux ne s'alternent pas constamment, mais seulement à de courts moments lorsque la deuxième voix noie la première. Des exemples peuvent être entendus dans les jeux
Monkey Island ,
Loom ,
Indiana Jones et peut-être la version la plus avancée de l'arrangement dans
Zak McKracken et Alien Mindbenders . Cela crée une illusion auditive plus convaincante et agréable à la polyphonie, bien qu'elle soit plutôt limitée.
Dans la troisième approche, le haut-parleur ne génère pas de son par lui-même, mais est utilisé comme un codeur numérique-analogique à travers lequel le son ou les numérisations programmées par le processeur sont reproduits. Ce processus nécessite des ressources de calcul importantes, chargeant presque complètement le 8086 normal, donc la méthode a gagné en popularité avec la distribution du 80386. La qualité du son joué de cette manière est faible et objectivement inférieure à même le
Covox fait maison le plus simple d'une poignée de résistances, mais à ce moment-là, c'était une réalisation impressionnante, par un dont
RealSound , même un brevet a été déposé et la technologie a été sous-licenciée.
La transformation du haut-parleur en DAC peut être effectuée en activant / désactivant simplement le son avec un compte interdit, ce qui donne le DAC 1 bit le plus simple, ou en utilisant le canal sonore du minuteur pour générer de courtes impulsions de différentes longueurs à une fréquence définie par le minuteur du système (PWM), qui le transforme en un meilleur DAC 6 bits. La première option peut être entendue dans la musique multicanal dans les
jeux Fantasy World Dizzy et
Hard Drivin ' , la seconde est plus souvent utilisée pour jouer de la musique basée sur des échantillons, par exemple, dans
Pinball Dreams . Il a également été utilisé dans des projets divertissants du passé comme
TEMU et
VSB - des émulateurs logiciels de la puce audio à trois canaux
Tandy et la partie numérique du
Sound Blaster , permettant en l'absence de ces appareils de restituer le son voulu via le haut-parleur (nécessite
386SX et plus).
Album et histoire de création
Au départ, je n'avais pas de plan pour faire un album de musique. Il y avait une recherche créative d'une image audiovisuelle pour un projet de jeu avec un style pour les jeux pseudographiques de l'ère XT, et pour une image authentique maximale, l'idée est venue d'écrire non seulement la stylisation, mais la musique vraiment possible sur
PC Speaker , la formule musicale classique suivante des jeux 8 bits - des pistes en boucle d'une durée d'environ minutes. Je ne voulais pas utiliser le son numérique ou la synthèse logicielle, car le résultat ne correspondrait guère à l'esprit de l'époque et n'aurait pas de caractère particulier. Les mélodies à une voix font l'objet de mon intérêt depuis l'époque de
ZX Spectrum et de ma connaissance des jeux
Ping Pong ,
Stardust ,
Score 3020 . Et comme il y avait un tel cas, je voulais essayer d'écrire de la musique à une seule voix, mais pour obtenir un résultat inhabituel en raison de l'arrangement - un défi attrayant pour le compositeur.
Le travail sur la musique a emporté encore plus que le travail sur le jeu. Dans le processus de gravure de l'idée, le plugin
VSTi PCSPE a été développé et publié, plusieurs esquisses de mélodies et des versions de reprises d'essai d'anciennes pistes ont été réalisées afin de développer la technique de travail avec des arrangements à une voix et de trouver des solutions communes au son. Plus tard, il est devenu clair que le résultat ne correspond toujours pas à la vision du projet de jeu, et le projet lui-même est progressivement allé à la table. Mais le matériel musical est resté, et le potentiel entendu a suggéré qu'il serait bien de l'arranger rapidement comme une petite collection séparée de morceaux pour
MS-DOS , au moins comme une démonstration des capacités du plugin.
Cela n’a pas fonctionné rapidement, l’affaire a traîné en longueur, plusieurs morceaux se sont transformés en plusieurs dizaines, une collection de mélodies aléatoires est devenue un album thématique, les plans ont changé, les délais ont changé. En conséquence, la réalisation de l'idée a pris un an et demi, de juillet 2017 à janvier 2019. Pendant ce temps, j'ai réussi à créer
AONDEMO et à en écrire une piste (le fer à repasser AON répète presque le
haut-parleur du PC ), ainsi qu'à participer au développement du code sonore et des utilitaires pour le jeu
Planet X3 , qui comprenait également la toute première piste écrite pour la collection comme piste de titre.
L'achèvement du projet a été constamment reporté, de plus en plus de pistes y ont été ajoutées jusqu'à ce que toutes les idées et croquis initiaux soient complètement épuisés. Dans sa forme finale, l'album comprenait 23 titres, divisés en trois groupes.
La face A contient 16 pistes principales, plus ou moins connectées par un thème et un son communs. Pour la plupart, ils ont été composés spécifiquement pour l'album, à partir de zéro ou sur la base de vieux matériaux qui fonctionnaient bien pour un arrangement à une voix. Le principe de sélection dans ce groupe était original et plus réussi, il me semblait, l'arrangement dans les restrictions sélectionnées, par rapport à d'autres pistes.
La face B comprenait 6 pistes, prétendument moins réussies, qui étaient des versions de reprise de mes anciennes œuvres pour d'autres plateformes, ou étaient basées sur du vieux matériel plus ou moins élaboré, qui prenait initialement des formats complètement différents - du module XM à la chanson pop-punk. La piste, déjà éclairée dans
Planet X3 , était également incluse ici.
La face X comprenait une piste d'
AONDEMO avec des modifications minimes. Une telle séparation se fait comme une blague d'humour.
L'album lui-même est réalisé sous la forme d'un programme de
lecture pour
MS-DOS 3.3 et supérieur, qui s'exécutera sur
IBM PC XT avec au moins 256 Ko de RAM et une
carte vidéo
CGA . Étant donné que la carte
CGA d' origine est sujette à la soi-disant «neige», un artefact visuel lorsque vous essayez de mettre à jour l'écran pendant que le faisceau se déplace le long du raster, le programme est présenté en deux versions -
sbx.com sans l'effet d'un analyseur de spectre, mais aussi sans neige, et
sb.com avec lui effet. Pour un rendu plus fluide de l'analyseur, il est souhaitable d'avoir un processeur plus puissant. Bien sûr, des ordinateurs plus modernes fonctionneront également, par exemple, avec le téléchargement de
FreeDOS depuis
USB , ainsi que l'émulation de
DosBox .
Composante musicale
L'album n'utilise aucune astuce logicielle, comme la synthèse du son par le processeur et l'utilisation du haut-parleur comme DAC. La technologie est la plus traditionnelle - onde carrée strictement monophonique générée par la minuterie du système, avec une mise à jour de la hauteur avec une fréquence relativement grande, mais pas hors de l'ordinaire de 120 Hz, qui est tout à fait capable du XT classique et laisse suffisamment de temps processeur pour effectuer d'autres tâches en plus de jouer de la musique.
Tout le secret réside dans une approche particulière de l'écriture de mélodies et d'arrangements. Ici, l'expérience précédente dans divers domaines connexes a beaucoup aidé - l'expérience de l'écriture d'un chiptune classique pour les puces sonores du passé, dans lequel vous devez souvent combiner plusieurs parties sur un même canal en alternant et en chevauchant des méthodes; expérience dans le développement de moteurs sonores pour les jeux sur de vieux ordinateurs, où les effets sonores empruntent des canaux à la musique, la noyant; ainsi que l'expérience d'écriture de musique originale pour le lecteur. Comme il s'est avéré plus tard, en fait, j'ai développé l'approche de la musique de haut-parleur utilisée par
Lucas Art , bien qu'à l'époque où j'ai commencé, je n'entendais que le thème de
Monkey Island .
L'un des problèmes intéressants qui devaient être résolus presque au début du travail était la batterie et les instruments à percussion. En chiptune, ils sont généralement réalisés en utilisant un canal de bruit, mais il n'y a aucune possibilité de perdre du bruit sur le haut-parleur à un taux de rafraîchissement de l'ordre de quelques dizaines à plusieurs centaines de hertz.
Le coup de pied de basse et les toms fonctionnent bien même sans bruit, sous la forme de simples glissières vers le bas à différentes vitesses et durées - le coup de pied est plus rapide et plus court à partir d'une note basse, les toms sont plus lents et plus authentiques à partir de notes plus hautes. Mais le principal instrument de percussion, le petit tambour (de travail), sous la forme d'une simple diapositive, ne semble pas convaincant et ne coupe pas le mix chargé avec d'autres éléments. Ici, l'astuce a fonctionné, souvent trouvée dans la simulation de la caisse claire sur
SID et
AY-3-8910 - muet à court terme au début de la diapositive, créant l'effet d'une fraction. Cela rend le son très différent des autres instruments de percussion et améliore également la visibilité de la batterie dans le mixage. Cela se manifeste surtout en conjonction avec les résonances caractéristiques d'un vrai locuteur.
En raison du manque de bruit, j'ai dû abandonner tous les ennemis. Pour un son plus varié et intéressant, les instruments de batterie diffèrent entre les pistes. Quelque part ils sont plus longs, quelque part abrupts, ils sonnent plus ou moins haut, parfois des éléments supplémentaires sont présents.
Dans le processus de travail sur la musique, des techniques universelles ont été développées qui conviennent à l'écriture d'arrangements monophoniques pour tous les appareils monophoniques qui n'ont pas de contrôle de volume, que ce soit une carte musicale, une machine CNC ou une bobine Tesla. Parmi eux:
- Une caractéristique de l'ouïe humaine lorsqu'un son prétendument plus fort masque des sons plus silencieux. Par exemple, un battement de tambour ou une note d'une mélodie centrale - ils distraient l'attention et rendent la disparition à court terme d'autres parties discrète.
- Un arrangement dans lequel il y a suffisamment de pauses entre les notes. Cela est particulièrement vrai pour les parties introductives. À ces moments, les composants sont clairement audibles séparément et ont l'occasion de se souvenir, de sorte que pendant le développement de la piste, lorsque l'arrangement devient plus dense, le cerveau continue de reconnaître la présence de ces éléments, même s'ils deviennent à peine audibles dans le mix.
- Composer des mélodies dans lesquelles une partie importante des notes tombe sur une part faible, ainsi que le décalage du début des notes par rapport à la grille du mètre. Cela permet aux notes de mélodie de faire des pauses dans l'accompagnement, réduisant ainsi le chevauchement des parties. En particulier, cela vous permet de gagner un peu d'espace pour les notes des parties de basse, qui sont importantes pour entrer dans une part forte. Cela donne aux mélodies une forte syncopie, crée une sensation de funkiness, ce qui est bénéfique pour leur intérêt.
- Arpèges de chiptune ordinaires à différentes vitesses, y compris des arpèges à deux notes très rapides à 120 Hz. Les variations de vitesse vous permettent de créer des éléments d'un arrangement avec un son différent, ce qui aide beaucoup en l'absence de moyens expressifs de timbre - après tout, toutes les notes ont le son de la même onde carrée.
- Des pauses répétées dans des sons étendus, par exemple, dans un instrument solo, dans lequel d'autres canaux virtuels sont entendus. En règle générale, ces instruments commencent par un son continu, puis des pauses apparaissent et leur fréquence et leur longueur augmentent progressivement, ce qui est une sorte d'imitation de la baisse du volume.
- Variations de la durée des notes, y compris des notes très courtes, pour simuler une différence de volume. Il est utilisé pour souligner l'ondulation dans les parties de basse, où les notes tombant sur un rythme fort ont une durée plus longue, et aussi pour créer un effet d'écho lorsqu'une partie avec des notes de même durée fait écho, mais avec des notes de durée nettement plus courte.
Composante technique
Un autre point clé du travail sur l'album est l'utilisation d'outils modernes qui le rendent beaucoup plus confortable et efficace. Il s'agit d'un
Reaper de studio numérique moderne
, que je connais bien (un programme similaire à
FL Studio ,
Cubase et similaires) et un ensemble de plugins VST auto-développés.
Une telle approche est expérimentale, totalement non conventionnelle pour créer un «vrai chiptune», c'est-à-dire une musique destinée à être jouée sur un véritable appareil - généralement à cette fin, des programmes spéciaux de suivi ou un bourrage manuel des données musicales sont utilisés. Bien sûr, le même résultat peut être obtenu par des moyens plus classiques (ce qui a été fait pour la
planète X3 ), mais cela nécessite plus d'efforts et une distraction régulière du processus créatif à des points purement techniques.
Spécialement pour créer de la musique de haut-parleur, le plugin
VSTi PCSPE a été développé. Il émule le matériel des
haut-parleurs PC , vous permettant d'entendre immédiatement un résultat proche du réel, et met également en œuvre un système d'instruments chiptune, similaire à ceux utilisés dans les trackers pour diverses puces sonores.
Les enveloppes de volume virtuel (priorité), les arpèges et les changements de hauteur sont spécifiés comme des lignes de texte avec un format très simple rappelant le langage de programmation musicale MML (par rapport aux lignes de lettres de l'instruction PLAY en BASIC ). À l'aide de ces enveloppes, vous pouvez définir, par exemple, divers sons d'instruments à percussion ou un instrument solo avec un vibrato qui augmente progressivement.Mais la tâche principale du plugin est de réduire automatiquement les entrées MIDI multiples-des pistes avec différentes parties à la piste monophonique finale. Le volume virtuel d'instruments mentionné est la base du système de priorité. À un moment donné (période de mise à jour de l'état du haut-parleur), seul l'instrument avec le volume actuel le plus élevé retentit toujours. Par exemple, un instrument de basse a un volume de 2, les mélodies ont un volume de 6 et les tambours ont un volume de 8 - ce qui signifie que les notes de la mélodie étoufferont les notes de la basse et que les tambours étoufferont les deux. Ainsi, plusieurs parties musicales sonnant simultanément sont réduites à un canal de haut-parleur.Le plugin a une fonction d'exportation pour une utilisation ultérieure de la musique dans des programmes réels. Le principe du log est utilisé: le plug-in sait toujours quelle fréquence est émise vers le haut-parleur émulé à chaque instant, et combien de temps s'écoule entre ses changements. Lorsque vous activez la fonction d'exportation et lisez la piste du début à la fin, ces données sont enregistrées en temps réel dans un fichier du format sélectionné. De plus, pour jouer de la musique, il suffit de prendre ces données d'un fichier et de les restituer à un vrai haut-parleur avec les délais requis.Des arpèges chiptune typiques peuvent être créés dans PCSPEde façon classique, correspondant à l'enveloppe qui définit la séquence de déplacements en demi-tons par rapport à la note de fond. Mais cela nécessite de changer constamment d'instruments et de garder à l'esprit la correspondance entre les instruments et les accords qui en résultent. Faire cela dans les DAW modernes est assez gênant.Un autre moyen beaucoup plus pratique est implémenté par mon autre plugin VSTi - l'arpégiateur ChipArp , spécialement conçu pour l'écriture de chiptune et la stylisation. Il convertit automatiquement les accords polyphoniques traditionnels de la piste MIDI d' entrée en arpèges avec les paramètres spécifiés dans la piste MIDI de sortie , et le fait à la volée - vous pouvez jouer des accords sur MIDI-Clavier et entendre immédiatement l'arpège. Contrairement aux arpégiateurs de la musique électronique moderne, qui redémarre constamment une note depuis le début, ce plugin implémente des arpèges sous forme de bandes de hauteur par rapport à la note la plus basse d'un accord. Ainsi, l'arpège ne viole pas le son étendu des instruments. Pour que ce plugin fonctionne correctement, il nécessite la prise en charge de l'installation d'une large gamme de bandes et une réponse instantanée aux bandes dans le plugin de synthétiseur utilisé, ce qui n'est pas courant, mais tous mes synthétiseurs le prennent en charge.Emulateurs de type PCSPE et DosBoxIls produisent une onde carrée idéalisée, qui diffère considérablement du son de l'appareil réel. Les petits haut-parleurs du système sont soumis à de fortes résonances et distorsions de réponse en fréquence qui accentuent les transitoires, c'est-à-dire les moments où le son est activé et désactivé ou un changement de fréquence prononcé. En particulier, cela rend les batteries d'un véritable haut-parleur beaucoup plus prononcées dans le mix, c'est-à-dire "Poinçonnage." Pour contrôler et inverser cette fonctionnalité au profit de l'arrangement, nous avons utilisé le plug-in NadIR gratuit et des impulsions enregistrées à la main de plusieurs petites enceintes - similaires à la façon dont les impulsions de véritables armoires de guitare sont utilisées pour l'enregistrement numérique des guitares.Matériaux
CC-BY , , Reaper. , , , . :
-ReaperPCSPEChipArp