doc/YMF-262 のバックアップ(No.9)

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- 1 (2008/11/06 (木) 23:21:04)
- 2 (2008/11/06 (木) 23:34:10)
- 3 (2008/11/07 (金) 19:33:28)
- 4 (2008/11/08 (土) 17:37:09)
- 5 (2008/11/10 (月) 23:54:48)
- 6 (2008/11/12 (水) 11:41:32)
- 7 (2008/11/12 (水) 11:42:19)
- 8 (2008/11/18 (火) 00:23:18)
- 9 (2008/11/18 (火) 00:23:18)
- 10 (2015/09/02 (水) 16:07:58)

YMF262

Sound Blaster Pro II などに搭載されているFM音源ICです。
たぶん互換性があるであろう Sound Blaster 16 やそのエミュレータなどでも使用できる可能性があります。
残念ながらqemuでは4オペレータや18チャネルステレオ対応の音源としては使えないようです。
DOSや自作系OS用のアプリを作成するための資料として自分用に整理中。

(以下書きかけです。間違っていたり誤記がある可能性があります)

スペック

同時発音数の例
- 2オペレータ18チャネル
  すべて2オペレータで使用する場合。
- 2オペレータ15チャネル+リズム5チャネル
  7～9チャネルをリズムで使用。
- 4オペレータ6チャネル+2オペレータ6チャネル
  7～9チャネルと16～18チャネルは4オペレータにできない。
- 4オペレータ6チャネル+2オペレータ3チャネル+リズム5チャネル
  7～9チャネルをリズムで利用。
  16～18チャネルは4オペレータにできない。
- 4オペレータ2チャネル+2オペレータ14チャネル
  仕様を見る限りこういう利用も可能のようだ。しかし、対応したライブラリが無いとチャネルの管理が大変そう。
wikipediaのFM音源ページのOPL3のところにはリズム10chとあるが、詳細不明。セカンダリの16～18チャネルも実はリズムとして利用できるのだろうか。

I/Oアドレスマップ

サウンドカード	ベースポート
Sound Blaster Pro II	220h または 240h など(選択可)
AdLib Gold	388h

※Sound Blaster Pro I などは YMF262では無く FM1812 が2つ使用されているそうです。
　その場合、ベース+0～+1とベース+2～+3は両方ともFM1812のレジスタマップとなり2オペレータ18チャネル(ステレオだが左右独立で左9チャネル+右9チャネル)のみ利用可能と思われます。

I/Oポート番号	アクセス	ポートの意味
ベース+0	R	ステータスレジスタ
ベース+0	W	プライマリインデックスレジスタ
ベース+1	W	プライマリデータレジスタ
ベース+2	W	セカンダリインデックスレジスタ
ベース+3	W	セカンダリデータレジスタ

※Sound Blaster ではベース+8～+9(228h～229hなど) でプライマリのレジスタがアクセスできるが、ベース+10～+11(22Ah～22Bh)からセカンダリのレジスタにはアクセスできない(らしい)。
　その場合、ベース+8〜+9がモノラル出力用、ベース+0〜+1が左音声用、ベース+2〜+3が右音声用となるようです(なんでこんな仕様になっているんだろう)。

レジスタマップ

ステータスレジスタ (ベース+0)
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
IRQ TF1 TF2 - 0 -

データレジスタ (プライマリはベース+1,セカンダリはベース+3)

アドレス
(hex)

プライマリ

セカンダリ

01h

LSI TEST

02h

TIMER 1

03h

TIMER 2

04h

RST

MT1

MT2

ST2

ST1

4 OPERATOR MODE

05h

OPL3

08h

NTS

20-35

EGT

KSR

MULTI

EGT

KSR

MULTI

40-55

KSL

60-75

80-95

A0-A8

Freq Number(L)

B0-B8

KON

BLOCK

FNum(H)

KON

BLOCK

FNum(H)

TOM

C0-C8

CH OUT

FeedBack

CNT

CH OUT

FeedBack

CNT

E0-F5

アドレス
(hex)

プライマリ

セカンダリ

スロットの配置

2オペレータモード

チャネル	コントロールポート	スロット	スロットポート
1,10	A0 B0 C0	1,19	20 40 60 80 E0
		4,22	23 43 63 83 E3
2,11	A1 B1 C1	2,20	21 41 61 81 E1
		5,23	24 44 64 84 E4
3,12	A2 B2 C2	3,21	22 42 62 82 E2
		6,24	25 45 65 85 E5
4,13	A3 B3 C3	7,25	28 48 68 88 E8
		10,28	2B 4B 6B 8B EB
5,14	A4 B4 C4	8,26	29 49 69 89 E9
		11,29	2C 4C 6C 8C EC
6,15	A5 B5 C5	9,27	2A 4A 6A 8A EA
		12,30	2D 4D 6D 8D ED
7,16	A6 B6 C6	13,31	30 50 70 90 F0
		16,34	33 53 73 93 F3
8,17	A7 B7 C7	14,32	31 51 71 91 F1
		17,35	34 54 74 94 F4
9,18	A8 B8 C8	15,33	32 52 72 92 F2
		18,36	35 55 75 95 F5

4オペレータモード

チャネル	コントロールポート	スロット	スロットポート
1,10	A0 B0 C0 C3	1,19	20 40 60 80 E0
		4,22	23 43 63 83 E3
		7,25	28 48 68 88 E8
		10,28	2B 4B 6B 8B EB
2,11	A1 B1 C1 C4	2,20	21 41 61 81 E1
		5,23	24 44 64 84 E4
		8,26	29 49 69 89 E9
		11,29	2C 4C 6C 8C EC
3,12	A2 B2 C2 C5	3,21	22 42 62 82 E2
		6,24	25 45 65 85 E5
		9,27	2A 4A 6A 8A EA
		12,30	2D 4D 6D 8D ED

パーカッションモード
プライマリデータレジスタBDhのビット5を立てると7～9チャネル(13～18スロット)をパーカッションモードで使用する。
パーカッションの発音はBDhを使用し、チャネル7～9には適切な音色データを書き込み常に消音状態にしておく。

チャネルスロット楽器
7 13 バスドラム
16
8 14 ハイハット
17 スネアドラム
9 15 タムタム
18 シンバル

※4オペレータモードと2オペレータモードとパーカッションモードは混在可

値の意味

ステータスレジスタ

ビット	仮名称	仮名称	意味
b7	IRQ	割り込み要因フラグ	割り込み要因が発生しているとフラグが立つレジスタ4に80hを書き込むとこのフラグがリセットされる (PCの場合、割り込み要因が発生することがあっても実際の割り込みが発生することはない)
b6	TF1	タイマー1フラグ	タイマーカウンタに書き込んだ時間が経つとこのフラグが毎回立つレジスタ4に0x40や0x20を書き込むとマスク(リセット?)できる
b5	TF2	タイマー2フラグ

データレジスタ

アドレス (hex)	レジスタ名
	ビット	仮名称	仮名称	意味
01	テストレジスタ/波形選択モード
	b5	WM	波形選択モード	フラグを立てるとスロット毎に波形を変更できる
02	タイマー1カウントレジスタ
	b7-0	TIMER1	タイマー1カウント	80μ秒単位のカウント値
03	タイマー2カウントレジスタ
	b7-0	TIMER2	タイマー2カウント	320μ秒単位のカウント値
04	割り込み/タイマーマスクレジスタ(プライマリ)
	b7	RST	IRQリセット	フラグを立てて書き込むと割り込み要因をクリアする ※このフラグを立てると他のフラグは無効となる
	b6	MT1	タイマー1マスク	フラグを立てるとタイマー1をマスクする
	b5	MT2	タイマー2マスク	フラグを立てるとタイマー2をマスクする
	b1	ST2	タイマー2スタート	フラグを立てるとタイマー2がカウントする
	b0	ST1	タイマー1スタート	フラグを立てるとタイマー1がカウントする
04	4オペレータモードチャネル設定(セカンダリ)
	b5	4 OPERATOR MODE		チャネル12を4オペレータモードにする
	b4			チャネル11を4オペレータモードにする
	b3			チャネル10を4オペレータモードにする
	b2			チャネル3を4オペレータモードにする
	b1			チャネル2を4オペレータモードにする
	b0			チャネル1を4オペレータモードにする
05	OPL3モードフラグ(セカンダリ)
	b0	OPL3	OPL3	フラグを立てるとOPL3モードになり以下が有効になる・10～18チャネル・4オペレータモード・波形選択のモード4～7 ・各チャネル独立のステレオ出力設定
08	音声合成モード/キーボードスプリットレジスタ
	b7	CSW	-	フラグを立てるとサイン波合成モードになる(詳細不明)
	b6	NTS	セレクト	キーボードスプリット選択ビットの設定 =0:Freq Number のビット8 =1:Freq Number のビット9(MSB)
20～35	スロットレジスタ1
	b7	AM		トレモロのOn/Off
	b6	VB		ビブラートのOn/Off
	b5	EGT		発音モード =0: 減退音 =1: 持続音
	b4	KSR		キースケールレート
	b3-b0	MULTI		マルチプル
40～55	スロットレジスタ2
	b7-b6	KSL		キースケールレベル
	b5-b0	TL		トータルレベル(減衰量)
60～75	スロットレジスタ3
	b7-b4	AR		アタックレート
	b3-b0	DR		デュケイレート
80～95	スロットレジスタ4
	b7-b4	SL		サスティンレベル
	b3-b0	RR		リリースレート
A0-A8	チャネルレジスタ1
	b7-b0	F-Num		Freq Numberの下位8ビット
B0-B8	チャネルレジスタ2
	b5	KON		発音のOn/Off
	b4-b2	BLOCK		BLOCK(オクターブ指定)
	b1-b0	F-Num		Freq Numberの上位2ビット
BD	変調度とパーカッション(プライマリ)
	b7	TD		トレモロの深さ =0:1dB =1:4.8dB
	b6	VD		ビブラートの深さ =0:7セント =1:14セント
	b5	PM		パーカッションモード
	b4	BD		バスドラム
	b3	SD		スネアドラム
	b2	TOM		タムタム
	b1	TC		トップシンバル
	b0	HH		ハイハット
C0-C8	チャネルレジスタ3
	b7-b4	CH OUT		チャネル出力先の設定 b4=1:左音声に出力 b5=1:右音声に出力
	b3-b1	FeedBack		フィードバックの設定
	b0	CNT		コネクション(アルゴリズム)の設定
E0-F5	スロットレジスタ5
	b2-b0	WS		波形番号

減衰音と持続音

減衰音持続音
マルチプルの変化
MULTI 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
実際の値 1/2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 12 12 15 15
キースケールレートの変化
KSR キースケール番号
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
1 0 0 0 0 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3
フィードバックの変調度
FeedBack 0 1 2 3 4 5 6 7
実際の値 0 1/16π 1/8π 1/4π 1/2π π 2π 4π
標準的な Freq Number の値の例 (オクターブ4)
音程 C# D D# E F F# G G# A A# B C
周波数(Hz) 277.2 293.7 311.1 329.6 349.2 370.0 392.0 415.3 440.0 466.2 493.9 523.4
F-Num 363 385 408 432 458 485 514 544 577 611 647 686

パーカッションの推奨設定値

チャネル	オペレータ	音色名	方式	設定値
チャネル	オペレータ	音色名	方式	AM	VB	EGT	KSR	MULTI	KSL	TL	AR	DR	SL	RR	WS	BLOCK	F-Num
7	1	バスドラム	FM	0	0	0	0	1	0	0	13	5	6	9	0	2	577
7	2	バスドラム	FM	0	0	0	0	1	0	0	15	8	6	2	0	2	577
8	1	ハイハット	ノイズ	0	0	0	0	1	0	0	12	8	0	8	0	2	672
8	2	スネアドラム	ノイズ	0	0	0	0	1	0	0	13	8	4	8	0	2	672
9	1	タムタム	サイン波	0	0	0	0	5	0	0	15	8	5	7	0	0	896
9	2	トップシンバル	ノイズ	0	0	0	0	1	0	0	10	0	5	4	0	0	896

アルゴリズムの種類

2オペレータモード
CNT モードアルゴリズム (→出力) 図
0 FM Op.1 → Op.2 →
1 AM Op.1 →
Op.2 →

4オペレータモード

CNT		モード	アルゴリズム (→出力)	図
+0	+3	モード	アルゴリズム (→出力)	図
0	0	FM-FM	Op.1 → Op.2 → Op.3 → Op.4 →
1	0	AM-FM	Op.1 → Op.2 → Op.3 → Op.4 →
0	1	FM-AM	Op.1 → Op.2 → Op.3 → Op.4 →
1	1	AM-AM	Op.1 → Op.2 → Op.3 → Op.4 →

※両モードともOp.1のみセルフフィードバック可

テストモードと波形

WMに1を書き込むと使用可。

波形
WS	0	1	2	3
波形
WS	4	5	6	7

FM1812の存在チェック方法

AdLib公式のOPL2存在チェック方法:

タイマ1とタイマ2をリセット
レジスタ4に60hを書き込む
IRQをリセット
レジスタ4に80hを書き込む
注: IRQとタイマを同時にリセットすることは出来ない
ステータスレジスタを読む
ベース+0のポートを読み込んでその値を取っておく
タイマ1をFFhにセット
レジスタ2にFFhを書き込む
マスクを解除してタイマのカウントをスタート
レジスタ4に21hを書き込む
ウェイト
デュレイルーチンなどで最低でも80μ秒の間待機
ステータスレジスタを再度読む
ベース+0のポートを読み込み、その値を取っておく
タイマ1とタイマ2、そしてIRQを1.や2.と同じようにリセット
読み込んだ2つのステータスレジスタの値のテスト
1つ目の値は「0」で2つ目の値は「C0h」で無ければ、OPL2は存在しません。

※1: ステータスレジスタの値をE0hでANDして未使用のビットをマスクした方が良いかも知れません。
※2: いくつかのSound Blaster互換のカードでは動作しないかも知れません。

YMF-262の存在チェック方法

リザーブビット(?)で判別する方法

OPL2が存在することを確認
ステータスレジスタを読む
ベース+0のポートを読み込む。
その値を06hでマスク(AND)する
マスクした値が「0」ならばOPL3、そうでなければOPL2です。

※Sound Blaster互換のカードでは動作しないかも知れません。

セカンダリレジスタで判別する方法

プライマリレジスタが存在することを確認
セカンダリレジスタにも同じチェックをする
プライマリのステータスレジスタでは無くセカンダリのステータスレジスタを読み込んでみる
2つのセカンダリステータスレジスタの値をチェックする
FM1812を2個搭載している場合、タイマーがプライマリとセカンダリの両方に存在するため、同じ結果に~~なります~~なるそうです。
同じ結果になった場合、4オペレータでは使用できないことになります。

4オペレータモードへの切り替え方法

OPL3に1を書き込み4 OPERATER MODEに対応するチャネルのビットを立てて書き込みます。
チャネル1～3,10～12を4オペレータモードにするとチャネル4～6,13～15がチャネル1～3,10～12のオペレータの一部になり、チャネル4～6,13～15は使用できなくなります。

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コメント	お名前	NameLink

チャネル	スロット	楽器
7	13	バスドラム
7	16	バスドラム
8	14	ハイハット
8	17	スネアドラム
9	15	タムタム
9	18	シンバル

MULTI	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
実際の値	1/2	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	10	12	12	15	15

KSR	キースケール番号
KSR	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
0	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
1	0	0	0	0	1	1	1	1	2	2	2	2	3	3	3	3

音程	C#	D	D#	E	F	F#	G	G#	A	A#	B	C
周波数(Hz)	277.2	293.7	311.1	329.6	349.2	370.0	392.0	415.3	440.0	466.2	493.9	523.4
F-Num	363	385	408	432	458	485	514	544	577	611	647	686

CNT	モード	アルゴリズム (→出力)	図
0	FM	Op.1 → Op.2 →
1	AM	Op.1 → Op.2 →


減衰音	持続音

FeedBack	0	1	2	3	4	5	6	7
実際の値	0	1/16π	1/8π	1/4π	1/2π	π	2π	4π