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Altavoz de PC

Un altavoz de PC es un altavoz integrado en algunos ordenadores compatibles con IBM PC . El primer IBM Personal Computer , modelo 5150 , empleaba un altavoz magnético (dinámic...

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Un altavoz de PC es un altavoz integrado en algunos ordenadores compatibles con IBM PC . El primer IBM Personal Computer , modelo 5150 , empleaba un  altavoz magnético (dinámico) estándar de 2,25 pulgadas. [ 1 ] Los ordenadores más recientes utilizan en su lugar un pequeño altavoz piezoeléctrico o de hierro móvil . [ 2 ] El altavoz permite que el software y el firmware proporcionen información auditiva al usuario, por ejemplo, para informar de un fallo de hardware. Un altavoz de PC genera formas de onda mediante el temporizador de intervalos programable , un chip Intel 8253 o 8254. [ 3 ]

Casos de uso

Códigos de error de BIOS/UEFI

El altavoz del PC se utiliza durante la secuencia de autodiagnóstico al encender el equipo (POST) para indicar errores durante el proceso de arranque . Dado que se activa antes que la tarjeta gráfica , puede utilizarse para comunicar códigos de pitidos relacionados con problemas que impiden la inicialización, mucho más compleja, de la tarjeta gráfica. Por ejemplo, la BIOS de vídeo normalmente no puede activar una tarjeta gráfica a menos que haya memoria RAM funcional en el sistema, mientras que la activación del altavoz solo es posible con la ROM y los registros de la CPU. Generalmente, los diferentes códigos de error se señalan mediante patrones de pitidos específicos, como por ejemplo: «un pitido; pausa; tres pitidos; pausa; repetir». Estos patrones son específicos del fabricante de la BIOS/UEFI y suelen estar documentados en el manual técnico de la placa base.

Software

Varios programas, incluidos programas de música, sistemas operativos o juegos, podían reproducir sonido de modulación por impulsos codificados (PCM) a través del altavoz del PC utilizando técnicas especiales de modulación por ancho de pulso que se explican más adelante en este artículo.

Juegos

El altavoz del PC se utilizaba a menudo de formas muy innovadoras para crear la impresión de música polifónica o efectos de sonido en los videojuegos de su época, como la serie de aventuras de LucasArts de mediados de los años 80, mediante rápidos arpegios . Varios juegos, como Space Hulk y Pinball Fantasies, destacaron por sus elaborados efectos de sonido; Space Hulk , en particular, incluso incluía diálogos completos.

Sin embargo, debido a que el método utilizado para reproducir PCM era muy sensible a los problemas de sincronización, estos efectos provocaban una notable lentitud en ordenadores más lentos o, en ocasiones, fallos en ordenadores más rápidos (es decir, significativamente más rápidos que aquellos para los que se había desarrollado originalmente el programa). Además, resultaba difícil para los programas realizar otras tareas, incluso actualizar la pantalla, durante la reproducción de dichos sonidos. Por lo tanto, cuando las tarjetas de sonido (que pueden emitir sonidos complejos independientemente de la CPU una vez iniciadas) se popularizaron en el mercado de los ordenadores después de 1990, sustituyeron rápidamente al altavoz del ordenador como dispositivo de salida preferido para los efectos de sonido. La mayoría de los juegos de PC recién lanzados dejaron de ser compatibles con 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 [ 4 ] y Microsoft Windows , podían reproducir sonido PCM a través del altavoz de la PC, aunque con una calidad de sonido marginal.

Los sistemas modernos de Microsoft Windows admiten altavoces como un dispositivo independiente 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 reproducir audio. Por ejemplo, Skype puede usarlo como dispositivo de señal de llamada de reserva en caso de que no se escuche el dispositivo de salida de audio principal (por ejemplo, porque el volumen está al mínimo, el amplificador está apagado o hay auriculares conectados).

El kernel de Linux incluye el módulo controlador "snd-pcsp.ko" desde 2008. [ 5 ] Una vez cargado el módulo, el altavoz del PC puede utilizarse como una tarjeta de sonido normal, lo que permite que todos los programas (aplicaciones, entornos de escritorio gráficos, utilidades, etc.) reproduzcan sonidos y música a través del altavoz del PC. Por defecto, el kernel de Linux carga el módulo "pcspkr.ko", que solo emite pitidos. Para obtener sonidos y música completos a través del altavoz del PC (y también pitidos), hay que descargar "pcspkr.ko" y cargar "snd-pcsp.ko". modprobe -r pcspkr && modprobe snd-pcsp

En la década de 1990, apareció un virus informático para Microsoft DOS llamado "Techno", que reproducía una melodía a través del altavoz del PC mientras imprimía la palabra "TECHNO" en la pantalla hasta llenarse. [ 6 ]

Asignación de pines

Conector de altavoz de 4 pines (marcado como SPK) en la placa base
Este pequeño altavoz de PC con mecanismo de hierro móvil utiliza una conexión de 4 pines y 2 cables.

En algunas aplicaciones, el altavoz del PC se conecta directamente a la placa base ; en otras, como en el primer IBM Personal Computer, se conecta mediante un cable a un conector de la placa base. Algunas carcasas de PC vienen con un altavoz preinstalado. El conector de un altavoz con cable puede tener dos, tres o cuatro pines y dos o tres cables. El conector hembra del altavoz se conecta a los pines de la placa base, que suelen estar etiquetados como SPEAKER , SPKR o SPK .

Modulación por ancho de pulso

El altavoz del 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), controlados por el canal 2 del temporizador de intervalo programable Intel 8253 (PC, XT) o 8254 (AT y posteriores) que opera en modo tres (señal de onda cuadrada). El hardware del altavoz es directamente accesible a través del puerto de E/S del 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 sincronizar cuidadosamente un pulso corto (es decir, pasar de un nivel de salida al otro y luego volver al primero), y al confiar en las propiedades de filtrado físico del altavoz (respuesta de frecuencia limitada, autoinductancia, etc.), es posible controlar el altavoz a varios niveles de salida intermedios, funcionando como un convertidor digital-analógico rudimentario . Esta técnica se llama modulación por ancho de pulso (PWM) y permite la reproducción aproximada de audio PCM . (Una versión más refinada de esta técnica se utiliza en los amplificadores de audio de clase D ).

Con los altavoces del PC, este método ofrece una reproducción de calidad limitada. Sin embargo, una solución comercial llamada RealSound lo utilizó para proporcionar un sonido impresionante para su época en varios juegos.

Para obtener una salida de sonido de alta fidelidad con esta técnica, se requiere una frecuencia de conmutación mucho mayor que las frecuencias de audio que se pretenden reproducir (normalmente con una relación de 10:1 o superior), y que la tensión de salida sea bipolar , para aprovechar mejor el rango dinámico y la potencia de los dispositivos de salida. Sin embargo, en el altavoz del PC, la tensión de salida es cero o de nivel TTL (lógica transistor-transistor ) (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 intervalo programable del PC que controla el altavoz está fijada en 1.193.180  Hz, [ 3 ] y el producto de la frecuencia de muestreo de audio por el valor máximo del DAC debe ser igual a este. Normalmente, se utiliza un DAC de 6 bits [ 9 ] con un valor máximo de 63 a una frecuencia de muestreo de 18.939,4  Hz, lo que produce un audio deficiente pero reconocible. [ 10 ]

La fidelidad de audio de esta técnica se ve aún más reducida por la falta de un altavoz dinámico del tamaño adecuado, especialmente en equipos modernos y, en particular, en portátiles que utilizan un pequeño altavoz de hierro móvil (a menudo confundido con un piezoeléctrico ). Esto se debe a que el audio generado por PWM requiere un filtro de paso bajo antes de la salida final para suprimir el ruido de conmutación y los armónicos superiores. Un altavoz dinámico normal lo hace de forma natural, pero el pequeño diafragma metálico del altavoz de hierro móvil deja pasar gran parte del ruido de conmutación, al igual que muchos acoplamientos directos (aunque existen excepciones, como los puertos de entrada de altavoz filtrados en algunas placas base y tarjetas de sonido).

Este uso del altavoz del PC para la reproducción de audio compleja se hizo menos común con la introducción de Sound Blaster y otras tarjetas de sonido .

Véase también

Notas

  1. ↑ Referencia técnica del IBM 5150 (PDF) . IBM. 1984. págs. 1–25 . 
  2. ↑ Rosenthal, Morris (agosto de 2008). Reparación de computadoras con diagramas de flujo de diagnóstico ( edición revisada). Foner Books. pág. 9. ISBN   978-0-9723801-7-1.
  3. 1 2 "Tutorial de desarrollo de kernel de Bran: El temporizador de intervalo programable" . www.osdever.net . Consultado el 23 de enero de 2023 .
  4. ↑ Sergeev, Stas. "Controlador PCM para altavoces de PC en Linux" . Archivado del original el 26 de octubre de 2009. Consultado el 15 de febrero de 2009 .
  5. ↑ "Soporte para PC-Speaker" . Kernelconfig . Consultado el 17 de julio de 2025 .
  6. ↑ Nastasi, Alison (19 de julio de 2014). "Los peores virus informáticos del mundo ilustrados" . Flavorwire . Consultado el 11 de septiembre de 2021 .
  7. ^ Ögren, Joakim (1997). El libro de hardware (PDF) . pag. 290. 
  8. ↑ Manual de la placa base ASUS P5KPL-AM SE (PDF) . ASUSTek Computer Inc. 2008. págs. 1–13 . Archivado del original (PDF) el 13 de octubre de 2017. Consultado el 27 de febrero de 2017 . 
  9. ↑ Leonard, Jim (2022). "Divagaciones sobre el sonido de las PC IBM: el mejor sonido que jamás hayas escuchado" . The Oldskool PC . Recuperado el 31 de agosto de 2022 .
  10. ↑ Schlunder, Edward (18 de noviembre de 2006). "DAC de modulación por ancho de pulso con resistencia" . K9spud Microcontroller Electronics . Archivado del original el 17 de marzo de 2017.
  • Smacky es un software de código abierto en C++ para reproducir música (monofónica) en el altavoz del PC.
  • Sitio web para PC antiguos sin tarjeta de sonido .
  • Programación del altavoz del PC , por Mark Feldman para PC-GPE .
  • Programación del altavoz del PC, por Phil Inch: parte 1 , parte 2 (incluye una explicación muy detallada de cómo reproducir audio PCM en el altavoz del PC y por qué funciona).
  • Bleeper Music Maker Archivado el 10 de febrero de 2023 en Wayback Machine Un software gratuito para usar el altavoz de la PC para hacer música (reemplazado por BaWaMI Archivado el 30 de enero de 2022 en Wayback Machine )
  • Beep para Linux y Windows , por Frank Buß. API para emitir pitidos.
  • Programa de altavoz para PC mediante línea de comandos para Linux. Archivado el 16 de diciembre de 2008 en el repositorio FTP de Wayback Machine .
  • Artículo práctico sobre la implementación de un controlador del kernel de Linux.
  • Sincronización en la familia de PC bajo DOS (Secciones 7.5, 7.29, 7.30 y 10.7 – 10.7.4 en particular)