SOUNDCHIPS

Unter dem Begriff SOUNDCHIP versteht man einen Baustein zur Klangerzeugung in den frühen Computern der 80er und in Spielautomaten/konsolen die mindestens über einen D/A-Wandler und eine Schnittstelle zum restlichen System (8Bit)verfügt.

	In den 1980er Jahren wurden SOUNDCHIPS in Heimcomputern wie dem C64 verbaut. Hier war es der SID-CHIP der wahrscheinlich maßgeblich zum dem riesigen Erfolg das C64 begetragen hat. Der SID CHIP gilt heute als bester Soundchip der 8-Bit-Ära. Aber auch bei ATARI wurden SOUNDCHIPS verbaut. Hier war es der YM2149/AY-3-8910 der auch in Spielkonsolen und Spielautomaten bis in die 80er Jahre rege Verwendung gefunden hat. Heute sind SOUNDCHIPS durch die PC Technik nicht mehr aktuell. Der Yamaha YM3812 ist ein FM Synthesizer, und wurde auf den Uralten Soundblaster Soundkarten verwendet.Eine erweiterte Version des OPL2, der OPL3 alias YMF262, fand seinen Einsatz ab der Soundblaster Pro 2.0 und weitere Verbreitung in deren Nachfolgern wie der Soundblaster 16. Betrachten wir deshalb diese drei sehr unterschiedlichen SOUNDCHIPS und ihre Verwandten. Obwohl diese CHIPs definitiv nicht mehr hergestellt werden, ist die möglichkeit in den Besitz eines dieser Chips zu kommen sehr groß. Und im Folgenden soll gezeigt werden was so damals so ging und was man heute noch damit anfangen kann!

MOS6581

Der MOS Technology 6581 SID (Sound Interface Device) war ein Soundchip, der hauptsächlich in den Heimcomputern C64 von Commodore zum Einsatz kam. Er gilt als bester Soundchip der 8-Bit-Ära. Vom Byte Magazin wurde er 1995 in einer Liste der 20 wichtigsten Chips der Computergeschichte aufgeführt. Entwickelt wurde der SID von Bob Yannes, der später die Firma Ensoniq gründete.

Technische Eigenschaften :

• Hybridchip digital/analog
• 3 unabhängige Stimmen
• 4 teilweise kombinierbare digitale Wellenformen pro Stimme (Dreieck, Sägezahn, Rechteck mit einstellbarer Pulsbreite, Weißes Rauschen)
• Grundfrequenzen von 0 bis 4000 Hz
• Hohe Auflösung der Grundfrequenz von 16 Bit
• 3 kombinierbare analoge Filter (Tiefpass, Hochpass, Bandpass oder Notch Filter mit variabler
• Grenzfrequenz und variabler Resonanz), je Stimme einzeln zuschaltbar
  je Stimme einstellbare digitale Hüllkurve (ADSR)
• Gemeinsame analoge Lautstärkeregelung für alle Stimmen, 16 Lautstärken
• Je Stimme einzeln einschaltbare digitale Synchronisation der Stimme mit der jeweils nächsten
• Je Stimme einzeln einschaltbare digitale Ringmodulation von Dreieckswellen mit der jeweils nächsten Stimme
• Stimme 3 am Ausgang unterdrückbar
• eine externe analoge Stimme zumischbar und filterbar
• 2 einfache A/D-Wandler

Verwendet in folgenden Projekten : Poly-SID Synthesizer, SID-MODUL

8580 und 6582

Vom dem SID gibt es drei Versionen, die alte 6581 Version und die neueren HMOS-II Versionen 8580 und 6582. Dieser Chip wurde überwiegend im C128 verbaut und sollte eine verbesserte Version des 6581 Chips sein. Unterschiedlich sind sie auf jeden Fall !!!

Dieser CHIP ist Pin- und Registerkompatibel zum 6581 SID. Nur die Spannungsversorgung ist 9V und nicht 12V. Ein einfacher austausch des Chips ist also tödlich! Also immer die Spannung von 12V auf 9V ändern.

Der 6582 wurde nie in einem C64 oder C128 verkauft aber teilweise als Ersatz für defekte 8580 verwendet, da er, genau wie der 8580, mit 9V Spannung läuft im Gegensatz zum älteren 6581, der 12V benötigt. Auch von dem 8580 wurden diverse Versionen hergestellt. Auf dem Aufdruck ist das R5 zu sehen, also Version 5.

Die technischen Eigenschaften entspechen denen des 6581 und so soll hier nur auf die "echten" Unterschiede geschaut werden.

Verwendet in folgenden Projekten : Poly-SID Synthesizer, SID-MODUL

AY-3-8910, AY-3-8912, AY-3-8913, AY-3-8914

Der AY-3-8910 ist ein sehr erfolgreicher Soundchip, der von General Instrument in den frühen 80-er Jahren entwickelt wurde.

Der Chip befindet sich in den meisten der frühen Arcade-Spielen (Crazy Kong, Frogger, Moon Patrol, Kung-Fu Master, Tron, Burgertime ,..), aber auch in einigen Homecomputern, so auch im Amstrad CPC / Schneider CPC (AY-3-8912), Mattel Intellivision (AY-3-8914 Sound), Vectrex (AY-3-8912) und ZX Spectrum 128K (AY-3-8910).

Der SOUNDCHIP wird über Register gesteuert, wobei die Hauptarbeit der Klangerzeugung vollständig autonom ausgeführt wird und keine zusätzliche Prozessorleistug erfordert. Jeder der insgesamt drei Tonkanäle kann nur Rechtecksignale mit jeweils eigener Frequenz erzeugen, der Rauschkanal kann einem oder mehreren dieser Rechtecksignale beigemischt werden. Jeder Kanal hat eine eigene Lautstärkeregelung und für alle Kanäle gibt es global eine Hüllkurve mit wählbarem Verlauf und einstellbarer Frequenz.

Die Standardversion (AY-3-8910) hatte ein DIL-40 Gehäuse, während die anderen Varianten (AY-3-8912) nur 28 Anschlüsse oder sogar nur 24 Pins haben(AY-3-8913). Verzichtet wir auf I/O-Ports, die zur Klangerzeugung nicht ferwendet werden. Hergestellt werden diese ganzen Chips nicht mehr!!!!!!

Hier gibt es ein Datenblatt vom AY-3-8910.

YM2149

Der YM2149 ist ein lizensiere Version des AY-3-8910 aus dem Hause Yamaha. Als Soundchip des ATARI ST ist er zu Ruhm gekommen und auch heute noch am häufigsten anzufinden.

Hier gibt es ein Datenblatt vom YAMAHA YM2149F.

WF19054

Der WF19054 ist ein lizensiere Version des AY-3-8910 aus dem Hause Winbond. Nicht so häufig anzutreffen, und deshalb gibt es (hier) auch kein Datenblatt.

YM3812

Der Yamaha YM3812 auch bekannt als OPL2 (OPL ist eine Abkürzung für FM Operator Type-L) ist ein Soundchip bzw. integrierter Schaltkreis, hergestellt von der Yamaha Corporation und ist bekannt für seine weite Verbreitung in Soundkarten für den IBM-PC, z. B. AdLib und Soundblaster.

Er ist abwärtskompatibel zum OPL1 alias YM3526, dem er sehr ähnlich ist (Der OPL1 fand Verwendung in Soundkarten für die MSX Computer.). Eigentlich wurden nur drei neue Wellenformen hinzugefügt. Eine erweiterte Version des OPL2, der OPL3 alias YMF262, fand seinen Einsatz ab der Soundblaster Pro 2.0 und weitere Verbreitung in deren Nachfolgern wie der Soundblaster 16. Er unterstützt Stereosounds und kann in verschiedenen Modi bis zu sechs Stimmen mit vier Operatoren erzeugen, außerdem wurden noch einmal vier Wellenformen hinzugefügt. Weiterhin gibt es noch den OPL4, er ist abwärtskompatibel zu OPL3 und OPL2, wurde aber um Wavetable-Synthese erweitert.

Die Schaltung hatte 244 verschiedene Register zum Beschreiben. Sie kann neunstimmigen Sound ausgeben, jede Stimme („Kanal“) erzeugt durch zwei Oszillatoren. Jeder Oszillator kann Sinuskurven produzieren, welche in drei andere Wellenformen verwandelt werden können – der negative Anteil der Schwingung kann stummgeschaltet oder invertiert und auch Pseudo-Sägezahnschwingungen (1/4 Sinusschwingung aufwärts mit stummen Bereichen dazwischen) konnten erzeugt werden. Diese ungewöhnliche Art, Wellenformen zu erzeugen geben dem YM3812 einen charakteristischen Klang. Jeder der Wellen-Generatoren hat seinen eigenen ADSR-Hüllkurvengenerator. Seine Hauptfunktion, Töne zu erzeugen, ist die frequenzmodulierte Synthese – wobei pro Kanal einer der beiden Oszillatoren den anderen moduliert.

Es folgt eine Übersicht der Register eines Kanals:

Für den gesamten Kanal:

Hauptfrequenz (10 bits)
Octave (3 bits)
Note an/aus
Synthese-Modus (FM oder einfach additiv)
Rückkopplung (0-7, wobei sich der Modulator selbst moduliert)
Für jeden der beiden Oszillatoren:

Frequenz-Faktor (kann auf 1/2, 1 bis 10, 12 oder 15 gesetzt werden)
Wellenform (Sinus, Halbsinus, Sinus-Betrag oder Säge-Sinus)
Lautstärke (0-63)
Attack, Decay, Sustain, Release (je 4 bit, logarithmisch)
Tremolo (an oder aus)
Vibrato (an oder aus)
Sustain (an oder aus)
Hüllkurven-Skalierung pro Taste (an oder aus)
Lautstärke-Skalierung pro Taste (0-3)
Einige Parameter können auch für den gesamten Chip eingestellt werden:

Vibrato depth
Tremolo depth
Schlagzeug-Modus (benutzt drei Kanäle, um fünf Schlagzeugtöne zu erzeugen, seltsam)
Composite Speech Mode (alle Operatoren stehen gleichzeitig zur Verfügung; vorgesehen für Sprachsynthese, wurde aber praktisch nie genutzt und ist im OPL3 nicht enthalten (die einzige Inkompatibilität zwischen OPL2 und OPL3))

Hier gibt es ein Datenblatt vom YAMAHA YM3812