[ГАЙД] 🎼 Программирование музыки и сложные звуковые эффекты на ZX Spectrum - Синтез речи и прерывания

Синтезирование речи ​

Синтезировать речь можно просто записывая и воспроизводя её как любой другой звук с помощью подпрограмм, но обычно действуют иначе. Сначала в компьютер вводятся все фонемы определенного языка, затем у пользователя запрашивается фраза, и, наконец, компьютер последовательно воспроизводит входящие в нее фонемы. Этот способ позволяет значительно экономить память и воспроизводить абсолютно любые фразы.

Программа, позволяющая Spectrum разговаривать​

Поясню некоторые строки:

• 30 — считываются в память программы в кодах
• 40…60 — записываются фонемы с микрофона
• 70 — ввод фразы
• 80…110 — фраза заносится в память в специальном формате
• 120 — вызывается подпрограмма воспроизведения
• 130…150 — подпрограммы в кодах

После запуска программа:

1. Попросит немного подождать, считывая кодовую часть
2. Затем Вы должны будете последовательно произнести в микрофон 26 фонем
3. После этого Вы можете вводить любые фразы и наслаждаться их звучанием

При вводе этих фраз допустимы прописные и строчные латинские буквы и пробелы. Как будут звучать все остальные символы никому неизвестно. Ни в коем случае не стоит вводить знак «@», иначе программа просто «зависнет».

Эта программа написана как пример, поэтому не содержит дополнительных сервисных возможностей (например, изменение отдельной фонемы), но Вы свободно можете их добавить.

Для изменения длительности отдельной фонемы смените в десятой строке значение переменной L (в данном случае оно может быть от 1 до 6).

Если Вам не удалось с первого раза произнести все фонемы с удовлетворительным качеством, то можете попытаться еще раз, остановив программу с помощью клавиши BREAK и выполнив команду GO TO 40.

Когда фонемы будут записаны, Вы можете сохранить их на ленте, набрав команду:

(число 6656 получилось путём умножения количества фонем (26) на 256)

Лучше всего, если перед этим блоком будет записана вышеприведенная программа со следующей строкой:

Записать эту программу можно с помощью команды:

К сожалению, 26 фонем — это маловато даже для английского языка, не говоря уже про русский. Их количество можно конечно увеличить, но при этом увеличится и объём занимаемой ими памяти. Тут уж ничего не сделаешь.

Если Вы хотите чтобы Ваш ZX-Spectrum говорил по-русски, то Вы должны:

1. Подключить русский шрифт (подробнее см. в [1])
2. Увеличить число фонем
3. Сменить все сообщения, выводимые на экран

Количество русских фонем можно значительно сократить, если:

• Не использовать мягкие согласные (в компьютерном исполнении их мягкость практически не слышна)
• Гласные «Е», «Ё», «Ю» и «Я» заменять на «Й» и, соответственно, «Э», «О», «У» и «А»
• Твердый знак также заменять буквой «Й»

И в заключение один совет. Гораздо приятнее слышать нормальную человеческую речь, чем слова, выговариваемые в соответствии с правилами грамматики. Поэтому вводите слова как слышите:

• Sinclair → sinkler
• компьютер → кампйутер

Звук на прерываниях​

Проблема и её решение​

У всех подпрограмм, приведенных в предыдущих главах, есть один общий недостаток: на время их звучания выполнение основной программы приостанавливается. Это можно исправить, хотя и с трудом, используя второй режим прерываний. Те, кто знает, что это такое, могут смело пропустить следующие несколько абзацев.

Напоминание о прерываниях​

Как уже говорилось раньше, пятьдесят раз в секунду процессор получает сигнал о необходимости вызова прерывания. При этом он вызывает некоторую подпрограмму, после чего продолжает обрабатывать основную программу.

Существует три различных режима прерываний: 0, 1 и 2, которые выбираются командами IM 0, IM 1 и IM 2. Стандартный режим имеет номер 1.

Режим 1 (стандартный):​

В качестве обработчика прерываний используется подпрограмма ПЗУ по адресу 56 (#38), которая следит за клавиатурой и счётчиком времени.

Режим 0:​

Нам не интересен, так как в ZX-Spectrum он аналогичен режиму 1.

Режим 2:​

А вот режим 2 и есть самое интересное!

Как работает режим 2 прерываний​

Во втором режиме прерываний пятьдесят раз в секунду происходит следующее:

1. Микропроцессор считывает с шины данных байт, называемый вектором прерывания
2. Он передается в младший байт шины адреса
3. В старший байт записывается содержимое регистра I
4. По полученному таким образом адресу процессор считывает из памяти два байта
5. Эти два байта интерпретируются как адрес подпрограммы обработки прерывания

ZX-Spectrum устроен так, что вектор прерывания обычно равен 255 (#FF), но некоторые внешние устройства (например, AMX-mouse) могут генерировать другие вектора. Кроме того, в некоторых некачественных спектрумах вектор прерывания может изменяться абсолютно случайным образом.

Установка собственного обработчика прерываний​

Последовательность действий:​

1. Запретить прерывания
2. Записать в память адрес обработчика прерываний
3. Задать в регистре I старший байт адреса указателя на обработчик
4. Установить второй режим прерываний
5. Разрешить прерывания

Возврат к стандартному режиму:​

1. Запретить прерывания
2. Записать в регистр I число 63
3. Установить первый режим прерываний
4. Разрешить прерывания

Таблица векторов прерываний​

Так как вектор прерывания может изменяться, вместо записи двух байтов по определенному адресу выстраивается целая таблица размером 257 байт с таким расчётом, чтобы при любом значении вектора считывался один и тот же адрес. Понятно, что для этого все байты таблицы должны быть одинаковыми.

Правила составления обработчиков прерываний​

1. Скорость выполнения​

Обработчик прерывания должен выполняться за достаточно короткий промежуток времени.

2. Сохранение регистров​

Все регистры, используемые в обработчике перед возвратом должны принять значения, находившиеся в них до вызова прерывания.

3. Осторожность с ПЗУ​

В связи с этим не рекомендуется обращаться к подпрограммам ПЗУ, по крайней мере, до тех пор, пока Вы не знаете совершенно точно, какие в них используются регистры, и какие системные переменные при этом могут быть изменены.

4. Запрет вложенных прерываний​

Вызов подпрограмм ПЗУ не желателен ещё и потому, что некоторые из них разрешают прерывания, что совершенно не допустимо во избежание вызова обработчика из самого себя. Любой обработчик должен работать при запрещенных прерываниях.

Однако, использовать команду DI в самом начале процедуры не обязательно, так как это делается автоматически и Вам надо позаботиться только о разрешении прерываний перед выходом.

Совместимость со стандартным обработчиком​

Если Вы не хотите лишаться возможностей, предоставляемых стандартным обработчиком прерываний, можете использовать в своей подпрограмме команду RST 56. А при использовании прерываний в бейсик-программах это просто необходимо, иначе будет заблокирована клавиатура.

Применение прерываний для звука​

Если задать некоторую последовательность звуков и в каждом прерывании воспроизводить короткую её часть, то получится довольно хороший эффект параллельного с программой звука. Причем каждая часть должна быть, действительно, очень короткой, иначе толку от прерываний не будет.

---

Формат данных для звуковых эффектов​

Условимся, что последовательность звуков будем задавать блоком данных в следующем формате:

Для каждой ноты в блоке данных должно быть по два байта:​

1. Первый байт - частота (1…253)
2. Второй байт - длительность (0…255)

Контрольные коды:​

• 0 - переключение тон/шум
• 254 - начало цикла
• 255 - конец блока

Изначально программа настроена на вывод чистого тона, но, если Вам необходимо получить шум, Вы можете переключить её на воспроизведение шума, вставив в данные байт, равный 0. Для повторного переключения на тон байт 0 должен встретиться еще раз.

Когда программа встретит байт 255, вывод звука либо прекратится, либо вся последовательность повторится снова — в зависимости от заданного числа повторений.

Если в блоке данных встретится код 254, то при очередном повторении эффект начнется не с начала, а с места, где этот код встретился.

Полный пакет программ для работы со звуком на прерываниях​

Порядок использования этого пакета​

1. Инициализация​

В начале работы нужно вызвать подпрограмму SINIT, которая включит 2-ой режим прерываний.

2. Воспроизведение звука​

В тот момент, когда Вам нужно получить звук надо:

• Занести в регистр HL адрес блока данных
• В регистр А - число повторений
• Вызвать подпрограмму NEWFX

3. Управление звуком​

Если Вам по какой-либо причине надо:

• Выключить звук
• Продлить его звучание

Занесите в регистр А новое число повторений и вызовите подпрограмму MUTE. Кроме того, эту подпрограмму можно использовать для включения последнего звучавшего эффекта.

4. Завершение работы​

По окончании работы (или если в программе предусмотрены обращения к дисководу) следует вызвать подпрограмму SSTOP, которая восстановит стандартный режим прерываний.

Адреса подпрограмм​

Серия команд JP в начале пакета сделана для удобства. Благодаря ей все подпрограммы этого пакета могут вызываться по соседним адресам:

Ограничения​

К сожалению, с помощью прерываний невозможно получить достаточно чистый тон. Поэтому, а также из-за совсем не музыкального формата данных, эта программа вряд-ли может использоваться для создания музыки. Но для звуковых эффектов она в самый раз.

Пример использования​

Строку 70 можно заменить на следующую:

Практический совет​

Если в Вашей программе не очень много движущихся объектов на экране и длительность звукового эффекта достаточно мала (около полсекунды или меньше), то его можно использовать без всяких прерываний — задержка заметна не будет.

Удачи в создании параллельных звуковых эффектов!