Toukokuun teemailta - PC ja vapaa-aika

Illan ohjelma jouduttiin raapimaan kasaan ex-tempore, koska alustaja sairastui yllättäen. Auttavasti saatiin käsitellyksi mm. seuraavaa: digitaalisten kuvien esittäminen PC:llä, PC:n ääntely ja äänikortit, musiikki PC:llä, kuvan ja äänen yhdistäminen demoiksi, PC:n pelit.

Kuvaformaatteja on useita erilaisia, mutta jotkut ovat muita yleisempiä, kuten 8-bittinen väripalettia käyttävä GIF, kuvanlukijoiden tavallisin muoto TIFF, Kodakin Photo-CD:n muoto ja tiiviisti pakkautuva JPEG. Muunnosohjelmilla kuvia voi muuntaa tarvittaessa muodosta toiseen. Kaupallisten lisäksi myös tällä rintamalla on shareware-tuotantoa: Image Alchemy, Paint Shop Pro tai Graphics Workshop ovat osoittautuneet käytännössä hyvin pystyviksi ohjelmiksi. Niistä ainakin Paint Shop Pro osaa myös Photo-CD -kuvat.

Kuvien katseluun on edellisten lisäksi erikoisohjelmia. Giffit ja tiffit voi katsoa melkein millä tahansa, mutta PCD:lle ja JPEG:lle on vähemmän tarjontaa. PCD:lle en ole tavannut muita kuin jo mainitun Paint Shop Pro:n. JPEG:lle taas on useita, jotka kaikki ovat sietämättömän hitaita lukuunottamatta saksalaista Qpeg-ohjelmaa. Sillä taas kuvan laatu jää jälkeen muista, mutta katselutarkoituksiin se on aivan riittävän hyvä. Ja nopea.

Jotta kuvan näkisi kuvaruudullaan, pitää mikron näytönohjaimen olla tarpeeksi kelpo. SuperVGA-korteilla, joissa on 1 MB muistia, tulee toimeen. Niillä voi näyttää 1024 x 768 -kokoisen kuvan 256:lla värillä, mikä riittää katseluun. Täysväriohjaimet (joilla saa 16 miljoona samanaikaista väriä) ovat toistaiseksi vielä melkoisen kalliita, koska niissä tarvitaan erittäin tehokas grafiikkaprosessori ja kolme kertaa enemmän muistia kuin 256-värisissä korteissa. On sitä parempi, mitä tunnetumman valmistajan ohjainkorttia käyttää, koska ohjelmat tukevat parhaiten yleisimpiä kortteja.

Perus-PC:n äänipuoli on huono - mikron omalla kaiuttimella ei pitkälle pötkitä ja siksi tarvitaankin erikseen ostettava äänikortti. Kortit muuntavat digitaalisessa muodossa olevan ääni-informaation analogiseksi ja (ainakin esi)vahvistavat sen, jolloin äänen voi kuulla kaiuttimien kautta.

8-bittinen yksikanavainen kortti on yksinkertaisin ja halvin mahdollinen. Seuraavana tulee kaksikanavainen 8-bittinen ja sen jälkeen onkin ollut saatavissa kaksikanavaisia 16-bittisiä kortteja. Hinta kallistuu sitä mukaa kun bitit ja kanavat lisääntyvät. Sound Blaster -yhteensopivuus on pelien kannalta tärkeää.

Kortin äänenlaatuun vaikuttaa useita seikkoja, joista tärkeimmät ovat näytetaajuus ja resoluutio, jotka määrittelevät yksikäsitteisesti sen, miten hyvää ääni voi korkeintaan olla. Toki tulos voi olla huonon suunnittelun tai kehnojen komponenttien takia huonompaa kuin tämä paras mahdollinen.

Mitä suuremmalla taajuudella äänestä otetaan näytteitä, sitä korkeampia ääniä voidaan toistaa (vrt Shannon): korkein taajuus, joka digitaalisella näytteistyksellä voidaan toistaa on puolet näytetaajuudesta. Esim. jos ääninäyte on digitoitu 11 kHz:n taajuudella, korkein toistuva äänitaajuus on 5,5 kHz. Jos taas näytetaajuus on 44,1 kHz (CD-taso), korkein taajuus on n. 22 kHz. (Ihmis)lapset kuulevat jopa 20 kHz:n korkuisia ääniä, mutta ikä ja meluvammat alentavat tätä 15:een ja kymmeneenkin kilohertsiin (vrt. heinäsirkat katoavat eläkepäivien myötä).

Resoluutiolla tarkoitetaan sitä, miten tarkasti näyte otetaan. Yleensä käytetään 8 tai 16 bitin tarkkuutta. Resoluutio määrää digitoidun äänen dynamiikan: 8-bittisellä näyteellä voi olla 256 eri tasoa. Jos (ja kun) ne ovat tasaisin välein dynamiikka-alueella, tulee suurimmaksi mahdolliseksi dynamiikaksi 8-bittisellä resoluutiolla 20*lg 2Ü8 eli 48 dB. Vastaavasti 16-bittisillä näytteillä saadaan CD-tasoinen dynamiikka: 20*lg 2Ü16 = 96 dB. Monet 16-bittisinä kaupattavat äänikortit eivät kuitenkaan kykene digitoimaan ääntä kuin 12 tai 14 bitillä (lukijan tehtäväksi jää laskea näiden tapausten dynamiikka...). 16-bittisten korttien toistopuoli sen sijaan on lähellä todellista 16-bittisyyttä.

Äänidatavuo on näytetaajuuden ja resoluution tulo. Esim. 8-bittinen ääni 11 kHz:llä vaatii (antaa) 8b*11000/s = 88000 b/s = 11000 B/s eli tässä tapauksessa äänidata vaatii tilaa 11 kB sekunnissa. CD-tasoinen ääni taas tarvitsee 16b*44100/s = 705600 b/s = 88,2 kB/s (musiikki-CD-soittimien siirtonopeus on muuten n. 150 kB/s, mikä riittää hyvin). Ääni-informaatiota voi myös pakata - tällaista menetelmää käytetään ainakin Sonyn Minidisk-järjestelmässä. Siinä ääni pakataan n. neljäsosaan raakakoostaan.

Takaisin äänikortteihin: korttien äänet tuotetaan joko synteettisesti pulssikoodimodulaatiolla, jolloin kortti tarvitsee kutakin soitinta varten vain algoritmin, jolla soittimen ääntä matkiva aaltomuoto tuotetaan. Toinen tapa perustuu oikeista soittimista otettuihin ääninäytteisiin. Sitä kutsutaan sämpäykseksi (engl. sample, näyte) ja sitä käyttäviä kortteja wave table -periaatteella toimiviksi.

MPU-401 taas on Rolandin teollisuusstandardin asemaan päässeen MIDI-liitäntäkortin tyyppinumero, jota muidenkin valmistajien MIDI-yhteensopivat kortit pyrkivät käyttämään ja MIDI-musiikkiohjelmat vaativat. General Midi taas on normi siitä, missä järjestyksessä MIDI-"standardin" 128 soitinta numeroidaan. Järjestys olla pitää soittimissakin: jos biisi vaatii rumpua ja sen tilalla soisikin huilu, tulos ei kuulostaisi kunnolliselta. MIDI:ä ei kuitenkaan tarvita peli-, multimedia- eikä yksinkertaisessa musiikkikäytössä. MIDI on säveltäjien työkalu.

Tilaisuudessa demottiin yksinkertaisella sekvensserillä sämpleistä koostettuja instrumentaalimusiikkikappaleita (alan slangilla modeja). Modit ovat peräisin Commodoren Amigan tekniikasta: Amigassa oli nelikanavainen pääprosessorista riippumaton äänipiiri, joka siis kykeni tuottamaan 8-bittistä ääntä neljällä kanavalla yhtä aikaa. Ei aikaakaan, kun keksittiin kirjoittaa sekvensseri, joka käytti tätä musiikkipiiriä (olikohan sen nimi Paula?) nelikanavaisen musiikin tuottamiseen. Tämä tekniikka levisi sittemmin PC:lle, kun PC:hen keksittiin äänikortit.

Maailman yksikertaisin "äänikortti" on kirjoitinporttiin asennettava D/A-muunnin, jota yleisesti kutsutaan (virheellisesti) nimellä Covox. Yksinkertaisimmillaan se koostuu kymmenestä vastuksesta ja parista konkasta. Osat Covoxiin maksavat noin kympin. Vastukset juotetaan kymmenessä minuutissa rakennusohjeiden mukaan rinnan ja katso, siinä on äänikortti. Laitteen voi koota myös valmiista D/A-muuntimesta, mutta niin se tulee kalliimmaksi. Covoxin ääni on yhtä hyvä kuin 8-bittisissä äänikorteissa. Jos mikrossa on kaksi kirjoitinporttia, voi rakentaa molempiin oman Covoxin ja ulos tulee stereoääntä niistä soitto-ohjelmista, jotka tukevat stereo-DAC:ia. DAC:in rakennusohjeita liikkuu hyvin varustetuissa purkeissa.

Musiikkiosuuden jälkeen yhdistettiin kuva ja ääni ja katsotiin pari demoa. Demot ovat (useimmiten nuorten, mutta taitavien assembler-)hakkereiden kirjoittamia audiovisuaalisia ohjelmia, jotka tekevät ihmeellisiä asioita kuvaruudulla ja soittavat samaan aikaan musiikkia taustalla. Jotkut pitävät niistä ja jotkut taas eivät. Demoryhmät kilpailevat keskenään paremmuudesta - Suomen suurin kilpa, Assembly, järjestetään kerran vuodessa kesäaikaan.

Lopuksi näytetttiin muutamaa peliä, mutta koska teemaillan varaohjelma riivittiin pikapikaa kasaan, niin juuri mitään huippupelejä ei voitu näyttää. DOOM:ia demottiin taustamusiikin kanssa, mutta harmillisesti ilman ääniefektejä.

Ari Järmälä 2.6.1994