Звуковой чип SID (MOS 6581)¶

SID (MOS 6581) — это программируемый звукогенератор (sound interface device), разработанный инженером Робертом Яннесом для компании MOS Technology и выпущенный в 1981 году. Микросхема использовалась в домашних компьютерах Commodore 64 (C64) и Commodore 128, где обеспечивала синтез музыки и звуковых эффектов. SID стал одним из самых узнаваемых и влиятельных звуковых чипов в истории компьютерной индустрии, породив целое направление компьютерной музыки — чиптюн.

¶История

Разработка SID началась в 1980 году, когда компания Commodore International приобрела MOS Technology. Перед Робертом Яннесом, ранее работавшим над синтезаторами, стояла задача создать недорогой, но мощный звуковой чип для нового домашнего компьютера. Первоначально планировалось, что SID будет использоваться в Commodore 64, который должен был стать преемником Commodore VIC-20.

Первая версия микросхемы, получившая обозначение MOS 6581, была выпущена в 1981 году. Она имела ряд аппаратных недоработок, включая нестабильность фильтра и паразитные сигналы на выходе, однако эти особенности впоследствии стали частью характерного «тёплого» звучания C64. В 1987 году вышла исправленная версия — MOS 8580, которая использовалась в более поздних моделях Commodore 64 и Commodore 128. Версия 8580 отличалась более чистым звуком, но меньшей громкостью и иными характеристиками фильтра.

¶Устройство

SID представляет собой однокристальный синтезатор, выполненный по NMOS-технологии. Чип имеет 28 выводов и работает от напряжения 9 вольт (версия 6581) или 12 вольт (версия 8580). Основные функциональные блоки:

• Три независимых генератора звука — каждый способен работать в одном из четырёх режимов: пилообразный сигнал, треугольный сигнал, прямоугольный сигнал (с регулируемой скважностью) и шум (генератор псевдослучайной последовательности).
• Программируемый фильтр — многомодовый фильтр нижних, верхних и полосовых частот с регулируемой резонансностью. Фильтр применяется к выбранным генераторам.
• Кольцевой модулятор — позволяет модулировать сигнал одного генератора сигналом другого, создавая сложные тембры.
• Синхронизация генераторов — режим, при котором один генератор принудительно сбрасывается в ноль при переполнении другого.
• Три огибающих ADSR — по одной на каждый генератор, с независимой настройкой атаки, спада, уровня удержания и затухания.
• Два аналого-цифровых входа (потенциометры) — предназначены для подключения аналоговых контроллеров, например, геймпадов.
• Внешний аудиовход — позволяет смешивать внешний сигнал с выходом чипа.

Управление SID осуществляется через регистры, отображаемые в адресном пространстве компьютера. Программист записывает значения в 29 регистров, управляя частотой, формой волны, огибающей и фильтром каждого генератора. Тактовая частота чипа составляет 1 023 000 Гц (в PAL-версиях) или 1 022 000 Гц (в NTSC-версиях), что определяет точность воспроизведения нот.

¶Применение

Основным применением SID были музыка и звуковые эффекты в играх и программах для Commodore 64. Благодаря трём голосам и фильтру, композиторы могли создавать достаточно сложные аранжировки. Среди наиболее известных композиторов для SID — Роб Хаббард, Мартин Гэлвей, Йерун Тел (Jeroen Tel) и Крис Хюльсбек.

Чип также использовался в качестве звукового модуля в некоторых синтезаторах и музыкальных инструментах, например, в клавишном модуле Elektron SidStation (1997) и в платах расширения для персональных компьютеров. В 2000-х годах появились аппаратные реплики SID (например, SwinSID) на основе микроконтроллеров, эмулирующие его поведение.

¶Культурное значение

SID стал символом эпохи 8-битных компьютеров. Его характерное звучание сформировало эстетику чиптюна — музыкального жанра, основанного на использовании звуковых чипов. До сих пор существуют сообщества энтузиастов, создающих новую музыку для SID и проводящих соревнования по написанию треков в формате .sid. Технические ограничения чипа (три голоса, ограниченная память) стимулировали композиторов к поиску нестандартных решений, что привело к появлению сложных техник, таких как «дигги-басы» (быстрое переключение формы волны для имитации четвёртого голоса).

¶Технические характеристики

• Производитель: MOS Technology
• Годы выпуска: 1981–1993
• Техпроцесс: NMOS, 7 мкм (6581)
• Количество транзисторов: около 4500
• Количество голосов: 3
• Разрядность ЦАП: 8 бит (6581) / 12 бит (8580)
• Частота дискретизации: ~1 МГц
• Напряжение питания: 9 В (6581) / 12 В (8580)

¶Источники

• Яннес Р. «SID 6581 Datasheet», MOS Technology, 1982.
• Барлоу С. «The SID: A History», Retro Gamer, 2007.
• Арндт Ю. «Commodore 64: A Visual Commodore», 2015.
• Документация проекта «High Voltage SID» (HVSID), 2000-е.