波形記憶音源

波形記憶音源是80年代多用的音源類型之一。

概要

「波形記憶音源」是指描述電視遊戲機等的音源晶片及其發音方式時使用的術語。

雖然是與PCM音源相似的原理構成，但由於在一個周期中使用的樣本數很短的使用資源，可以製作豐富多彩的聲音，所以是限制的大環境中的硬體實施之一。根據其特性，在1980年代對內存容量的成本很高。如後述，雖然樣本數雖然短，但由於具有與PCM相似的特性，也存在進行PCM再生的軟體。 雖然和PCM音源（：PCM音源）的構成相似，但即使只使用很小的周期採樣，也能發出豐富多彩的聲音。因此在硬體限制很大的環境下實裝的多。因為這個特性，此技術多在卡帶存儲成本很高的80年代使用。和後述的一樣，引起具有和PCM音源相似的特性，所以也存在在PCM設備上使用波形記憶音源的播放軟體。

隨著00年代出現的的晶片音樂變得受歡迎，在音樂家們再次關注本技術的同時，這個詞彙也再次開始使用了。

特徵

雖然被很多人誤解是PSG（：Programmable Sound Generator）音源，但正如概要里所說，由於是短採樣所生成的波形，所以產生類似的音色也是可能的。但PSG音源的自由度是遠高於波形記憶音源的。

本類型音源與相似的PCM音源（：PCM音源）音源比起來，構成原理是更簡單的，一個音色所使用的存儲最多也只不過32位元組罷了。

由於音源是「沒有時間上音色變化的簡易版合成器」，所以音源聲音的高低大小多由主處理器側控制，而不是由硬體側直接控制。包絡和LFO等的處理都是在軟體層面上處理的。另一方面，由於濾波器的處理很複雜，所以波形記憶音源操作上者的實例非常少。

成熟期（『太空翻車魚（：スペースマンボウ）』以降）時，通過高速更新波形，在時間層次上的音色變化也可以實現。此外，若在每周期都更新波形的話，就可以像PCM音源一樣播放採樣的聲音了。^[1]。

南夢宮曾有一段時間單獨在商用遊戲裡使用波形記憶音源，但在很多環境裡除其內置音源以外也作為輸出埠和晶片使用了波形記憶音源。作為擴展音源時，和內置音源PSG（：Programmable Sound Generator）、pAPU、噪音發生器等組合使用的情況也很多。

遊戲機主要搭載的波形記憶音源

• 波形記憶音源
  • 科樂美 005289（Bubble System（：バブルシステム）搭載）、SCC、SCC-I
  • 南夢宮 C15 、C30 (WSG（：WSG）)、N163（FC用擴展音源^[2]）
  • 任天堂 FDS擴展音源
• 含有波形記憶通道的遊戲機用音源
  • 任天堂 GB、GBA 通稱GB音源
  • 日本電器（NEC） PCE、PC-FX
  • 萬代 WS 通稱WS音源
  • 任天堂 VIRTUAL BOY

各音源規格

• 波形記憶音源的採樣數（每周期）
  • 4 - 128 : N106等
  • 32 : SCC、WS等
  • 64 : FDS等

• 波形記憶音源的量化字節數
  • 4 : C15、C30、N163、GB、WS
  • 5 : PCE、PC-FX
  • 6 : FDS
  • 8 : SCC

• 通道數（同時發音數、和弦數）
  • 1 : FDS、GB
  • 5 : SCC
  • 2 - 4 : WS(可指定的左右、中央的音頻混響（：パンニング (音響)）)
  • 4 - 6 : PCE、PC-FX(左右獨立的4位音量暫存器、可發立體聲)
  • 1 - 8 : C15(16個暫存器設定可變更同時發音數、音程精度。實際可用3～4個和弦。)
  • 1 - 8 : N163(可指定的左右、中央混響)
  • 8 / 16 : C30(搭載有I型系統的版本可發立體聲。)

C30（南夢宮定製音源）的特徵

C30存在有複數個版本，就音量和通道來說，每個波形可選4位單聲道、15位單聲道、4位立體聲。此外，雖然C30可選擇8或16個通道（可將其中的四個通道切換為噪音通道），但在16通道模式中有音質差的缺陷。所以通常都使用8通道模式。

FDS音源的特徵

FC磁碟機所採用的FDS擴展音源（由RP2C33組成）可用波形記憶為基礎而使用相位變調 (Phase Modulation)技術來實現FM的周波數變調。因此，也算是一種FM音源（：FM音源）。科樂美在1987年發售的FDS用遊戲軟體《愛戦士妮可爾（：愛戦士ニコル）》的說明書中、作為廠商的公式意見，記載有搭載「FM音源」的功能。它是通過(PWM)調製生成輸出波形的，作為特徵，有很獨特的聲音。

SCC音源的特徵

SCCで同時発聲可能な波形は4つで、チャンネル數より1つ少ない。これは4chと5chが同じ1つの波形データを參照するために起こる。SCC-Iは5つのチャンネルごとに、異なる波形を同時発聲可能^[3] 。いくつかのリビジョンが存在し、制限は使用するチップにより異なる。

PCE音源的特徵

PCE的音源可通過LTO技術將Ch.0和Ch.1合成為像FM音源那樣的調製聲音。此外，通過計時器中斷技術，可播放相當於7KHZ的5位PCM聲音。

WS音源的特徵

WS音源的2通道還可以切換為PCM，4通道亦可切換為噪音。

主要使用波形記憶音源的遊戲

• 任天堂FDS用軟體
  • 由於程序可以控制FDS音源發聲，所以自在上推出的塞爾達傳說起，很多遊戲都利用了此通道。
• 南夢宮商用電視遊戲
  • 貓捉老鼠
  • リブルラブル（：リブルラブル）
  • 迷宮塔
  • ギャプラス（：ギャプラス）
  • 吃豆人世界
  • 打空氣II
  • 追趕跑跳蹦
  • バラデューク（：バラデューク）
  • モトス（：モトス）
  • 天堂鳥 - 發售之後很快就被搭載有FM音源（：FM音源）的《天堂鳥DX》取代了。
  • 自那以後的SYSTEM86基板、SYSTEM I基板都搭載有FM音源，所以波形記憶音源的頻率變少了。。但像《ワールドスタジアム（：ワールドスタジアム）》的主BGM等一樣，在很多地方也使用了。此外，雖然《ホッピングマッピー》也搭載有FM音源，但它只使用了波形記憶音源。
• 科樂美商用電視遊戲
  • 兵蜂
  • 宇宙巡航艦
  • ギャラクティックウォーリアーズ（：ギャラクティックウォーリアーズ）
  • RF-2
  • ヘクシオン（：ヘクシオン）
• 科樂美・MSX用遊戲軟體
  • 宇宙巡航艦2（：グラディウス2）、沙羅曼蛇（：沙羅曼蛇 (MSX)）、高佛之野望 第II部（：ゴーファーの野望 エピソードII）、パロディウス（：パロディウス）
  • F1スピリット（：F1スピリット） - 和宇宙巡航艦2一起發售，是SCC搭載的第一彈。
  • エルギーザの封印（：王家の谷 エルギーザの封印）
  • THEプロ野球 激突ペナントレース（：激突ペナントレース）、激突ペナントレース2（：激突ペナントレース） - PCM聲音也被使用。
  • 魂斗羅
  • スペースマンボウ（：スペースマンボウ）
  • メタルギア2 ソリッドスネーク
  • クォース（：クォース）
  • スナッチャー、SDスナッチャー（：SDスナッチャー） - フロッピーディスク媒體での発売。ディスクキャッシュ用のRAMとSCC-Iを搭載した付屬カートリッジが添付されている。
• PCE
  • 因為是標準搭載的音源，所以以下之列舉有特點的遊戲。利用Direct D/A模式可作為DAC輸出波形。
  • 源平討魔傳 - 由於PCM的使用，街機版幾乎所有聲音的播放都移植了。
  • ゼビウス ファードラウト伝説（：ゼビウス ファードラウト伝説） - 利用PCM實現了鼓等聲音的播放。是用編譯器生成的。
  • ガンヘッド（：ガンヘッド） - 同上。
  • スーパースターソルジャー（：スーパースターソルジャー） - 同上。用了HUDSON+KANEKO（：カネコ）的驅動。
  • ソルジャーブレイド（：ソルジャーブレイド） - 同上。
  • デビルクラッシュ - 擬似FM音源及びサンプリングドラムを駆使したBGMとなっている。
  • フラッシュハイダース（：フラッシュハイダース） - 模擬了FM音源的使用，實現了有特徵聲音的生成。
  • フィーンドハンター（：フィーンドハンター） - 實現了本機側的PCM和CD-ROM側搭載的ADPCM同時進行的多重播放。
  • 精霊戦士スプリガン（：精霊戦士スプリガン） - 同上。
  • マジカルチェイス（：マジカルチェイス） - 雖未使用D/A模式，但通過非常細微的波形變換及音量大小的變更，產生了非常好的聲音。

其它波形記憶音源使用例

波形記憶音源仿真器

• Chip32（VST插件。最大同時發音數：8）
• プチコンmkII（：プチコンmkII）（採樣數：64或128、量化位數：8、最大同時發音數：16）
• 1晶片MSX（SCC-I互換音源。性能以SCC-I為準）
• GXSCC（有預設音色的SMF播放器。可通過調整系統高級命令來使用任意波形）
• FlMML（在Niconico大百科中被稱作「ピコカキコ」的MML播放器）
• SiON（《すたどんたん》也採用了本合成器。）
• SCM（以X68000為鼻祖的音源驅動。是以再現SCC聲音為目標而開發的軟音源。M2 (遊戲會社)（：M2 (ゲーム会社)）的後續遊戲使用了該驅動。GBA用遊戲軟體《デ・ジ・キャラット でじこミュニケーション》、《でじこミュニケーション2（にょ）》裡，可播放高音質的BGM。）

以上收錄了部分其他各種遊戲機、PC上的音頻模擬器。 特別是FIMML、SiON等通過Flash運作的波形記憶音源，由於性能提高，同時發音數也增加了，濾波器、效果器亦可使用。2009年以降，Adobe Flex3及Adobe FlashCS4以降的動態聲音生成機能（ActionScript3擴展庫之一）的使用，波形記憶音源的模擬成為可能^[4]，現在已經有各種各樣的合成器被發布了。

腳註

1. 裕之氏によるSCCでのソフトウェアPCMの実裝例 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） 他にもワンダースワンなどでの実裝が存在している。
2. ナムコのファミコン用MMC搭載音源名として『N106』『N106/163』が用いられる事があるが、「N106と呼ばれるチップは実はN160の事だと思われる」旨を、開発者の石村繁一が雑誌上で述べている。シューティングゲームサイドVol.8「日本のゲームを変えた70～80年代のナムコの技術【後編】ナムコ音源伝説」 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
3. 裕之氏によるSCC音源の解析. [2018-12-18]. （原始內容存檔於2021-01-10）.
4. 為了再現音源，需要Action script和程序庫的配合。「模擬器環境的構建」是有必要的。

關聯項目

• デジタルシンセサイザー（：デジタルシンセサイザー）
• D.W.G.S.音源（：D.W.G.S.音源）
• 晶片音樂
• SCC
• 波形メモリ (電子音源の合成方式)（：波形メモリ (電子音源の合成方式)）
• 波形メモリ (音源チップ)（：波形メモリ (音源チップ)）

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