Фото Christian Taube / CC BY-SA / Чип-синтезатор SID MOS 6581
История Innovation SSI-2001
Звуковую карту SSI-2001 выпустила в 1989 году Innovation Computer Corporation — компания, которая одной из первых получила лицензию на DOS от Microsoft и разрабатывала ЭВМ для космической станции МИР. Карта Innovation SSI-2001 предназначалась для компьютеров IBM PC. Её отличительной особенностью являлся трехголосый чип-синтезатор SID (MOS 6581), который ставили еще в Commodore 64. SSI-2001 должна была стать конкурентом звуковой карты AdLib, популярной на рынке в то время.
Завоевывать рынок разработчики планировали с помощью агрессивной ценовой политики: на старте продаж SSI-2001 стоила $130. Покупка AdLib в то время обходилась в $175–195. Однако карта провалилась. Она так как не обрела популярности среди разработчиков — под неё написали менее 20 игр. Плюс, по некоторым данным, с SSI-2001 не работали дистрибьюторы, а приобрести её можно было лишь напрямую у производителя.
Отрицательно на популярности устройства сказался и выход в том же году карты Sound Blaster (мы говорили о ней в предыдущем материале), которую продвигали в Microsoft. В результате SSI-2001 не выдержала конкуренции и оказалась практически забытой.
Реплика карты
Несколько лет назад Innovation SSI-2001 снова дала о себе знать — в 2015-м аудиоэнтузиаст воссоздал реплику этой звуковой карты. Впервые идею озвучили в треде на форуме Vogons еще восемь лет назад. Его участники нашли владельца оригинального устройства, который сделал фотографии платы и компонентов.
С Vogons обсуждение перекинулось на один из русскоязычных сайтов, где проектом заинтересовался инженер Максим Крюков — он ведёт собственный видеоблог о ремонте и восстановлении аудиотехники. Крюков занялся реверс инжинирингом и принялся воспроизводить Innovation SSI-2001.
По словам инженера, воспроизвести карту было сложно — некоторые дорожки на фотографии платы оказались не видны. Владелец оригинальной карты к тому времени перестал выходить на связь, и попросить снимки с новых ракурсов оказалось невозможно. Их пришлось «додумывать» самостоятельно. Первый тестовый образец собранной платы выглядел вот так.
Во время тестирования обнаружился недостаток — звук воспроизводился с искажениями. Причиной оказалась ошибка в соединении микросхем. Позже разработчик исправил проблему и создал второй вариант печатной платы с изменённой разводкой.
Сердце карты — чип SID. Им может быть как стандартный SID, так и его современная копия SwinSID. SSI-2001 построена на следующих электронных компонентах: синхронном счётчике 74HC192, трех микросхемах с D-триггерами 74LS74, двух дешифраторах 74LS138, NAND-вентиле 74LS00 и таймере NE558.
В устройство SSI-2001 автор внес несколько модификаций. Например, RCA-разъёмы были заменены на mini-jack 3,5 мм. Также появился стабилизатор напряжения для чипа-синтезатора. Он позволяет при необходимости заменить стандартный чип 6581 на более новую версию — 8580. Дополнительно были обновлены драйверы, а также расширен список поддерживаемых SSI-2001 игр до ста штук.
Что думают о карте
Есть мнение, что SSI-2001 звучит хуже, чем её главный конкурент — AdLib. Отличия в звучании связывают с особенностями чипов-синтезаторов. SID выдает только «угловатые» формы звуковых волн, AdLib же способен генерировать синусоиду.
Но несмотря на это SID все равно причисляют к числу лучших синтезаторов на рынке. До наших дней дошли большие коллекции музыки для него. И реплика SSI-2001 дает возможность послушать её на оригинальном оборудовании. Примеры таких записей можно найти в видео, которое автор реплики залил на YouTube.
Но «возрожденная» карта все же имеет определенные недостатки. Например, известно, что при воспроизведении саундтрека к игре Monty on the Run с использованием чипа SwinSID его звучание в отличается от оригинального звучания в Commodore 64. Вроятная причина такого поведения — проблемы с синхронизацией в копии SSI-2001.
Похожие проекты
Несколько лет назад DIY-любители воссоздали ещё одно довольно редкое аудиоустройство — FTL Sound Adapter. Оно выходило в конце 1980-х в комплекте с игрой Dungeon Master. Sound Adapter представлял собой наружный ЦАП, который подключался к компьютеру через параллельный порт. Схему устройства и необходимые компоненты можно найти по ссылке.
Ещё один похожий проект посвящен Covox Sound Master. Устройство представляет собой внутреннюю звуковую карту, которая вышла в 1989 году. В Sound Master используется чип AY-3-8930 — несколько изменённая версия микросхемы AY-3-8910. Ее применяли в компьютерах ZX Spectrum и их клонах. Чип имел три программируемых генератора прямоугольных импульсов и один генератор псевдошума.
Пока реплика находится в разработке — за прогрессом можно следить в треде на форуме Vogons.
Фото phreakindee / PD / AdLib Sound Card с чипом OPL2
Еще автор воссозданной SSI-2001 с 2018 года разрабатывает устройство FMonster. Инженер планирует объединить на одной плате максимальное число чипов-синтезаторов: SID, OPL2, OPL3, SAA 1099. Такие инициативы показывают, что винтажная аудиоэлектроника по-прежнему пользуется популярностью. В будущем будет появляться больше проектов по восстановлению «ретро-железа».
О чем мы пишем в «Мире Hi-FI» и Telegram-канале:
Энтузиаст воссоздал звуковую карту Sound Blaster 1.0 — чем примечателен проект Траутониум: немецкая волна в истории синтезаторов Зоопарк профессий, связанных с аудиоиндустрией Что такое 8D-аудио — обсуждаем новый тренд Восемь аудиотехнологий, которые попадут в зал славы TECnology в 2019 году Что нужно знать перед тем, как начать карьеру в аудиоиндустрии DSD-конвертация: фейк или благо?
Первый техно-альбом, который создали на Sega Mega Drive, продадут на картриджах Винил вместо почтовой марки: необычный раритетКомментарии (9)
Deranged
29.04.2019 14:27Вопрос конечно не совсем в тему, но близко. Меня уже давно интересует, из чего «состоит» специфический чиптюновый звук. С него начинается композиция в указанном видео. Или этот звук слышно тут в первой паре секунд и далее местами: lukhash.bandcamp.com/track/eighties-remaster Мне интересно что это в музыкальном плане. Ясно, что это какая-то последовательность очень быстро меняющихся нот, но у меня не хватает слуха и что бы распарсить слышимое. Я имею в виду, как бы это выглядело, если бы было нарисовано в piano roll'е из элементарных составляющих. Может где-то можно почитать про всякие фишки звукогенерации той эпохи в доступном виде.
shiru8bit
29.04.2019 15:05Это называется арпеджио (изредка ещё — орнамент). Оно может состоять из зацикленной последовательности любых смещений от базовой ноты. Каждое смещение действует 1/60 секунды (таково типовое максимальное разрешение обновлений на старых приставках-компьютерах). Как правило арпеджио просто играет какой-нибудь аккорд из 3-4 нот. Самые ходовые 0 4 7 и 0 3 7 — мажорный и минорный аккорд, играют очень быстрой трелью. Более красивые вариации играют вдвое-втрое медленнее, типа 0 0 4 4 7 7 или 0 0 0 4 4 4 7 7 7. Аккорды могут быть и более сложными, семёрки-девятки-децимы, могут быть обращёнными, могут, наоборот, быть простым интервалом из двух нот. Часто используется октава, 0 12. Ещё бывают незацикленные арпеджио, типа 12 0 0 0 0… (всё время остаётся на 0, это даёт 'дзыньк' в начале ноты).
Важное примечание. От обычных музыкальных арпеджио, в том числе арпеджиаторов, которые широко применяются в электронной музыке с 70-х, чиптюновое отличается тем, что всегда играется легато. В обычном арпеджио каждая нота запускается заново, т.е. опять начинается атака звука. В чиптюновом арпеджио развитие формы сигнала идёт своим чередом, просто применяется новое смещение частоты — как если очень быстро и точно крутить pitch wheel. В принципе, очень продвинутый в технике легато электрогитарист может сыграть вживую медленное чиптюновое арпеджио (то, где каждое смещение повторяется 2-3 раза).
Отвечая на вопрос про Piano Roll, из-за легатности чиповых арпеджио их нельзя там нарисовать отдельными нотами, т.к. начнётся страшный треск (даже если синтезатор играет простой квадрат, он будет перезапускать фазу каждую ноту). Можно нарисовать питч бендом, только нужно выбрать бОльший диапазон, не ± тон, а ± октава, и синтезатор должен отрабатывать эти изменения моментально (большая часть синтезаторов сглаживает бенды, они заметно отстают и арпеджио не получается). Для тех VST синтезаторов, которые умеют быстро отрабатывать бенды и поддерживают глубину больше ± тон (в частности, все мои плагины), я сделал плагин-арпеджиатор ChipArp. Он берёт на входе MIDI, выдаёт тоже MIDI, и преобразует обычные аккорды в последовательности арпеджио с заданными характеристиками. То есть рисуем в Piano Roll любые обычные аккорды, получаем чиповое бульканье.Deranged
29.04.2019 15:47Большое спасибо! Да, подозревал что это арпеджио, но не думал, что настолько быстрое :) Да, эффект получается очень интересный. На таких скоростях, думаю, в дело вступает уже латентность слуха. Получается что хотя в один момент времени звучит одна нота, из-за задержки восприятия слышно несколько. Типа как с электронным лучом на ЭЛТ. Но при этом слышно, что «что-то меняется». Это, я так понимаю, пошло от того, что хотелось сделать пэды с одновременно звучащими несколькими нотами, но аппаратура не позволяла?
shiru8bit
29.04.2019 16:29Трудно сказать наверняка, как именно арпеджио пришло в массы, но есть одна занятная особенность: в японском чиптюне его практически нет на всём протяжении истории (очень-очень нечастые исключения), тогда как в европейском чиптюне оно встречается начиная с 1983-84, и после 1985 редкий трек обходится без него. Арпеджио такого типа изредка встречались в европейской 'настоящей' музыке с конца 70-х, а нечто отдалённо похожее появлялось в экспериментах с электронной музыкой аж в 30-40-х годах (в том числе в русских).
Лично мне кажется, что на чиптюновые техники в разных странах, и на популярность арпеджио в Европе в частности, заметно повлияли популярные на момент становления домашне-компьютерной музыки жанры и традиции в соответствующих странах. Например, в Европе был популярен жанр italo disco, где критически важным атрибутом являются пэды и отрывистые аккорды, а также прогрессив рок, где неотъемлемой частью являются сложные гармонии — сложному аккорду плюс мелодии и элементам аранжировки сразу же надо 5 и более каналов, а их обычно было только 3. В Японии на протяжении 80-х и ранних 90-х в значительной части чиптюна прослеживается явное влияние тяжёлого рока и метала (и японские композиторы тех лет сами про это упоминали, и в первых 8-битных CD-играх часто звучит тяжёлая гитарная музыка). А для роко-подобной музыки трёх голосов вполне достаточно — бас, квинта и мелодия, ограниченность полифонии в этом случае даже помогает создать ощущение более мощного звучания.
Интересно, что японцы вместо арпеджио развили другую ключевую технику чиптюна — одноголосое эхо. В европейском чиптюне оно стало повсеместно применяться уже после ухода такой музыки в андерграунд, в 90-х, а до этого изредка встречалось у отдельных мастеров, причём некоторые из них впоследствии говорили, что на их творчество повлияла именно японская игровая музыка.Deranged
29.04.2019 18:48Ну надо же! Спасибо за такие развернутые ответы! Узнал много нового и интересного! Да, я замечал что довольно часто в музыке в старых играх мелодии были с закосом под рок/металл. Мне больше всего запомнилось вступление из Robocop 3 :) Позже я даже удивился, когда узнал, что оно совсем не японское.
Fagear
01.05.2019 01:11Несколько неточностей есть в статье.
"Innovation SSI-2001 снова дала о себе знать — в 2015-м аудиоэнтузиаст воссоздал реплику этой звуковой карты"
В 2014-м.
"Первый тестовый образец собранной платы выглядел вот так."
Это первый образец на заводской плате. Самый первый образец выгляделтак.
"чип SID. Им может быть как стандартный SID, так и его современная копия SwinSID"
SwinSID — не копия, это программно-аппаратная эмуляция в виде платы размерами с оригинальный чип. И это не самая лучшая эмуляция. Сейчас есть как минимум ещё ARMSID и FPGASID.
"что SSI-2001 звучит хуже, чем её главный конкурент"
Во многом потому, что в тех 10-ти играх, что её поддерживали, музыканты вообще не использовали толком ресурсы чипа. Если взять музыку с исходной платформы (C64) — там звучание SID на пару порядков сложнее и лучше. И то же звучание можно получить на SSI-2001.
"Например, известно, что при воспроизведении саундтрека к игре Monty on the Run с использованием чипа SwinSID его звучание в отличается от оригинального звучания в Commodore 64"
Это проблема не SSI-2001, а эмулятора SwinSID, который генерирует и синхронизируется по своей внутренней частоте, а не по задающей извне, как делает реальный SID.
Если что (раз уж про SSI-2001 и FMonster упомянули), то и репликой Covox Sound Master занимается тот же «инженер» — я.
А ещё есть проект DuoSID, который является двумя SSI-2001 на одной плате в тех же размерах (спасибо SMD), с куда более чистым трактом (не шумит и не трещит от шумов с питания, как SSI-2001) и более широкими настройками по частоте SID'ов и их адресам на шине ISA.
DrPass
Дело же не в отсутствии поддержки дистрибьюторов и Майкрософт. Просто в Adlib стоял чип OPL2, а в Sound Blaster — OPL2 и полноценное цифровое аудио. Карту на SID образца 1982 года выпуска выводить на рынок в 1989-м уже было поздновато, конкуренты были более высокотехнологичны и обеспечивали куда больше звуковых возможностей.
shiru8bit
Вообще, несмотря на принципиально разный способ синтеза звука у SID и OPL2 (который на порядок сложнее по устройству), их сильная сторона в одном и том же, и возможные для получения результаты схожи — они хорошо умеют генерировать чисто электронные тембры, плохо справляются с имитацией реальных инструментов, позволяют создавать динамически изменяющийся характер звука (т.е. не статично висящая синусоида или квадрат, а постепенно меняющий гармонический состав сигнал, на что не способен, например, синтезатор звука в Денди/NES).
Пожалуй, с имитацией реальных инструментов OPL2 всё же справлялся чуть менее плохо, а полифонию имел в три раза бОльшую, но главное — он продавался как off-the-shelf, для любых систем, и в том числе мог быть лицензирован для особых применений (Yamaha на основе своих решений делала заказные чипы для аркадных автоматов, компьютеров и игровых приставок), а SID — чисто как заказной чип для конкретного перечня продукции Commodore.
IgorPie
Странно, что SID вообще начал продаваться. Его автор уволился из-за того, что до разработки было обещано, что чип будет ставиться в живые синтезаторы, а после вдруг все поменялось и только в разработки Commodore. Так появился Ensoniq.