Hispanopedia WikiLa serie OPL (FM Operator Type-L) es una familia de chips de sonido desarrollada por Yamaha . Consta de chips de sonido de bajo costo que proporcionan síntesis FM para su uso en aplicaciones informáticas, musicales y de videojuegos.
La serie de chips OPL permitió la creación de tarjetas de sonido asequibles para ordenadores compatibles con IBM PC a finales de la década de 1980, como la AdLib y la Sound Blaster , convirtiéndose de facto en un estándar hasta que fueron sustituidas por las tarjetas de " síntesis de tabla de ondas " a principios y mediados de la década de 1990.
Operación interna
El funcionamiento interno de los chips es completamente digital. Cada tono FM se genera mediante un oscilador digital que utiliza una forma de síntesis digital directa . Un oscilador de baja frecuencia y un generador de envolvente controlan un operador FM para producir una salida de punto flotante para el DAC. El desencapsulado de los chips muestra dos tablas de búsqueda, una para calcular exponentes y otra para el logaritmo del seno. [ 1 ] Esto permite que el operador FM calcule su salida sin ningún multiplicador, utilizando la fórmulay dos tablas de consulta de 256 entradas. Ambas tablas se almacenan como pares de valores redondeados al número entero más cercano, donde el segundo valor se representa como la diferencia entre este y el primero.
![{\displaystyle \exp[\log \sin[\varphi _{2}+\exp[\log \sin[\varphi _{1}]+A_{1}]]+A_{2}]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1a8ade11559f0fad2b0c07df021f1fa0d284a812)
Una cuarta parte de la forma de onda sinusoidal transformada logarítmicamente se almacena como una aproximación muestreada en una tabla de memoria de solo lectura (ROM) de 256 palabras , calculada porpara valores de 0 a 255. El resto de la forma de onda sinusoidal se extrapola mediante su propiedad de simetría. Normalmente, escalar la salida de un oscilador al volumen deseado se haría mediante multiplicación, pero el YM3526 evita las multiplicaciones al operar con señales transformadas logarítmicamente , lo que reduce las multiplicaciones a sumas computacionalmente más económicas. [ 2 ]
Otra ROM de 256 palabras almacena la función exponencial como una tabla de búsqueda, utilizada para convertir la señal de escala logarítmica de nuevo a escala lineal cuando sea necesario, como etapa final donde se suman las salidas del oscilador (justo antes del bus de salida del DAC), con la forma de onda del modulador siempre retrasada una muestra antes de la forma de onda portadora. [ 3 ] Esta tabla se calcula mediantepara valores de 0 a 255. Para calcular el exponente, se suma 1024 al valor en el índice dado por el byte menos significativo de la entrada; esto se convierte en la mantisa y los bits restantes de la entrada se convierten en el exponente de la salida de punto flotante.
Chips en la serie
OPL
El YM3526 , también conocido como OPL (y a veces como OPL1 ), fue el primer chip de la familia OPL, lanzado en 1984, y ofrecía un sintetizador de nueve canales y dos operadores. Un chip muy similar es el Y8950 , o MSX-AUDIO , que se utilizaba como expansión para el MSX . Esencialmente, se trata de un YM3526 con capacidad de grabación y reproducción ADPCM .
El circuito cuenta con 244 registros de solo escritura . Puede generar 9 canales de sonido (o 6 canales con 5 instrumentos de percusión disponibles), cada uno compuesto por dos osciladores. Cada oscilador puede generar ondas sinusoidales y dispone de su propio generador de envolvente ADSR . Su principal método de síntesis es la síntesis por modulación de frecuencia , que se logra mediante la modulación de fase de los osciladores de un canal con la salida de otro.
La salida del YM3526, una secuencia de números de coma flotante con una frecuencia de muestreo de aproximadamente 49716 Hz, se envía a un chip convertidor digital-analógico (DAC) independiente, el YM3014B. Este chip DAC también se utilizó en otros chips FM como el YM2151 y el YM2203 .
Descripción general de los registros de un canal:
Para todo el canal:
- Frecuencia principal (10 bits)
- Octava (3 bits)
- Nota: encendido/apagado
- Modo de síntesis (FM o simplemente aditivo)
- Retroalimentación (0–7, el modulador se automodula)
Para cada uno de los dos osciladores:
- Multiplicador de frecuencia (se puede configurar en 1/2 , de 1 a 10, 12 o 15)
- Forma de onda (seno)
- Volumen (0–63, logarítmico)
- Ataque, decaimiento, sostenimiento, liberación (4 bits cada uno, logarítmico)
- Trémolo (activado o desactivado)
- Vibrato (activado o desactivado)
- Mantener (activado o desactivado)
- Escalado de envolvente por tecla (activado o desactivado)
- Escalado de volumen por tecla (0–3)
También existen algunos parámetros que se pueden configurar para todo el chip:
- Profundidad del vibrato
- Profundidad del trémolo
- Modo percusión (utiliza 3 canales para proporcionar 5 sonidos de percusión)
- Modo sinusoidal compuesto (ver Sincronización del oscilador )
OPL2
El YM3812 , también conocido como OPL2 , fue el segundo miembro de la familia OPL, lanzado en 1985. Es una versión mejorada del YM3526 y era retrocompatible con este último, así como con su variante, el Y8950 o MSX-AUDIO. Otro chip relacionado es el YM2413 (OPLL), que es una versión reducida del YM3812.
Entre sus nuevas funciones se encuentra la capacidad de seleccionar entre cuatro formas de onda para cada oscilador individual mediante la configuración de un registro. Además de la onda sinusoidal original, se pueden generar tres formas de onda modificadas: ondas semisinusoidales (donde se silencia la parte negativa del seno), ondas sinusoidales absolutas (donde se invierte la parte negativa) y ondas pseudo-diente de sierra (ondas sinusoidales de un cuarto de onda ascendentes con secciones silenciosas entre ellas). Esta peculiar forma de generar formas de onda confiere al YM3812 un sonido característico. [ 5 ]
Limitado a la síntesis FM de dos operadores, el YM3812 no puede reproducir con precisión los timbres de instrumentos reales y sonidos de percusión, a diferencia de otros chips FM. La polifonía melódica se limita a nueve voces en modo melódico y seis voces en modo percusivo. [ 6 ] : 27.14–17.16 El YM3812 se utiliza con un chip DAC monofónico externo YM3014B para emitir su audio en formato analógico, como con el YM3526.
Al tener poca competencia en el mercado en el momento de la introducción de Adlib y Sound Blaster a finales de la década de 1980, el chip se convirtió en el estándar de facto para las tarjetas de sonido "compatibles con Sound Blaster". [ 6 ] : 27.14
Yamaha YM3812 (chip OPL2)
Creative Labs y otras compañías a menudo ocultaban las etiquetas originales de Yamaha.
Yamaha YM3812-F SMD (chip OPL2 de montaje superficial)
YM3812 desencapsulado , mostrando la superficie del chip.
OPL3
El YMF262 , también conocido como OPL3 , fue el tercer miembro de la familia OPL, lanzado en 1990. [ 7 ] [ a ] Es una versión mejorada del YM3812, que perfecciona el conjunto de características de su predecesor e incluye, además, la notable capacidad de utilizar síntesis FM de cuatro operadores. Esto hace que el YMF262 produzca un sonido armónicamente más rico que el de sus predecesores, similar a los sintetizadores de teclado de consumo contemporáneos de la época, como el Yamaha DX100 . [ 6 ] : 27.16
Se añadieron las siguientes características: [ 8 ]
- El doble de canales (18 en lugar de 9)
- Estéreo simple (izquierda extrema, centro extremo o derecha extrema)
- Salida de sonido de 4 canales
- 4 nuevas formas de onda (seno alternante, seno "camello", cuadrada y diente de sierra logarítmico)
- Modo de 4 operadores, emparejando 2 canales para crear hasta seis voces FM de 4 operadores.
- Reducción de la latencia en el acceso al registro del host (el OPL2 tenía retrasos de acceso de E/S mucho mayores).
- sutiles diferencias en la tabla de búsqueda de onda sinusoidal y el generador de envolvente con respecto al YM3812 (por ejemplo, la forma de onda del modulador en el YM3812 está retrasada en una muestra, mientras que las formas de onda de la portadora y del modulador en el OPL3 están correctamente sincronizadas) [ 3 ]
El modo de síntesis FM del YMF262 se puede configurar de diferentes maneras: [ 6 ] : 27.16–27.18 [ 8 ]
- Su modo básico ofrece 18 canales FM con dos operadores.
- Una de las configuraciones, común al resto de la línea OPL, convierte 3 de los canales FM en un conjunto de percusión de 5 canales.
- Otra configuración, introducida con este chip, permite emparejar 12 canales para formar seis canales de cuatro operadores. Esto posibilita combinar dos canales con dos operadores en un único canal de cuatro operadores, lo que implica sacrificar polifonía a cambio de una formación sonora más compleja. En este modo, se pueden utilizar aproximadamente cuatro algoritmos para cada uno de los canales de cuatro operadores.
- Estas dos configuraciones anteriores se pueden usar por separado o en conjunto, lo que da como resultado cuatro modos en total:
- 18 canales de 2 operadores
- 15 canales para 2 operadores + 5 canales de batería (con la función de batería activada)
- 6 canales de 2 operadores + 6 canales de 4 operadores (configuración de 4 operadores activada)
- 3 canales para 2 operadores + 6 canales para 4 operadores + 5 canales de batería (ambas configuraciones activadas)
El YMF262 también eliminó la compatibilidad con el modo CSM ( modo sinusoidal compuesto ) , poco utilizado, que estaba presente en los YM3526 y YM3812, [ 3 ] que equivalía a activar varios canales simultáneamente. Al igual que sus predecesores, el OPL3 emite audio en formato digital, lo que requiere un chip DAC externo como el YAC512, diseñado específicamente para este fin.
El YMF262 se utilizó en las tarjetas Sound Blaster Pro revisadas , Sound Blaster 16 , AdLib Gold , Pro AudioSpectrum de Media Vision y Windows Sound System de Microsoft . [ 4 ] : 45 Los proveedores de chips de sonido de la competencia (como ESS, [ 9 ] OPTi, [ 10 ] Crystal [ 11 ] y otros) también han diseñado sus propios chips de audio compatibles con OPL3, con distintos grados de fidelidad al OPL3 original.
Yamaha YMF262 (chip OPL3, año de fabricación 1994)
YMF262 descapsulado, mostrando la superficie del chip.
Yamaha YMF289
El YMF289 (OPL3-L) es una variante de bajo consumo totalmente compatible del YMF262 lanzado en 1995, destinado a tarjetas de sonido PCMCIA y computadoras portátiles. [ 12 ] También se utilizó en algunas tarjetas de sonido Sound Blaster 16 fabricadas por Creative Technology .
El YMF289 es totalmente compatible en cuanto a registros y conserva el conjunto de características del YMF262, con una serie de diferencias: [ 12 ]
- Admite funcionamiento a 5 o 3,3 voltios.
- Los registros pueden ser leídos o escritos por la CPU principal, mientras que en el YMF262 solo se puede escribir en ellos.
- Frecuencia de muestreo de salida de 44.100 Hz (44,1 kHz).
- Se ha añadido un modo de apagado.
- Su tamaño total, incluyendo el DAC, es algo menor en comparación con una implementación completa del YMF262.
- Reloj de entrada de 33,868 MHz, en comparación con el reloj de entrada de 14,32 MHz utilizado para el YMF262.
- Interpolador lineal interno.
El YMF289B se combina con un chip DAC de punto flotante complementario, como el YMCA513 o el YMCA516, por ejemplo el YMF262.
DAC Yamaha YMF289B y su complemento YAC516
ESS ESFM
El derivado desarrollado internamente por ESS Technology , denominado ESFM , es un clon mejorado compatible con OPL3 de 72 operadores que incorpora dos modos de operación, un modo nativo y un modo heredado, que controla su conjunto de características y comportamiento. [ 9 ] En el modo nativo, ESFM permite mapear 18 voces FM de 4 operadores, cada una con control de frecuencia por operador y profundidad LFO, [ 13 ] lo que potencialmente permite un aumento significativo en la complejidad de los tonos generados. Los controladores para Windows 9x incorporan sus propios parches de instrumentos personalizados que utilizan este modo extendido. Por el contrario, el modo heredado proporciona compatibilidad retroactiva completa con el YMF262 de Yamaha. [ 9 ] La salida de ESFM en este modo es moderadamente fiel al YMF262 en general, pero algunos tonos se representan de manera bastante diferente, lo que resulta en distorsiones únicas en el sonido y la música de algunos juegos.
ESFM está disponible en los chips de sonido de ESS, desde el ES1688 AudioDrive basado en ISA hasta el ES1946 Solo-1E basado en PCI, mientras que los chips anteriores requerían un chip sintetizador FM externo (normalmente un Yamaha YMF262). La serie Maestro de chips de sonido de ESS, basados en PCI, utiliza una implementación de software de síntesis FM que carece de las características especiales de ESFM.
El ES1869F es uno de los varios chips de sonido desarrollados por ESS que incorporan su exclusiva función ESFM.
OPL3-SA, DS-XG, OPL4
Los controladores de audio para PC más recientes de Yamaha, incluidos el YMF278 ( OPL4 ), el Yamaha YMF718/719S de un solo chip y la familia PCI YMF724/74x, incluían el bloque de síntesis FM del YMF262 para garantizar la compatibilidad con versiones anteriores de software. Consulte YMF7xx para obtener más información.
Chipset Yamaha OPL YMF715B-S
Productos que utilizan la serie OPL
El YM3526 se utilizó notablemente en una expansión para Commodore 64 , el Sound Expander , así como en varios juegos arcade , como Terra Cresta y Bubble Bobble . Una versión modificada del YM3526 con audio ADPCM, conocida como Y8950 (MSX-AUDIO), se utilizó en el ordenador MSX como expansión opcional. [ 14 ]
El YM3812 tuvo un amplio uso en tarjetas de sonido basadas en IBM PC , como la AdLib , Sound Blaster y Pro AudioSpectrum (8 bits) , [ 15 ] así como en varios juegos arcade de Nichibutsu , Toaplan y otros.
El YM2413 se utilizó en la expansión FM Sound Unit para la Sega Mark III y el modelo japonés Sega Master System , así como en el estándar MSX-MUSIC, que se lanzó tanto como tarjetas de mejora independientes (como la Panasonic FM-PAC) como integrado en varios ordenadores MSX2+ y MSX TurboR. También se utilizó en algunos juegos arcade de Atari , SNK y Alpha Denshi , entre otros. [ 16 ]
El YMF262 se utilizó en muchas tarjetas de sonido basadas en IBM PC , primero con la popular Sound Blaster Pro 2 en 1991 y luego con la Sound Blaster 16 ASP en 1992, así como con la Pro AudioSpectrum (16 bits). [ 15 ] Los modelos posteriores de las series Sound Blaster 16 y Sound Blaster AWE integraron el OPL3 con otros chips, y Creative Labs utilizó un chip clon del OPL3, el CQM, integrado con otros chips en modelos posteriores a partir de finales de 1995. [ 17 ] También se utiliza en varios juegos arcade de Tecmo y otros.
El YMF278 se utilizó en la tarjeta Moonsound para el MSX, así como en la tarjeta Sound Edge de Yamaha para ordenadores compatibles con IBM PC. [ 18 ]
Sintetizadores
Sintetizadores que utilizan el YM3812: [ 19 ]
- Yamaha PSR-11, 49 teclas, 16 sonidos (1986)
- Yamaha PSR-12, 49 teclas, 32 sonidos (1987)
- Yamaha PSR-21, 49 teclas, 16 sonidos, deslizadores de 2 pasos (1986)
- Yamaha PSR-22, 49 teclas, 32 sonidos, deslizadores de 2 pasos (1987)
- Yamaha PSR-31 de 61 teclas y 16 sonidos, con chip adicional YM3301 [ 20 ] para batería (1986)
- Yamaha PSR-32 de 61 teclas y 32 sonidos, con chip adicional YM3301 [ 20 ] para batería (1987)
- Yamaha PSS-360, 49 miniteclas, 21 sonidos, deslizadores de 5 pasos, versión mono de bajo costo del PSS-460 (1986).
- Yamaha PSS-460, 49 miniteclas, 21 sonidos, deslizadores de 5 pasos (1986)
- Yamaha PSS-470, 49 miniteclas, 21 sonidos, deslizadores de 5 pasos (1987)
- Yamaha PSS-560 49 miniteclas 21 sonidos, deslizadores de 5 pasos, chip adicional YM3301 [ 20 ] para batería (1986)
- Yamaha PSS-570 49 miniteclas 21 sonidos, deslizadores de 5 pasos, chip adicional YM3301 [ 20 ] para batería (1987)
Sintetizadores que utilizan el YM2413 (YM3812 de coste reducido): [ 19 ]
- Yamaha PSR-6, 49 teclas, 100 sonidos (1994)
- Yamaha PSS-140 37 miniteclas 100 sonidos (1988); el PSS-140 en realidad utiliza el YM2420, una variante ligeramente modificada del YM2413 con diferentes registros [ 21 ].
- Yamaha PSS-170, 44 miniteclas, 100 sonidos (1986)
- Yamaha PSS-270, 49 miniteclas, 100 sonidos (1986)
Variantes y derivados
En 2015 se escribió una implementación RTL de código abierto del OPL3 en SystemVerilog y se adaptó a una FPGA. [ 18 ]
Notas
- ↑ Muchas fuentes afirman que el YMF262 (OPL3) se lanzó en 1988, sin embargo, esto es erróneo, ya que se refiere al año de copyright impreso en el manual de referencia de los chips.
Véase también
- VGM : un formato de archivo de audio para múltiples plataformas de videojuegos.
- Lista de chips de sonido
- Lista de productos Yamaha
- Yamaha Y8950
- Yamaha YM2413
- Yamaha YMF278
- Yamaha OPN
Referencias
- ↑ "Adlib / OPL2 / YM3812 – iki.fi/o" . 11 de enero de 2009.
- ↑ "OPLx desglosado" . Google Docs .
- 1 2 3 "Datos" . dev.kewl.org. Archivado del original el 2 de junio de 2021. Recuperado el 7 de octubre de 2021 .
- 1 2 3 Leinecker, Richard C (1994). Making noise : creating sounds on your PC . Nueva York: M & T Books. ISBN 1558513868.
- ↑ Sanglard, Fabien (2019). "3.6.2. Música" . Game Engine Black Book: Wolfenstein 3D . Software Wizards. pág. 95.
- 1 2 3 4 Keyes, Jessica (1997). El manual multimedia definitivo . Nueva York: McGraw Hill. ISBN 978-0-07-034530-0.
- ↑ "Emulador OPL3 Nuked" . VOGONS . Consultado el 9 de febrero de 2024 .
- 1 2 "Hoja de datos YMF262" (PDF) . www.fit.vutbr.cz . Archivado del original (PDF) el 20 de mayo de 2003. Consultado el 7 de octubre de 2021 .
- 1 2 3 "Manual" (PDF) . ftp.alsa-project.org. Archivado del original (PDF) el 21-05-2020 . Recuperado el 07-10-2021 .
- ↑ "Hoja de datos PDF 82C925(100QFP) - OPTi Technologies, Inc." . www.datasheets360.com .
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- ↑ "esfm" . www.github.com.com . Consultado el 7 de julio de 2020 .
- ↑ "YM3812 (chip de sonido OPL2)" . heinpragt.nl . Consultado el 16 de mayo de 2026 .
- 1 2 "Tarjeta de sonido Ad-Lib para el puerto paralelo" . 13 de diciembre de 2017 – vía www.youtube.com.
- ↑ "Información de audio FM" . consolemods.org . Consultado el 16 de mayo de 2026 .
- ↑ "Audio para PC para luditas" . flaterco.com .
- 1 2 "YMF278 (OPL4)" . github.com . Recuperado el 16 de mayo de 2026 a través de GitHub.
- 1 2 "Conoce los poco conocidos teclados "Soundblaster" . The 8-Bit Guy, YouTube. Agosto de 2015. Consultado el 19 de agosto de 2015 .
- 1 2 3 4 "Edward D-tech, chips Yamaha, serie YM" . Edward D-tech. Archivado del original el 16 de mayo de 2016. Recuperado el 25 de enero de 2016 .
- ↑ "El Yamaha PSS-140: un teclado vintage que suena como una tarjeta Sound Blaster" . Preece Music, YouTube. 3 de enero de 2024. Consultado el 16 de enero de 2024 .
Enlaces externos
- http://www.oplx.com/ Información sobre la programación de la serie OPL
- MIDIbox FM , un sintetizador DIY basado en el YMF262
- AdlibTracker.net Rastreador de Adlib II (YMF262-Tracker)
- Rastreador de improvisación RAD Reality (YMF262-Tracker)
- Un emulador YMF262 con reproductor en línea para música OPL3.
- OPLx desencapsulado (un informe de ingeniería inversa)
- OPL3_FPGA GitHub Ingeniería inversa de OPL3 en una FPGA
- Análisis de las matemáticas de OPL3
- Emulador Nuked-OPL3 YMF262
- Introducciones relacionadas con la informática en 1984
- Introducciones relacionadas con la informática en 1985
- Introducciones relacionadas con la informática en 1990
- chips de sonido Yamaha
