PC 스피커
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1. 개요
PC 스피커는 컴퓨터의 부팅 오류를 알리는 데 사용되거나, 펄스 폭 변조 기술을 사용하여 소리를 재생하는 데 사용되는 장치이다. 부팅 과정에서 발생하는 오류를 비프음 패턴으로 알려주며, 그래픽 카드가 활성화되기 전에도 오류를 감지하는 데 유용하다. 소프트웨어적으로는 펄스 폭 변조 기술을 통해 PCM 사운드를 재생할 수 있으며, 과거 PC 게임에서 배경 음악이나 효과음을 내는 데 활용되었으나, 사운드 카드의 등장으로 인해 점차 사용 빈도가 줄어들었다. PC 스피커는 일반적으로 메인보드에 직접 연결되며, 핀 배열에 따라 기능을 수행한다. 펄스 폭 변조 기술을 통해 음량 조절이 가능하지만, 음질은 제한적이다.
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| PC 스피커 | |
|---|---|
| PC 스피커 | |
| 개요 | |
| 기술적 세부 사항 | |
| 역사 및 발전 | |
| 활용 | |
| 추가 정보 | |
2. 용도
PC 스피커는 제한된 음질에도 불구하고 다양한 용도로 활용되었다.
소프트웨어 및 기타 프로그램펄스 폭 변조(PWM) 기술을 이용하여 음악, 효과음, 음성 등을 재생할 수 있었다. MP (모듈 플레이어, 1989년), 스크림트래커, 패스트 트래커, 임펄스 트래커 등의 프로그램과 리눅스[13] 및 마이크로소프트 윈도우용 장치 드라이버는 PC 스피커로 펄스 부호 변조(PCM) 오디오를 재생했다.[4]
최신 마이크로소프트 윈도우 운영 체제는 PC 스피커를 일반 오디오 출력 장치가 아닌 특수 장치로 지원한다. 스카이프 등 일부 소프트웨어는 주 오디오 출력 장치에 문제가 있을 때 보조 경고음 출력 장치로 PC 스피커를 활용한다.[4]
1990년대에는 "테크노"라는 컴퓨터 바이러스가 마이크로소프트 DOS에 나타나 PC 스피커를 통해 멜로디를 재생하고 화면에 "TECHNO"라는 단어를 표시했다.[5]
2. 1. BIOS/UEFI 오류 코드
PC 스피커는 전원 켜기 자가 진단(POST) 시퀀스 동안 부팅 과정에서 오류를 나타내는 데 사용된다. PC 스피커는 그래픽 카드보다 먼저 활성화되므로, 그래픽 카드의 초기화를 방해하는 문제와 관련된 "비프음 코드"를 전달하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 비디오 BIOS는 시스템에 작동하는 RAM이 있어야 그래픽 카드를 활성화할 수 있지만, 스피커 비프음은 ROM과 CPU 레지스터만으로도 가능하다. 일반적으로, 서로 다른 오류 코드는 특정 비프음 패턴으로 신호를 보낸다. 예를 들어 "한 번 비프음; 일시 중지; 세 번 비프음; 일시 중지; 반복"과 같다. 이러한 패턴은 바이오스/UEFI 제조사에 따라 다르며 일반적으로 마더보드의 기술 설명서에 문서화되어 있다.[1]2. 2. 소프트웨어
PC 스피커는 펄스 폭 변조(PWM)라는 특수 기술을 사용하여 제한적인 음질로나마 음악, 효과음, 심지어 음성까지 재생할 수 있다. MP (모듈 플레이어, 1989년), 스크림트래커, 패스트 트래커, 임펄스 트래커 등 여러 프로그램과 리눅스[13] 및 마이크로소프트 윈도우용 장치 드라이버는 이 기술을 이용해 PC 스피커로 펄스 부호 변조(PCM) 오디오를 재생했다.[4]최신 마이크로소프트 윈도우 운영 체제는 PC 스피커를 특수 장치로 지원하며, 일반 오디오 출력 장치로는 구성할 수 없다. 스카이프 등 일부 소프트웨어는 주 오디오 출력 장치에 문제가 있을 때 (예: 볼륨이 너무 낮거나 앰프가 꺼진 경우) 보조 경고음 출력 장치로 PC 스피커를 활용한다.[4]
2. 2. 1. 게임
1980년대 후반~1990년대 초반, 한국에서도 PC 게임의 인기가 높아지면서 PC 스피커를 활용한 사운드 구현이 활발하게 이루어졌다. 어드벤처 게임, 롤플레잉 게임 등 다양한 장르에서 PC 스피커를 통해 배경 음악, 효과음 등을 재생하여 게임의 몰입도를 높였다. '어스토니시아 스토리', '그날이 오면', '포가튼 사가' 등의 게임들은 PC 스피커의 제한적인 기능을 활용하여 인상적인 사운드를 구현해냈다. 하지만, 사운드 카드의 등장과 보급으로 인해 PC 스피커를 활용한 게임 사운드 구현은 점차 쇠퇴하였다.PC 스피커는 1990년대 중순 루카스아츠 시리즈와 같은 컴퓨터 게임에서 폴리포니 음악이나 효과음을 만드는 혁신적인 방법으로 종종 사용되었다. 스페이스 헐크와 핀볼 판타지 같은 게임들은 PC 스피커를 사용하여 효과음을 냈으며, 특히 스페이스 헐크는 완전한 사람의 언어도 출력할 수 있었다.[1]
그러나 PCM 재생 방식은 타이밍 문제에 매우 민감하여, 저속 PC에서는 눈에 띄게 느려지거나, 고속 PC에서는 재생에 실패하는 경우가 있었다. 또한 소리 재생 중에는 디스플레이 업데이트가 어려웠다. 1990년 이후 사운드 카드가 PC 시장의 주류가 되면서 PC 스피커는 빠르게 대체되었고, 1990년대 중순 이후 최신 PC 게임들은 PC 스피커 지원을 중단하였다.[1]
2. 2. 2. 기타 프로그램
스크림트래커, 패스트 트래커, 임펄스 트래커 등 여러 프로그램과 리눅스[13] 및 마이크로소프트 윈도우용 장치 드라이버는 PC 스피커를 통해 펄스 부호 변조(PCM)를 재생할 수 있었다.[4]현대의 마이크로소프트 윈도우 운영 체제는 PC 스피커를 특수 기능을 갖춘 별도의 장치로 지원하며, 일반 오디오 출력 장치로는 구성할 수 없다. 스카이프와 같은 일부 소프트웨어는 주 오디오 출력 장치를 들을 수 없을 때(볼륨이 최소 수준이거나 앰프가 꺼져 있는 경우) 예비 통화 신호 장치로 PC 스피커를 사용하기도 한다.
1990년대에는 "테크노"라는 컴퓨터 바이러스가 마이크로소프트 DOS에 나타나 PC 스피커를 통해 멜로디를 재생하고 화면에 "TECHNO"라는 단어를 표시했다.[5]
3. 핀 출력
PC 스피커의 암(female) 단자는 메인보드의 SPEAKER, SPKR로 표시되곤 하는 핀 헤더에 연결한다. 유선 PC 스피커 단자는 2, 3, 4핀 구성일 수 있으며 2~3개의 선일 수 있다.[14][15]
4. 펄스 폭 변조 (PWM)
PC 스피커는 일반적으로 0V와 5V의 두 가지 전압 레벨만을 사용하여 방형파를 재생한다. 그러나 펄스의 타이밍을 조절하고 스피커의 필터링 특성을 활용하면 중간 음량의 소리를 낼 수 있다. 이 기술을 펄스 폭 변조(PWM)라고 하며, 이를 통해 PC 스피커는 6비트 DAC[16]처럼 작동하여 PCM 오디오를 재생할 수 있다.
하지만 PC 스피커를 이용한 PWM 방식은 음질이 제한적이다. 음질은 PWM 반송 주파수(유효 샘플레이트)와 출력 레벨 수(유효 비트레이트) 사이의 균형에 따라 결정된다. PC의 프로그래머블 인터벌 타이머(PIT) 클럭 속도는 1,193.18 kHz로 고정되어 있어,[12] 변조 주파수가 낮아 저품질 오디오를 생성한다.[17]
사운드 블라스터와 같은 사운드 카드의 등장 이후, 복잡한 소리 출력에 PC 스피커를 사용하는 경우는 줄어들었다. 그러나 과거에는 여러 프로그램에서 PWM 기술을 사용하여 PC 스피커로 PCM 사운드를 재생하기도 했다.
일반적으로 6비트 DAC[8]가 18,939.4 Hz의 샘플 속도로 사용되어 인식 가능한 수준의 오디오를 생성했다.[9]
그러나 이 기술은 특히 소형 무빙 아이언 스피커(흔히 압전 스피커와 혼동됨)를 사용하는 랩톱에서는 음질이 더욱 떨어진다. PWM으로 생성된 오디오는 스위칭 노이즈와 고조파를 억제하기 위해 로우패스 필터가 필요하지만, 무빙 아이언 스피커는 이를 제대로 수행하지 못하기 때문이다.
참조
[1]
서적
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IBM
[2]
서적
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[3]
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2023-01-23
[4]
웹사이트
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2009-02-15
[5]
웹사이트
The World's Worst Computer Viruses Illustrated
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2014-07-19
[6]
서적
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[7]
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Specifications of the IBM 5150 PC
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2006-11-18
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