Timer mit einer Frequenz von 8.000Hz

Hallo,

ich möchte beim Ausgeben von Tönen eine ADSR-Hüllkurve per Lautstärke-Register (z.B. $d201 AUDC1 für POKEY-Kanal aka -Stimme 1) simulieren.

Dies bedeutet, dass ich das Lautstärke-Register im ungünstigsten Fall (Das "Attack" von "A"DSR mit 2 Millisekunden) mit 8.000 Herz ändern muss (16 Lautstärkeänderungen in 2 Millisekunden -> 2/1000 ÷ 16 = 1/8.000)

Ein Vertical-Blank-Interrupt (1/50 bzw. 50Hz hier bei uns mit PAL) ist also zu langsam. Nun gibt es ja die POKEY-Timer, aber damit verliert man ja auch eine Pokey-Stimme.

Gibt es irgendeine andere Möglichkeit, so eine hohe Abfragefrequenz zu erzeugen?

pps schrieb: Also man könnte die beiden VBI und auch alle DLI auch nutzen, um timer zu haben.

Nee, die gehen leider nicht, da der VBI ja nur 50Hz (PAL) hat und ich eben 8000Hz benötige. Ja, so schnell (maximal) ändert der SID die Lautstärke für seine ADSR-Hüllkurve.

Um den VBL und DLI für Grafikmanipulationen frei zu halten, würden sich ja auch die Systemtimer anbieten (cdtmv1-cdtmv5), aber die laufen eben auch maximal mit einer Geschwindigkeit von 50Hz (PAL).

Erhard schrieb:

pps schrieb: alle DLI auch nutzen, um timer

Aber "interrupten" die nicht nur während der Bilddarstellung?

Ich hatte das so verstanden, als würde der Time ohne "Pause" benötigt.

Ganz genau. Nach 0,125 Millisekunden (=0,000125 = 1/8000 Sekunde) erhöht sich im schnellsten Fall das Lautstärkebit in der Attack-Phase des SID. Daher benötige ich eben einen Timer, der exakt nach 1/8000 Sekunde anschlägt. Mit dem VBL (50Hz) oder selbst DLI (50x155=7750Hz) bin ich einfach nicht schnell genug.

Kveldulfur schrieb: Gleichmäßig würde es nur der Pokey-Timer schaffen, soviel ich weiß.

Also 8000Hz ist schon heftig 😉

Ja, der SID ist ein Biest. Aber mit den POKEY-Timern wäre das ein Kinderspiel. Die können ja mit 15Khz, 64Khz oder 1,77Mhz betrieben werden.

Bin nur noch nicht sicher, welchen Wert ich in das AUDF-Register schreiben muss, um auf exakt 8Khz zu kommen. Im 64Khz-Modus müsste es aber 32 sein, oder? Also 64Khz durch 256 mögliche Werte macht 250Hz pro Wert. Also 32x250=8000 also müsste der POKEY-Timmer auf 32 gesetzt werden, um nach 1/8000 Sekunde einen Interrupt auszulösen, wo ich dann in der Interrupt-Routine dann das Lautstärkebit um eins erhöhe.

Ach so. Das könnte gehen, allerdings soll das ja nur die Hüllkurve für einen einzigen SID-Kanal sein, sprich: es wird nur Musik "nebenbei" abgespielt. Da soll schon noch genug Zeit für den Rest bleiben.

Ich versuche es erstmal mit dem POKEY-Timer. Bei einer Stimme ist es ja kein Problem, da bleiben vom Pokey ja noch drei Kanäle für den eigentlichen Ton über. Selbst wenn man einen 16-Bit-Ton ausgibt (macht der SID ja nur so), kommt man bei einem SID-Kanal immer noch hin.

Für einen Test mit einer Stimme also alles ausreichend. Ich werde berichten.

Ja, das hatte ich befürchtet. Das wird wohl auch der Grund sein, dass früher viele Programme den Bildschirm komplett ausgeschaltet haben, wenn Sie ein Sample ausgeben wollten.

Wie wir seit Bosconian wissen, wäre das gar nicht nötig. Habe hier schon bei komplett eingeschalteten Bildschirm ein Sample (4-Bit, 7.800Hz) mit der Methode von pps über das Pokey-Lautstärkebit ausgegeben, allerdings geht das bei mir nur, wenn man keine Action auf dem Bildschirm hat (möchte wissen, wie shanti77 dass ingame mit "Blast Off" macht, nicht nur am Anfang, da wird echt der Bildschirminhalt noch upgedatet).

Naja, für die Aufgabe, eine Hüllkurve zu simulieren, ist natürlich Stillstand auf dem Bildschirm sowieso tabu, möchte man den Song doch als Hintergrundsong in einem Game hören. Mal sehen, wie sehr sich die ganzen Unterbrechungen auf die Pokey-Timer auswirken.

Allerdings habe ich ab Montag keinen Urlaub mehr, ich befürchte, dann wird Zeit, die für die Programmierung übrig bleibt, wieder sehr eingeschränkt zur Verfügung stehen. 😢

Erhard schrieb: Vielleicht kann man den fragen?

Steht auf jeden Fall auf dem Programm. Wollte aber erstmal ein bisschen weitertesten und an anderen Atari-Projekten weitermachen, sonst verzettel ich mich.

Erhard schrieb: Tja, obwohl der Atari ja quasi "einfach" ist kann man daraus gut einen Vollzeit-Job machen 🙂

Ja, macht auch Laune, aber leider kann man damit keine Rechnungen bezahlen. 😈

Ist auf dem Atari im Verhältnis zu modernen Plattformen zwar einfacher, dafür stehen mit Megabytes großen Libraries auch umfangreiche Befehlssätze zur Verfügung.

Ist schon irritierend, dass nach fast fünfzig Jahren Atari 8-Bit-Rechnern immer noch Tools fehlen. Da sieht es auf dem 64er deutlich besser aus. Zwar gab es schon früher genug Tools aber leider haben die meist nur die Standardvorgaben der Atari-Hardware leichter zugänglich gemacht. Moderne Features gibt es noch nicht soo lange.

Bin ja schon froh, dass es mit bocianus SprEd endlich einen Sprite-Editor gibt, mit dem man auch Player und Missiles so verknüpfen kann, dass ein "Sprite" auch 10 statt nur 8 Zeichen breit sein kann.

Oder mit matosimis Atari FontMaker und Jacs WUDSN zwei weitere moderne Tools existieren. Letzeres mit Altirra zum Debuggen. Ein Traum.

Beim Sound hingegen gibt es zwar den RasterMusikTracker, aber man merkt, dass raster und analmux leider viel zu früh von uns gegangen sind. Man möge sich vorstellen, wo wir heute beim RMT wären, wenn es diese Tragödien nicht gegeben hätte...

Das mit den 200hz-Instrumenten habe ich noch nicht so richtig verstanden. Hast Du da mehr Infos?

Der SID schafft jedenfalls bei ADSR-Lautstärkebitänderungen bis 8000Hz.

Vielen Dank für die Antwort. Daumen hoch.

Das hatte ich schon vermutet.

Was ich nur nicht verstehe, wie diese höhere Frequenz sich auf den Ton auswirkt. Wird innerhalb des 200-Hz-Zyklus auch die Lautstärke des Tons geändert?

Das ist ja im Prinzip das, was ADSR macht. Nur eben max. mit 8.000Hz (wobei ich mich wiederum frage, ob man das überhaupt wahrnimmt, die Membran des Lautsprechers hat ja auch eine gewisse Trägheit). Ein so steiler Anstieg kommt damit dem Pokey-Rechteck bestimmt recht nahe, wüsste nur leider keine Vergleichswerte von der Anstieg der Rechteflanke im Pokey gemessen wurde.

Ein 200Hz-Sample würde aber deutlich schlechter klingen. Insbesondere durch die 4-Bit-Auflösung wäre das quasi nicht zu ertragen. Also bei 7.800Hz (also noch ohne Pokey-Timer) ist es erträglich.

Das muss noch was anderes bedeuten. Wahrscheinlich verstehe ich es einfach nicht richtig. Im Moment deute ich es so, dass man quasi 200Mal pro Sekunde die Note ändern kann . Natürlich kann man von der selben Note auch nur 200mal die Lautstärke ändern, der SID schafft es aber halt mit 8Khz.

Und lzss ist doch nur ein Kompressionsalgorithmus, d.h. ich kann längere Songs abspielen, oder?

Also ich versuche mal, es aus meiner Nichtmusikersicht zu erläutern, was ich aus Programmiersicht verstanden habe.

Der Atari spielt reine Töne/Noten grundsätzlich in einer Rechteckwelle ab (Geräusche, d.h. eine Polygonwelle oder Programmiertricks mit denen der Atari auch andere Wellenformen generiert, wie z.B. Sägezahn lasse ich der Einfachheit halber jetzt mal weg).

Will man also einen Kammerton A4 mit z.B. 440Hz erzeugen, schreibt man in Audf1 einen definierten Wert und der Atari gibt am Ausgang einen Rechteckton aus, der 440mal pro Sekunde zwischen dem Lautstärkemaximum und Null oszilliert, also Ton an, Ton aus (genao so lang wie an, Pulsweite also gleich lang) wieder aus etc. eben 440 mal pro Sekunde.

Ein Ton/eine Note ist aber nicht sofort an oder sofort aus sondern hat eine Hüllkurve aus Attack, Decay , Sustain und Release. Der Ton steigt also zunachst linear (Steigungsdreieck) innerhalb einer vorgegebenen Zeit (Attack) relativ schnell auf seinen Maximalwert, z.B. 15 an (auf dem SID innerhalb von zwei Millisekunden um 16 Laustärkewerte, daher die 8.000Hz), fällt daher umgekehrt exponentiell (also erst schnell, dann langsam auf einen vorgegebenen Haltewert), z.B. 12 um dann auf diesem Wert gehalten zu werden (Sustain) und dann zu guter Letzt auf Null umgekehrt exponentiell zu fallen (Release).

Die Hüllkurve überlagert dabei den in unserem Beispiel angespielten 440Hz-Dauerton. Dann geht es mit dem nächsten Ton/Note weiter.

In diesem Zusammenhang verstehe ich den 200Hz-Modus einfach nicht. Wie erhält man dadurch ADSR? Hilfe! Ich raffe es einfach nicht. 😞

Bei MODfiles ist es wieder ganz anders. Echte Instrumente wie ein Klavier oder eine Gitarre spielen keine reinen Sinuswellen ab (kleiner Exkurs, alle Wellenformen also auch Rechteck lassen sich auf überlagerte Sinuswellen zurückführen, s. https://de.m.wikipedia.org/wiki/Fourierreihe unter Verallgemeinerungen) sondern sind überlagerte Wellen. Daher ist es einfacher diese Wellen zu sampeln, d.h. die Lautstärkeveränderungen über die Zeit zu speichern und dann wieder mit der gleichen Geschwindigkeit abzuspielen. Spielt man sie schneller ab, erscheint der Ton höher, spielt man langsamer, erscheint der Ton tiefer.

Für ein einigermaßen brauchbares Ergebnis sollte man mit 8Khz und 4-Bit speichern (wegen des Lautstärkebits von 4Bit = 1 Nibble). Für ein 8Khz-Sample von 1 Sekunde benötigt man also unkomprimiert 4.000 Bytes (8000 Werte a zwei Nibbles = 4000 Bytes). Kein Wunder, dass der Atari für MOD-Player viel Speicher und eine hohe Geschwindigkeit (8000 Wertänderungen pro Sekunde) benötigt, so dass einige Player den Bildschirm abstellen.

Irgendwer schrieb: Bist Du sicher, dass bei Bosconian 7800(+) Hz verwendet werden?

Nee, bin tatsächlich nicht sicher. Habe nur ein eigenes Sample mit 7800Hz abgespielt, aber klar, 4Khz wäre natürlich eine Lösung.

Das mit dem Zerschneiden habe ich noch nicht verstanden. Ist schon spät, muss ich ne Nacht drüber schlafen, wie mir das bei meinem ADSR-Problem helfen könnte.

Irgendwer schrieb: Die schlechte Nachricht ist, Du verstehst es schon, weil man dadurch kein ADSR bekommt. ADSR wird vom Pokey nicht unterstützt und muss halt in Software nachgebildet werden - ob nun 50x oder 200x pro Sekunde in den 16 Lautstärke-Stufen die der Chip pro Kanal anbietet.

Schade, dann hat mich das Posting von Jac! auf eine falsche Fährte gelockt. Also vielleicht muss ich noch mal konkretisieren, woher die Anforderung im Ursprungsposting kommt.

Also, ein Freund von mir ist ein sehr talentierter C64-Chipmusiker. Für gemeinsame Projekte erzeugt er halt ein SID-File, das ich, da ich musikalisch untalentiert bin, für den ATARI nur konvertieren kann. Da es weder einen direkten Konverter .sid nach .rmt gibt noch einen vom Goat-Tracker-Fileformat nach RMT, muss der Song halt auf anderem Wege zum ATARI gebracht werden.

Die Noten liegen im Goat-Tracker nativ vor, aber dann muss ich sie immer noch händisch zum RMT transportieren und die Instrumente fehlen auch noch.

Das .sid-file ist ja ein ausführbares Maschinenprogramm, der Gedanke war daher, die auf den SID-Chip ausgegebenen Befehle zur Ausgabe von Tönen in einer bestimmten Frequenz umzumünzen auf die entsprechenden Befehle für den POKEY, also eine Art von SID-Emulation.

Das funktioniert auch ganz gut, ein wesentliches Soundfeature, nämlich ADSR fehlt aber, da es, wie Du ja schriebst, keine Hardwareunterstützung für ADSR im POKEY gibt, müsste man die Funktionalität über das Lautstärkebit emulieren (ADSR ist ja im Prinzip nur eine definierte Lautstärkeänderung über die Zeit) und das war dann der Anlass für das Ausgangsposting.

Irgendwer schrieb: Das kann ich mir fast gar nicht vorstellen. Rudimentär geht das bestimmt, aber Pokey hat nun mal keine verschiedenen (einfach anzusprechenden) Wellenformen oder gar 3x16 Bit Frequenz-Auflösung.

Hihi. Doch. Ist tatsächlich, wenn man es erst einmal verstanden hat, recht simpel. Habe in den vergangenen Tagen von einigen Leute auf AA da viel gelernt. Aber alles kommt mit einem Preis. Man benötigt tatsächlich zwei POKEYs, weil der ATARI von Hause aus nur Rechteck und Rauschen kann, während der C64 in 16-Bit neben Rechteck (inkl. optionaler Pulsweitenmodulation) und Rauschen auch Sägezahn und Dreieck kann.

Für die fehlenden Wellenformen gibt es aber Lösungen:

• Rechteck mit fester Pulsweite: zwei POKEY-Kanäle zusammenschalten für 16 Bit. Hier können meine Ohren keinen klanglichen Unterschied zum C64 feststellen.
• Rechteck mit variabler Pulsweite (PWM): Daran arbeite ich noch
• Sägezahn: hier muss man ebenfalls zwei POKEY-Kanäle zusammenfassen, aber beide 8-Bit und einen als den Eingang des anderen, leicht phasenverschoben (sog. Zwei-Ton-Modulation mit Filter), es sollen fast alle Frequenzen erreichbar sein. Erste Tests lassen mich keinen klanglichen Unterschied zum C64 feststellen
• Dreieck: das selbe Prinzip wie bei Sägezahn nur mit anderen Eingangswerten, hier teste ich noch, bin aber zuversichtlich, dass das selbe Ergebnis wie bei Sägezahn rauskommt, also hoffentlich kein klanglicher Unterschied wahrnehmbar sein wird

Naja, fehlt halt eben neben PWM noch ADSR (und die analogen Filter, aber das wird mit einem rein digitalen Chip wie dem POKEY wirklich nicht gehen). Also Fazit: pro SID-Stimme mit Rechteck, Sägezahn oder Dreieck müssen wir zwei POKEY-Stimmen opfern. Bei drei Stimmen, die ein SID und vier, die ein POKEY hat, brauchen wir also sechs POKEY-Stimmen, d.h. zwei POKEYs.

Irgendwer schrieb: Da dort eh Kompromisse gemacht werden müssen, frage ich mich, warum Du dann nicht auch einfach auf z.B. 200Hz ADSR-Updates runtergehst und versuchst hier die 8000Hz zu erreichen.

Das wäre dann der nächste Versuch, falls mich die POKEY-Timer nicht weiterbringen (ist zu vermuten). Außerdem entwickeln wir uns nicht weiter, wenn wir immer die selben Wege gehen.

Irgendwer schrieb: (Die Frequenzauflösung der Kanäle scheint mir da das größere Problem zu sein.)

Nö. Siehe oben, einfach bei Rechteck auf 16-Bit schalten -> tada, gleiche Frequenzen erreichbar.

Irgendwer schrieb: Keine Ahnung wie das Goat-Tracker und RMT Datei-Format aufgebaut sind, aber ein Konverter dafür wäre natürlich praktisch - weil er auch dann manuelle Eingriffe besser erlaubt.

Ja, der wäre super, aber dafür fehlt mir momentan die Motivation. Habe die Dateiformatdefinitionen schon hier liegen, aber Freiwillige vor! 😂

Irgendwer schrieb: So oder so: Viel Erfolg!

Danke. Kann man immer gebrauchen, aber ich bin überrascht, wie gut es schon läuft.