Чип MOS Technology 6581/8580 SID ( Sound Interface Device ) — це вбудований програмований генератор звуку, домашніх комп'ютерів Commodore 64, Commodore CBM-II, Commodore 128 та MAX Machine . Разом із графічним чипом VIC-II SID відіграв вирішальну роль у тому, що C64 став найбільш продаваним домашнім комп'ютером в історії, частково йому приписують започаткованим демосцени .
SID мав передову як на ту епоху конструкцію порівняно з конкурентними звуковими чипами на кшталт POKEY від Atari чи широко вживаних General Instrument AY-3-8910 та Texas Instruments SN76489. На відміну від тих чипів, призначених для відтворення простих звукових ефектів і музики для ігор та подібних потреб, SID краще описати як однокристальний музичний синтезатор. Він мав поширені для синтезаторів можливості, як-от керування обвідною ADSR, здатність модулювати канали один одним та фільтри. Завдяки цьому SID міг відтворювати складніші звуки й музику, ніж інші домашні комп'ютери того часу.
Початкову версію SID, 6581, представили разом із C64 у 1982 році. Вона мала низку конструктивних особливостей, які через брак часу були реалізовані не надто вдало, що спричинило різноманітні дивацтва у вихідному сигналі. Багато з них усунули в пізнішій ревізії 8580 (яку інколи маркували як 6582), що прийшла на зміну оригінальному 6581 близько 1986 року й використовувалася в пізніших машинах. 8580 випускали приблизно до 1992 року.
У 1983 році розробник SID, Боб Яннес пішов із Commodore і згодом почав випускати цифрові синтезатори у своїй новій компанії Ensoniq .
Історія SID розробив інженер Боб Яннес, який згодом став співзасновником компанії Ensoniq, що виробляла цифрові синтезаторів та семплери. Яннес очолював команду, до якої входили він сам, двоє технічних спеціалістів і оператор САПР, вони спроєктували та завершили чип за п'ять місяців у другій половині 1981 року. Яннеса надихали попередні напрацювання в індустрії синтезаторів, а от станом сучасних йому звукових чипів для комп'ютерів він задоволений не був. Натомість він прагнув якісного інструментального чипа — саме тому SID має такі можливості, як генератор обвідної.
Під час проєктування чипа наголос робили на високоточному керуванні частотою. Початково SID мав містити 32 незалежні голоси зі спільною схемою пошуку у таблиці хвильових форм, що працювала б з часовим мультиплексуванням. Однак ці можливості не встигли довести до кінця, тож натомість маску одного осцилятора просто продублювали тричі по поверхні чипа, утворивши три голоси, кожен зі своїм осцилятором. Ще однією можливістю, яка не ввійшла до остаточної конструкції, була таблиця пошуку частот для найпоширеніших музичних нот — від неї відмовилися через брак місця. Підтримку контакту для аудіовходу Яннес додав без попиту; теоретично вона дала б змогу використовувати чип як простий процесор ефектів. Маски виготовляли за 7- мікрометровою технологією задля високого виходу придатних чипів; передовою на той час була 6-мікрометрова технологія
Чип, як і перший продукт на його основі (Commodore 64), завершили вчасно, щоб устигнути до виставки Consumer Electronics Show у перші вихідні січня 1982 року. Хоча Яннес був частково невдоволений результатом, його колега Чарльз Вінтербл сказав: «Ця штука вже вдесятеро краща за все, що є на ринку, і в двадцять разів краща, ніж їй треба бути».
Специфікації чипа не правили за кресленням. Натомість їх писали в міру того, як просувалася розробка, і не всі заплановані можливості потрапили до кінцевого продукту. Яннес стверджує, що мав перелік функцій, із якого три чверті ввійшли до остаточної конструкції. Пізнішу ревізію 8580 переробили так, щоб вона точніше відповідала специфікаціям наявних функцій. Найпомітніші відмінності між 6581 та 8580 — це поведінка фільтра й результат вибору кількох типів хвильових форм для одного голосу. [ <span title="This claim needs references to reliable sources. (February 2018)">потрібне посилання</span> ]
Дизайн
SID — це інтегральна схема зі змішаними сигналами, що містить як цифрові, так і аналогові схеми. Усі порти керування є цифровими, а вихідні порти — аналоговими. що містить як цифрові, так і аналогові кола. Усі керувальні порти цифрові, а вихідні — аналогові. Систему програмують за допомогою 5-бітної адресної шини, яка вибирає регістр процесора, після чого цей регістр зчитують або записують через 8-бітну шину даних.
SID має три голоси, кожен з обвідною ADSR для керування гучністю та чотирма базовими типами хвильових форм на вибір: трикутна, пилкоподібна, прямокутна (зі змінною шпаруватістю ) і псевдовипадковий шум. Вибравши кілька типів хвильових форм (окрім шуму) одночасно, можна отримати різноманітні складні хвильові форми. Голоси також можна піддавати кільцевій модуляції чи жорсткій синхронізації один з одним.
Кожен голос можна спрямувати в аналоговий зрізом та резонансом, який побудований за допомогою зовнішніх конденсаторів, під'єднаних до чипа. Фільтр має режими низьких частот, смуговий та високих частот, які можна вибирати окремо або поєднувати. Зовнішній порт аудіовходу дає змогу пропускати через фільтр зовнішній звук.
Відколи SID вийшов, програмісти відкрили різні способи точно й на дуже високих швидкостях керувати ним програмно, щоб змусити його робити те, для чого він не був призначений, — наприклад, відтворювати додаткові голоси чи цифрові семпли. Ці прийоми коштують значно більшого навантаження на процесор і пам'ять, а деякі несумісні з моделлю 8580, тож їх застосовують нечасто.
Особливості
Три окремо програмовані незалежні аудіогенератори (діапазон 0,0625–4095,9375 Гц на 1 МГц тактова частота) Чотири різні форми хвиль на аудіогенератор ( трикутна, пилкоподібна, імпульсна, шумова ). Будь-яку комбінацію трикутної, пилкоподібної та імпульсної форм може бути обрано одночасно для створення додаткових форм хвиль. Один багаторежимний фільтр з низькочастотним, високочастотним та смуговим виходами з 6 Спад частоти дБ/октава (смуга пропускання) або 12 дБ / октава (низькочастотний/верхньочастотний фільтр). Різні режими фільтра можна комбінувати для створення додаткових тембрів, наприклад, режекторно-подавального фільтра. Три регулятори гучності обвідної attack/decay/sustain/release ( ADSR ), по одному для кожного аудіоосцилятора Три кільцеві модулятори Синхронізація осциляторів для кожного аудіоосцилятора Два 8-бітні аналого-цифрові перетворювачі (зазвичай використовуються для ігрових джойстиків, але пізніше також для миші ) Зовнішній аудіовхід (для мікшування звуку із зовнішніми джерелами сигналу) Генератор випадкових чисел /модуляції (шляхом зчитування стану 3-го осцилятора або генератора 3-ї обвідної)
Редагування
Протягом свого виробничого періоду чіп SID мав дві моделі: 6581 та 8580.
Перша модель мікросхеми SID, 6581, була виготовлена та встановлена на машинах Commodore 64 між 1982 та приблизно 1986 роками. Ця модель зазнала кількох модифікацій. Версія R1 була прототипом, який використовувався лише на машинах CES та в розробницьких прототипах, які так і не потрапили на ринок. Після R1 були версії R2, R3, R4 AR та R4. Між цими версіями не було внесено суттєвих змін, лише незначні зміни в захисті/буферизації вхідних контактів, налаштуванні класу кремнію та зміни в корпусі.
Оновлена модель 8580, позначена як ревізія R5, була представлена в новіших машинах Commodore 64, починаючи приблизно з 1986 року. Хоча технічно сумісна з 6581, 8580 має інші звукові характеристики, ніж 6581, через значні зміни в її конструкції та виробництві.
Моделі 6581 та 8580 відрізняються одна від одної кількома способами. Оригінальний 6581 був виготовлений за старішим процесом NMOS, який використовував для роботи 12 В постійного струму . 8580 був виготовлений за процесом HMOS-II, який потребує менше енергії (9 В постійного струму), і тому забезпечує нижче нагрівання мікросхеми . Таким чином, 8580 набагато довговічніший, ніж 6581. Фільтр 6581 має нелінійний діапазон зрізу, сильно варіюється між кристалами та часто спотворює сигнал, тоді як фільтр 8580 має лінійний діапазон зрізу, є більш узгодженим між кристалами, майже не має спотворень та може досягати вищих резонансів. Комбіновані форми хвиль 8580 також голосніші та чіткіші, ніж у 6581. Краще розділення між аналоговими та цифровими схемами зробило вихідний сигнал 8580 менш шумним та спотвореним загалом.
Деякі мікросхеми 8580 мають маркування "CSG" (Commodore Semiconductor Group) з логотипом Commodore, а інші — "MOS". Багато з них також маркуються як "6582", незважаючи на те, що це точно такий самий чіп, як 8580. Маркування мікросхем відрізнялося залежно від заводу і навіть від лінії в межах заводу протягом більшої частини виробничого циклу мікросхеми.
Зауваження та підробка Оскільки мікросхеми SID 6581 та 8580 більше не виробляються, вони стали дуже популярними. Наприкінці 2007 року різні дефектні мікросхеми почали з'являтися на eBay як нібито «нові». [ ненадійне джерело? ] Деякі з цих помічених SID мають несправний фільтр, але деякі також мають несправні канали/генератори шуму, а деякі повністю не працюють.
Підроблені чіпи SID також постачалися нічого не підозрюючим покупцям від недобросовісних виробників у Китаї; поставлені чіпи мають лазерне гравіювання з абсолютно фальшивими маркуваннями, а чіп всередині упаковки взагалі не є SID. [ <span title="This claim needs references to reliable sources. (September 2018)">потрібне посилання</span> ]
Використання
Аудіо гри Більшість ігор, створених для Commodore 64, використовували чіп SID, зі звуками, що варіювалися від простих клацань та звукових сигналів до складних музичних феєрій або навіть цілих цифрових аудіодоріжок. Через технічну майстерність, необхідну для реалізації музики на чіпі, та його універсальні функції порівняно з іншими звуковими чіпами тієї епохи, композитори для Commodore 64 описували SID як окремий музичний інструмент. Однак більшість програмного забезпечення не використовували всі можливості SID, оскільки неправильно опубліковані специфікації змушували програмістів використовувати лише добре документований функціонал. Деякі ранні програми, навпаки, спиралися на специфікації, що призводило до нечутних звукових ефектів.
Відомими композиторами ігрової музики для цього чіпа є Роб Хаббард, відомий за такими іграми, як Commando, Monty on the Run, International Karate, Sanxion, Skate or Die!, та Мартін Голвей, відомий за Wizball, Arkanoid та Times of Lore . Серед інших відомих авторів — Девід Віттакер ( Lazy Jones, Speedball, Glider Rider, Amaurote ), Джерун Тел ( Cybernoid, Turbo OutRun, Robocop 3 та Myth ), Бен Дагліш ( The Last Ninja, Jack the Nipper, Firelord, Gauntlet ), Девід Данн ( Finders Keepers та Flight Path 737 ) та Кріс Хюльсбек ( R-Type, Turrican та The Great Giana Sisters ).
Записи Той факт, що багато ентузіастів віддають перевагу справжньому звучанню мікросхеми над програмними емуляторами, призвів до появи кількох проектів звукозапису, спрямованих на збереження автентичного звучання мікросхеми SID для сучасного обладнання.
Проєкт sid.oth4 містить понад 380 високоякісних MP3-файлів, записаних на обладнанні HardSID, а проєкт SOASC= містить повну колекцію High Voltage SID Collection (HVSC) версії 49 (понад 35 000 треків), записану зі справжніх Commodore 64 у високоякісних MP3- файлах. Обидва проєкти підкреслюють важливість збереження автентичного звучання чіпа SID. У 2016 році було запущено Unepic Stoned High SID Collection (USHSC) . Це канал на YouTube, на якому завантажено понад 50 000 мелодій SID у вигляді окремих відео. USHSC базується як на SOASC=, так і на HVSC, але також завантажує записи нещодавньої музики SID, опублікованої на сайті Commodore Scene Database (CSDb). Канал містить плейлисти, що містять приблизно 5000 мелодій кожен.
Ререалізації та похідні
Емуляція