YM2413

YM2413 （FM Operator Type-LL、OPLL）は日本楽器製造（現・ヤマハ）が開発し、1986年6月に発表され、1986年7月からサンプル出荷が開始された2オペレーターのFM音源LSIである。文字放送受信機・キャプテン端末用途を目的に開発された。発売当時のサンプル出荷価格は1個3000円。

概要 
YM2413は、共通した音符符号化方式を採用する、ハイブリッド方式による文字多重放送（JTES）と日本のビデオテックス規格「キャプテン（CAPTAIN PLPS）」の受信機および端末用の音源として開発されたFM音源LSIである。

YM2413には、文字放送・キャプテンで使われる音色を含む、15種類のメロディ楽器と5種類のリズム楽器の音色を音色ROMと音色回路に搭載し、また、ビブラート発振器と振幅変調発振器が内蔵されており、発音制御の簡略化が図られている。また、9ビットD/Aコンバーター・水晶発振回路をLSI内に内蔵しており、音楽システムを少ないコストで実現できるように設計されている。

日本楽器製造はYM2413と同様の用途を持つ文字放送・キャプテン向けの2オペレーターのFM音源LSI「YM3526（OPL）」を1984年に発表、1985年から外販しており、YM2413はそのコスト削減版にあたる。また、YM3526と後方互換性を持つFM音源LSI「YM3812（OPL2）」と同様にオペレータの波形をサイン波以外から選択できる機能を有している。

このLSIはキャプテン端末・文字放送受信機の他に、1987年に発売された家庭用ゲーム機「セガ・マークIII」用の周辺機器「FMサウンドユニット」とその一体型機種である日本版の「セガ・マスターシステム」、1988年に発表されたMSX規格、MSX2+のFM音源規格「MSX-MUSIC」とその周辺機器「FM Pana Amusement Cartridge（FM-PAC）」、パチスロ機『ニューパルサー』に採用・搭載されるなど、その低コストかつ組み込みが容易な性質から様々な目的で使用された。

機能 
YM2413の発音モードは2つの種類が搭載されている。メロディ音9音を同時発音できるモードと、メロディ音6音とリズム音5音（バスドラム・スネアドラム・タムタム・トップシンバル・ハイハットシンバル）を同時発音できるモードである。この発音モードはYM3526とYM3812と共通する機能であり、メロディ6音・リズム5音同時発音モードは文字放送とキャプテンに対応した発音モードである。

YM2413は、2オペレーターのFM音源とホワイトノイズ生成器・数種の周波数を合成するノイズ発振器を搭載している。メロディ音はFM音源を用いて音が生成され、リズム音は各リズム楽器によってFM音源、あるいはホワイトノイズとノイズ発振器の波形を合成して生成される。
FM音源のアルゴリズムは、各オペレータを搬送波・変調波として用いるFM変調モード（直列接続）のみが搭載されている。

YM2413に搭載されたメロディ音15種類・リズム音5種類の内蔵音色の他に、効果音や独自の音色を発音する目的でオリジナル音色レジスタが1音色分用意されており、FM音源を利用した独自のメロディ楽器の定義が可能である。音色定義においては、搬送波・変調波の波形選択（サイン波・半波整流）、周波数倍率の変更、エンベロープの変更、持続音モード・減衰音モードの切り替え、音程によってエンベロープ速度を変化させるキースケールレートの変更、音程によって音の大きさを変化させるキースケールレベルの変更、ビブラート・振幅変調のON/OFF、変調波のトータルレベルの変更、フィードバックレベルの変更が可能である。

YM2413のエンベロープジェネレータは、アタックレート・ディケイレート・リリースレートとサスティンレベル、トータルレベル等の要素によって音色の変化を制御する。また、YM2413のエンベロープジェネレーターにはDP機能があり、キーオン直後の音の立ち上がり時間の前に作動する。音色のエンベロープ定義では音の立ち上がり時間を示すアタックレート、アタックモード終了後の減衰時間を示すディケイレート、ディケイからの変化点を示すサスティンレベル、リリースレートの4つの値を設定できる。また、持続音モードと減衰音モードによって設定されたリリースレートの用途が変化する。

メロディ音で使用する音色は各チャンネルごとにROMに搭載された15種類のメロディ楽器と1種類のオリジナル音色、合計16種類の音色の中から選択できる。各リズム楽器の音色はROMに搭載された音色データで固定され、変更できない。また、YM2413には選択された音色のキーオフ後の減衰時間を一定値に変更するサスティン機能が搭載されており、各チャンネルごとにON/OFFできる。

メロディ音の音程は各チャンネルごとに設定できる。音程を決める周波数情報（F-Number）は9ビット（512段階）の解像度を持ち、8段階設定できるオクターブ情報（Block）と音色に設定された周波数倍率（Multiple）と組み合わされて、発音される周波数が決定される。リズム音はFM音源を使って生成されるバスドラムはメロディ音と同様の手法で音程を設定する。それ以外のリズム楽器はホワイトノイズ生成器と8チャンネルと9チャンネルの周波数情報を利用するノイズ発振器を利用して、それぞれのリズム楽器に適した音が生成される。メロディ音の各チャンネルと各リズム楽器の音量設定は16段階（分解能は3dB、0dBから-45dBの範囲）設定できる。

YM2413はクロック周波数が2MHzから4MHzの範囲内で動作するが、エンベロープジェネレータの速度と振幅変調発振器・ビブラート発振器は3.6MHz（3.579545MHz）を基準に設計されている。駆動電圧は+5V。

YM2413を使用したPCM再生 
テストレジスタ、マルチプルレベル、F-Numberレジスタの制御を利用して8bit相当のPCM再生を行うソフトウェアが存在する他、テストレジスタを用いずに音源の仕様を利用したPCM再生の手法も公開されている。

内蔵音色一覧 
YM2413の内蔵音色には、文字放送の付加音機能（基本機能）とキャプテンのメロディ機能で使われる音色（メロディ音9音色、リズム音5音色）が全て含まれている。

音色名は『YM2413 FM OPERATOR TYPE-LL（OPLL） アプリケーションマニュアル』（日本語版/英語版）に従い、文字放送の付加音機能の基本機能とキャプテンのメロディ機能に対応した音色はで示した。

メロディ楽器 
 00 オリジナル / Original（オリジナル音色レジスタで定義された音色）
 01 バイオリン / Violin 
 02 ギター / Guitar 
 03 ピアノ / Piano 
 04 フルート / Flute 
 05 クラリネット / Clarinet 
 06 オーボエ / Oboe 
 07 トランペット / Trumpet 
 08 オルガン / Organ 
 09 ホルン / Horn
 10 シンセ / Synthesizer
 11 ハープシコード / Harpsichord
 12 ビブラフォン / Vibraphone 
 13 シンセベース / Synthesizer Bass
 14 ウッドベース / Acoustic Bass
 15 エレキベース / Electric Guitar

リズム楽器 

 0 バスドラム / Bass Drum 
 1 スネアドラム / Snare Drum 
 2 タムタム / Tom-tom 
 3 トップシンバル / Top Cymbal 
 4 ハイハットシンバル / High hat

採用例 
 キャプテン端末の一部機種（採用例：NTTのランク3キャプテン端末「キャプメイトV15E」（NEC製））
 ハイブリッド方式の文字放送受信機/デコーダーの一部機種（採用例：松下電器の文字放送チューナー「TU-TX100」）
 1987年に発売された「セガ・マークIII」用周辺機器の「FMサウンドユニット」および、一体型機種である日本版「セガ・マスターシステム」。
 1988年に発表されたMSX2+のFM音源規格「MSX-MUSIC」と、その周辺機器「FM Pana Amusement Cartridge（FM-PAC）」。
 パチスロ機の一部機種（山佐が発売した『ニューパルサー』、ユニバーサルが発売した『HANABI』・など）で使用。
 1986年に発売された日本楽器製造（ヤマハ）製キーボード「ポータサウンド」の一部機種（「PortaSound PSS-170」、「PortaSound PSS-270」など）。
 カプコンの業務用ゲームの一部基板（『麻雀学園 卒業編』、『クイズ三国志』など）。
 中日本プロジェクト、アルファ電子、ミッチェルのアーケードのゲーム
 アミューズメント向けプライズゲーム（SNK製『ネオミニ』など）
 アミューズメント向けキディーライド（トーゴ製『とべとべアンパンマン』など）

型番 
 YM2413 - 18ピン プラスチックDIP
 YM2413-F - 24ピン プラスチックSOP
 YM2413B - 18ピン プラスチックDIP
 YM2413B-F - 24ピン プラスチックSOP
 YM2413B-FZ
 YM2413B-FZE2

亜種 
 YM2420（OPLL2） - 1987年に発売されたヤマハ製ショルダーキーボード「SHS-10」、1988年に発売されたヤマハ製キーボード「PortaSound PSS-140」などに使用。YM2413と内蔵音色は基本的に同じだが、レジスタの配置が異なる。
 YVM156B（ADT） - 文字放送用のデコードLSIで、音源部にYM2413相当のFM音源を内蔵している。
 MS1823（2423B-X） - YM2413の内蔵音色を差し替えたもの。Atari ST用FM音源カートリッジ「FM Melody Maker」、フィリップス製ポータブルシーケンサー「PMC100」などで採用。
 YMF281（OPLLP） - YM2413の内蔵音色を差し替えたもので、パチンコ機・パチスロ機に適したメロディ楽器が内蔵音色に搭載されている。
 VRC VII（VRC7） - ゲームソフト『ラグランジュポイント』に搭載されたコナミのファミリーコンピュータ用拡張LSIで、YM2413と類似したFM音源が内蔵されている。内蔵音色が差し替えられており、メロディ音の発音数が6音のみでリズム音源が削減されているなど、機能も一部異なる。
 U3567/UM3567 - 
 この他、YM2413のデッドコピー品・偽造品も市場に出回っている。

参考文献 
 『YM2413 FM Operator Type-LL (OPLL) Application Manual』 ヤマハ
 『YM2413B OPLL FM OPERATOR TYPE-LL』（データシート） ヤマハ
 『YM3812 FM Operator Type-LL (OPLL) Application Manual』 ヤマハ
 『Y8950 APPLICATION MANUAL (MSX-AUDIO)』ヤマハ

脚注

注釈

出典

関連項目 
 FM音源
 内蔵音源
 文字多重放送
 キャプテンシステム

ヤマハの製品
音源チップ
シンセサイザー
コンピュータミュージック
MSX