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Piepser (1-Bit-Sound): Musik aus an und aus

Nur an und aus: Wie ein Piepser funktioniert, wie Programmierer ihm Melodien und Geräusche entlocken und wie die Z9001-Spiele damit sogar Klassik spielen.

Player 0o5 Redaktion
6–10 Minuten

Kurz erklärt · Retro & DDR-Heimcomputer

Ein Piepser ist die einfachste Tonausgabe eines Computers: ein Lautsprecher, den ein einziges Bit ein- und ausschaltet. Die Tonhöhe ergibt sich allein daraus, wie schnell umgeschaltet wird – deshalb spricht man von 1-Bit-Sound.

Auch: Piepser, Beeper, Summer, 1-Bit-Sound, 1-Bit-Musik, Systemlautsprecher, Beeper-Musik

Piepser: Töne aus einem einzigen Bit Links springt ein Ausgabe-Bit ständig zwischen 1 und 0, rechts schwingt ein Lautsprecher. In der Mitte läuft das Tonsignal als Rechteckwelle, die nur zwei Zustände kennt: an und aus. Nacheinander werden drei Töne gespielt: ein tiefer mit langsam wechselnden, breiten Rechtecken, ein mittlerer und ein hoher mit schmalen, schnell wechselnden Rechtecken. Darunter leuchtet die passende Note auf einem Notensystem auf. 1-Bit-Ton: Lautsprecher an – aus – an – aus 10 Ausgabe-Bit anaus tief – langsam umschaltenmittel – schneller umschaltenhoch – ganz schnell umschalten Die Tonhöhe kommt nur aus dem Tempo des Umschaltens.
So funktioniert’s: Ein einziges Bit schaltet den Lautsprecher an und aus. Langsames Umschalten mit breiten Rechtecken klingt tief, schnelles mit schmalen Rechtecken hoch – darunter leuchtet die passende Note auf.

Was ist ein Piepser?

Viele frühe Computer hatten keinen Soundchip, sondern nur einen kleinen Lautsprecher oder Summer. Der Prozessor kann ihn über ein einziges Bit steuern: 1 heißt an, 0 heißt aus. Mehr gibt es nicht – keine Lautstärke, keine Klangfarbe, keine zweite Stimme. Darum nennt man diesen Klang 1-Bit-Sound.

Schaltet ein Programm das Bit nur einmal kurz ein, klickt es. Schaltet es in gleichmäßigem Tempo hin und her, entsteht eine Rechteckwelle – und die hört man als Ton. Vom typischen kurzen „Piep“, mit dem solche Rechner Tastendrücke oder Fehler meldeten, hat der Piepser seinen Namen – englisch Beeper.

Wie entsteht ein Ton aus einem einzigen Bit?

Entscheidend ist das Tempo. Ein Ton von 440 Hz, der Kammerton a′, braucht 440 volle Schwingungen pro Sekunde. Jede Schwingung besteht aus einmal an und einmal aus – das Bit muss also 880-mal pro Sekunde umschalten. Doppelt so schnelles Umschalten ergibt den Ton eine Oktave höher.

Die Animation oben zeigt das: Breite Rechtecke, langsam gewechselt, klingen tief; schmale, schnell gewechselte klingen hoch. Die Wellenform selbst bleibt immer gleich eckig.

Weil der Prozessor das Umschalten oft selbst erledigt, muss er dabei genau seine Takte zählen. Jede Unregelmäßigkeit macht den Ton schief. Manche Rechner nehmen ihm die Arbeit mit einem Zeitgeber-Baustein ab, der im festen Takt Signale liefert.

Tricks: Wie wird aus dem Piepser Musik?

  • Schnelles Abwechseln (Arpeggio): Statt eines Akkords spielt der Piepser dessen Töne sehr schnell nacheinander. Das Ohr hört fast einen Zusammenklang.
  • Pulsbreite verändern: Bleibt das Bit pro Schwingung mal länger, mal kürzer an, ändert sich die Klangfarbe. Mit sehr schnellen Pulsen lassen sich sogar mehrere Stimmen oder leisere Töne vortäuschen.
  • Rauschen: Zufälliges Umschalten klingt wie Zischen – gut für Schlagzeug, Explosionen und Motoren.
  • Kurze Klicks: Einzelne Impulse ergeben Schritte, Schüsse oder Tastentöne.

So entstand eine eigene Kunstform. Gute 1-Bit-Musik verlangt Gefühl für Rhythmus und genaues Zählen von Takten – der Prozessor hat neben der Musik ja auch noch das Spiel zu rechnen.

Der Piepser des Robotron Z9001

Der Robotron Z9001 hat ab Werk einen einstimmigen Piepser. Gesteuert wird er über ein Bit eines Ein- und Ausgabebausteins: Bit 7 am Port 88h schaltet den Summerton ein und aus. Im Betriebssystem erzeugt das Steuerzeichen CONTR-G einen kurzen Signalton. Für mehr Klang bot Robotron ein eigenes Musikmodul als Zubehör an.

Die Spiele für den Z9001 auf Player 0o5 kommen ohne Zusatz aus: Musik, Geräusche, sogar Stadiondurchsagen entstehen allein mit dem eingebauten Piepser. Im Browser bildet die Nachbildung des Rechners den Piepser mit nach; Browser erzeugen solche Töne zum Beispiel mit Web Audio.

Tipp: Unter jedem Z9001-Spiel auf Player 0o5 lässt sich der Ton ein- und ausschalten, bei Spielen wie Buddel oder Hüpf auch die Lautstärke regeln.

Unterschied: Piepser, Soundchip und Chiptune

KlangquelleStimmenTypischer Klang
Piepser (1 Bit)eine, Mehrstimmigkeit nur durch Trickseckige Rechtecktöne, Klicks
Soundchipmeist drei oder mehr, mit eigenen TongeneratorenRechteck, Dreieck, Rauschen, einstellbare Lautstärke
Samplesbeliebigaufgenommene Klänge und Stimmen

Chiptune nennt man Musik im Klang alter Soundchips. 1-Bit-Musik ist ihr sparsamster Zweig – mit nur einem Bit und viel Geschick.

Piepser (1-Bit-Sound) in Spielen auf Player 0o5

Häufige Fragen zu Piepser (1-Bit-Sound)

Was ist 1-Bit-Sound?

1-Bit-Sound entsteht, wenn ein Computer seinen Lautsprecher nur ein- und ausschalten kann. Aus dem Tempo des Umschaltens ergibt sich die Tonhöhe, Lautstärke und Klangfarbe lassen sich nur mit Tricks verändern.

Wie kann ein Piepser mehrstimmig klingen?

Durch Tricks: Er wechselt sehr schnell zwischen mehreren Tönen, oder er nutzt sehr kurze Pulse unterschiedlicher Breite. Das Ohr verbindet die schnellen Wechsel zu einem Zusammenklang.

Hatte der Robotron Z9001 einen Soundchip?

Nein, ab Werk nur einen einstimmigen Piepser, den ein einzelnes Bit steuert. Für mehr Klang gab es ein Musikmodul als Zubehör.

Wie oft muss das Bit für den Ton a′ umschalten?

Der Kammerton a′ hat 440 Hz. Weil jede Schwingung aus einmal an und einmal aus besteht, muss das Bit 880-mal pro Sekunde umschalten.

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