Звуковой шифр текста в ретро-стиле ZX Spectrum

Choose your language:

Шифрование текста в звук в стиле ZX Spectrum: детальная статья от третьего лица

Истоки и контекст ZX Spectrum

ZX Spectrum представлял собой компактную 8-битную систему с простым одноканальным динамиком, что накладывало жесткие ограничения на аудиосигнал.
Звуковые возможности платформы складывались из импульсного сигнала, который формировался полупроводниковыми переключателями и мог использоваться для передачи паттернов времени.
В рамках такой техники шифрование текста в звук превращалось в задачу кодирования последовательности битов в чередование звуковых импульсов и пауз, которые затем можно было демодулировать по длительностям импульсов.

Основная идея шифрования текста в звук

Каждому символу текста сопоставляют последовательность битов его кодировки.
Биты кодируются в аудио через два типа звуковых событий: сигнал единичной длительности и сигнал нулевой длительности или пауза между ними.
Распознавание осуществляется на стороне приемника по длительностям импульсов и интервалам между ними, что позволяет восстановить исходный текст.

Методы кодирования символов в звук

Битовая упорядоченность: каждый символ кодируется в виде фиксированной последовательности битов (например, ASCII 7-битное или 8-битное представление).
Тип звучания: для единицы и нуля выбираются разные длительности звукового сигнала или разные режимы модуляции (например, короткий сигнал против длинного сигнала).
Нулевые и единичные интервалы: паузы между битами могут иметь одинаковую длительность или варьироваться для повышения устойчивости к шумам.
Методы синхронизации: добавляется фиксированная стартовая последовательность или футеровка, чтобы приемник мог точно определить начало и конец сообщения.

Плюсы и ограничения подхода

Плюсы: полностью совместимо с базовой архитектурой ZX Spectrum, требует минимального аппаратного обеспечения, легко реализуется в виде простых программных циклов.
Ограничения: ограниченная скорость передачи, чувствительность к шумам и артефактам, необходимость точной тактовой синхронизации, зависимость от звучащей частоты и формата динамика.

Пример реализации алгоритма (псевдокод)

Инициализация по стартовой синхронной последовательности.
Для каждого символа в тексте:
- Для каждого бита в символе (от старшего к младшему):
- Если бит равен 1, испускается звук заданной длительности T1.
- Если бит равен 0, испускается звук другой длительности T0.
- После каждого бита добавляется пауза фиксированной длительности Tp.
Завершающая пауза перед следующей строкой или блоком данных.
Ниже приведена компактная иллюстрация идеи:

Начало передачи: вывести синхронный сигнал Для каждого символа c в тексте: для i от 7 до 0: if ((c >> i) & 1) then сыграть звук длительности T1 else сыграть звук длительности T0 end if пауза длительности Tp Конец передачи: вывести завершающий маркер