야마하 OPL

야마하 YM3526

OPL(FM Operator Type-L) 시리즈는 컴퓨터 애플리케이션용으로 FM 합성을 제공하는 저비용 사운드 칩으로 야마하에 의해 개발되었습니다.

시리즈 칩

OPL

YM3526은 OPL 제품군 최초로 9채널, 2개의 오퍼레이터 신시사이저를 제공했습니다.이것은 특히 Terra Cresta와 Bubble Bobble과 같은 몇몇 아케이드 게임뿐만 아니라 코모도어 64 확장판인 Sound Expander에 사용되었다.

매우 밀접하게 관련된 칩은 MSX 확장으로 사용된 Y8950 또는 MSX-AUDIO입니다.기본적으로는 ADPCM 녹음 및 재생 기능을 갖춘 YM3526입니다.

이 회로에는 244개의 다른 쓰기 전용 레지스터가 있습니다.각각 2개의 발진기 또는 5개의 타악기가 있는 6개의 채널로 구성된 9개의 채널을 생성할 수 있습니다.각 오실레이터는 다른 3개의 파형으로 수정할 수 있는 사인파를 생성할 수 있습니다. 사인파의 음의 부분은 음소거 또는 반전될 수 있으며, 의사 톱니파(사일런트 섹션이 있는 경우에만 위쪽으로 1/4 사인파)도 생성할 수 있습니다.이 이상한 파형 생성 방법은 YM3526에 특징적인 사운드를 제공합니다.각 파형 발생기에는 자체 ADSR 엔벨로프 발생기가 있습니다.주요 합성 방법은 주파수 변조 합성이며, 한 채널의 발진기 위상을 다른 채널의 출력으로 위상 변조하여 구현됩니다.

YM3812 오실레이터 파형

내부 조작

칩의 내부 동작은 완전히 디지털입니다.각 FM 톤은 직접 디지털 합성 형식을 사용하여 디지털 발진기에 의해 생성됩니다.저주파 발진기 및 엔벨로프 발생기는 FM 오퍼레이터를 구동하여 DAC용 부동소수점 출력을 생성한다.칩의 캡슐화를 해제하면 두 개의 룩업 테이블이 나타납니다. 하나는 지수 계산용이고 다른 하나는 로그 ^[1]사인용입니다.이를 통해 FM 오퍼레이터는 exp $\exp[\log \sin[\varphi _{2}+\exp[\log \sin[\varphi _{1}]+A_{1}]]+A_{2}]$ [ $\exp[\log \sin[\varphi _{2}+\exp[\log \sin[\varphi _{1}]+A_{1}]]+A_{2}]$ sin $\exp[\log \sin[\varphi _{2}+\exp[\log \sin[\varphi _{1}]+A_{1}]]+A_{2}]$ $\exp[\log \sin[\varphi _{2}+\exp[\log \sin[\varphi _{1}]+A_{1}]]+A_{2}]$ 2 + $\exp[\log \sin[\varphi _{2}+\exp[\log \sin[\varphi _{1}]+A_{1}]]+A_{2}]$ $\exp[\log \sin[\varphi _{2}+\exp[\log \sin[\varphi _{1}]+A_{1}]]+A_{2}]$ sin $\exp[\log \sin[\varphi _{2}+\exp[\log \sin[\varphi _{1}]+A_{1}]]+A_{2}]$ + $\exp[\log \sin[\varphi _{2}+\exp[\log \sin[\varphi _{1}]+A_{1}]]+A_{2}]$ $\exp[\log \sin[\varphi _{2}+\exp[\log \sin[\varphi _{1}]+A_{1}]]+A_{2}]$ ]{ $display$ style \ $exp$ [ \ $log$ \ $sin$ [ \ $varphi _$ { $2$ $exp$ [ \ $log \ sin$ + $\exp[\log \sin[\varphi _{2}+\exp[\log \sin[\varphi _{1}]+A_{1}]]+A_{2}]$ _ sin { 1 $\exp[\log \sin[\varphi _{2}+\exp[\log \sin[\varphi _{1}]+A_{1}]]+A_{2}]$ 사용하여 곱셈기 없이 출력을 계산할 수 있습니다. $A_{1}]]+$ $A_{2}]}$ 및 $\exp[\log \sin[\varphi _{2}+\exp[\log \sin[\varphi _{1}]+A_{1}]]+A_{2}]$ 2개의 256 엔트리 룩업 테이블.두 표 모두 가장 가까운 정수로 반올림된 값의 쌍으로 저장되며, 두 번째 값은 첫 번째 값과 차이로 표시됩니다.

로그 변환 사인 파형의 4분의 1은 $256\times -\log _{2}\left(\sin \left({\frac {(x+0.5)\times \pi }{512}}\right)\right)$ × - 로그 $256\times -\log _{2}\left(\sin \left({\frac {(x+0.5)\times \pi }{512}}\right)\right)$ ( sin $256\times -\log _{2}\left(\sin \left({\frac {(x+0.5)\times \pi }{512}}\right)\right)$ ( $256\times -\log _{2}\left(\sin \left({\frac {(x+0.5)\times \pi }{512}}\right)\right)$ + 0. $256\times -\log _{2}\left(\sin \left({\frac {(x+0.5)\times \pi }{512}}\right)\right)$ ) × $256\times -\log _{2}\left(\sin \left({\frac {(x+0.5)\times \pi }{512}}\right)\right)$ $512$ { $display$ style $256$ \ times - $\log$ _{2 $}\left$ (\ $sin$ \ ( {\ $frac {x+0pi}$ \times ) } \ times로 $256\times -\log _{2}\left(\sin \left({\frac {(x+0.5)\times \pi }{512}}\right)\right)$ 되는 256 워드 읽기 전용 메모리(ROM) 테이블에 샘플링된 근사치로 $저장$ 됩니다.나머지 사인파형은 대칭 특성을 통해 외삽됩니다.발진기의 출력을 원하는 볼륨으로 스케일링하는 것은 보통 곱셈에 의해 이루어지지만, YM3526은 로그 변환된 신호로 동작하여 곱셈을 계산적으로 저렴한 ^[2]추가값으로 줄입니다.

또 다른 256워드 ROM은 필요할 때 로그 스케일 신호를 선형 스케일로 다시 변환하는 데 사용되는 룩업 테이블로서 발진기-출력이 합산되는 최종 단계(DAC-출력 버스 직전)로서 지수 함수를 저장하고, 변조기 파형은 반송파보다 ^[3]항상 1샘플 지연된다.이 표는 ( $\left({\frac {2^{x}}{256}}-1\right)\times 1024$ x $\left({\frac {2^{x}}{256}}-1\right)\times 1024$ $\left({\frac {2^{x}}{256}}-1\right)\times 1024$ $\left({\frac {2^{x}}{256}}-1\right)\times 1024$ ) $\left({\frac {2^{x}}{256}}-1\right)\times 1024$ $(\displaystyle \left({\frac {2^{x}}{256}-1\right)\times$ 1024 $}$ 에 $\left({\frac {2^{x}}{256}}-1\right)\times 1024$ 의해 $\left({\frac {2^{x}}{256}}-1\right)\times 1024$ 0 ~255의 값으로 계산됩니다.지수를 계산하기 위해 1024는 최하위 입력 바이트에 의해 주어진 인덱스의 값에 가산되며, 이것이 유의값이 되고 입력의 나머지 비트가 부동소수점 출력의 지수가 됩니다.

YM3526의 출력은 약 49716Hz의 샘플링 주파수로 클럭된 부동소수점 번호의 시퀀스로 별도의 Digital-to-Analog Converter(DAC; 디지털-아날로그 변환기) 칩인 YM3014B로 전송됩니다.

채널 레지스터 개요:

전체 채널:

주 주파수(10비트)
옥타브(3비트)
메모 온/오프
합성 모드(FM 또는 가법)
피드백(0~7, 변조기 자체 변조)

두 발진기 각각에 대해:

주파수 곱셈(설정 가능)1⁄2, 1~10, 12 또는 15)
파형(사인, 하프사인, 절대사인, 쿼터사인)
볼륨(0~63, 로그)
공격, 붕괴, 지속, 해제(각 4비트, 로그)
Tremolo(온/오프)
Vibrato(온/오프)
지속(온/오프)
키당 엔벨로프 스케일링(온/오프)
키당 볼륨 스케일링(0~3개)

또한 전체 칩에 대해 설정할 수 있는 파라미터가 몇 가지 있습니다.

진동 깊이
트레몰로 깊이
타악기 모드 (3채널을 사용하여 5개의 타악기 사운드를 제공)
복합 사인 모드(사인파 합성 참조)

OPL2

YM3812용으로 작성 및 재생된 음악 샘플

야마하는 1985년에 OPL2로도 알려진 YM3812를 만들었다.AdLib, Sound Blaster 및 Pro AudioSpectrum(8비트)^[4]과 같은 IBM PC 기반 사운드 카드와 니치부츠, 토플란 등의 아케이드 게임에서 광범위하게 사용되었습니다.

Creative Labs와 다른 회사들은 종종 원래의 Yamaha 라벨을 숨겼습니다.
야마하 YM3812-F SMD(서페이스 마운트 OPL2 칩)
YM3812, 다이 서페이스 표시

OPL2는 YM3526과 역호환되며, 3개의 새 파형만 추가됩니다.또 다른 관련 칩으로는 YM2413(OPLL)이 있는데, 이는 컷다운 버전입니다.

OPL3

야마하 YMF262(1994년)

캡슐 해제 YMF262, 다이 표면 표시

OPL2의 업그레이드 버전인 Yamaha YMF262(OPL3)는 Sound Blaster^[5] 16 및 Pro Audio Spectrum(16비트)을 포함한 IBM PC 사운드카드에서 사용되었습니다.

YMF262는 YM3812의 기능 세트를 개량하여 다음 ^[6]기능을 추가하였습니다.

2배 채널 수(9개가 아닌 18개)
심플 스테레오(왼쪽, 중앙 또는 오른쪽)
4채널 사운드 출력
4개의 새 파형(교차-파형, "파형"-파형, 정사각형 및 로그 톱니)
4 오퍼레이터 모드, 2개의 채널을 페어링하여 최대 6개의 4 오퍼레이터 FM 음성을 생성합니다.
호스트 레지스터 액세스 지연 감소(OPL2는 I/O 액세스 지연이 훨씬 길었습니다)
YM3812에 대한 사인파 조회 테이블 및 엔벨로프 발생기의 미묘한 차이(예: YM3812의 변조기 파형은 한 샘플 지연되는 반면 OPL3의 반송파와 변조기 파형은 모두 올바르게 ^[3]동기화됨)

YMF262에서는 YM3812 및 YM3526에 ^[3]탑재된 거의 사용되지 않는 CSM 모드도 지원되지 않습니다.

YMF262의 FM 합성 모드는 다양한 ^[6]방법으로 구성할 수 있습니다.

기본 모드에서는 18개의 2-operator FM 채널이 제공됩니다.
OPL 라인에 공통되는 하나의 설정은 FM 채널 중 3개를 5채널 타악기 세트로 변환합니다.
이 칩에 도입된 다른 설정에서는 12개의 채널이 6개의 4개의 오퍼레이터 채널로 페어링됩니다.이것은 보다 복잡한 소리 형성을 위해 다성음악으로 거래됩니다.
2개의 설정을 개별적으로 또는 조합해 사용할 수 있기 때문에, 다음의 4개의 모드가 됩니다.
- 18개의 2채널
- 2 소켓 채널x 15 + 드럼 채널x 5 (스위치 설정 온)
- 2 슬롯 채널x 6 + 4 슬롯채널x 6 (4-op 설정 온)
- 2소켓 채널x 3 + 4소켓 채널x 6 + 드럼 채널x 5 (둘 다 온)

OPL3는 전작과 마찬가지로 디지털 I/O 형식으로 오디오를 출력하므로 YAC512와 같은 외부 DAC 칩이 필요합니다.

경쟁사 사운드 칩 벤더(ESS,^[7] OPTi^[9],^[8] Crystal 등)는 오리지널 OPL3에 대한 충실도를 달리하여 자체 OPL3 호환 오디오 칩을 설계했습니다.

야마하 YMF289

야마하의 YMF262와 YMF289 FM 사운드 칩의 출력 비교.0:00는 YMF262, 0:31 이후는 YMF289입니다.

또, YMF289 OPL3-L은, PCMCIA 사운드 카드와 노트북 ^[10]PC를 타겟으로 한 호환성이 있는 저전력 모델도 생산했습니다.Creative Technology가 만든 Sound Blaster 16 사운드 카드에 사용되었습니다.YMF289B는 YAC513 또는 YAC516 부속 부동소수점 DAC 칩과 쌍을 이루고 있습니다.

YMF289는 YMF262의 기능 세트와 완전히 호환되며, 다음과 같은 몇 가지 ^[10]차이점이 있습니다.

5V 또는 3.3V 작동을 지원합니다.
레지스터는 호스트 CPU로 읽거나 쓸 수 있지만 YMF262에서는 쓰기 전용입니다.
44,100Hz(44.1kHz) 출력 샘플링 레이트
전원 절단 모드가 추가되었습니다.
완전한 YMF262 구현에 비해 DAC를 포함한 전체 설치 공간이 다소 작습니다.
YMF262에 사용되는 14.32MHz 입력 클럭과 비교하여 33.868MHz 입력 클럭.
내부 선형 보간기.

야마하 YMF289B 및 부속 YAC516 DAC

ESS ESFM

레거시/OPL3 호환 모드에서의 ESFM의 출력은 일부 사운드의 합성 방식에 몇 가지 명백한 차이를 보여줍니다.

ESFM이라고 불리는 ESS Technology의 사내 개발 파생 모델은 향상된 20음성, 72오퍼레이터, OPL3 호환 클론이며, 두 가지 작동 모드(네이티브 모드와 레거시 모드)를 통합하며, 기능 세트와 ^[7]동작을 제어합니다.네이티브 모드에서는 ESFM을 통해 6개 이상의 4개의 오퍼레이터 FM 음성을 매핑할 수 있기 때문에 생성되는 톤의 복잡성이 대폭 증가할 수 있습니다.Windows 9x 용 드라이버에는, 이 확장 모드를 사용하는 독자적인 커스텀 기기 패치가 짜넣어져 있습니다.반대로 레거시 모드는 야마하의 YMF262와의 완전한 ^[7]하위 호환성을 제공합니다.이 모드에서 ESFM의 출력은 전체적으로 YMF262에 어느 정도 충실하지만, 일부 음색은 상당히 다르게 렌더링되므로 일부 게임의 사운드와 음악에 고유한 왜곡이 발생합니다.

ESFM은 ISA 기반의 ES1688 AudioDrive부터 PCI 기반의 ES1946 Solo-1E까지 ESS 사운드 칩으로 제공되지만, 이전 칩에는 외장 FM 신시사이저 칩(일반적으로 YMF262)이 필요했습니다.ESS의 Maestro 시리즈 PCI 기반 사운드 칩은 ESFM의 특별한 기능이 없는 FM 합성 소프트웨어 구현에 의존합니다.

ES1869F는 자체 ESFM 기능을 내장한 여러 ESS 개발 사운드 칩 중 하나입니다.

OPL4

YMF278(OPL4), 싱글칩 YMF718/719S, PCI YMF724/74x 패밀리를 포함한 YMF262의 FM 합성 블록은 레거시 소프트웨어와의 하위 호환성을 위해 포함되었습니다.상세한 것에 대하여는, 「YMF7xx」를 참조해 주세요.

OPL 시리즈를 사용하는 제품

YMF262는 인기 있는 Sound Blaster Pro 2, Sound Blaster 16^[4] ASP를 포함한 많은 사운드 카드에 사용되었습니다.Sound Blaster 16 및 Sound Blaster AWE 시리즈의 최신 모델은 OPL3를 다른 칩과 통합했습니다.최종 모델에서는 Creative Labs는 OPL3 클론 칩인 CQM을 다른 ^[11]칩과 통합했습니다.Pro Audio Spectrum(16비트)^[4]에서 사용되었습니다.

신시사이저

YM3812를 ^[12]사용하는 신시사이저:

야마하 PSR-11 49 키 16 사운드 (1986)
야마하 PSR-12 49 키 32 사운드 (1987년)
야마하 PSR-21 49키 16 사운드, 2스텝 슬라이더 (1986)
Yamaha PSR-22 49키 32 사운드, 2스텝 슬라이더 (1987년)
야마하 PSR-31 61키 16 사운드, 드럼용 추가 YM3301 칩 (1991^[13])
Yamaha PSR-32 61키 32 사운드, 드럼용 추가 YM3301^[13] 칩 (1987년)
야마하 PSS-360 49 미니키 21 사운드, 5 스텝 슬라이더, 저가 모노 버전 PSS-460 (1986)
야마하 PSS-460 49 미니키 21 사운드, 5 스텝 슬라이더 (1986)
야마하 PSS-470 49 미니키 21 사운드, 5 스텝 슬라이더 (1987년)
야마하 PSS-560 49 미니키 21 사운드, 5 스텝 슬라이더, 드럼용 YM3301 칩 추가^[13] (1986)
야마하 PSS-570 49 미니키 21 사운드, 5 스텝 슬라이더, 드럼용 YM3301 칩 추가^[13] (1987년)

YM2413(비용 절감 YM3812)^[12]을 사용하는 동기:

야마하 PSR-6 49키 100 사운드 (1994년)
야마하 PSS-140 37 미니키 100 사운드 (1988)
야마하 PSS-170 44 미니키 100 사운드 (1986)
야마하 PSS-270 49 미니키 100 사운드 (1986)

변종 및 파생상품

2015년에 OPL3의 오픈 소스 RTL 구현이 SystemVerilog에 작성되어 FPGA에 ^[14]맞게 조정되었습니다.

「」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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^ "opl3_fpga". September 28, 2021 – via GitHub.

외부 링크

http://www.oplx.com/ OPL 시리즈 프로그래밍 정보
YMF262 기반의 DIY 신시사이저 MIDIbox FM
AdlibTracker.net Adlib Tracker II (YMF262-Tracker)
RAD Reality Adlib Tracker(YMF262-Tracker)
OPL3 음악용 온라인 플레이어를 갖춘 YMF262 에뮬레이터.
OPLx 캡슐화 해제(리버스 엔지니어링 리포트)
FPGA의 OPL3_FPGA GitHub Reverse Engineered OPL3
OPL3 산술 해석

[1] "Adlib / OPL2 / YM3812 – iki.fi/o".

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v t 야마하 사운드 칩
PSG	YM2149F (SSG, AY-3-8910 comp)
OPL	YM3526(OPL) YM2413(OPLL) Y8950 (MSX-Audio) YM3812(OPL2) YMF262(OPL3) YMF289(OPL3-L) YMF278(OPL4)
OPN	YM2203 (OPN) YM2608 (OPNA) YM2610(OPNB) YM2612(OPN2) YM3438(OPN2C) YMF288(OPN3)
기타	YM2151(OPM) YM2164(OPP) YM2154(RYP4) YM2414(OPZ) YMF292(SCSP) YMF7xx(DS-1) YMZ280B(PCMD8)
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