Altavoz de computadora
Un altavoz de PC es un altavoz integrado en algunas computadoras compatibles con IBM PC. La primera computadora personal IBM, modelo 5150, empleaba un altavoz estándar magnético (dinámico) de 2,25 pulgadas. Las computadoras más recientes utilizan en su lugar un pequeño altavoz piezoeléctrico o de hierro móvil. El altavoz permite que el software y el firmware proporcionen retroalimentación auditiva a un usuario, como por ejemplo para informar una falla de hardware. Un altavoz de PC genera formas de onda utilizando el temporizador de intervalos programable, un chip Intel 8253 o 8254.
Casos de uso
Códigos de error de BIOS/UEFI
El altavoz de la PC se utiliza durante la secuencia de autoprueba de encendido (POST) para indicar errores durante el proceso de inicio. Dado que está activo antes que la tarjeta gráfica, se puede utilizar para comunicar "códigos de sonido" relacionado con problemas que impiden que se realice la inicialización mucho más compleja de la tarjeta gráfica. Por ejemplo, el BIOS de video generalmente no puede activar una tarjeta gráfica a menos que haya RAM en funcionamiento en el sistema, mientras que es posible emitir un pitido en el altavoz solo con los registros de la ROM y la CPU. Normalmente, los diferentes códigos de error se indican mediante patrones de pitidos específicos, como p.e. "un pitido; pausa; tres pitidos; pausa; repetir". Estos patrones son específicos del fabricante de BIOS/UEFI y generalmente están documentados en el manual técnico de la placa base.
Software
Varios programas, incluidos software de música, sistemas operativos o juegos, pueden reproducir sonido con modulación de código de pulso (PCM) a través del altavoz de la PC mediante técnicas especiales de modulación de ancho de pulso que se explican más adelante en este artículo.
Juegos
El altavoz de la PC se usaba a menudo de maneras muy innovadoras para crear la impresión de música polifónica o efectos de sonido en los juegos de computadora de su época, como la serie de juegos de aventuras de LucasArts de mediados de la década de 1980, usando arpegios rápidos. Varios juegos como Space Hulk y Pinball Fantasies se destacaron por sus elaborados efectos de sonido; Space Hulk, en particular, incluso tuvo un discurso completo.
Sin embargo, debido a que el método utilizado para reproducir PCM era muy sensible a los problemas de tiempo, estos efectos causaron una lentitud notable en las PC más lentas o, a veces, fallaron en las PC más rápidas (es decir, significativamente más rápidas de lo que se desarrolló originalmente el programa). Además, era difícil para los programas hacer mucho más, incluso actualizar la pantalla, durante la reproducción de dichos sonidos. Por lo tanto, cuando las tarjetas de sonido (que pueden producir sonidos complejos independientemente de la CPU una vez iniciadas) se generalizaron en el mercado de las PC después de 1990, rápidamente reemplazaron al altavoz de la PC como el dispositivo de salida preferido para efectos de sonido. La mayoría de los juegos de PC recién lanzados dejaron de admitir el altavoz durante la segunda mitad de la década de 1990.
Otros programas
Varios programas, incluidos MP (Module Player, 1989), Scream Tracker, Fast Tracker, Impulse Tracker e incluso controladores de dispositivos para Linux y Microsoft Windows, podían reproducir sonido PCM a través del altavoz de la PC.
Los sistemas Microsoft Windows modernos admiten altavoces de PC como un dispositivo separado con capacidades especiales, es decir, no se pueden configurar como un dispositivo de salida de audio normal. Algunos programas utilizan este canal de sonido especial para producir sonidos. Por ejemplo, Skype puede usarlo como dispositivo de señal de llamada de reserva para el caso en que no se pueda escuchar el dispositivo de salida de audio principal (por ejemplo, porque el volumen está ajustado al nivel mínimo, el amplificador está apagado o los auriculares están conectados).
En la década de 1990, un virus informático para Microsoft DOS llamado "Techno" apareció, reproduciendo una melodía a través del altavoz de la PC mientras imprimía la palabra "TECHNO" en la pantalla hasta que se llene.
Configuración de pines
En algunas aplicaciones, el altavoz de la PC está fijado directamente a la placa base de la computadora; en otros, incluido el primer ordenador personal de IBM, el altavoz está conectado por cable a un conector de la placa base. Algunas cajas de PC vienen con un altavoz de PC preinstalado. Un conector de altavoz de PC con cable puede tener una configuración de dos, tres o cuatro pines y dos o tres cables. El conector hembra del altavoz se conecta a los cabezales de pines de la placa base, que a veces están etiquetados como ALTAVOZ o SPKR.
| Número de pins | Nombre del pin | Función del pin |
|---|---|---|
| 1 | -SP | Altavoz negativo |
| 2 | GND o KEY | Llave de tierra o sin cable |
| 3 | GND | Terreno |
| 4 | +SP5V | Altavoz positivo +5V DC |
Modulación de ancho de pulso
El altavoz de la PC normalmente está diseñado para reproducir una onda cuadrada a través de solo 2 niveles de salida (dos niveles de voltaje, típicamente 0 V y 5 V), impulsados por el canal 2 del Intel 8253 (PC, XT) o 8254 (AT). y posteriores) Temporizador de intervalos programable que funciona en modo tres (señal de onda cuadrada). Se puede acceder directamente al hardware del altavoz a través del puerto de E/S de la PC 61H (61 hexadecimal) a través del bit 1 y se puede manipular físicamente para 2 niveles de salida (es decir, sonido de 1 bit). Sin embargo, al cronometrar cuidadosamente un pulso corto (es decir, pasar de un nivel de salida al otro y luego regresar al primero) y confiar en las propiedades físicas de filtrado del altavoz (respuesta de frecuencia limitada, autoinductancia, etc.)), es posible llevar el altavoz a varios niveles de salida intermedios, funcionando como un tosco convertidor digital a analógico. Esta técnica se llama modulación de ancho de pulso (PWM) y permite una reproducción aproximada de audio PCM. (Se utiliza una versión más refinada de esta técnica en los amplificadores de audio de clase D).
Con el altavoz de la PC, este método logra una reproducción de calidad limitada, pero una solución comercial llamada RealSound lo utilizó para proporcionar un sonido mejorado en varios juegos.
Obtener una salida de sonido de alta fidelidad utilizando esta técnica requiere una frecuencia de conmutación mucho más alta que las frecuencias de audio que se pretenden reproducir (normalmente con una relación de 10:1 o más) y que el voltaje de salida sea bipolar, para poder hacer un mejor uso de los dispositivos de salida' rango dinámico y potencia. Sin embargo, en el altavoz de la PC, el voltaje de salida es cero o está en un nivel de lógica transistor-transistor (TTL) (unipolar).
La calidad depende de un equilibrio entre la frecuencia portadora PWM (frecuencia de muestreo efectiva) y el número de niveles de salida (profundidad de bits efectiva). La frecuencia de reloj del temporizador de intervalos programable de la PC que controla el altavoz está fijada en 1,193,180 Hz, y el producto de la frecuencia de muestreo de audio por el valor máximo de DAC debe ser igual a esto. Normalmente, se utiliza un DAC de 6 bits con un valor máximo de 63 a una frecuencia de muestreo de 18.939,4 Hz, lo que produce un audio deficiente pero reconocible.
La fidelidad de audio de esta técnica se ve aún más disminuida por la falta de un altavoz dinámico del tamaño adecuado, especialmente en máquinas modernas y particularmente en portátiles que utilizan un pequeño altavoz de hierro móvil (a menudo confundido con piezoeléctrico). La razón de esto es que el audio producido por PWM requiere un filtro de paso bajo antes de la salida final para suprimir el ruido de conmutación y los armónicos altos. Un altavoz dinámico normal hace esto de forma natural, pero el pequeño diafragma metálico del altavoz de hierro móvil dejará pasar mucho ruido de conmutación, al igual que muchos acoplamientos directos (aunque hay excepciones a esto, por ejemplo, altavoces de entrada filtrados). puertos en algunas placas base y tarjetas de sonido).
Este uso del altavoz de la PC para salidas de audio complejas se volvió menos común con la introducción de Sound Blaster y otras tarjetas de sonido.