Введение
Gravis UltraSound или GUS – это звуковая карта для IBM PC и совместимых, произведенная канадской компанией Advanced Gravis Computer Technology Ltd. Она была очень популярна в демосцене в 1990-х годах. Gravis UltraSound была примечательна на момент своего выхода в 1992 году тем, что предоставила платформе IBM PC технологию синтеза музыки на основе сэмплов (маркетировалась как "wavetable"), то есть возможность использовать записи реальных звуков, а не искусственно сгенерированные компьютерные волновые формы в качестве основы для музыкального инструмента. Например, сэмплы фортепиано или труб звучат более реалистично, чем их искусственные аналоги. Благодаря до 32 аппаратным аудиоканалам, GUS отличалась высоким качеством воспроизведения MIDI с использованием большого набора инструментальных патчей, которые можно было хранить в собственной оперативной памяти. Все карты производились на красных печатных платах, аналогичных продукции канадской компании ATI. Они стоили лишь немного дороже карт Creative и значительно дешевле многих эквивалентных профессиональных карт, предназначенных для музыкантов.
The Gravis UltraSound or GUS is a sound card for the IBM PC compatible system platform, made by Canada based Advanced Gravis Computer Technology Ltd. It was very popular in the demoscene during the 1990s. The Gravis UltraSound was notable at the time of its 1992 launch for providing the IBM PC platform with sample based music synthesis technology (marketed as "wavetable"), that is the ability to use real world sound recordings rather than artificial computer generated waveforms as the basis of a musical instrument. Samples of pianos or trumpets, for example, sound more like their real respective instruments. With up to 32 hardware audio channels, the GUS was notable for MIDI playback quality with a large set of instrument patches that could be stored in its own RAM. The cards were all manufactured on red PCBs, similar to fellow Canadian company ATI. They were only a little more expensive than Creative cards, undercutting many equivalent professional cards aimed at musicians by a huge margin.
Ультразвук (классический)
Первый UltraSound был выпущен в начале октября 1992 года вместе с Gravis PC GamePad. UltraSound была одной из первых звуковых карт для ПК, предлагавших 16-битный, 44,1 кГц стереозвук. Окончательная версия (v3.74) GUS Classic оснащена 256 килобайтами встроенной оперативной памяти (с возможностью расширения до 1024 кБ через DIP-сокеты), аппаратным аналоговым микшером и поддержкой 16-битной записи с использованием отдельной дочерней платы на основе аудиокодека Crystal Semiconductor CS4231.
Прием
В 1993 году журнал Computer Gaming World раскритиковал эмуляцию Sound Blaster в UltraSound и отсутствие нативной поддержки в играх, отметив, что "трудно рекомендовать эту карту кому-либо, кроме музыканта, работающего с MIDI в Windows".
Ультразвук MAX
Выпущенный в 1994 году, UltraSound Max — это версия GUS с кодеком CS4231, 512 КБ встроенной оперативной памяти (расширяемой до 1024 КБ с помощью одного чипа SOJ) и разъемами для CD-ROM приводов Panasonic/Sony/Mitsumi. CS4231 обеспечивает поддержку спецификаций Windows Sound System, хотя диапазон IO-портов не соответствует аппаратному обеспечению WSS, но может использоваться для эмуляции SoundBlaster. В комплект поставки входит программный CD с демо-версией, демонстрирующей "3D-голографический звук" благодаря использованию программных HRTF-фильтров.
Ультразвук Plug & Play (PnP)
Выпущенная в 1995 году, Ultrasound Plug & Play представляла собой новую карту, основанную на технологии AMD InterWave, с совершенно иным набором звуков. Предположительно, Synergy выступала в качестве ODM-производителя этой карты (что подтверждается их логотипом на задней стороне, хотя на ранних и сейчас очень редких картах GUS PnP логотипа Synergy не было). Карта оснащена 1 МБ звукового ROM, не имеет встроенной оперативной памяти (однако её можно расширить до 8 МБ с помощью двух 30-контактных SIMM-модулей) и интерфейсом ATAPI CD-ROM. Версия "Pro" добавляет 512 КБ оперативной памяти на борту, необходимой для совместимости с GUS Classic. В 2014 году энтузиасты ретро-компьютеров разработали адаптер RAM для 72-контактного SIMM, позволяющий установить 16 МБ оперативной памяти в версию "Pro" без каких-либо изменений конструкции карты.
Ультразвуковой ACE (Усилитель аудиокарты)
Выпущенная в 1995 году, эта бюджетная версия UltraSound Classic имеет 512 КБ оперативной памяти (с возможностью расширения до 1024 КБ, как и у MAX) и не оснащена игровым портом или функцией записи. Она позиционировалась как конкурент картам, совместимым с Wave Blaster, и предназначена для установки в дополнение к карте SoundBlaster Pro/16 в качестве обновления, обеспечивающего синтез на основе сэмплов (рекламировался как "wavetable synthesis"). Прототип этой карты назывался "Sound Buddy".
Ультразвук CD3
Версия OEM UltraSound Classic производства Synergy, с 512 – 1024 кБ оперативной памяти. Она оснащена интерфейсами AT BUS CD-ROM, соответствующими стандартам Sony, Mitsumi и MKE/Panasonic. Это единственная звуковая карта Gravis с зеленой печатной платой. Она аналогична некоторым клонам карт, включая Primax SoundStorm Wave (модель Sound M 16B) и AltraSound.
Ультразвук экстремальный
Выпущенный в 1996 году UltraSound Extreme – это сторонняя OEM-система, объединяющая UltraSound Classic со звуковым чипом ESS AudioDrive ES1688 для эмуляции Sound Blaster Pro и AdLib. Производилась она компанией Synergy, как и ViperMAX. По умолчанию оснащена 1 МБ оперативной памяти, дальнейшая модернизация невозможна.
Ультразвуковые клоны и карты OEM
Все клоны используют оригинальный Gravis GF1 или звуковой чип AMD InterWave. Primax SoundStorm Wave (GF1) – существуют две версии карт от известного производителя сканеров и мышей. Перемаркированные как Sound M 16B и Sound M 16C с 4x CD-ROM интерфейсами. D&B UltraWave (GF1) – эта карта по умолчанию имеет 512 КБ оперативной памяти, расширяемой до 1024 КБ с помощью чипа 512 КБ SOJ 40 DRAM. Имеет DIP-сокет для загрузочной ROM 16 КБ (опционально) и интерфейс IDE (вторичный). Synergy ViperMAX (GF1) – та же карта позже была переупакована как UltraSound Extreme, но только с 512 КБ оперативной памяти на борту. Expertcolor MED3201 (InterWave LC) – вероятно, единственная карта с урезанной версией чипа GFA1, а именно AM78C200 InterWave LC. Первая серия выпускалась со стандартным Am78C201KC. Compaq Ultra Sound 32 (InterWave) – одна из последних карт InterWave, разработанная для настольных компьютеров Compaq Presario. Новейшая ревизия "C" InterWave с чипом AM78C201AKC и фейдером TEA6330T. Производство: STB Systems. STB Systems Soundrage 32 (InterWave) – стандартная карта InterWave без слотов SIMM и интерфейса IDE. Существовала версия "Pro" с 512 КБ оперативной памяти. Чип AM78C201KC. Core Dynamics DYNASonix 3D/PRO (InterWave) – оснащена дополнительным DSP-чипом, предлагающим графический эквалайзер и дополнительные звуковые пресеты. Philips PCA761AW (InterWave) – дизайн карты тесно напоминает прототип "AMD InterWave OEM Design". Имеет площадку для 512 КБ оперативной памяти, часто остающуюся незаполненной. Чип AM78C201KC. Reveal WAVExtreme 32 (InterWave) – разработана на основе AM78C201KC. Поставляется без оперативной памяти и не имеет разъемов/площадок для ее добавления. С февраля 2015 года энтузиасты предпринимают попытки создать новую звуковую карту на основе InterWave, совместимую с UltraSound, под названием ARGUS. PicoGUS (OpenSource) – разработка на основе Pico Pi, начатая в 2022 году Ian Scott. Поддержка сообщества росла в последующие годы. По состоянию на 2024 год ее эмуляция имеет сопоставимую совместимость с оригинальным GUS. PicoGUS также поддерживает Tandy 3 Voice, такие как Tandy 1000, Game Blaster / Sound Blaster 2.0 (Sound Blaster) и интеллектуальный режим MPU 401.
GF1
GF1 был совместно разработан компаниями Advanced Gravis и Forte Technologies (создателем шлема виртуальной реальности VFX1 Headgear) и произведен компанией Integrated Circuit Systems под обозначением ICS11614. Чип фактически является производным от чипа Ensoniq OTTO (ES5506) – чипа музыкального синтезатора следующего поколения, использованного в Ensoniq VFX и его последующих моделях. GF1 – это чип синтеза, основанный исключительно на сэмплах, с полифонией в 32 осциллятора, что позволяет ему смешивать до 32 монофонических PCM-сэмплов или 16 стереофонических сэмплов полностью аппаратно. Чип не имеет встроенного кодека, поэтому звуки необходимо загружать в бортовую оперативную память перед воспроизведением. Алгоритмы сжатия звука, такие как IMA ADPCM, не поддерживаются, поэтому сжатые сэмплы должны быть распакованы перед загрузкой. Качество звука GF1 непостоянно и зависит от выбранного уровня полифонии. Качество CD (44,1 кГц) поддерживается при полифонии до 14 голосов; частота дискретизации постепенно снижается до 19,2 кГц при максимальной полифонии в 32 голоса. Уровень полифонии программируется, что позволяет разработчику выбирать оптимальное значение для конкретного приложения. Аппаратная поддержка расширенных звуковых эффектов, таких как реверберация и хорус, отсутствует. Однако возможно программное моделирование: базовый эффект "эхо" можно имитировать с помощью дополнительных треков, а некоторые трекеры могут программировать эффекты, используя дополнительные аппаратные голоса в качестве аккумуляторов.
Образец оперативной памяти
UltraSound обеспечивает воспроизведение MIDI путем загрузки инструментальных патчей в оперативную память адаптера, расположенную на карте, что аналогично хранению инструментов в ПЗУ на других картах, основанных на сэмплах (продающихся как "волновые" карты). Карта поставляется с набором патчей объемом 5,6 МБ (*.PAT) файлы; большинство патчей сэмплированы с разрешением 16 бит и циклически повторяются для экономии места. Файлы патчей можно постоянно настраивать и обновлять в каждой версии программного обеспечения. Различные вспомогательные программы карты используют INI-файлы для описания того, какие патчи следует загружать при каждом событии смены программы. Такая архитектура позволила Gravis реализовать схему соответствия General MIDI. Драйверы Windows 95 и 98 используют UltraSound.INI для загрузки файлов патчей по требованию. В DOS загрузка патчей может осуществляться с помощью UltraMID, системы TSR, предоставляемой Gravis, которая избавляет от необходимости непосредственного обращения к аппаратному обеспечению. Программисты могут включать статическую версию библиотеки UltraMID в свои приложения, устраняя необходимость в TSR. Программист приложения может выбрать предварительную загрузку всех патчей с диска, изменяя их размер по мере необходимости для соответствия оперативной памяти UltraSound, или позволить промежуточному программному обеспечению отслеживать события смены патчей и динамически загружать их по требованию. Хотя эта последняя стратегия обеспечивает лучшее качество звука, она вносит заметную задержку при загрузке патчей, поэтому большинство приложений просто предварительно загружают предопределенный набор. Каждое приложение может иметь свой собственный UltraMID.INI, содержащий набор замен патчей для каждого возможного объема оперативной памяти для сэмплов (256/512/768/1024 КБ), чтобы при нехватке оперативной памяти для хранения всех необходимых патчей (даже после передискретизации до меньшего размера) использовались аналогичные инструменты. Неиспользуемые инструменты никогда не загружаются. Эта концепция аналогична обработке банков сэмплов в цифровых сэмплерах. Некоторые игры, включая Doom, Doom II и Duke Nukem 3D, поставляются со своими собственными оптимизированными UltraMID.INI. Карты UltraSound завоевали огромную популярность в сообществе PC-трекеров. Формат трекера был первоначально разработан на персональном компьютере Commodore Amiga в 1987 году, но благодаря тому, что ПК стал более способен создавать высококачественную графику и звук, демосцена массово перетекла на эту платформу, принеся с собой формат трекера. Типичные форматы трекеров той эпохи включали MOD, S3M и позже XM. Формат хранит ноты и инструменты в цифровом виде в файле, а не полагается на звуковую карту для их воспроизведения. Модуль трекера, при сохранении на диск, обычно включает в себя все данные секвенирования и сэмплы, и композитор обычно включает свое предполагаемое имя в список сэмплов. Этот примитивный предшественник современного сэмплера открыл Gravis путь на рынок, поскольку требования идеально соответствовали возможностям чипа GF1. Проблема с другими звуковыми картами при воспроизведении этих форматов заключалась в том, что им приходилось программно понижать количество голосов до одного или двух выходных каналов, что еще больше ухудшало качество 8-битных сэмплов. Карта UltraSound могла загружать сэмплы в свою оперативную память и микшировать их с помощью быстрой и высококачественной аппаратной реализации, освобождая процессор от этой задачи. Gravis быстро понял, что поддержка демосцены может стимулировать продажи, и бесплатно раздал 6000 карт самым известным группам и людям в демосцене.
AMD InterWave
Большой потенциал оригинального UltraSound позволил Advanced Gravis лицензировать новый чип GFA1 и программное обеспечение компании AMD, которая в то время стремилась выйти на рынок звуковых чипов. Чип, выпущенный в 1995 году, получил название AMaDeus (номер детали AMD – Am78C201) и продавался как InterWave. Его возможности были расширены для поддержки до 16 МБ встроенной памяти, сжатых образцов IMA ADPCM, отсутствия снижения частоты дискретизации при 32 активных голосах, а также добавлена дополнительная логика для аппаратной эмуляции FM-синтеза и простых цифровых звуковых эффектов на основе задержки, таких как реверберация и хорус. Он был совместим с кодеком CS4231, установленным в UltraSound MAX, или 16-битной дочерней платой для UltraSound Classic. Звуковой "набор патчей" был переработан из коллекции отдельных файлов инструментов PAT в единый формат звукового банка FFF/.DAT, напоминающий SoundFont, который мог быть основан на ROM или RAM. Существовало 4 версии звукового банка: полная 16-битная 4 МБ, с 8-битной версией, пониженной до 2 МБ, и 16-битная 2 МБ (с другим способом зацикливания сэмплов) с 8-битной версией, пониженной до 1 МБ. Для создания банков FFF/.DAT из коллекций PAT/.INI предоставлялась утилита-конвертер GIPC. Референсная карта содержала 1 МБ ROM со звуком, сжатым по алгоритму μ-law ADPCM, который включал базовые голоса General MIDI и звуковые сэмплы для помощи в FM-эмуляции, а также 2 слота для расширения памяти с помощью 30-контактных SIMM-модулей. Эмулятор IWSBOS был переработан с включением функций Mega Em, таких как эмуляция General MIDI, а ядро SBOS было включено в драйверы Windows 95 для обеспечения эмуляции в окне DOS Box. Процесс исправления звуковых "драйверов" промежуточного ПО был значительно упрощен благодаря утилите PREPGAME, которая могла автоматически исправлять большинство известных DOS-игр, либо путем правильной установки и настройки нативных драйверов InterWave, либо заменой исполняемых файлов для некоторых редких устройств, таких как Covox. Она также могла обновить расширитель DOS/4GW для обхода ошибки 16-битного DMA. GFA1 имел режим совместимости с GUS/MAX, но базовая карта не была совместима с UltraSound Classic без установленной памяти. Технология InterWave использовалась в линейке карт Gravis UltraSound PnP. Она также была лицензирована различным OEM-производителям, таким как STB Systems, Reveal, Compaq, Core Dynamics, Philips и ExpertColor. Некоторые высокопроизводительные OEM-варианты содержали полный набор патчей объемом 4 МБ в ROM и проприетарные аппаратные DSP для реализации таких функций, как дополнительные алгоритмы звуковых эффектов и графический эквалайзер. Программные драйверы для InterWave были разработаны eTek Labs, в составе которой была та же команда разработчиков, что и в предыдущем проекте Forte Technologies. eTek Labs отделилась от Forte Technologies незадолго до начала этого проекта. В августе 1999 года eTek Labs была приобретена Belkin и в настоящее время является их отделом исследований и разработок.
Кончина
Некоторые разработчики игр того времени отмечали проблемы с комплектом разработки программного обеспечения и аппаратной конструкцией продукта. Для пользователей особенно сложно было сразу настроить эмуляцию Sound Blaster, что привело к значительному количеству возвратов товара в магазины и, как следствие, к охлаждению отношения розничных продавцов к продукту. Поставляемое программное обеспечение со временем дорабатывалось, но Gravis не мог эффективно распространять обновления. Сама компания также создавала себе проблемы. Когда список обещанных Gravis поддерживаемых игровых проектов так и не был реализован, компания потеряла доверие потребителей и коммерческих разработчиков. Несколько издателей и разработчиков угрожали подать в суд на компанию за искажение информации об их продуктах, указывая на откровную фабрикацию списка Gravis. Индустрия shareware-игр приняла Gravis более охотно, чем индустрия розничной торговли играми. Среди компаний, которые сделали это на раннем этапе, были издатель Apogee и разработчики id Software и Epic MegaGames. Gravis также может похвастаться успехом в демосцене, которая полюбила GUS, обеспечив преданную фан-базу на долгие годы. Но без маркетинговой поддержки и присутствия разработчиков, как у Creative Labs, Gravis не смог обеспечить ни объемы продаж, ни поддержку, необходимые для конкуренции звуковой карты Gravis на массовом рынке с де-факто стандартом Sound Blaster. Хотя чип InterWave был значительно улучшенной версией чипа GF1, эта новая разработка не смогла сравниться с Sound Blaster AWE32. Более того, AMD в то время испытывала финансовые трудности и была вынуждена закрыть множество проектов, включая InterWave. Из-за падения продаж Gravis в конечном итоге был вынужден покинуть бизнес по производству звуковых карт, а провал UltraSound чуть не погубил всю компанию. Advanced Gravis, некогда один из лидеров на рынке компьютерных периферийных устройств, поставил на UltraSound значительную часть будущего компании и заплатил за его неудачу. Акционеры подали в суд на компанию, обвинив руководство в грубой некомпетентности в отношении всего проекта UltraSound. После значительной реструктуризации, включая приобретение конкурентом Kensington Technology Group (через ее материнскую компанию ACCO World Corp), компания вернулась к своей основной специализации, которая принесла ей успех — джойстики и геймпады.