Systemlautsprecher

Der PC-Lautsprecher ist die Standard-Soundausgabe in IBM-kompatiblen PCs, dessen eingebauter Lautsprecher. Bevor ungefähr 1990 Soundkarten populär wurden, war er die einzige Möglichkeit, auf einem PC Töne und Klänge zu erzeugen.

Zwischenstufen beim PC-Lautsprecher durch Pulsweitenmodulation

Funktionsweise

Seine Ansteuerungslogik sieht nur zwei Zustände vor: an und aus, was zwei verschiedenen Positionen der Membran entspricht. Somit kann der Lautsprecher normalerweise nur Rechteckschwingungen wiedergeben. Er kann dabei von der Software in zwei Weisen angesteuert werden: Es kann eine Frequenz in den Interrupt-Timer (PIT) eingetragen werden, der den Lautsprecher dann selbsttätig in dieser Frequenz an- und ausschaltet, bis er wieder deaktiviert wird. Alternativ kann die Lautsprechermembran über den Tastaturcontroller explizit in einen der beiden Zustände „angespannt“ oder „locker“ versetzt werden. Eine Lautstärkeregelung für den Systemlautsprecher ist auf den meisten PCs nicht vorgesehen. Die nach heutigen Maßstäben merkwürdige Anbindung über Interrupt-Timer und Tastaturcontroller wurde beim ersten IBM-PC genutzt, um Chips einzusparen, später dann aus Kompatibilitätsgründen beibehalten.

Erweiterte Klangerzeugung

Um auf dem PC-Lautsprecher Naturklänge, andere Wellenformen als Rechteck, mehrstimmige Musik, oder leisere Klänge ausgeben zu können, haben sich diverse Programmierer daran versucht, per Software einen D/A-Wandler mit Zählmethode zu simulieren. Hierzu wurde das auszugebende Signal gedithert und der Lautsprecher per Timer-Interrupt exakt zum richtigen Zeitpunkt von der CPU an- und ausgeschaltet. Die Störungen sollten dabei im Ultraschallbereich liegen und durch die Trägheit der Membran zu Zwischenstufen verschliffen werden (siehe Diagramm). In der Praxis war dieses Verfahren jedoch entweder so rechenintensiv, dass der Rechner während der Klangausgabe keinerlei anderen Aufgaben erledigen konnte (wie etwa die Änderung des angezeigten Bildinhaltes oder die Abfrage von Eingabegeräten), oder aber das pulsweitenmodulierte Signal war als störendes Piepsen hörbar. Ferner konnte der Timer-Interrupt oft wegen des Vorliegens anderer Interrupts nicht genau im richtigen Moment ausgeführt werden, was zu lautem Knacksen geführt hat. Dennoch wurden solche Techniken in frühen Computerspielen für PCs oft genutzt, da die einzige Alternative war, ganz auf derartige Klänge zu verzichten.

Diese Programme funktionieren wegen ihres komplexen Timings oft nur auf PCs mit einer ganz bestimmten CPU-Geschwindigkeit korrekt, auf deutlich schnelleren PCs sind die zu hörenden Klänge meist nicht mehr die erwünschten. Die Qualität ist somit wesentlich schlechter als bei einem Covox-Stecker.

Heutige Nutzung

BIOS

Viele BIOS nutzen die Möglichkeit, Fehlermeldungen mittels Piepen anzuzeigen. Das ist hilfreich bei der Fehleranalyse nicht mehr startender Computer, bei denen oft keine Bildausgabe und damit auch keine Anzeige von Fehlermeldungen über die Grafikkarte an den Bildschirm mehr möglich ist.

Siehe auch: Liste der BIOS-Signaltöne

In tragbaren Geräten

Bei den meisten Notebooks wird das Systemlautsprecher-Signal an die eingebaute Soundkarte weiter geleitet und geht so zu den normalen Lautsprechern, bei einigen Laptops wird der Systemlautsprecher jedoch ersatzlos eingespart. Bei Hauptplatinen mit Onboard-Soundkarte ist es teilweise ebenfalls möglich, das Systemlautsprecher-Signal an dieselben externen Lautsprecher zu leiten, die für die Ausgabe der Soundkarten-Klänge zuständig sind.

Durch Programme

Bis vor wenigen Jahren nutzten verschiedene Programme noch die einfache Möglichkeit, über den Systemlautsprecher Hinweistöne auch bei fehlenden oder abgeschalteten externen Lautsprechern abzuspielen, z. B. Skype oder das IRC-Programm XChat. Jedoch bieten Microsoft-Betriebssysteme ab Windows Vista Anwendungsprogrammen keinen Zugriff mehr auf den echten Systemlautsprecher, solche Zugriffe werden nun zur Soundkarte und damit zu den externen Lautsprechern umgeleitet. Microsoft begründet dies damit, dass der Systemlautsprecher veraltet sei. Die einzige Möglichkeit, unter diesen Betriebssystemen auf den Systemlautsprecher zuzugreifen, besteht in der Verwendung eines unsignierten Treibers, was jedoch eine Reihe neuer Probleme mit sich bringt.

Programmierung

Der Befehl printf("\a"); reicht in C-Code bei Verwendung der Konsolenausgabe aus, um einen „Alert“ (dt. Alarm) auszugeben, welcher früher üblicherweise in Form eines Piepstons realisiert wurde.

Siehe auch: Steuerzeichen