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 de 2,25 pulgadas accionado magnéticamente (dinámico). [1] Las computadoras más recientes utilizan en su lugar un pequeño altavoz de hierro móvil o piezoeléctrico . [2] El altavoz permite que el software y el firmware proporcionen retroalimentación auditiva a un usuario, como para informar una falla de hardware. Un altavoz de PC genera formas de onda utilizando el temporizador de intervalo programable , un chip Intel 8253 o 8254. [3]
El altavoz de la PC se utiliza durante la secuencia de autoprueba de encendido (POST) para indicar errores durante el proceso de arranque . Dado que se activa antes que la tarjeta gráfica , se puede utilizar para comunicar "códigos de pitidos" relacionados con problemas que impiden que se lleve a cabo la inicialización mucho más compleja de la tarjeta gráfica. Por ejemplo, el BIOS de vídeo normalmente no puede activar una tarjeta gráfica a menos que haya RAM en funcionamiento en el sistema, mientras que el pitido del altavoz es posible con solo ROM y los registros de la CPU. Por lo general, los diferentes códigos de error se señalarán mediante patrones de pitidos específicos, como por ejemplo "un pitido; pausa; tres pitidos; pausa; repetir". Estos patrones son específicos del fabricante del BIOS/UEFI y normalmente están documentados en el manual técnico de la placa base.
Varios programas, incluido software de música, sistemas operativos o juegos, podrían reproducir sonido con modulación de código de pulso (PCM) a través del altavoz de la PC utilizando técnicas especiales de modulación de ancho de pulso que se explican más adelante en este artículo.
El altavoz de PC se utilizó a menudo de formas muy innovadoras para crear la impresión de música polifónica o efectos de sonido dentro de los juegos de computadora de su época, como la serie de juegos de aventuras LucasArts de mediados de la década de 1980, utilizando arpegios rápidos . [ cita requerida ] Varios juegos como Space Hulk y Pinball Fantasies se destacaron por sus elaborados efectos de sonido; Space Hulk , en particular, incluso tenía diálogo completo.
Sin embargo, debido a que el método utilizado para reproducir PCM era muy sensible a los problemas de sincronización, estos efectos causaban una lentitud notable en las PC más lentas o, a veces, fallaban en las PC más rápidas (es decir, significativamente más rápidas que para las 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 emitir sonidos complejos independientemente de la CPU una vez iniciadas) se generalizaron en el mercado de PC después de 1990, reemplazaron rápidamente al altavoz de la PC como el 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.
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 del PC.
Los sistemas modernos de Microsoft Windows tienen soporte para altavoces de PC como un dispositivo independiente con capacidades especiales, es decir, no se puede 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 un dispositivo de señal de llamada de reserva en caso de que no se pueda escuchar el dispositivo de salida de audio principal (por ejemplo, porque el volumen está configurado al nivel mínimo, el amplificador está apagado o los auriculares están enchufados).
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 que se llenaba. [5]
En algunas aplicaciones, el altavoz de la PC se fija directamente a la placa base de la computadora ; en otras, incluida la primera computadora personal IBM, el altavoz se conecta mediante un cable a un conector de la placa base. Algunas carcasas 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 se etiquetan como SPEAKER o SPKR .
El altavoz de la PC normalmente está diseñado para reproducir una onda cuadrada a través de sólo 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 funciona en modo tres (señal de onda cuadrada). El hardware del altavoz en sí es directamente accesible a través del puerto de E/S de 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 volver al primero), y al confiar en las propiedades de filtrado físico del altavoz (respuesta de frecuencia limitada, autoinducción, etc.), es posible controlar el altavoz a varios niveles de salida intermedios, funcionando como un convertidor digital a 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 el altavoz de PC este método consigue una reproducción de calidad limitada, pero una solución comercial llamada RealSound lo utilizó para proporcionar un sonido mejorado en varios juegos.
Para obtener una salida de sonido de alta fidelidad mediante esta técnica se 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 aprovechar mejor el rango dinámico y la potencia de los dispositivos de salida. 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 intervalo programable de la 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 valor. Normalmente, se utiliza un DAC de 6 bits [8] con un valor máximo de 63 a una frecuencia de muestreo de 18.939,4 Hz, lo que produce un audio deficiente pero reconocible. [9]
La fidelidad de audio de esta técnica se ve aún más reducida por la falta de un altavoz dinámico de tamaño adecuado, especialmente en las máquinas modernas y particularmente en los portátiles que utilizan un pequeño altavoz de hierro móvil (que a menudo se confunde con un 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, los puertos de "entrada de altavoz" filtrados en algunas placas base y tarjetas de sonido).
Este uso del altavoz del PC para una salida de audio compleja se volvió menos común con la introducción de Sound Blaster y otras tarjetas de sonido .
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