MOS Technology 6581/8580 SID ( zkráceně z angl. Sound Interface Device ) - elektronická součástka, mikroobvod , který plní funkci programovatelného zvukového generátoru , používaný ve spotřebitelských počítačích Commodore International - CBM-II , Commodore 64 a Commodore 128 . Byl to jeden z prvních integrovaných obvodů svého druhu určený pro použití ve spotřebitelských počítačích předtím, než měly digitální zvukové možnosti .
Spolu s čipem video řadiče VIC-II byl SID komponentou, která z C64 udělala nejprodávanější 8bitový spotřebitelský počítač v historii a také do jisté míry ovlivnila vznik fenoménu zvaného demoscéna .
U.S. Patent č. 4,677,890 byl vydán pro SID čip , přihláška byla podána 27. února 1983 a přijata 7. července 1987 . Platnost patentu vypršela 7. července 2004 .
Čip SID navrhl inženýr Robert Yannes , který později založil Ensoniq , společnost zabývající se digitálními syntezátory . Yannes vedl vývojový tým, včetně dvou techniků a operátora Applicon CAD (nyní ve vlastnictví UGS Corporation ), který dokončil celý proces vývoje za pět měsíců během druhé poloviny roku 1981 . Yannes již měl zkušenosti v oblasti designu zvukových syntezátorů a nebyl spokojen s možnostmi počítačových nástrojů pro generování zvuku, které v té době existovaly. Chtěl získat kvalitní syntézu hudebních nástrojů, což vedlo k implementaci do SID takových vlastností, jako je programovatelná obálka ADSR , která se dříve v mikroobvodech tohoto typu pro spotřebitelské počítače nepoužívala .
Myslel jsem, že čipy pro generování zvuku na trhu, včetně těch, které používá Atari ve svých počítačích, jsou primitivní a zjevně je navrhli lidé, kteří o hudbě nic nevěděli.
Robert Yannes. On the Edge: The Spectacular Rise and Fall of Commodore
Při vývoji byla věnována zvláštní pozornost přesnosti frekvenčního řízení generovaného zvuku a SID měl mít původně 32 nezávislých hlasů s jedním společným frekvenčním generátorem. Tato možnost však nebyla pro nedostatek času realizována. Místo jednoho společného oscilátoru, který fungoval, ale nebyl dokončen, byly na čip umístěny tři jeho kopie, což umožnilo tři nezávislé hlasy, každý s vlastním oscilátorem. Další možností, která se do finální verze nedostala z důvodu nedostatku místa na krystalu, je tabulka předem daných frekvencí odpovídajících notám. Jannes z vlastní iniciativy implementoval podporu zvukového vstupu, ta se ale v počítači prakticky nepoužívala. Produkt byl vyroben pomocí 7mikronové technologie za účelem zvýšení procenta zpracovatelných krystalů - vrcholem pokroku v té době byla 6mikronová technologie.
Čip SID, stejně jako Commodore 64 , první počítač, který jej používal, byl dokončen včas pro výstavu Consumer Electronics Show , která se konala první víkend v lednu 1982 . Přestože Yannes nebyl s výsledkem úplně spokojený, jeho kolega Charles Winteble řekl: " Tato věc je desetkrát lepší než to, co mají ostatní, a dvacetkrát lepší, než se požaduje ."
Při vývoji mikroobvodu nebyl použit předem formulovaný technický úkol. Naopak se zformoval během vývojového procesu a ne všechny plánované funkce byly implementovány do finálního produktu. Yannes tvrdí, že měl seznam plánovaných funkcí, z nichž pouze tři čtvrtiny byly skutečně implementovány. To vysvětluje, proč technická dokumentace pro první verzi mikroobvodu (6581) plně neodpovídala skutečnosti. Pozdější verze (8580) byla uvedena do souladu s dokumentací. Například 8580 umí provádět logické AND na dvou formách generovaného signálu, což neumožňoval 6581. Další funkcí, jejíž činnost se ve dvou verzích mikroobvodu liší, je filtr: u 6581 byla její činnost velmi odlišná od té popsané v technické dokumentaci.
SID je smíšený typ IC a obsahuje jak digitální, tak analogové části. Jeho hlavní část a ovládací porty jsou digitální, ale výstup je analogový. SID implementuje tříhlasou syntézu zvuku, každý hlas může používat jeden ze čtyř průběhů: čtvercový (s proměnným pracovním cyklem), trojúhelníkový, pilový a pseudonáhodný (ale ne bílý šum). Každý hlas může být také modulován prstencovým modulátorem jedním z dalších hlasů, což umožňuje rozšíření frekvenčního spektra generovaného signálu. Kruhový modulátor, filtr a rychlé softwarové přepínání mezi různými křivkami vytvářejí charakteristický, rozpoznatelný zvuk SID.
Každý hlas může procházet přes běžný analogový filtr (implementovaný pomocí externích kondenzátorů) se softwarově řízeným přerušením a rezonancí. Externí zdroj zvuku může také projít filtrem.
Verze čipu 6581 měla chybu, která způsobila malé cvaknutí při změně hlasitosti kanálu. Jak se ukázalo, tato chyba by mohla být užitečná pro implementaci čtvrtého pseudohlasu, který by mohl simulovat zvuky perkusí a přehrávat digitální zvuk, jako je krátká řeč nebo hudební vložky (Commodore 64 neměl dostatek paměti pro uložení dlouhotrvajících digitalizovaných zvuků ). Tato chyba byla částečně opravena ve verzi čipu 8580 používaného v Commodore 64C a Commodore 128 . Výsledkem této opravy byly velmi tiché digitalizované zvuky. Úprava počítačových obvodů však umožnila obnovit původní úroveň hlasitosti.
Kromě oprav chyb existuje několik rozdílů mezi verzemi 6581 a 8580. Původní verze, 6581, byla vyrobena pomocí technologie CMOS , která pro provoz čipu vyžadovala 12voltový zdroj. Verze 8580 byla vyrobena technologií CMOS-2, která vyžaduje snížené napájecí napětí (9 voltů) a také snižuje tvorbu tepla při provozu. Z tohoto důvodu je verze 8580 spolehlivější než 6581. Kromě toho má 8580 implementováno lepší oddělení mezi analogovou a digitální částí obvodu, čímž se snižuje šum a zkreslení na audio výstupu.
Vyráběla se také CMOS-2 verze 6581 s označením 6582. V novém Commodore 64 nebyla nikdy použita.
Původní technická dokumentace pro SID zmiňuje, že lze současně používat různé průběhy, což vede k logickému odečítání mezi nimi. To však ve skutečnosti umožňuje pouze verze čipu 8580 - u verze 6581 mají některé kombinace průběhů za následek úplné ticho nebo téměř neslyšitelný zvuk v závislosti na šarži čipu. Provoz filtru v různých verzích mikroobvodu se také liší, verze 8580 je více v souladu s technickou dokumentací.
Navzdory řadě nedostatků verze 6581 ji mnoho hudebníků, kteří tvořili hudbu pro SID, preferovalo. Hlavním důvodem je, že filtr 6581 vytvářel velké zkreslení, které bylo někdy používáno k simulaci nástrojů, jako je přebuzený zvuk elektrické kytary . Také vysokofrekvenční složka filtru měla větší (o 3 decibely) hlasitost ve srovnání se zbytkem komponentů, díky čemuž byl zvuk více „basový“. Také nelinearita filtru a výstupních DAC vedla k dalšímu zkreslení zvuku, díky čemuž je zvuk „měkčí“ a „hladší“.
Verze 6581 R1 se nikdy neprodávala. Jannes prohlásil: „Čip SID byl od začátku skvělý, zněl skvěle. Všechno, co jsme potřebovali, abychom to ukázali [na výstavě v roce 1982], fungovalo na druhý pokus.“ To zřejmě znamená, že revize R1 byla první zkušební várkou mikroobvodů a R2 byla druhá verze krystalové masky, která byla použita v následné sériové výrobě. Na fotografiích prototypu C64 od Charlese Wintablea je označení „MOS 6581 2082“ (žádné R2, jde tedy o revizi R1), což zřejmě znamená, že zkušební várka čipů SID byla vyrobena ve 20. týdnu roku 1982 .
Seznam známých verzí a revizí SID čipů:
Některé integrované obvody jsou označeny „CSG“, což znamená Commodore Semiconductor Group (stejně jako logo Commodore), namísto „MOS“. Tyto čipy mohou mít stejné datum vydání, včetně týdne, což znamená, že tiskárny, které označují balík čipů, byly na různých továrních dopravnících.
Commodore 64 měl pomalé načítání dat z kazety a diskové jednotky, načítání 64 kilobajtů dat do RAM mohlo trvat několik minut. Mezi herními vývojáři se proto zavedla praxe používání takzvaných „loaderů“, které nejprve načetly a zobrazily nějaký obrázek a přehrávaly hudbu, zatímco načítaly zbytek hry (někdy dokonce s minihrou nebo možností ovlivnit hudbu hrál) šířit. Možná díky pomalému procesu načítání a skvělému zvuku SID čipu byli skladatelé her Commodore slavnější než ostatní skladatelé her.
Mezi známé skladatele SID patří Martin Galway , známý svou prací na mnoha hrách včetně Wizballu , a Rob Hubbard , známý pro hry jako ACE 2 , Delta , International Karate , IK+ a Monty on the Run . Za pozornost stojí také Jeroen Tel ( Cybernoid and Myth games ) a Chris Hülsbeck , jehož hudební kariéra začala u SID a následně pokračovala na dalších platformách.
V roce 2003 vydala slavná švédská ambientní kapela Carbon Based Lifeforms album s názvem „ Hydroponic Garden “. Jedním z jeho ústředních bodů byla kompozice MOS 6581 , která využívala zvukové prvky a části získané pomocí SID (pravděpodobně pomocí SidStation ).
Švédská heavymetalová skupina Machinae Supremacy ve své hudbě aktivně využívá originální zvuky SID (pomocí SidStation ). Sami členové kapely definují styl své hudby jako SID Metal .
Německá synthpopová kapela Welle:Erdball používá Commodore 64 téměř na každém albu , který je uveden jako pátý člen skupiny. Charakteristický zvuk jeho SID čipu je ve skladbách Němců snadno rozpoznatelný.
Také kanadská kapela Crystal Castles , která svůj styl definuje jako Bitpop, aktivně využívá SIDStation ve všech svých skladbách, díky čemuž si získala svou oblibu.
Švédská kapela In flames překryla svou píseň Moonshield (verze c64).
Několik dalších umělců také začlenilo zvuky SID do své hudby nebo jejich imitaci s moderními syntezátory.
Existuje speciální formát souboru, který má příponu .SID a je pojmenován podle čipu – jednoduše SID, neboli PSID. Je navržen pro ukládání hudby extrahované z her a dalších programů pro Commodore 64. Takové soubory obsahují původní kód přehrávače pro procesor 6502 a data obsahující hudbu. Takové soubory lze přehrávat na IBM PC pomocí speciálních přehrávačů (jako je PlaySID nebo Sidplay) nebo pomocí zásuvného modulu pro program WinAmp . Pro reprodukci zvuku lze použít skutečný SID čip připojený některou ze známých metod, případně jeho softwarovou emulaci. Existuje sbírka hudby z Commodore 64 s názvem The High Voltage SID Collection . Obsahuje přes 60 000 skladeb uložených v tomto formátu. Soubory SID mají typ MIMEaudio/prs.sid .
Formát souboru .SID není původní formát používaný na počítačích Commodore 64 nebo Commodore 128. Byl vytvořen speciálně pro poslech hudby na počítačích kompatibilních s IBM PC a dalších moderních platformách. Existují však programy, které umožňují přehrávat takové soubory na originálních počítačích Commodore.