Копия по мотивам ЯЗС на IBM PC и вопросы по MIDI

> На этом предисловие заканчиваю, простите что оно такое длинное получилось.

Да ладно, я с интересном прочитал :)) Это мы только на форуме прикидываемся, что кроме агата ничего в мире нет :)

> На слух еще вроде-бы ощущаю некоторую проблему с таймингами выполнения 6502 кода плеера в эмуляторе, надо будет попробовать доразобраться...

Тайминги у 6502 довольно простые, большинство команд имеют фиксированное число тактов, кроме команд ветвления и всяких особых случаев, но это можно и не учитывать. Таблица тактов в зависимости от опкода вроде бы широко известны в инете, но если надо - могу скинуть.

Тактирование проца у Агата идёт от кварцев 14.0 или 14.3 МГц делённое на 14.
Т.е. 1.0 МГц или чуть выше - это зависело от того, какие кварцы были на заводе. Но чаще встречается 14.3 МГц.
Если в плейере используются таймерные прерывания, тогда NMI - 50 Гц (синтезируются на матернике агата), а IRQ вряд ли использовалась (если и использовалось, то, вероятно, сама ячейка их и генерирует).

> Например, вполне успешно поиграл со звуком в Heroes 2, Warcraft 2, The Increditable Machines 1-2, Lotus, Stunts, Monkey Island, Prince of Persia и тд.

Wolf3d не пробовал (там вроде всё под adlib сделано) ? Есть разница от sound blaster ?

Я видел тему на zx-pk, очень классная штука! Как говорится, респект и уважуха :)

Вместо К555ТМ7, кстати, можно было поставить К555ТМ9 - она поменьше, было бы проще с разводкой.

Агатовский плеер вообще-то никак не зависит от таймингов инструкций 6502. Там все завязано на таймер. Плеер смотрит, сколько времени осталось до начала воспроизведения очередной ноты и программирует на этот интервал таймер. Таймер срабатывает, вызывается прерывание, плеер снова смотрит время до следующей ноты и так далее. Сколько там конкретные инструкции процессора выполняются - совершенно неважно.

Мне кажется, тут какая-то ошибка с расчетом времени до очередной ноты. Агатовский плеер предполагает, что таймер тикает с частотой 7980 Гц. Она получается делением 1.021 МГц на 128. А PC-шный таймер работает от частоты 1.193 МГц. И, похоже, воспроизведение на эти 16-17% ускорено.

Еще мне показалось, что карта вышла слишком шумная. У Агатовской отношение сигнал/шум где-то -50 Дб. Шум есть, но на фоне музыки он почти не чувствуется. А тут прямо выпирает. Хотя может быть, это просто так оцифровано.

Судя по первому варианту Оттавана, с барабанами тоже что-то пошло не так :) Но получилось так плохо, что даже хорошо, какое-то новое звучание :)

Так, теперь к вопросам.

Вообще, готовых решений тут нет, придется соответствие инструментам General MIDI подбирать на слух.

Правильный способ управления громкостью - бит LP. Например, если velocity в MIDI меньше 80, то бит не ставим, если выше, то ставим.

Управление громкостью через фильтры - не слишком хороший вариант. Эффект снижения громкости прямо зависит от частоты ноты. Например, фильтр НЧ может сильно снизить громкость высоких нот, но будет мало влиять на ноты в среднем регистре. Хотя можно заморочиться и прямо на ходу прикидывать, какой будет эффект от фильтра для конкретной ноты и уже на основе этого принимать решение - включать фильтр или не включать.

Другая проблема - фильтр одновременно меняет тембр. Если взять низкую ноту и включить фильтр ВЧ, то, хотя нота формально станет тише, но тембр у нее будет такой, что заметность у нее станет выше.

Есть еще способ менять громкость выбором огибающей. Например, огибающая 3 звучит громче, чем огибающая 2. Но при этом, опять же, меняется весь звук целиком.

Короче, тут надо подбирать методом тыка. Для каких-то тембров можно организовать пару дополнительных уровней громкости, для каких-то - нет.

Это не очень хорошо. Тембр меняется и, кроме того, фильтр СЧ снижает громкость сильнее, чем фильтры ВЧ или НЧ. Было бы проще просто открыть все три фильтра, тогда тембр точно не будет меняться.

Вообще, в синтезаторах фильтры делаются прежде всего для управления тембрами. Есть субтрактивный метод синтеза звука. В этом методе берется исходный, богатый гармониками сигнал, а затем с помощью фильтров из него удаляются ненужные гармоники. Для этого нужен перестраиваемый фильтр с большой крутизной среза.

К сожалению, в ЯЗС фильтры не перестраиваемые и крутизна у них маленькая. Нарулить с их помощью тембры, похожие на реальные инструменты практически нельзя. Сделать какую-то огибающую тоже нельзя, потому что все слишком дискретно. Если попытаться имитировать плавную перестройку переключением фильтров, то на слух никакой плавности не получится, переключения фильтров будут слышны.

И вообще, я тут три дня игрался с отдельными звуками и пришел к выводу, что фильтры в ЯЗС вообще были сделаны с другой целью. В музыке важно выстроить баланс голосов, чтобы всех было слышно, но никто никого не забивал. Если музыка пишется в студии, то для этого есть звукорежиссер, который сидит за микшером и этот самый баланс выстраивает. А в ЯЗС предусмотрено всего две градации громкости. Как быть?

Условно можно выделить в музыке бас, гармонию и ведущий голос. И вот, похоже, что ЯЗС вокруг этого построена:
1) Бас нужно завести через фильтр НЧ. Он очень сильно режет верха, там почти голый синус остается, поэтому гармоники баса никому не мешают.
2) Гармония - это аккорды, это несколько одновременно звучащих нот. Чтобы они не забили все остальные голоса фильтр СЧ ослабляет громкость.
3) Ведущий голос передает мелодию. Фильтр ВЧ как раз делает звук звонким и резким, он будет хорошо слышен на фоне всех остальных.

Проблема тут только в том, что мелодия изначально должна быть с учетом этого принципа написана. В MIDI плеере вообще непонятно, как на лету определить, какой голос ведущий, а какие голоса относятся к гармонии.

Это как раз несложно. Только надо учесть, что тут реально 3 вида огибающей, в управляющий регистр можно записать значения $1x, $2x, $3x и это будут разные огибающие.
Огибающая 1 (резкая, быстро затухающая) подходит для струнных инструментов, у которых звук извлекают руками. Например гитара, балалайка, арфа.
Огибающая 2 (плавная, незатухающая) подходит для струнных инструментов, на которых играют смычком. Например, скрипка, альт, виолончель. Также эта огибающая подходит для духовых и  всяких синтезаторных подкладов.
Огибающая 3 (резкая, незатухающая) подойдет для пианино и солирующих синтезаторов.

Ну, с 4 инструментами все более-менее понятно. 6-й канал ЯЗС - это барабаны, 7-й - тарелки. Барабаны с тембром 0000 и 1000 - это большой барабан (два уровня громкости). Все остальные - это томы.
Тарелка с тембром 0011 - это закрытый хай-хет. С тембром 1011 - это открытый хай-хет.

А куда смэпить все остальное - не слишком важно, потому что оно все равно звучит непохоже.

Нет, Adlib это совсем не то же самое, что и General MIDI/MPU-401. Adlib - это FM синтезатор, OPL2 или OPL3, который управляется своими собственными регистрами, настройками и так далее. General MIDI или MPU-401 порт - это практически обычные стандартные MIDI команды, которые в него посылаются (играми, программами), а уже какая-либо железяка на порту должна эти MIDI команды сама распарсивать и управлять своим синтезатером. В нашем же случае, с помощью программы SoftMPU этот порт MPU-401 эмулируется (в виртуальном режиме 386 можно перехватывать обращение к портам ввода-вывода, ставить так называемую ловушку) и когда какая-либо программа или и игра пишет что-то в порт MPU401 срабатывает ловушка, в ее обработчике распарсиваются пришедшие MIDI-данные, и в зависимости от них управляется музыкальная ячейка, которая играет звук.

В теории, с Adlib конечно так же можно провернуть похожий трюк, эмулировать её порты и писать программную прослойку - конфигурация регистры OPL2 -> муз ячейка, но.... Но, пока остановимся на General MIDI/MPU-401 эмуляции, так как тут хотя-бы всё стандартизовано и более-менее понятно. А в случае адлиб нужно вникать в его программирование, у него каналов сильно больше - 12 вместо 6 в муз ячейке и тд и тп.
Так что пока без Wolf3D -)

Я когда схему рисовал, смотрел в сторону ТМ9, но почему-то не взял её. Точно помню, что решение было чем-то обосновано, но чем именно, сейчас уже точно не вспомню. Вроде-бы корпусов с ТМ9 у меня получалось больше, чем с ИР23, но могу и путать. Ну да ладно, как получилось, так и получилось...

Верно, я смотрел в ваш дизасм. И да, в основном там правильная настройка таймера PC -> Агат важна, но я вроде бы учитывал пересчет. Но проверю ещё раз все, спасибо.

А точно-ли бас через фильтр ВЧ? Бас же это по-идее низкие частоты, и если мы пропускаем его только через фильтр ВЧ, то звук будет максимально тихим? То есть если бас - то мы включаем бит D5(включение канала) и бит D0(ВЧ-фильтр) ?
Тут точно нет ошибки? Ну, и то же самое с пунктами 2) и 3) - точно вы написали именно то, что имели ввиду? У меня почему-то стойкое ощущение, что тут на всех пунктах инверсия включена -) То есть для баса нужно включать фильтр НЧ, а не ВЧ; для гармонии остаются СЧ, как вы и писали; а для ведущего голоса включается фильтр ВЧ, а не НЧ.
Тут вот я запутался.

Вот тут немного не понял. Как это в управляющий регистр можно записать 3 значения? Исходим из описания:

Управление блоками коммутации тональных каналов (частотные диапазоны приведены приблизительно, по уровню 0.5):

D0 - выдача сигнала на ВЧ-канал (гармоники 1..4 КГц (верхняя частота определяется микшером)).
D1 - выдача сигнала на СЧ-канал (гармоники 0.200..1.5 КГц).
D2 - выдача сигнала на НЧ-канал (гармоники ..1 КГц).
D3 - НЧ фильтр (добавляет около 5дб на частотах до 600 Гц).
D4 - импульс уровня. При установке этого бита амплитуда резко возрастает, затем плавно спадает (около 0.5 секунды). При сбросе - резко снижается и затем плавно восстанавливается. Установленный бит даёт незначительное постоянное увеличение уровня сигнала.
D5 - включение канала. При установке этого бита амплитуда быстро возрастает (около 0.1 секунды) и сохраняется на высоком уровне. При сбросе также быстро уменьшается.

То есть мы говорим о бите D4 совместно с битами D0..D2? То есть, если я правильно понял мысль, например когда приходит команда NOTE ON на контроллер с инструментом например гитара, мы для включения ноты выставляем бит D4 и бит D0. А если, например, то же самое, но для пианино, то выставляем D4 и D3? Так? А нужно ли при этом включать D5?

Но в любом случае спасибо за такой подробный ответ!

А, всё, понял. Вот это интересная идея, попробую воплотить. Спасибо еще раз за ценные подсказки!

Прикольно!

А на видео играет реальная карта или эмулятор?