YM2413

YM2413  は日本楽器製造が開発し、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音源チップである。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news_19860604_nikkeisangyo}}news_19860604_dempa}}press_198606_yamaha}}news_198608_ascii}}。発売当時のサンプル出荷価格は1個3000円news_19860604_nikkeisangyo}}news_19860604_dempa}}。

1. 概要
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YM2413は、共通した音符符号化方式日本テレビ放送網・[[コルグを採用する符号化伝送方式による文字多重放送と日本のビデオテックス規格「キャプテン」journal_198509_ascii}}journal_198511_korg}}の受信機および端末用の音源として開発されたFM音源チップであるnews_19860604_nikkeisangyo}}news_19860604_dempa}}press_198606_yamaha}}news_198608_ascii}}。

YM2413には、文字放送・キャプテンで使われる音色を含むnews_198608_ascii}}、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news_19860604_nikkeisangyo}}news_19860604_dempa}}news_198608_ascii}}。また、9ビットD/Aコンバーター・水晶発振回路をチップ内に内蔵しており、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news_19860604_nikkeisangyo}}news_19860604_dempa}}man_ym2413}}。

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音源チップ「YM3526」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「YM3812」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man_ym2413}}man_20221121_portafm}}man_ym3812}}選択できる波形の数はYM2413は2種類R。

このチップはキャプテン端末・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」man_20221121_portafm}}news_198711_beep}}interview_20141218_gamewatch}}、1988年に発表されたMSX規格、MSX2+のFM音源規格「MSX-MUSIC」journal_198811_ascii}}journal_198812_msxmagazine}}とその周辺機器「FM Pana Amusement Cartridge」man_20221121_portafm}}news_198807_bamaga}}、パチスロ機『ニューパルサー』web_yamasa_pulser}}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man_20221121_portafm}}。

2. 機能
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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音を同時発音できるモードであるnews_198608_ascii}}man_ym2413}}。この発音モードはYM3526とYM3812と共通する機能でありman_20221121_portafm}}、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news_19841031_nikkeisangyo}}man_ym3812}}name="muscot"。

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man_ym2413}}。 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変調モードのみが搭載されているman_ym2413}}。

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news_198608_ascii}}man_ym2413}}book_1989_msx2plus_powerful}}。音色定義においては、搬送波・変調波の波形選択、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man_ym2413}}man_20221121_portafm}}。

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man_ym2413}}。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man_ym2413}}。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man_ym2413}}book_1989_msx2plus_powerful}}持続音モードの場合はディケイモードの減衰後にサスティンレベルに達した後はキーオン中は音が減衰されず、リリースレートはキーオフ後の音の減衰時間を示す。減衰音モードの場合はリリースレートはディケイモードからサスティンレベルに達した後の音の減衰時間を示し、キーオフ後の音の減衰時間は一定になるR。

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man_ym2413}}。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man_ym2413}}man_20221121_portafm}}。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man_ym2413}}。

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は9ビットの解像度を持ち、8段階設定できるオクターブ情報と音色に設定された周波数倍率と組み合わされて、発音される周波数が決定されるman_ym2413}}。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man_ym2413}}name="2413-drumkit"。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段階設定できるman_ym2413}}。

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を基準に設計されている。駆動電圧は+5Vman_ym2413}}。

2.1. YM2413を使用したPCM再生
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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チップの仕様を利用したPCM再生の手法も公開されている。

3. 内蔵音色一覧
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YM2413の内蔵音色には、文字放送の付加音機能とキャプテンのメロディ機能name="muscot"}}で使われる音色が全て含まれているnews_198608_ascii}}man_ym2413}}。

音色名は「YM2413 FM OPERATOR TYPE-LL アプリケーションマニュアル」man_ym2413}}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news_198608_ascii}}。

3.1. メロディ楽器
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00 オリジナル / Original
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

3.2. リズム楽器
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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

4. 採用例
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キャプテン端末の一部機種name="captain"アナログ電話回線を利用したキャプテンシステムの商用サービス開始は1984年11月30日R
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付加音機能を含むハイブリッド方式の文字多重放送の本放送開始は1985年11月29日name="mastersystem"。
MSX2+のFM音源規格「MSX-MUSIC」name=MSXturboRと、その周辺機器「FM Pana Amusement Cartridge」man_20221121_portafm}}name=FMPAC。
パチスロ機の一部機種で使用。
1986年に発売された日本楽器製造製キーボード「ポータサウンド」の一部機種man_20221121_portafm}}。
カプコンの業務用ゲームの一部基板。
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
アミューズメント向けキディーライド

5. 型番
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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

6. 亜種
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YM2420 - 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man_20221121_portafm}}。内蔵音色は基本的に同じだが、レジスタの配置が異なるman_20221121_portafm}}。
MS1823 - 内蔵音色を差し替えたものman_20221121_portafm}}。Atari ST用FM音源カートリッジ「FM Melody Maker」man_20221121_portafm}}、フィリップス製ポータブルシーケンサー「PMC100」等で採用。
YMF281 - 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man_20221121_portafm}}。主にパチスロで多く使用された。パイオニア製「オアシス」、サミー製「ジャパン｣等で採用。
VRC VII - 「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チップ。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無くなっているなど、機能が削減されているman_20221121_portafm}}。
U3567/UM3567 -

7. 参考文献
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『YM2413 FM Operator Type-LL  Application Manual』 ヤマハ
『YM2413B OPLL FM OPERATOR TYPE-LL』 ヤマハ
『YM3812 FM Operator Type-LL  Application Manual』 ヤマハ
『Y8950 APPLICATION MANUAL』ヤマハ

8. 脚注
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8.1. 注釈
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8.2. 出典
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9. 関連項目
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FM音源
内蔵音源
文字多重放送
キャプテンシステム