YM2612的技术细节

源自世嘉MD的技术文档,YM2612部分

概述

YM2612是一个使用FM合成技术的声音合成芯片
具有下列能力

  • 6个FM通道
  • 1个8-bit通道(可替换其中的一个FM通道)
  • 立体声输出
  • 1个低频振荡器(LFO),用于失真调频声音
  • 2个计时器,可在软件中使用

标准的FM通道各有一个整体频率,以及如何将该频率转换为复杂最终波形(即音色)的数据
这种转换过程使用四个专用的通道组件,称为“算子”
每个算子都拥有一个频率(整体频率的变体)、一个包络,以及利用其频率和包络来调制输入信号的能力
算子频率是整体频率的整数倍偏移量

共有两组FM通道,每组三个,分别命名为通道1-3和通道4-6
通道3和通道6,能够为每个运算器使用完全独立的频率,而不是整数倍的偏移量
这对于打击乐器效果很好,打击乐器的泛音通常位于基频的1.4倍或1.7倍等奇数倍处

8-bit音频通道可替换FM的通道6,这意味着开启DAC(数模转换器)会关闭FM通道6
这意味着,除非软件经过非常精巧的构造,否则不可能在DAC工作的同时使用任何FM通道
大量游戏实际上通过软件构造做到了这一点

LFO,即低频振荡器,允许对FM声音进行幅度和/或频率的失真处理
每个通道可以选择其受LFO影响的程度(如果有的话)

关于算子

每个通道都分配有4个专属的算子,其属性如下:

  • 每个算子都有输入、用于调制输入的频率和包络,以及输出。
  • 算子分为两种类型:调制器与载波器
    • 调制器,算子产生的波形用来调制接下来的波形
    • 载波器,算子产生的波形会输出为音频
  • 算子可反馈到自身,从而产生更复杂的波形。 这些算子可按8种不同配置排列,称为“算法”。
算法编号推荐用途
0失真电吉他、高音鼓切片、贝斯
1竖琴、可编程声音(PSG)
2贝斯、电吉他、铜管乐、钢琴、木管乐
3弦乐、民谣吉他、编钟
4笛子、铃铛、和声、底鼓、小军鼓、咚咚鼓
5铜管乐、风琴
6木琴、咚咚鼓、风琴、颤音琴、底鼓、小军鼓
7管风琴

包络规范

当琴键被按下时,声音开始发出,这个过程称为“键开”(key on)
声音具有一个起音阶段、一次较强的初始衰减,随后是一次较慢的二次衰减
声音会持续进行这种二次衰减,直到琴键被释放,这个过程称为“键关”(key off)
此后,声音开始快速最终衰减,例如钢琴键释放后制音器落在琴弦上时的情况

上述的幅值和角度通过若干参数表示

参数名描述
TL总电平(Total Level),即波形的最高幅值
AR起音速率(Attack Rate),即初始幅值上升的角度
D1R初始幅值衰减的角度
T1L较慢幅值衰减开始时的幅值
D2R二次幅值衰减的角度
RR“键关”之后的最终幅值衰减角度

还有额外的参数

参数名描述
RS速率缩放(Rate Scaling),即包络随频率升高而变短的程度
AM幅值调制(Amplitude Modulation),指定该运算器是否允许被LFO调制
SSG-EG包络发生器,是一种特殊的低频信号发生器,可用于调制音色通道的输出
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