Journal Concours de musique 1-bit

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23
août
2015

Qu'est-ce que la musique 1-bit ?

Il s'agit de musique générée par le haut-parleur de l'appareil ciblé (généralement vieil ordinateur tel que zx spectrum, atari 800, calculatrice…), avec une logique binaire : actif ou inactif. En modulant à haute fréquence la sollicitation envers ce haut-parleur, il est possible de créer des effets dépassant le simple bip.

Dans les années 80, avant même d'avoir des cartes sons ou des processeurs dédiés sur 3 ou 4 voix avec des signaux carrés, il était possible créer des musiques complexes sur 6 ou 8 voix.

Un exemple : Tim Follin "Agent X" :

https://www.youtube.com/watch?v=T42WuUpBuHE

Actuellement on peut aller jusqu'à 16 voix simultanées sur un spectrum avec un CPU à 3,5 mhz et 48 ko de ram.

Le désavantage flagrant est que ces calculs occupent la plupart du temps CPU, ainsi il n'est plus possible d'avoir de la musique en même temps qu'un jeu par exemple.

Une présentation un peu plus complète de ce type de musique se trouve ici :

http://shiru.untergrund.net/1bit/pivot/entry.php?id=118

Et une musique plus récente que les années 80, cette fois-ci générée par… une calculatrice TI-82 : https://soundcloud.com/irrlicht-project/warpzone-ti82-1-bit

Le concours

Un forum dédié à la musique 1-bit (oui, cela existe…) propose un concours de création sonore dans ce créneau (celui qui parlera de concours de bit est prié de sortir) :

http://randomflux.info/1bit/viewtopic.php?id=19

Diverses catégories : "classique" (pour ordinateurs 8-bit de type Spectrum ou Atari), "divers" (pour le reste, comme les calculatrices TI, speaker PC), "création de routines en assembleur", etc…

Bref, que du bon, du retro, de l'éprouvé, pas de prise de tête avec pulseaudio ou stagefright… :)

La dernière limite arrive bientôt, le 1er septembre, soit un peu plus d'une semaine, mais qui sait…

Comment faire ?

La bonne nouvelle dans tout ceci est qu'il est possible de créer de la musique 1-bit avec beaucoup d'outils libres, par exemple pasmo (compilateur pour z80), milkytracker, fuse (émulateur ZX Spectrum).

Un bon résumé de tout ce qu'il est possible de faire se trouve ici, avec des liens vers les outils et les tutoriels :

http://battleofthebits.org/lyceum/View/zxbeep+%28format%29/

Peut-être certains trouveront ici de nouveaux moyens d'expression…

  • # DSD

    Posté par . Évalué à 7.

    Hors sujet, mais pour ceux qui l'ignorent, l'échantillonnage 1 bit est aussi utilisé dans la haute fidélité :
    https://fr.wikipedia.org/wiki/Direct_Stream_Digital

    Est-ce que ça présente un intérêt par rapport à un échantillonnage multi-bit ? Je reste à convaincre…

    • [^] # Re: DSD

      Posté par . Évalué à 7.

      Dans le cas du DSD, le flux "1 bit" alimente un convertisseur sigma-delta, d'où sort un signal analogique qui va vers l'amplificateur (analogique lui aussi).

      Dans le cas du concours de musique 1 bit, en revanche, le haut-parleur est directement piloté en "1 bit" (tout ou rien), d'où la difficulté.

      • [^] # Re: DSD

        Posté par . Évalué à 10.

        Je n'avais jamais entendu parler du DSD jusqu'à ce jour… merci pour le lien wikipedia, c'est clairement expliqué…

        Effectivement, le convertisseur va interpréter l'encodage en 1-bit, pour sortir un signal vers l'ampli.

        Par contre pour la musique 1-bit, selon le moteur, soit ça pilote le haut-parleur directement en binaire (coupé ou pas), soit ça va modifier ce qui devrait sortir du haut-parleur pour générer un nouveau son, qui peut se rapprocher d'un signal analogique, par exemple si pendant que le signal 1 est envoyé, ça coupe subitement (0) avant que la vibration ne soit complètement amorcée, ça va donner une sorte de signal intermédiaire.

        J'ai fait une petite copie d'écran d'audacity avec 2 morceaux utilisant 2 moteurs très différents :

        musique 1-bit

        Dans la partie du haut, ça a été composé avec le tracker Beepola et le moteur qchan. Il n'y a que des 1 et des 0, comme on peut le voir avec les petites pointes. (le morceau en entier, avec un peu d'équalisation pour rajouter des basses)

        Dans la partie du bas, c'est le moteur tritone, et ça permet d'obtenir des tonalités plus amples. On voit bien qu'ici ça ressemble à une onde plus classique, et pourtant ça sort directement du zx spectrum ainsi.
        (Le morceau en entier)

        Plus d'explication sur comment ces moteurs sont conçus :
        http://randomflux.info/1bit/viewtopic.php?id=21

      • [^] # Re: DSD

        Posté par . Évalué à 2.

        Quel est exactement la difficulté, ça ressemble beaucoup au mode de fonctionnement d'un amplificateur classe D. Ça existe depuis très longtemps, le rendement de ce type d'ampli est très bon, il faut juste moduler la largeur des impulsions en fonction du son. Ou alors il y a une différence qui m'échappe.

        • [^] # Re: DSD

          Posté par . Évalué à 5.

          Il est vrai que c'est semblable à de la classe D.

          Cependant, en classe D on dispose d'un étage de sortie formé d'un joli push-pull fonctionnant de manière optimale. Le signal de sortie est donc proportionnel à la modulation PWM, dans des proportions relativement satisfaisantes (très faible distorsion harmonique).

          Dans le concours "1 bit" en revanche, nous avons affaire à une électronique simpliste, la plupart du temps constituée d'un haut-parleur piloté par un simple transistor en collecteur ouvert. Le résultat n'a donc quasiment plus rien de linéaire par rapport à la modulation PWM attaquant le transistor.

          • [^] # Re: DSD

            Posté par . Évalué à 0.

            Et un autre paramètre est à prendre en considération : faire de la PWM sur un signal 8 bits à 8 KHz (le minimum "écoutable"), ça donne une fréquence de base PWM de 2048000 Hz ; or générer un signal à cette vitesse avec un microprocesseur d'époque… c'est fort.

      • [^] # Re: DSD

        Posté par . Évalué à 1.

        Dans le principe, je répète, dans le principe, c'est pareil dans les deux cas, sauf que pour le DSD il y a un filtrage passe-bas (sinon toute la suite de la chaine a des fréquences très hautes qui ne servent à rien). Dans le cas du concours de musique 1 bit, il n'y en a pas.

    • [^] # Re: DSD

      Posté par (page perso) . Évalué à 3.

      Est-ce que ça présente un intérêt par rapport à un échantillonnage multi-bit ? Je reste à convaincre…

      Pareil.
      Le DSD tel qu'on le trouve sur le SACD est techniquement supérieur à la qualité CD sur la bande de fréquence audible 20-20000 Hz, mais dés 40000Hz le noise shaping devient tellement important qu'il faut filtrer en sortie de convertisseur si on veut préserver son ampli audio et ses haut-parleurs.
      Ce format permet a ceux qui possède une oreille de nouveau né d'entendre toutes les harmoniques musicales qui peuvent monter jusqu'à 35000 Hz (si elles ont été enregistrées…)

      Le PCM ne présente pas ce problème de noise shaping (en tout cas au delà de 16 bits). Par contre il est très compliqué d'assurer la précision de conversion de chaque bit, en particulier ceux de poids faible.

      Du coup dans la pratique. La plupart des puces de conversion adopte une architecture hybride. Genre Burr-Brown Advanced Segment :

      The DSD1792A uses TI’s advanced segment DAC architecture to achieve excellent dynamic performance and improved tolerance to clock jitter. The DSD1792A provides balanced current outputs.
      Digital input data via the digital filter is separated into six upper bits and 18 lower bits. The six upper bits are converted to inverted complementary offset binary (ICOB) code. The lower 18 bits, associated with the MSB, are processed by a five-level third-order delta-sigma modulator operated at 64 fS by default. The 1 level of the modulator is equivalent to the 1 LSB of the ICOB code converter. The data groups processed in the ICOB converter and third-order delta-sigma modulator are summed together to an up to 66-level digital code, and then processed by data-weighted averaging (DWA) to reduce the noise produced by element mismatch. The data of up to 66 levels from the DWA is converted to an analog output in the differential-current segment section.
      This architecture has overcome the various drawbacks of conventional multibit processing and also achieves excellent dynamic performance.

      Aujourd'hui pour mettre les "puristes" d'accord, le format d'enregistrement studio haut de gamme est le DXD soit… du PCM à 352.8kHz / 24bit !!
      Pour le grand public, le 88.2-96/24 est largement disponible et plus que suffisant. De toute façon, ce qui compte le plus pour la qualité musicale c'est l'interprétation et le mastering :) Surtout ne pas sombrer dans la loudness war.

      • [^] # Re: DSD

        Posté par . Évalué à 4.

        Plus de 44,1kHz et 16 bits ne se justifie pas compte tenu des possibilités de l'oreille. Ça peut se justifier en studio où il y aura des "déformations" du signal via des effets sonores, mixages, etc qui augmentent la distorsion (non voulue).

        Explication ici :
        http://people.xiph.org/~xiphmont/demo/neil-young.html

        Une introduction au signal numérique qui pourrait aider à comprendre : https://www.youtube.com/watch?v=cIQ9IXSUzuM

        Le DSD tel qu'on le trouve sur le SACD est techniquement supérieur à la qualité CD sur la bande de fréquence audible 20-20000 Hz, mais dés 40000Hz le noise shaping devient tellement important qu'il faut filtrer en sortie de convertisseur si on veut préserver son ampli audio et ses haut-parleurs.

        Pour n'importe quoi il faut filtrer pour virer ce qui est haut-dessus de 20kHz. Au-dessus de 20kHz, on entend rien. Mais les distorsions apportés par ampli etc par le signal qui est au-dessus de 20 kHz peuvent se retrouver en dessus de 20 kHz (et donc audible). Ou sinon il faut du matos parfait qui n'introduit aucune (ou très très peu de) distorsion. C'est envisageable pour des DAC et amplis très haut de gamme. Mais pour les haut-parleurs, on en est très loin.

  • # En même temps

    Posté par . Évalué à 0.

    (celui qui parlera de concours de bit est prié de sortir)

    J'ai eu de mauvaises pensées pendant 5 sec :

    • Chérie : "J'ai gagné à un concours de bit en ligne".
    • Sur le CV : "Vainqueur du concours de bite 2015". Un coquille classique sur un CV, mais ici le "e" fait mal ;)
  • # Beep

    Posté par . Évalué à 5.

    Merci pour les quelques liens très intéressants, en tout cas pour le côté nostalgique de la chose.

    Pour être sûr que j'ai bien compris, est-ce que l'on parle bien de la manière d'utiliser — par exemple — le haut-parleur (buzzer) du pc avec la commande beep ?

    Je pense par exemple à Daft Punk - Aerodynamics, [Super Mario Brothers overworld](http://pastebin.com/NXk3UEja], Myth, Tetris, Star Wars - Marche impériale, Le flic de Bervely Hills, etc.

    • [^] # Re: Beep

      Posté par . Évalué à 2. Dernière modification le 23/08/15 à 15:13.

      Commentaire effacé par son auteur

    • [^] # Re: Beep

      Posté par . Évalué à 1.

      oui pourquoi pas… chez moi le beeper du PC est désactivé (et je ne suis même pas sûr d'en avoir un d'ailleurs) donc je ne peux pas écouter, mais souvent avec beep c'est assez basique, de ce que je m'en souviens, pas de voix multiples notamment.

      Dans les années 60, il y avait déjà de la musique 1-bit générée par les PDP-1 : http://www.dpbsmith.com/pdp1music/

      Il existe quelques trackers pour faire de la musique sur PC (et non pas sur les vieux 8-bit) : http://shiru.untergrund.net/1bit/pivot/entry.php?id=162
      Par contre, sur la plupart des PC modernes, les haut-parleurs sont remplacés par de simples buzzer piezo, incapable de sortir quelque chose de bien.

  • # Musique 1 bit ?

    Posté par . Évalué à 2.

    Ouais, c'est du djent, quoi ;)

    • [^] # Re: Musique 1 bit ?

      Posté par . Évalué à 2.

      j'aimerais moi aussi avoir une guitare à 8 cordes pour faire du metal bien gras !

  • # Daft Punk

    Posté par . Évalué à -2.

    Le secret des vocoders de daft punk vient d'être dévoilé
    Prochaine étape : leur enlever leur satané masque de robot

    • [^] # Re: Daft Punk

      Posté par (page perso) . Évalué à 4.

      Hmmm… Entre ce qui est présentée ici et ce que produit Daft Punk, il n’y a probablement pas d’autres points communs que le fait que les sons produits le sont de manière électronique.

      Pour faire une analogie, c’est comme si tu disais « on a retrouvé le violon de Vivaldi » en écoutant System of a Down, parce que leurs guitares sont également des instruments à corde, et en fait, il y a peut être plus de chose en commun entre Vivaldi et System of a Down qu’entre la musique 1-bit et Daft Punk. Hmm, oui en fait à bien y réfléchir ta comparaison est encore plus inadaptée.

      Pour faire une autre analogie, c’est exactement comme lorsqu’une secrétaire demande à un administrateur système comment désactiver les annotations dans Word, parce que m’vois-tu, l’adminsys il s’y connaît en ordinateur, et que faire du secrétariat assisté par ordinateur c’est probablement pareil qu’administrer un réseau informatique, parce que ça se fait aussi avec un clavier. Ou quand le petit cousin croit que ce même adminsys fait des jeux vidéos parce que son tonton travaille dans l’informatique.

      ce commentaire est sous licence cc by 4 et précédentes

      • [^] # Re: Daft Punk

        Posté par . Évalué à 2.

        hmm, je crois qu'en fait en suivant des liens il a dû entendre un passage avec un effet vocoder que l'on retrouve sur certains jeux / musiques sur Spectrum. Je ne vois pas trop où, mais ça donne ce genre de chose : https://irrlichtproject.bandcamp.com/track/poed-ein-witz-f-r-die-chronisten

      • [^] # Re: Daft Punk

        Posté par (page perso) . Évalué à 2.

        Ou alors c'était de l'humour ?

        Par ailleurs quand on en vient à dire qu'il y a plus de points communs entre Vivaldi et SoaD (j'ai rien contre SoaD au contraire j'en ai sur mon balladeur) qu'entre deux trucs dégueulasses générés électroniquement sans aucun artisanat, c'est qu'on est un vilain fanboy d'un des deux trucs électroniques dégueulasses.

        • [^] # Re: Daft Punk

          Posté par . Évalué à 3.

          Merci

          J'ai un grand respect pour les daft punk, juste je me passerai bien des vocoders

  • # Saboteur 2

    Posté par . Évalué à 2.

    Le meilleur morceau sur ZX spectrum selon moi:

    https://www.youtube.com/watch?v=esfRoliXc38

    Sinon y a ça…

    https://www.youtube.com/watch?v=Z7Np262oKA8

    Ca nous rajeunis pas…

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