Нужны звуковые эффекты из Batty побитно

[Руслан]

Привет, подскажите пожалуйста как из бетти можно вытянуть звуковые эффекты? Хочу их использовать в ардуинке в своём проекте.

[Advertiser]

[CityAceE]

Исходники Batty доступны. Используя их можно перенаправить вывод звука куда угодно.

[Руслан]

Спасибо! Я то по наивности думал что там побитная таблица в игре просто. Щас вижу что там целая процедура. Тогда получается мне вместо бипера записывать данные в память? ; Used by the routines at play_sound_LC122, play_sound_choose_ctrl and play_sound_choose_letter.
sound_beep2:
LD A,$10
OUT ($FE),A
sound_beep2_0:
DJNZ sound_beep2_0
XOR A
OUT ($FE),A
LD B,D
sound_beep2_1:
DJNZ sound_beep2_1
RET

[CityAceE]

Тогда получается мне вместо бипера записывать данные в память?

Ну я бы начал именно с этого.

[Barmaley_m]

Спасибо! Я то по наивности думал что там побитная таблица в игре просто. Щас вижу что там целая процедура. Тогда получается мне вместо бипера записывать данные в память?

Не все так просто. Там надо для каждой команды, которая исполняется в процедуре, посчитать количество тактов. Если это команда условного перехода или DJNZ - то надо рассмотреть оба варианта по тактам, когда переход исполняется и когда он не исполняется. Тактовая частота процессора известна - 3,5МГц. Анализ процедуры генерации звука позволит выяснить задержки между переключениями сигнала на бипере. Если требуется повторить такой звук на Ардуино без ЦАП - то нужно более или менее точно выдержать эти задержки и сгенерировать такой же сигнал на выходе звука. Если же имеется аудио-ЦАП - то есть вариант 2. Сгенерировать в памяти компьютера такой же сигнал, как это делает процедура на Спектруме. Потом подвергнуть этот сигнал ФНЧ-фильтру, ограничив полосу пропускания до 20кГц или ниже (по желанию). После фильтрации частоту дискретизации сигнала (исходно 3,5МГц) можно будет снизить до примерно 44кГц путем выбрасывания лишних данных - это не приведет к потере качества благодаря теореме Котельникова. Отфильтрованный сигнал после передискретизации записать в память и воспроизводить. Но тут, скорее всего, потребуется много памяти.

В общем, задача непростая, но интересная!

[Кря Кря]

Можно просто в эмулятор добавить лог записи в порт fe + текущий эмулируемый такт и потом уже что душе угодно делать, к примеру скриптом создать битовый массив, ну либо сохранить wave, в каком то музыкальном редакторе передескритезировать на нужную частоту

[Barmaley_m]

А просто записать с эмулятора wav и его скармливать ардуине не спортивно?

Зависит от качества обработки сигнала эмулятором. Есть ли там для бипера правильный ФНЧ или нет.

Для надежности я бы пользовался либо ручным анализом процедуры, либо вариантом, который предложил Кря Кря.

[rst]

Зависит от качества обработки сигнала эмулятором. Есть ли там для бипера правильный ФНЧ или нет.

Почему думаете, что ФНЧ обязан быть? Мой эмулятор сейчас работает вообще без ФНЧ. И почти от всех программ звук получается нормальный.

[Dexus]

Зависит от качества обработки сигнала эмулятором. Есть ли там для бипера правильный ФНЧ или нет.

А звуковом редакторе нельзя обработать звуки? и сделать их более приятными и мягкими?
Вообще это из раздела "овчинка выделки не стоит", и вот все эти сломанные копья не нужны.

[Barmaley_m]

А звуковом редакторе нельзя обработать звуки? и сделать их более приятными и мягкими?

Если эмулятор неправильный (без ФНЧ) - то нельзя. При отсутствии в эмуляторе ФНЧ его выходной аудиосигнал имеет специфические нелинейные искажения, известные под названием "Aliasing". Эти искажения необратимые, их устранить в звуковом редакторе или другим способом, в общем случае, невозможно.

- - - Добавлено - - -

Какое отношение имеет ЦОС к вопросу нужности ФНЧ в эмуляторе - вообще не понял...

Самое прямое. ЦОС отвечает на вопросы, что такое фильтр, зачем он нужен, и что происходит, если его не использовать, либо его параметры неподходящие.

Эмулятор, генерируя звук, занимается цифровой обработкой сигналов, хочешь ты этого или нет. Даже если эта обработка с виду простая, и кажется, что ее вообще нет. Если знаешь теорию - то знаешь достоинства и недостатки применяемого метода обработки, и можешь при необходимости применить другой метод, свободный от нежелательных недостатков. Ну, а если не знаешь - то и получаются эмуляторы, которым медведь на генерацию звука наступил.

Вопрос был про ФНЧ именно в самом эмуляторе.

Да, именно в эмуляторе. Я и Ivagor говорили об одном и том же. В эмуляторе. Нужен. Фильтр. Обязательно.

Так как ФНЧ в звуковом тракте хозяйской системы (Win) естественно и так имеется. Зачем ещё?

Затем, что частота дискретизации исходного сигнала (состояния порта #FE) - 3,5МГц. Это во много раз выше частоты дискретизации выходного сигнала (44100 или 48000Гц на звуковой карте).

Что будет, если при таком уменьшении частоты дискретизации не применять ФНЧ? Варианта 2.
1) Если в исходном сигнале были частоты выше 22050 или 24000Гц - то будет алиасинг.
2) Если в исходном сигнале высоких частот не было - то ничего не будет.

Есть ли в сигнале бипера частоты выше 22050 или 24000Гц? Конечно есть. Простой пример - вычисли преобразование Фурье от прямоугольного сигнала на какой-нибудь звуковой частоте типа 440Гц. Количество гармоник будет бесконечным, так что и частоты выше 22050Гц будут. В дискретном случае, с дискретизацией на 3,5МГц, гармоники будут вплоть до 1,75 МГц.

Что нужно сделать, чтобы в сигнале таких частот не было? Правильно, ФНЧ.

ФНЧ надо применять до того, как звук будет преобразован к частоте дискретизации операционной системы. После - уже поздно. Поэтому то, что в ОС и где-то там еще есть фильтры - это не значит, что тебе свой фильтр делать не надо.

Пример я слышу в своём эмуляторе - качество звука (субъективно) аналогично тому, что было в железном "Вектор-06Ц". Там ФНЧ можно считать, что тоже практически нет.

Ключевые слова - "Субъективно" и "практически". Ты наверняка не измерял уровень искажений, а на слух не научился еще, к чему надо прислушиваться. А измерения провести просто.
1) Выполняешь команду "BEEP" в бейсике, генерируя какой-нибудь музыкальный звук. Эта команда должна генерировать чистые прямоугольные сигналы нужной частоты.
2) Сохраняешь звуковой файл из эмулятора
3) Открываешь его в звуковом редакторе
4) Смотришь спектральный анализ. Видишь спектральные пики не только на базовой частоте звука и ее гармониках, а еще и кучу лишних пиков где попало. Это и есть алиасинг.

Если сделать в эмуляторе нормальный ФНЧ и повторить эксперимент - то спектральные пики будут только на базовой частоте звука и ее гармониках. На слух звук будет при этом чистым и звонким. Но я понимаю, для неопытного уха может быть непонятно, на какие аспекты звука надо обращать внимание.

На железном же компьютере выходной сигнал аналоговый. В нем присутствуют, в том числе, ультразвуковые частоты вплоть до нескольких мегагерц. Но ты их не слышишь. А те, что слышишь (аудиочастоты) - они чистые и не содержат посторонних спектральных линий. Если, конечно, усилитель и колонки не совсем ужасные.

Вот про это было бы интересно узнать - реализуют ли ФВЧ в своих эмуляторах авторы? Такое ощущение, что реализуют.

Реализуют. ФВЧ тоже нужен. Но не так критично. Он нужен для удаления из сигнала постоянной составляющей и оптимального использования динамического диапазона выходного сигнала. ФВЧ первого порядка вполне достаточно. И этот ФВЧ может работать на последнем этапе обработки сигнала, уже на частоте дискретизации звуковой карты.

- - - Добавлено - - -

Децимация тут не нужна. Достаточно сделать передискретизацию (ресэмплинг) на частоту аудио-потока хозяйской ОС. Что и делает мой эмулятор.

Децимация - это частный случай передискретизации. Я думаю, автор имел здесь в виду то, что децимация также подразумевает использование соответствующего ФНЧ. Для высококачественной передискретизации (более общий случай) ФНЧ тоже, конечно, нужен.

Передискретизацию можно делать разными алгоритмами. Мой эмулятор использует простейшую - кусочно-линейной интерполяцией.

Кусочно-линейная интерполяция, если ее рассмотреть с точки зрения ЦОС, неявно применяет ФНЧ. Но это плохой ФНЧ, который недостаточно подавляет высокие частоты. Как следствие - алиасигнга становится меньше, чем если совсем без фильтра. Но все же он остается, и достаточно много. Качество звука все равно плохое.

Думаю - этого вполне достаточно для эмулятора.

Нет, недостаточно. С хорошим фильтром можно получить значительно лучшее качество звука, и разница будет явно ощутима на слух.

А вставка сэмплов->ФНЧ->децимация - это тупое в лоб ("классическое") решение передискретизации. Которое практически применимо только если исходная частота и целевая частота - имеют примерно похожее разложение на простые сомножители. Что на практике редко бывает.

Передискретизация и ФНЧ бывают разные. В том числе есть решения, комбинирующие ФНЧ и более сложную, чем кусочно-линейную, интерполяцию. Таким образом можно с высоким качеством передискретизировать сигналы с произвольным (в том числе иррациональным) соотношением исходной и целевой частот дискретизации. Рекомендую почитать следующую статью: Polynomial Interpolators for High-Quality Resampling of Oversampled Audio. Без соответствующей теоретической подготовки, может, и не все поймешь, но попробуй хотя бы реализовать оттуда пару-тройку алгоритмов.

- - - Добавлено - - -

При теоретическом рассмотрении, в конечном счете, любая передискретизация может быть сведена к вставке нулей, потом ФНЧ, а потом выбрасыванию ненужных сэмплов. И именно так и следует теоретически рассматривать весь процесс. Но "в лоб" это делают редко, потому что слишком высокие вычислительные затраты. Как на расчет коэффициентов фильтра, так и на последующую фильтрацию.

Есть множество способов оптимизировать реализацию фильтра и всего процесса после того, как выполнены теоретические расчеты. Применяются неявные фильтры (как в случае кусочно-линейной или полиномиальной интерполяции), интерполяция коэффициентов фильтра (структуры фильтров Фарроу), полифазное разложение. Можно воспользоваться кусочным постоянством фильтруемого сигнала (я это впервые в эмуляторном мире реализовал в 2002г). Можно рассматривать фильтрацию в непрерывном времени (хотя расчеты ведутся, казалось бы, для дискретного времени). После оптимизации алгоритмы перестают быть внешне похожими на какую-либо фильтрацию, особенно для несведущего. Но делают они именно ее. И делают эффективно.