前のページ 1/3 次のページ

FM音源(エフエムおんげん)は、Frequency Modulation(周波数変調)を応用する音色合成方式を用いた音源。

減算式アナログシンセサイザーにはない複雑な倍音を持った金属的な響きを出す。ジョン・チョウニング博士を中心としてスタンフォード大学のCCRMA(Center for Computer Research in Music and Acoustics)で開発されたものを、ヤマハがライセンスを受け実用化した。FM音源の音は、1980年代のポピュラー音楽を象徴するサウンドとも評されているDaniel J. Levitin, "This is your brain on music", Penguin Books, 2006。

◆ 概要

◇ 原理

自然音のような動的に変化する複雑なスペクトルが、2つの発振器からの合成で現れる、変調合成の一手法である。FM合成器(オペレータ)に与えられる、キャリア・モジュレータを共に正弦波とすると、合成される信号波 FM(t) は以下の式で表される。

ここで A = キャリア振幅, C = キャリア周波数, I = 変調指数, M = モジュレータ周波数

FM合成で得られた出力のスペクトルは、C±nM (n = 1, 2, 3, ...) という、キャリアの周りに、モジュレータ周波数の整数倍で側波帯が現れたものとなる。側波帯成分の振幅はベッセル関数で表すことができる。

シンセサイザーや音源チップでは、複数個の合成器を直列あるいは並列につなぎ(このつなぎかたをアルゴリズムと呼んでいる)、様々な合成結果を得る。また、ヤマハによる研究開発の過程で、出力をモジュレータにフィードバックするフィードバックFMが考案された。

◇ 応用と発展

ヤマハは、FM方式の特許のライセンスを取得し研究開発を進め、1980年にGS1ステージピアノを発表する。その後、1983年に発売されたシンセサイザーDX7によって、一般に耳にする音楽で広く使われるようになり、FM音源のサウンドは広く知られるようになった。

また、音源チップは、1980年代のパソコンやアーケードゲーム機、家庭用ゲーム機メガドライブの内蔵音源として大量に使われ、これらから発せられる音としても聞かれることとなった。

TX81Zなどの後期のFM音源の機種やSY99などAFM音源の機種ではサイン波以外の波形で変調可能になった。

1989年に発売されたヤマハのシンセサイザーSY77ではAFM音源へとアップグレードされ、PCM音源を変調させることも可能となる。その完成形が1991年に発売されたSY99と言える。

その後、1998年に登場したFS1Rではフォルマントシンギング音源と呼ばれる人の声をもシミュレートできる音源とハイブリッドとなり、オペレータもDX7の6機から8機と増え、変調させられる幅が広がった。

最近では携帯電話の着信メロディ再生用に使用されている。

特にエレクトリックピアノの音色は秀逸で、PCM音源にサンプリングされ今でもよく使用されている。マリンバやオルガンの音などはPCM音源に負けないほどリアルな音が出せるが、アコースティックピアノの音のシミュレートは苦手であり、PCM音源に押されて、一時はシンセサイザー市場から消えかけたが、FM音源独自のベロシティによる音色のダイナミックな変化が見直され、ソフトウェアシンセサイザーのFM7やヤマハのDX200やPLG150-DXなど近年もFM音源の機種が発表されている。

また、近年は携帯機器用音源チップ(MAシリーズ)にも組み込まれ、主にKDDI(auブランド)やSoftBank、イー・モバイル等の携帯電話に内蔵されている。

各種コンピュータのエミュレータソフトの流行と共に、PCM音源を使いソフトウェアで波形合成して再生するドライバが有志により開発されている。

◆ 音源チップ一覧

◇ OPL系

2オペレータ。

・YM3526(OPL) 2オペレータ9chまたは6ch + リズム5ch。2オペレータなのでアルゴリズムは直列、並列の2種類のみ。バブルボブルなどで使用されている。

・Y8950(MSX-AUDIO) 2オペレータ9chまたは6ch + リズム5ch、ADPCM 1ch(16kHz/4bit/モノフォニック)、32kB〜256kBの波形メモリを外部に持てる。MSXの拡張カートリッジやPC-98用サウンドボード、アーケード基板、MZ-2861用ADPCMボード(MZ-1E36)などで使用。

・YM2413(OPLL) 2オペレータ9chまたは6ch + リズム5ch(リズム音はすべて1オペレータで生成されるため、FM3ch分のレジスタで5chのリズム音を同時に発音可能)。上記Y8950と比較して、ADPCMが削除された他、AM(アンプリチュードモジュレーション、トレモロ効果)が使用不能になった、アルゴリズムが直列で固定になった、音色を保持するレジスタが1セットしか実装されず、他に同時に使用できる音色は内蔵の15音色に限られる、などの違いがある普及版。MSXの拡張カートリッジ(FM-PAC)・マスターシステム・MSX2+、パチスロ機などで使用。

前のページ 1/3 次のページ

・FM音源 page1

・FM音源 page2

・FM音源 page3