Вектор-06Ц: Эмуляция - КР580ВИ53

[ivagor]

И еще вариант. Немного уменьшил частоту дискретизации, а потом уменьшил в два раза. Чтобы не свистело при воспроизведении линейно интерполируется в два раза. Фрагменты взяты из тех же композиций, что и для pwm202, но здесь они подлиннее. Спасибо Дмитрию2012 за записи с реала: Hallelujah, Pulsar, Sir Duke

[Advertiser]

[ivagor]

Завершающая часть по шиму через ви53 с квазидиска.
Если добавить ДИКМ и убрать линейную интерполияцию, то качество будет выше, чем в предыдущем варианте, при одинаковом битрейте (образ с проигрывателем и примерами). Записи с реала: Hallelujah, Pulsar, Sir Duke

А для любителей экстремального LoFi можно объединить ДИКМ с интерполяцией (fdd) и максимальная длина фрагментов почти достигнет минуты. Примеры с реала: У кошки 4 ноги, Bad Apple, Hallelujah, Pulsar, Sir Duke

С использованием COMANовского ERAM можно было бы играть песенки целиком.

Большое спасибо Дмитрию2012 за проявленную стойкость при выполнении многочисленных записей с реала, в т.ч. и всех перечисленных в данном посте!

[vladtru]

Очень интересные результаты – звучание на реальном «Векторе» отличное. Правда, очень жаль, что эмулятор выводит ШИМ с сильными помехами (но хорошо, что вообще выводит ). Это я о VV, а EMU, вроде бы, не воспроизводит совсем. Мало помогает и включение LF-фильтра. Вот примеры звучания (композиции другие – пробовал для интереса менять в образе диска RAW-файлы на свои) на ПК, эмуляторе Virtual Vector (c LF-фильтром) и обработанный после эмулятора фильтром на 5 кГц (используется вариант проигрывателя 18I2, т.е. 9 кГц, но вывод вдвое чаще с интерполяцией).

Звучание на современном ПК: Дельфин Ecco, Заповедник, Григ.

Звук с эмулятора Virtual Vector 6.85: Дельфин Ecco, Заповедник , Григ.

Звук с эмулятора Virtual Vector 6.85 + фильтр, отсекающий частоты выше 5 кГц: Дельфин Ecco, Заповедник , Григ .

Образ диска: https://yadi.sk/d/ZB7sJTUwrPXEL

Помехи на эмуляторе такие, что они даже не до конца подавляются НЧ-фильтром, т.е. это не просто ВЧ-свист. Интересно, откуда берутся эти помехи (и можно ли от них легко избавиться) – если дело не только в фильтре, то в чём? У реального Вектора никакого сложного фильтра на выходе, естественно, нет (несколько резисторов и пара конденсаторов), но звучание чистое и свист довольно слабый даже при частотах вывода отсчётов порядка 6-8 кГц. Может быть, кто-то знает, каковы частоты среза у выходного звукового фильтра «Вектора»? Я понимаю, что точная эмуляция ВИ53 – дело непростое, и наши уважаемые авторы эмуляторов уже с ним намучались. Но так хочется, чтобы ШИМ-звук был близок к реальному! Может быть, можно поправить эмуляцию ВИ53 хотя бы в режиме одновибратора?
Кстати, хотел ещё спросить – как записывался звук с реального «Вектора»? Напрямую с выхода ПК на вход звуковой карты? Без промежуточных фильтров, усилителей и обработки? И соответствует ли звуковой выход Вектора-2014 выходу «старых» Векторов?

Если добавить ДИКМ

Это вы подразумеваете ADPCM (4-битное кодирование разницы между текущим отсчётом и предыдущим)? Мне он раньше не очень нравился, поскольку даёт заметные помехи. С другой стороны, у него есть и большие достоинства: всё же сокращение битрейта в два раза при сохранении примерно таких же частотных параметров сигнала (т.е. на слух при той же частоте дискретизации звук очень похож на 8-бит ИКМ, но с шумоподобными помехами). А на «Векторе» у APDCM есть и как бы дополнительное достоинство – поскольку вывод отсчётов идёт не 8 бит, а 6 бит (на 8 бит не хватает диапазона счётчика ВИ53), то сигнал с ADPCM можно сделать намного ближе по форме к сигналу PCM (скажем, весь диапазон от 0 до 63 охватывается всего за 4 приращения, а при 8-битном выводе – только за 16), т.е. уменьшить те самые характерные помехи. Но для этого, я так понимаю, нужно каким-то образом готовить ADPCM-файл не из 8-битного PCM, а из 6-битного.

PS.
Очень интересно было бы объединить такой проигрыватель с какой-то простейшей визуализацией (типа осциллограмм или калейдоскопов, здесь возможных вариантов очень много) – тогда было бы что не только послушать, но и посмотреть, а это намного интереснее. Я давно уже о таком мечтаю. Вот только, чем сложнее режим вывода отсчётов и чем выше частота этого вывода, тем меньше остаётся процессорного времени на графику. Но при частотах порядка 6-8 кГц (даже при её удвоении-утроении, но, пожалуй, без интерполяции), мне кажется, простая «цветомузыка» достаточно реальна.

И ещё интересный вопрос – использование жёсткого диска на «Векторе», т.к. на дискетах, конечно, хранить музыку и воспроизводить с них довольно странно (на один диск помещается не больше одной композиции). Винчестер решил бы во многом и вопрос скорости (сейчас загрузка на квазидиск с дискеты занимает чуть ли не больше времени, чем звучание самой музыки ). Аналогично хорошо бы иметь, действительно, и более ёмкий квазидиск. Да-а, здесь хорошо видно, насколько нормальная работа с цифровым звуком требовала более дорогих ПК, с жёсткими дисками и большим ОЗУ. Тем удивительнее, что простой и дешёвый «Вектор» всё же может это делать, и неплохо!

[svofski]

Григ звучит волшебно!

[Дмитрий2012]

Кстати, хотел ещё спросить – как записывался звук с реального «Вектора»? Напрямую с выхода ПК на вход звуковой карты? Без промежуточных фильтров, усилителей и обработки? И соответствует ли звуковой выход Вектора-2014 выходу «старых» Векторов?

Звук подавался напрямую с выхода ПК на вход звуковой карты. Никакие фильтры, усилители и обработку я не использовал. Вектор-2014 полностью повторяет схемотехнику Вектора-06Ц, единственное отличие - все разъемы на плате были заменены на современные.

[ivagor]

Это вы подразумеваете ADPCM (4-битное кодирование разницы между текущим отсчётом и предыдущим)?

В p18d4 и p18i2d4 просто DPCM, без адаптивности. Нечто вроде IMA ADPCM я мог бы сделать, но не особо хочется париться над тем, чтобы успеть его в real-time с частотой 18 кГц и без плавания интервалов. Вот для covoxа это более реально, там можно не бояться свиста, уменьшить частоту дискретизации (и не использовать интерполяцию).

Мне он раньше не очень нравился, поскольку даёт заметные помехи.

Я считал psnr - данный дикм весьма незначительно уступает "честным" 6 битам. Особенно если сравнить с простым отбрасыванием 2х младших бит. Да и на слух это заметно.

- - - Добавлено - - -

поскольку вывод отсчётов идёт не 8 бит, а 6 бит (на 8 бит не хватает диапазона счётчика ВИ53)

Ну все же не диапазона счетчика, а частоты таймера. Можно и 8 бит и 7, но тогда при 1,5 МГц ви53 свистит.

- - - Добавлено - - -

а EMU, вроде бы, не воспроизводит совсем

Воспроизводит, но тихо, а вот свистит при этом громко

[Ramiros]

В LF фильтре где то косяк, буду разбираться, но быстро не обещаю, времени мало.

[svofski]

Моя версия почему: LF фильтр стоит после конвертера семплрейта (связка 1.5МГц ВИ53 с неизбежными 44100/48000/96000 драйвера аудио), и он пытается фильтровать артефакты такого преобразования. Если он будет стоять до (пересчитанный соответствующим образом), то артефактам неоткуда будет браться.

[vladtru]

В p18d4 и p18i2d4 просто DPCM, без адаптивности.

Спасибо за поправку – я просто привык к ADPCM на ПК (он здесь как бы стандартный вариант ДИКМ). А как вы готовили файл с ДИКМ, какими программами? И приращения там всё же 4-битные? Кстати, надо же как-то выложить эти программы в картотеку ПО с пояснениями, чтобы люди могли воспроизводить свои композиции. Ну и с исходниками, если вы не против.

А как влияет на звук интерполяция – он становится как-то заметно лучше? Мне кажется, большой разницы между интерполяцией и простым повторением отсчёта быть не должно – частоты будут одинаковые (а это самое главное слышимое ограничение при низких битрейтах), разве что ступеньки немного сгладятся, т.е. искажений будет чуть меньше. Я это к тому, что, если делать вывод графики во время звучания, то надо будет экономить время и регистры .

Я считал psnr - данный дикм весьма незначительно уступает "честным" 6 битам.

Мне кажется, если нужно экономить память (а на «Векторе» нужно ), то ДИКМ очень даже хорош. Качество звука вполне приемлемое, и действительно в этом случае сравнительно мало отличается от ИКМ (тем более 6-битной ИКМ). Конечно, при частоте дискретизации 20 кГц и ИКМ звук заметно чище и приятнее, но из-за ограничений памяти реально более применим именно ДИКМ 9 кГц (битрейт в 4.4 раза меньше, ~до 1 минуты на квазидиске, ~до 3 минут на флоппи-диске). А если надо поместить в память больше, то можно уменьшить частоту ~до 6 кГц и меньше.

Ну все же не диапазона счетчика, а частоты таймера.

Имелся в виду диапазон длительностей импульсов, а он, конечно, зависит от входной частоты таймера. Но увеличить эту частоту даже в 2 раза было невозможно – у ВИ53 максимальная входная частота 2 МГц, да и минимальная частота звука в режиме делителя частоты тогда выросла бы тоже.

А вот о необходимости удвоения-утроения частоты вывода (чтобы не было свиста) я как-то сначала совсем забыл (мне вообще казалось, что мы в 90-е этого не делали, т.к. совершенно этого не помню, но потом подумал, что, раз уж сильного свиста не было, значит, всё же делали ) – даже не учёл это в статье о «Векторе». А вы пробовали воспроизводить на частоте именно 6-9 кГц на реальном Векторе – свист при этом сильный? Если у вас есть такая запись с реального Вектора, выложите её, пожалуйста.

Воспроизводит, но тихо, а вот свистит при этом громко

А у меня в EMU все варианты с квазидиском не работают – выдают какой-то кратковременный шум и всё, но программы в ROM звук воспроизводят (может, дело именно в эмуляции квазидиска?).

[ivagor]

А как вы готовили файл с ДИКМ, какими программами? И приращения там всё же 4-битные?

Для выполнения ДИКМ накропал скрипт на матлабе (без использования dpcmopt, dpcmenco и dpcmdeco). Приращения закодированы с использованием 4х бит. Матлабовский вариант выкладывать не буду, если соберусь переделать на чем-нибудь нормальном - выложу.

А как влияет на звук интерполяция – он становится как-то заметно лучше? Мне кажется, большой разницы между интерполяцией и простым повторением отсчёта быть не должно – частоты будут одинаковые (а это самое главное слышимое ограничение при низких битрейтах), разве что ступеньки немного сгладятся, т.е. искажений будет чуть меньше.

Я очень занудный - простое повторение это тоже интерполяция, только с использованием однородного фильтра, или, если угодно, полинома 0го порядка. Интерполяция убирает "лишние" повторения спектра (которые в данном случае попадают в слышимый диапазон и будут свистеть, если их оставить). Линейная делает это лучше, чем простое повторение, хотя, с другой стороны, она сильнее портит сигнал в основной полосе.

А вы пробовали воспроизводить на частоте именно 6-9 кГц на реальном Векторе – свист при этом сильный?

Дмитрий2012 записал с реала варианты с 6/7/8 битами и соответствующими частотами дискретизации - 7 и 8 свистели (что неудивительно), 6 - нет. Выкладывать эти (7/8) варианты мне не хочется, и без свиста много вариантов получилось.

у ВИ53 максимальная входная частота 2 МГц

Да, но, например, в Орионе-ПРО 2,5 МГц. Не в курсе, применяется ли там ВИ53Д или разгоняется стандартный таймер, но он работает. Правда, насколько помню, там он со звуковым выходом никак не связан. 2,5 МГц увеличили бы разрядность звукового шима до 7 бит без свиста.

Про emu интересно, но идей никаких нет, может b2m знает, в чем подвох.