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Yamaha YM2612

Yamaha YM2612 El YM2612 , también conocido como OPN2 , es un chip de sonido desarrollado por Yamaha . Pertenece a la familia OPN de chips de síntesis FM de Yamaha y fue desarrol...

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Yamaha YM2612

El YM2612 , también conocido como OPN2 , es un chip de sonido desarrollado por Yamaha . Pertenece a la familia OPN de chips de síntesis FM de Yamaha y fue desarrollado como una versión simplificada del YM2608 .

El YM2612 es un sintetizador FM de seis canales utilizado en varios sistemas de juegos y computadoras, especialmente en la consola de videojuegos Mega Drive/Genesis de Sega [ 1 ] y en la serie de computadoras FM Towns de Fujitsu . [ 2 ] También estaba disponible en formato CMOS como el YM3438, también conocido como OPN2C. [ 3 ]

Al igual que el YM3438, fue utilizado por Sega en varios sistemas de juegos arcade , incluidos el Mega-Play , el Sega System C y el Sega System 32 ; el núcleo YM3438 también se integró en un ASIC en revisiones posteriores del Mega Drive/Genesis.

Características

El YM2612 tiene las siguientes características: [ 3 ] [ 4 ]

  • Seis canales de síntesis FM simultáneos (voces)
  • Cuatro operadores por canal.
  • Dos temporizadores de intervalo
  • Un oscilador de baja frecuencia (LFO) de onda sinusoidal
  • Convertidor digital-analógico (DAC) de salida estéreo integrado (la mayoría de los demás chips FM de Yamaha contemporáneos requieren un chip DAC independiente).
  • Sonido estéreo programable por canal (izquierdo, derecho o ambos, resultando en sonido central).
  • Para el canal tres, las frecuencias de los operadores se pueden configurar de forma independiente, lo que permite la generación de armónicos disonantes (normalmente, tendrían una relación simple, como por ejemplo 2× o 3×, con respecto a una frecuencia base común). Esta característica se comparte entre varios chips de la serie OPN.
  • Para el canal seis, la reproducción básica de audio muestreado se puede habilitar mediante un registro en el chip, lo que desactiva la salida FM para ese canal pero permite un único canal para muestras en formato de modulación por impulsos codificados (PCM) de 8 bits, con frecuencias de muestreo controladas por software [ a ] ​​(Este canal se suele denominar canal "DAC", que se refiere principalmente a la salida DAC de 9 bits integrada en el chip). [ 1 ]

Detalles técnicos

Diagrama de pines del chip Yamaha YM2612. El encapsulado es un DIP estándar de 24 pines .
Una imagen del chip Yamaha YM2612.

El YM2612 se basa en el bloque FM del YM2608 (que a su vez se basaba en el YM2203 ), integrando un DAC de salida estéreo y un LFO , pero elimina el componente SSG (aunque el generador de envolvente SSG vestigial permanece en el núcleo del chip) y los puertos GPIO que se encuentran en todos los demás chips OPN como el YM2203 y el YM2608 (todos los cuales formaban parte del núcleo YM2149F que está integrado en la mayoría de los chips de la serie OPN), así como los siete canales ADPCM (uno ADPCM, seis Rhythm) que se encuentran en su hermano mayor. [ 3 ]

Si bien los chips de gama alta de la serie OPN tienen canales ADPCM dedicados para reproducir audio muestreado (por ejemplo, YM2608 y YM2610 ), el YM2612 no los tiene. Sin embargo, su sexto canal puede funcionar como un canal básico para muestras mediante un registro 'DAC Enable', lo que le permite reproducir muestras de sonido PCM de 8 bits. [ 3 ] A diferencia de otros chips OPN con soporte ADPCM, el YM2612 no proporciona ninguna sincronización ni almacenamiento en búfer de muestras, por lo que todo el control de frecuencia y el almacenamiento en búfer deben realizarse por software mediante el procesador anfitrión. [ 1 ]

Distorsión de bajo volumen del DAC integrado

Un ejemplo de la distorsión a bajo volumen producida por las peculiaridades del DAC integrado del YM2612. Esta muestra proviene del juego Beyond Oasis de Mega Drive .
En algunos casos, esta distorsión de bajo volumen puede afectar la intensidad y, en cierta medida, el timbre de ciertos sonidos. Esta muestra proviene del juego Streets of Rage 2 de Mega Drive .

A diferencia de la mayoría de los chips FM de Yamaha, que requieren un DAC de punto flotante externo, el YM2612 cuenta con un DAC de 9 bits incorporado, que utiliza multiplexación por división de tiempo para reproducir una muestra de cada canal en secuencia, de forma similar al YM2413 .

Debido a un error con el voltaje de amplitud en el diseño original del chip, se introduce una forma peculiar de distorsión de cruce en la salida. Esto se conoce como el error de distorsión de bajo volumen (y se le han dado históricamente los términos "distorsión TDM" [ b ] y "efecto de escalera"), donde cualquier salida que sea suficientemente baja en volumen sufre una cuantización exagerada, incluyendo cualquier uso de fundidos en la música de videojuegos. Algunos juegos lanzados al principio de la vida útil de Mega Drive/Genesis tenían su música compuesta en torno a esta distorsión para generar timbres o efectos únicos, como After Burner II . Como consecuencia, los juegos que usaban este truco musical sonaban demasiado bajos en la variante posterior YM3438, así como en su versión ASIC integrada que se encuentra en consolas Mega Drive/Genesis posteriores.

Además, debido al rango dinámico reducido del DAC incorporado, puede generarse distorsión adicional al reproducir sonidos con un volumen muy alto. [ 3 ]

Variantes

Yamaha YM3438

El YM3438 , [ 3 ] también conocido como OPN2C , es una versión CMOS modificada del YM2612, comúnmente utilizado en las placas de los sistemas arcade de Sega , así como en el FM Towns Marty de Fujitsu . Esta versión cuenta con un DAC integrado mejorado que reduce significativamente la distorsión de cruce del chip original, con una relación señal/ruido superior a la del YM2612. Sin embargo, no es un reemplazo directo del YM2612, ya que las salidas de audio tienen una impedancia mayor.

Yamaha YMF276

El YMF276 , [ 5 ] también conocido como OPN2L , es una versión de baja potencia del YM3438, utilizado en modelos posteriores de la serie FM Towns de Fujitsu (en particular, los modelos FM Towns II), que venía en un paquete físico SOP de 24 pines mucho más pequeño . A diferencia del YM2612 y el YM3438, el YMF276 requiere un chip DAC externo como la mayoría de los demás chips FM de Yamaha. En este caso, se utiliza un chip DAC externo equivalente como el YM3433B (utilizado en los modelos FM Towns II). Debido a esto, no produce una distorsión de cruce significativa como con los chips YM2612/YM3438 debido al uso de un chip DAC externo.

Circuitos integrados de aplicación específica (ASIC) creados por Yamaha

Los ASIC personalizados fabricados por Yamaha para su uso con la Mega Drive/Genesis de Sega, [ 6 ] que se utilizaron en la revisión final del modelo original y en la mayoría de las revisiones de los modelos revisados ​​(FC1004, FF1004 y FJ3002), así como en la Genesis 3 lanzada por Majesco (FJ3002 y FQ8007), contienen un núcleo YM3438 directamente en el ASIC. Los ASIC contenían los chips de vídeo y sonido (y posteriormente la CPU principal y la CPU de sonido en los ASIC FJ3002 y FQ8007) combinados en un solo chip, que también incluye el VDP YM7101 que aloja el PSG SN76489 integrado de Texas Instruments . El núcleo YM3438 utilizado en estas revisiones se ha modificado para reducir aún más la presencia de distorsión de cruce que con los chips YM3438 independientes.

Emulación

Las versiones emuladas del YM2612 y sus variantes se han estado desarrollando desde la aparición de los emuladores de consolas de videojuegos (especialmente los de Mega Drive/Genesis) e incluso los emuladores de juegos arcade como MAME . Los avances en la emulación y la ingeniería inversa de los chips han reproducido fielmente el funcionamiento interno y la generación de sonido de los chips con resultados casi exactos, así como ciertas peculiaridades como la distorsión de cruce del YM2612 y características como el generador de envolvente SSG y los registros no documentados. También se ha desarrollado una emulación con precisión de ciclo del YM2612 y sus variantes, utilizando ingeniería inversa de los chips.

La mayoría de los emuladores para Mega Drive/Genesis (así como los emuladores de arcade como MAME) han implementado varias versiones emuladas del YM2612, y la mayoría de los emuladores modernos de Mega Drive/Genesis tienen la opción de replicar las salidas de sonido de los modelos originales y revisados ​​de Mega Drive/Genesis utilizando los núcleos emulados YM2612 o YM3438 (que también se pueden usar junto con un filtro de paso bajo para simular aún más un modelo original de Mega Drive/Genesis) o implementando una función en el chip emulado para aplicar un efecto de distorsión de cruce para simular un YM2612.

audio del juego

Utilizado junto con el Texas Instruments SN76489 PSG como generadores de sonido principales de la consola Sega Mega Drive/Genesis, el YM2612 fue utilizado prominentemente por numerosos compositores prolíficos de música para videojuegos , en particular Yuzo Koshiro . [ 4 ] [ 7 ]

Notas

  1. ↑ Las frecuencias de muestreo máximas para la reproducción de PCM en el YM2612/YM3438 son 26,6 kHz en Mega Drive/Genesis, 29 kHz en Sega System 32 y 44,1 kHz como frecuencia de muestreo máxima posible.
  2. ↑ La distorsión TDM es una abreviatura de "distorsión por multiplexación por división de tiempo".

Véase también

Referencias

  1. 1 2 3 Manual técnico de Sega Genesis - Sección YM2612 (actualizado con errores corregidos)
  2. ↑ Purcaru, Bogdan Ion (13 de marzo de 2014). Juegos vs. Hardware. La historia de los videojuegos para PC: los años 80. pág.  527. Recuperado el 14 de diciembre de 2017 .
  3. 1 2 3 4 5 6 Manual de aplicación YM3438 (japonés)
  4. 1 2 "Super Sonic: Creando el nuevo sonido del exitoso erizo de Sega" . The Guardian . 13 de febrero de 2020.
  5. ↑ Chips de sonido no documentados - Yamaha YMF276
  6. ↑ Manual de servicio de Sega Genesis 2 / Sega Mega Drive II
  7. ↑ "Análisis de la Sega Mega Drive Mini: un legado que merece ser honrado" . TheGuardian.com . 19 de septiembre de 2019.
  • Emulador Nuked-OPN2 YM3438/YM2612