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야마하 YM2612

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목차

1. 개요

야마하 YM2612는 야마하에서 설계한 6채널 FM 음원 칩이다. 6개의 FM 합성 채널, 채널당 4개의 오퍼레이터, 2개의 타이머, LFO, 스테레오 DAC를 특징으로 한다. 채널 3의 오퍼레이터 주파수를 독립적으로 설정하여 불협화음을 생성할 수 있다. YM2203의 확장 버전으로, YM2608과 유사한 기능을 갖지만 ADPCM 채널은 없다. 내장 DAC는 저음량 왜곡을 발생시키며, 이는 일부 게임 음악의 특징으로 활용되었다. YM3438, YMF276과 같은 파생형이 존재하며, 세가 메가 드라이브/제네시스 콘솔에서 널리 사용되었다.

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야마하 YM2612
개요
종류사운드 칩
제조사야마하
기술 사양
음원 합성 방식FM 합성
동시 발음 수6채널
LFO1개 (채널 3개 공유)
DAC 해상도9비트
샘플링 레이트53.7 kHz
특징
특기 사항채널 6개 (FM 음원 4개 오퍼레이터)
각 채널은 스테레오 출력 가능 (왼쪽, 오른쪽 또는 중앙)
채널 3은 PSG 호환 음원 출력 가능
사용된 기기
세가메가 드라이브/제네시스
세가 CD/메가 CD (일부 모델, 내장)
세가 32X
후지쯔FM TOWNS
관련 정보
관련 칩야마하 YM2608
야마하 YM3438

2. 사양

3. 특징

YM2612는 다음과 같은 특징을 가지고 있다.


  • 6개의 동시 FM 합성 채널 (음성)
  • 채널당 4개의 오퍼레이터[1]
  • 2개의 간격 타이머
  • 사인파 저주파 발진기 (LFO)
  • 통합 스테레오 출력 디지털-아날로그 변환기 (다른 대부분의 동시대 야마하 FM 칩은 별도의 외부 D/A 변환기 칩이 필요하다)
  • 채널별 프로그래밍 가능한 스테레오 사운드 (왼쪽, 오른쪽 또는 왼쪽과 오른쪽 모두, 중앙으로 출력)
  • 채널 3의 경우, 오퍼레이터 주파수를 독립적으로 설정할 수 있어 불협화음 하모닉스를 생성할 수 있다. (일반적으로 공통 기본 주파수에 대해 2× 또는 3×와 같은 단순한 관계를 가진다) 이 기능은 OPN 계열 칩에 공통적으로 적용된다.

4. 기술적 세부 사항

YM2612는 다음과 같은 기술적 특징을 가지고 있다.


  • 동시 재생 FM 음원 채널 6개
  • 채널당 4개의 오퍼레이터[1]
  • 주기적 타이머 2개
  • 저주파 발진 (LFO)
  • 자체 스테레오 디지털-아날로그 변환회로 (DAC) (대부분의 동시대 야마하 FM 칩은 별도 외부 D/A 변환기 칩 필요)
  • 각 채널당 스테레오 적용 (좌, 우, 혹은 좌우 동시 재생)
  • 채널 3에 오퍼레이터 독립 사용으로 화음 생성 가능


YM2612의 FM 합성 블록은 YM2203에 탑재된 FM 블록의 확장 버전으로, FM 채널 3개를 추가하고 스테레오 출력 DAC를 통합했다. YM2612는 YM2203 및 YM2608에서 발견되는 SSG 구성 요소(봉투 생성기는 유지) 및 GPIO 포트를 제거했다.

YM2608과 달리 YM2612는 샘플링된 오디오 재생을 위한 전용 ADPCM 채널이 없다. 하지만 6번째 채널은 'DAC 활성화' 레지스터를 통해 기본적인 PCM 채널 역할을 할 수 있으며, 해당 채널의 FM 출력을 비활성화하는 대신 8비트 펄스 부호 변조 사운드 샘플을 재생할 수 있다. 다른 OPN 칩과 달리, YM2612는 샘플의 타이밍이나 버퍼링을 제공하지 않으므로 모든 주파수 제어 및 버퍼링은 호스트 프로세서의 소프트웨어에서 수행해야 한다.

4. 1. 내장 DAC의 저음량 왜곡

야마하 YM2612의 내장 DAC의 특이한 특성으로 생성된 저음량 왜곡의 예시. 이 샘플은 메가 드라이브 게임 ''비욘드 오아시스''에서 가져왔다.


어떤 경우에는 이 저음량 왜곡이 특정 사운드의 음량과 어느 정도 음색에 영향을 줄 수 있다. 이 샘플은 메가 드라이브 게임 ''베어 너클 2''에서 가져왔다.


대부분의 외부 부동 소수점 DAC가 필요한 야마하 FM 칩과 달리, YM2612는 시분할 다중화를 사용하여 각 채널의 샘플을 순차적으로 재생하는 내장 9비트 DAC를 특징으로 하며, 이는 YM2413과 유사하다.

원래 칩 설계의 진폭 전압 오류로 인해 "저음량 왜곡"(과거에는 "래더 효과" 또는 "TDM 왜곡"으로 알려짐)으로 알려진 특이한 형태의 크로스오버 왜곡이 출력에 도입된다. 볼륨이 충분히 낮은 모든 출력은 비디오 게임 음악에서 페이드를 사용하는 경우를 포함하여 과장된 양자화를 거친다.

에프터 버너 2와 같은 메가 드라이브/제네시스 초창기 게임의 음악은 이 왜곡을 중심으로 제작되었다. 결과적으로, ASIC에 통합된 YM3438 칩을 사용한 후기 메가 드라이브/제네시스 콘솔에서는 음악 소리가 너무 작게 들렸다. 또한 내장 DAC의 다이내믹 레인지가 감소했기 때문에, 매우 높은 볼륨으로 소리를 재생할 때 추가 왜곡이 발생할 수 있다.

최근 몇 년 동안, 사운드 칩의 에뮬레이션 정확도가 향상되어 YM2612의 저음량 왜곡 버그가 소프트웨어에서 성공적으로 에뮬레이션되었으며, 이후 많은 최신 메가 드라이브/제네시스 에뮬레이터에서 이 기능을 메가 드라이브/제네시스의 원본 및 개정 모델의 사운드 출력을 복제하는 옵션으로 제공했다. YM3438과 같이 저음량 왜곡 버그가 감소된 YM2612의 다른 변형도 많은 메가 드라이브/제네시스 에뮬레이터에서 에뮬레이션되고 구현되었다.

5. 파생형

YM2612는 다음과 같은 특징을 가진다.


  • 동시에 6개의 FM 음원을 재생할 수 있다.
  • 채널당 4개의 오퍼레이터를 가진다.[4]
  • 2개의 주기적 타이머를 가진다.
  • 저주파 발진(LFO) 기능을 제공한다.
  • 자체 스테레오 디지털-아날로그 변환회로(DAC)를 내장하고 있다.
  • 각 채널별로 스테레오 설정을 좌, 우, 또는 좌우 동시 재생으로 조절할 수 있다.
  • 3번 채널의 오퍼레이터를 독립적으로 사용하여 화음을 생성할 수 있다.

5. 1. Yamaha YM3438

YM3438(OPN2C)은 세가의 아케이드 시스템 기판에 주로 사용되는 YM2612의 수정된 CMOS 버전이다. 이 버전은 YM2612보다 높은 신호 대 잡음비를 가진 향상된 내장 DAC와 상당히 감소된 낮은 볼륨 왜곡을 가지고 있다. 그러나 사운드 출력이 더 높은 임피던스를 가지고 있기 때문에 YM2612를 직접 교체할 수는 없다.

5. 2. Yamaha YMF276

YMF276은 일명 OPN2L이라고도 하며, 야마하 YM3438의 저전력 버전으로 후지쯔 FM Towns 시리즈의 후기 모델(특히 FM Towns II 모델)에 사용되었다. 이 칩은 더 작은 24핀 SOP 패키지로 제공되었다. YM2612 및 YM3438과 달리, YMF276은 다른 대부분의 야마하 FM 칩과 유사하게 외부 DAC 칩이 필요하다. 일반적으로 FM Towns II 모델에 사용된 YM3433B 외부 DAC 칩 또는 다른 동등한 DAC 칩이 사용된다. 따라서 외부 DAC 칩을 사용하기 때문에 YM2612/YM3438 칩과 같이 낮은 볼륨에서 상당한 왜곡을 발생시키지 않는다.

5. 3. Sega Mega Drive/Genesis ASICs (Yamaha FC1004, FF1004, FJ3002, FQ8007)

YM3438 코어는 세가의 메가 드라이브/제네시스 모델 1 버전의 최종 개정판과 모델 2 버전의 대부분의 개정판, 그리고 마제스코에서 출시한 제네시스 3에 사용된 커스텀 ASIC에 통합되었다.[4] 이러한 개정판의 YM3438 코어는 독립형 YM3438 칩보다 낮은 볼륨 왜곡 버그의 발생을 더욱 줄였다.

6. 게임 오디오에서의 활용

YM2612는 텍사스 인스트루먼트의 SN76489 프로그래머블 사운드 제너레이터와 함께 세가 메가 드라이브/제네시스 콘솔의 주요 사운드 생성기로 사용되었다. 코시로 유조를 비롯한 수많은 유명 비디오 게임 음악 작곡가들이 YM2612를 널리 사용하였다.[1][2]

참조

[1] 웹사이트 Super Sonic: Creating the new sound of Sega's hedgehog hit https://www.theguard[...] 2020-02-13
[2] 웹사이트 Sega Mega Drive Mini review – a legacy truly honoured https://www.theguard[...] 2019-09-19
[3] 서적 ミュージック フロム ゲームワールド：Track 209 メガドライブ版「マッドストーカー」，「KOF'98」＆「KOF'99」 https://www.4gamer.n[...] Aetas 2020-09-25
[4] 웹인용 Super Sonic: Creating the new sound of Sega's hedgehog hit https://www.theguard[...] 2020-02-13


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