# FM音源って何? YM2612 の細かい話に入る前に、FM音源そのものの考え方を見るには Yamaha の説明がわかりやすいです。 - [`FM音源の登場と音楽制作時代の幕開け`](https://web.archive.org/web/20260308101521/https://jp.yamaha.com/products/contents/music_production/synth_50th/history/chapter002.html) - [`FM音源の原理`](https://web.archive.org/web/20260728024744/https://jp.yamaha.com/products/contents/music_production/synth_50th/anecdotes/004.html) # YM2612 について C++ の例とビルド方法は [tutorial 一覧](./README.md)を参照してください。 レジスタを順番に追って beep を鳴らす説明は [ex03_ja.md](./ex03_ja.md)にあります。 YM2612 は Yamaha が開発した sound chip です。 Sega Mega Drive / Genesis で使われました。 この chip には次のような機能があります。 - 6 channel の 4-operator FM 音源 - 2 つの interval timer - 正弦波の low-frequency oscillator (LFO) - stereo output - channel 6 で PCM 風の sample playback に使える簡単な DAC playback path ```text http://www.chipdir.nl/pinusr/ym2612.txt +--()--+ GND | 1 24| 0M(CLK) D0 | 2 23| Vcc D1 | 3 22| A.Vcc D2 | 4 21| MOL D3 | 5 20| MOR D4 | 6 19| A.GND D5 | 7 18| A1 D6 | 8 17| A0 D7 | 9 16| /RD ? |10 15| /WR /IC |11 14| /CS GND |12 13| /IRQ +------+ ``` ## ピンの概要 - `GND`: デジタル側の ground - `A.GND`: 音声出力まわりのアナログ側 ground - `Vcc`: デジタル側の電源 - `A.Vcc`: 音声出力まわりのアナログ側電源 - `0M (CLK)`: マスタークロック入力 - `MOL`: 左音声出力ピン - `MOR`: 右音声出力ピン - `D0-D7`: 8-bit 双方向データバス - `A0`: アドレス選択ピン - `A1`: アドレス選択ピン - `/RD`: 読み取り信号 active low - `/WR`: 書き込み信号 active low - `/CS`: チップ選択信号 active low - `/IRQ`: 割り込み要求信号 active low - `/IC`: リセット信号 active low - `Pin 10`: 通常用途では未使用 資料によっては `NC`、別資料では `TEST` ピンとされています。 ## FM での音作り PCM / DAC の前に、まずは YM2612 がどうやって FM の音を作るかを見ると理解しやすいです。 基本の考え方は次の通りです。 - `DT` `MULTI` `TL` `AR` `D1R` `D2R` `SL` `RR` などの値で、各 operator の音の性格を決める - それらの operator を複数組み合わせて、algorithm によってさらに複雑な音を作る まずは次のページを見ると流れを掴みやすいです。 - [`operator1.html`](../demos/operator1.html) 1 つの operator のパラメータを変えた時に、どんな変化が出るかを見るページです。 - [`operator2.html`](../demos/operator2.html) 2 つの operator を組み合わせて、変調や algorithm の違いを試すページです。 - [`YM2612 synth demo`](../synth/index.html) 複数 operator / 複数 channel を組み合わせて、もう少し複雑な音作りを試せる demo です。 ## FM Sound Chip での音作り `A0` と `A1` は、どの制御ポートにアクセスするかを選びます。 address/data の切り替えと、port 0 / port 1 の切り替えに使います。 - `A1=0, A0=0`: address port 0 - `A1=0, A0=1`: data port 0 - `A1=1, A0=0`: address port 1 - `A1=1, A0=1`: data port 1 ## `chip.write()` と YM2612 のピンの対応 `void ym2612::write(uint32_t offset, uint8_t data)` は、YM2612 のアクセス方法を単純化したものです。 - `offset`: `A1` と `A0` で選ばれるアクセス先に対応 - `data`: `D0-D7` に乗る 8-bit の値に対応 対応表: - `offset = 0`: `A1=0, A0=0` -> address port 0 - `offset = 1`: `A1=0, A0=1` -> data port 0 - `offset = 2`: `A1=1, A0=0` -> address port 1 - `offset = 3`: `A1=1, A0=1` -> data port 1 例: ```cpp chip.write(0, 0x30); chip.write(1, 0x01); ``` これは次の意味です。 1. address port 0 でレジスタ `0x30` を選ぶ 2. data port 0 から、そのレジスタに `0x01` を書く つまり、software 側は抽象的に音を変えているのではなく、 YM2612 固有の制御値をこの pin の組み合わせで chip に送り、 YM2612 の register に書き込んで音を作っています。 ## PCM / DAC on YM2612 YM2612 は 6 channel の FM 音源として有名ですが、簡単な DAC playback path も持っています。 - `0x2A`: DAC data - `0x2B`: DAC enable DAC playback を有効にすると、channel 6 を通常の FM の代わりに PCM 風の sample playback に使えます。 これは後の世代の chip にあるような大きな PCM engine ではありません。 software 側が sample byte を継続して chip に書き込む、より単純な DAC 経路です。 実際には次の用途で重要です。 - voice sample - drum hit - YM2612 DAC streaming を含む VGM playback この repository では、現在の browser 側 PCM 関連サポートは主に VGM playback 経由です。 VGM の DAC/stream command を読んで、その sample byte を YM2612 の DAC register write に流しています。 ## よくある疑問 Q: なぜ `GND` と `A.GND` の2種類があるの? A: YM2612 にはデジタル回路とアナログ回路があります。 アナログ回路は音声出力に使われるので、`A.Vcc` と `A.GND` は `MOL` と `MOR` の後ろにある音声出力回路のために分けられています。 Q: なぜ `/CS` が必要なの? A: `/CS` は「今のバスアクセスは YM2612 宛てです」と伝える信号です。 これがないと、同じバス上の複数のチップが同時に反応する可能性があります。 Q: `/IRQ` は何に使うの? A: `/IRQ` は、主に YM2612 の内部タイマーイベントが起きたことを CPU に知らせるために使われます。 Q: `/RD` と `/WR` は何? A: `/RD` と `/WR` はデータ線ではなく制御信号です。 実際のデータは `D0-D7` を通ります。 Q: `D0-D7` は何をするの? A: `D0-D7` は 8-bit のデータピンです。 CPU と YM2612 の間でデジタルデータをやり取りします。 Q: `/IC` は何に使うの? A: `/IC` はリセット信号です。 チップを初期化して、レジスタをクリアします。 ## 参考資料 - http://www.chipdir.nl/pinusr/ym2612.txt - https://www.vgmpf.com/Wiki/index.php?title=YM2612 - https://gendev.spritesmind.net/forum/viewtopic.php?start=585&t=386