MOS Technology SID

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MOS Technology SID: L'immagine di destra mostra un 6581 della MOS Technology, all'epoca faceva parte del Commodore Semiconductor Group (CSG) e l'immagine di sinistra mostra un 8580 della MOS Technology. I numeri 0488 e 3290 sono in formato wwyy, cioè i chip sono stati prodotti nella settimana 4 del 1988 e nella settimana 32 del 1990. L'ultimo numero è probabilmente il numero del batch.

Il MOS Technology SID (Sound Interface Device) 6581/8580 era il chip sonoro dei computer della Commodore: CBM-II, Commodore 64 e Commodore 128. Era uno dei primi chip sonori del suo genere ad essere incluso nei computer, prima dell'epoca della rivoluzione del suono digitale.

Assieme al VIC-II, il SID fu responsabile del successo del C64.

Il SID ha il brevetto americano numero U.S. Patent 4,677,890, archiviato nel 27 febbraio del 1983 e approvato nel 7 luglio 1987. Il brevetto è scaduto il 7 luglio 2004.

[modifica] Progettazione

Il SID fu concepito dall'ingegnere Robert "Bob" Yannes, che in futuro avrebbe fondato la compagnia di sintetizzatori digitali Ensoniq. Yannes era a capo di un team che comprendeva, oltre a lui, due tecnici e un operatore CAD che usava Applicon (ora parte della UGS Corp.). Il team disegnò e completò il chip in cinque mesi nella seconda metà del 1981. Yannes fu ispirato dal lavoro precedente nell'industria dei sintetizzatori più che dai chip sonori dei computer di allora, di cui non era per niente soddisfatto. Lo scopo di Yannes era produrre un chip di alta qualità, come un vero strumento musicale, dotato di caratteristiche precedentemente assenti nei chip sonori come il generatore di inviluppo ADSR.

	«Avevo pensato che i chip sonori disponibili sul mercato, inclusi quelli nei computer Atari, fossero primitivi e ovviamente progettati da persone che non sapevano niente sulla musica.»
	(Robert Yannes su "On the Edge: The Spectacular Rise and Fall of Commodore")

Durante la progettazione del chip, grande peso fu dato al controllo della frequenza ad alta precisione, e il SID era inizialmente progettato per avere 32 voci indipendenti, che condividevano un unico oscillatore. Tuttavia queste caratteristiche non furono completate in tempo, e la maschera di lavoro per un oscillatore fu semplicemente replicata tre volte lungo la superficie del chip, creando tre voci ognuna con il proprio oscillatore. Un'altra caratteristica non incorporata nella versione finale fu una tabella di frequenze delle note musicali più comuni, scartata a causa delle limitazioni di spazio. Il supporto per un pin di ingresso audio fu un'aggiunta che Yannes fece senza chiedere, anche nonostante non avesse un uso pratico in un computer. Le maschere erano prodotte con tecnologia da 7 micrometri per avere un buon guadagno: la tecnologia migliore allora disponibile era da 6 micrometri.

Il chip (come anche il primo prodotto ad utilizzarlo, il Commodore 64) fu finito in tempo per il Consumer Electronics Show nel primo weekend di gennaio 1982. Sebbene Yannes fosse in parte dispiaciuto del risultato, il suo collega Charles Winterble disse: "Questa cosa è già dieci volte migliore di quello che c'è in giro e 20 volte meglio di quanto debba essere".

Le specifiche del chip non furono usate come progetto, ma vennero scritte mentre il lavoro di sviluppo proseguiva, e non tutte le caratteristiche decise vennero inserite nel design finale. Yannes sostiene che solo i tre quarti delle funzioni previsto furono parte del prodotto finito. Per questa ragione, il primo modello (6581) non obbediva completamente ad alcune specifiche. La revisione successiva (8580) fu rivista per rispettare le specifiche. Per esempio, il 8580 può fare un AND logico tra due forme d'onda arbitrarie, mentre il 6581 può farlo solo tra un onda triangolare ed una quadra. Maggiori dettagli sono presenti nella sezione Dati tecnici.

[modifica] Caratteristiche

tre canali audio indipendenti e programmabili, con un suono ad 8 ottave e un limite da 16 a 4000 Hz;
quattro diverse onde per gli oscillatori audio (dente di sega, triangolare, quadra, rumore pseudocasuale)
tre filtri sonori (passa basso, passa alto e passa banda)
sincronizzazione degli oscillatori
due convertitori a 8 bit dall'analogo al digitale (utilizzato per i controller da gioco)
input audio esterno

[modifica] Dati tecnici

6581 Pin configuration

Il SID è un circuito integrato comprendente sia componenti digitali (sugli ingressi di controllo) sia componenti analogici (per lo più sulle uscite). Il SID è in grado di sintetizzare tre voci separate, utilizzando per ciascuna voce un'onda quadra (con duty cycle variabile), triangolare, a dente di sega, o un rumore pseudo-casuale (non bianco). È possibile applicare un inviluppo alla voce affinché le note si attenuino nel tempo, modulare tra loro due voci moltiplicando tra loro le uscite (in realtà nel chip 6581 questa caratteristica funziona solo per alcune forme d'onda), e introdurre dei filtri analogici la cui frequenza di taglio si può scegliere a piacere. Il tipico suono del SID è dovuto alla combinazione di queste caratteristiche.

I filtri sono ottenuti tramite dei condensatori esterni al chip. È anche possibile utilizzare una porta audio esterna, il cui segnale passerà attraverso il filtro.

A causa di un difetto nel chip originale, ogni cambiamento di volume su un canale causa l'emissione di un breve suono percussivo. Questo baco venne usato spesso per introdurre percussioni, parlato, o brevi suoni digitalizzati (con una risoluzione di 4 bit). Questo difetto è stato corretto nel chip 8580, utilizzato sul Commodore 64C e sul Commodore 128, eliminando la possibilità di suonare campioni digitali su questi computer; è tuttavia possibile modificare il chip 8580 in modo da reintrodurre il baco.

Altre differenze tra 6581 e 8580 sono la diversa tensione di ingresso (12V per il 6581, 9V per l'8580), grazie alla quale il chip 8580 dissipa meno calore e dura più tempo. Inoltre, i circuiti digitali sono meglio separati da quelli analogici e questo migliora la qualità del suono dell'8580. Infine, l'8580 corregge i difetti precedentemente menzionati nel circuito di modulazione, e rende l'implementazione filtro più aderente a quanto affermato nelle specifiche.

Nonostante queste migliorie, molti musicisti preferivano il chip 6581 a quello corretto e migliorato. Il filtro del 6581 infatti produce un suono fortemente distorto, adatto a simulare strumenti come la chitarra elettrica; esso inoltre attenua il suono tra di 3–6 dB, offrendo ulteriori possibilità al musicista. In generale, il chip comprende altre nonlinearità nei generatori di forma d'onda che rendono il suono meno spigoloso.

[modifica] Revisioni

Il chip 6581 R1 non fu mai venduto nel mercato. Le revisioni del chip furono:

6581 R2 - detto anche come "MOS" "6581"
6581 R3 - "6581 R3" o "6581 CBM"
6581 R4 AR - "6581 R4 AR"
6582 A - prodotto nel 1992
8580 R5

[modifica] Suono nei giochi

Tra i più noti compositori di musica per videogiochi ricordiamo Martin Galway, noto per molti giochi, come Wizball. Rob Hubbard ha prodotto le musiche per ACE 2, Delta, International Karate, IK+, e Monty on the Run. Altri musicisti ben noti erano Jeroen Tel (Cybernoid e Myth), Chris Hülsbeck, David Whittaker.

Il Commodore 64 aveva un protocollo di trasferimento dati dalle cassette e dai dischi molto lento, che impiegava diversi minuti per caricare 64K nella memoria. Di conseguenza, durante il caricamento molti giochi erano soliti produrre musica di sottofondo attraverso un programma, detto "loader".

[modifica] Sviluppo moderno

Nel 1997 fu rilasciato uno strumento musicale elettrico che utilizzava il chip SID. Era chiamato SidStation e fu prodotto dall'azienda svedese Elektron. Nel 2004, la Elektron rilasciò il sequenziatore musicale Monomachine con tastiera opzionale. Il Monomachine aveva diversi sintentizzatori, compreso un oscillatore basato sul 6581, che veniva emulato con un chip DSP.
Negli anni '90 fu venduta una scheda sonora per PC, detta HardSID. La scheda utilizzava da 1 a 4 chip SID.
Nel giugno del 1998 fu rilasciato un emulatore SID: reSID. L'emulatore, interamente software, è disponibile sotto forma di codice sorgente C++ e rilasciato con licenza GPL dall'autore, Dag Lem.
Il MIDIbox SID è un sintentizzatore MIDI che poteva contenere fino a 4 chip SID. Il controllo del sintetizzatore era eseguito via software o via panello di controllo.
Il progetto PhoenixSID 65X81 (2006) ha come scopo il tentativo di creare un chip SID utilizzando hardware moderno utilizzando chip FPGA, progetti originari e confronti con i veri chip SID.

[modifica] Note

Un file con estensione .SID è un file sonoro che contiene non solo le tracce sonore, ma anche codice macchina per il 6502 necessario ad eseguire la musica sul SID. La collezione The High Voltage SID Collection contiene più di 30 mila musiche. I file SID hanno il tipo MIME: audio/prs.sid

[modifica] Riferimenti

Appendice O, "6581 Sound Interface Device (SID) Chip Specifications", tratto da Commodore 64 Programmer's Reference Guide.
Bagnall, Brian. On The Edge: The Spectacular Rise and Fall of Commodore, pp.231–238. ISBN 0973864907.