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OPL （FM Operator Type-L）シリーズは、ヤマハが開発したサウンドチップのファミリーです。コンピュータ、音楽、ビデオゲームなどの用途向けに、FMシンセシス機能を提供する低コストのサウンドチップで構成されています。
OPLシリーズのチップは、1980年代後半にAdLibやSound BlasterといったIBM PC互換機向けの低価格サウンドカードの開発を可能にし、 1990年代前半から中頃にかけて「ウェーブテーブルシンセシス」カードに取って代わられるまで、事実上の標準となった。
チップの内部動作は完全にデジタルです。各FMトーンは、直接デジタル合成方式を用いたデジタル発振器によって生成されます。低周波発振器とエンベロープジェネレーターがFM演算子を駆動し、DAC用の浮動小数点出力を生成します。チップのカプセルを外すと、指数計算用と対数正弦計算用の2つのルックアップテーブルが見つかります。[ 1 ]これにより、FM演算子は乗算器を使用せずに、次の式を用いて出力を計算できます。そして、256個のエントリを持つルックアップテーブルが2つあります。どちらのテーブルも、最も近い整数に丸められた値のペアとして格納され、2番目の値は最初の値との差として表されます。
対数変換された正弦波形の4分の1は、256ワードの読み出し専用メモリ（ROM）テーブルにサンプリング近似として保存され、次のように計算されます。0 から 255 までの値に対して。正弦波形の残りの部分は、対称性の性質によって外挿されます。発振器の出力を目的のボリュームにスケーリングするには、通常は乗算を行いますが、YM3526 は対数変換された信号で動作することで乗算を回避し、乗算を計算コストの低い加算に減らします。[ 2 ]
別の256ワードROMには、指数関数をルックアップテーブルとして格納しており、必要に応じて対数スケール信号を線形スケールに戻すために使用されます。これは、発振器出力が加算される最終段階（DAC出力バスの直前）で行われ、変調器波形は常に搬送波波形より1サンプル遅れています。[ 3 ] このテーブルは次のように計算されます。0から255までの値に対応します。指数を計算するには、入力の最下位バイトで指定されたインデックスの値に1024を加算します。これが仮数となり、残りの入力ビットが浮動小数点出力の指数になります。
YM3526 （別名OPL、またはOPL1 ）は、1984年に発表されたOPLファミリーの最初のチップで、9チャンネル、2オペレーターのシンセサイザーを提供しました。これと非常によく似たチップに、MSXの拡張モジュールとして使用されたY8950（MSX-AUDIO ）があります。これは基本的に、 ADPCM録音および再生機能を備えたYM3526です。
この回路には244個の書き込み専用レジスタがあります。9チャンネル（または5種類の打楽器が使用可能な6チャンネル）のサウンドを生成でき、各チャンネルは2つの発振器で構成されています。各発振器は正弦波を生成でき、独自のADSRエンベロープジェネレータを備えています。主な合成方法は周波数変調合成で、あるチャンネルの発振器の出力によって別のチャンネルの発振器の位相を位相変調することで実現されます。
YM3526の出力は、約49716Hzのサンプリング周波数でクロックされる浮動小数点数のシーケンスであり、別のデジタル-アナログコンバータ （DAC）チップであるYM3014Bに送られます。このDACチップは、 YM2151やYM2203などの他のFMチップにも使用されていました。
チャネルのレジスタの概要：
チャンネル全体について：
2つの発振器それぞれについて：
チップ全体に対して設定できるパラメータもいくつかあります。
YM3812 （別名OPL2 ）は、OPLファミリーの2番目の製品として1985年に発売されました。YM3526の改良版であり、YM3526およびその派生版であるY8950（MSX-AUDIO）との下位互換性がありました。関連チップとして、YM3812の機能を簡略化したYM2413 （OPLL）があります。
新たに追加された機能の一つに、レジスタを設定することで各発振器ごとに4種類の波形を選択できる機能があります。オリジナルの正弦波に加えて、3種類の修正波形を生成できます。半正弦波（正弦波の負の部分がミュートされている）、絶対正弦波（負の部分が反転されている）、擬似ノコギリ波（正弦波の4分の1が上昇し、その間に無音部分がある）です。この独特な波形生成方法により、YM3812は特徴的なサウンドを生み出します。[ 5 ]
YM3812は2オペレーターFMシンセシスに限定されているため、他のFMチップとは異なり、実際の楽器や打楽器の音色を正確に再現することはできません。メロディポリフォニーは、メロディックモードで9ボイス、パーカッシブモードで6ボイスに制限されています。[ 6 ]： 27.14–17.16 YM3812は、YM3526と同様に、外部のYM3014BモノフォニックDACチップと組み合わせて、オーディオをアナログ形式で出力します。
1980年代後半にAdlibとSound Blasterが登場した当時、市場に競合製品がほとんどなかったため、このチップは「Sound Blaster互換」サウンドカードの事実上の標準となった。[ 6 ]： 27.14
YMF262 （別名OPL3 ）は、1990年に発売されたOPLファミリーの3番目の機種です。[ 7 ] [ a ] YM3812のアップグレード版であり、前機種の機能セットを改良するとともに、4オペレーターFMシンセシス機能を搭載しています。これにより、YMF262は前機種よりも倍音豊かなサウンドを生み出し、当時のヤマハDX100などの民生用シンセサイザーキーボードに匹敵するサウンドを実現しています。[ 6 ]： 27.16
以下の機能が追加されました: [ 8 ]
YMF262のFMシンセシスモードは、さまざまな方法で構成できます。[ 6 ]： 27.16～27.18 [ 8 ]
YMF262では、YM3526およびYM3812に搭載されていた、あまり使用されないCSM（コンポジットサインモード）モードのサポートも削除されました[ 3 ]。これは、複数のチャンネルを同時にトリガーすることと同等の機能でした。OPL3は、前機種と同様に、デジタル形式で音声を出力するため、専用のYAC512などの外部DACチップが必要です。
YMF262は、改良版のSound Blaster Pro、Sound Blaster 16、AdLib Gold、Media VisionのPro AudioSpectrumカード、およびMicrosoftのWindows Sound Systemカードで使用されました。[ 4 ]： 45競合するサウンドチップベンダー（ESS、[ 9 ] OPTi、[ 10 ] Crystal [ 11 ]など）も、オリジナルのOPL3に忠実な独自のOPL3互換オーディオチップを設計しています。
YMF289 (OPL3-L)は、1995 年にリリースされた YMF262 の完全互換の低消費電力版で、PCMCIAサウンドカードとラップトップコンピュータを対象としています。[ 12 ]また、 Creative Technology製のSound Blaster 16サウンドカードの一部にも使用されました。
YMF289は、YMF262と完全にレジスタ互換性があり、機能セットも保持していますが、いくつかの違いがあります。[ 12 ]
YMF289Bは、YMF262と同様に、YAC513またはYAC516という浮動小数点DACチップと組み合わせて使用されます。
ESS Technologyが社内で開発した派生版であるESFM は、機能セットと動作を制御する Native モードと Legacy モードの 2 つの動作モードを組み込んだ、拡張された 72 オペレーター OPL3 互換クローンです。[ 9 ] Native モードでは、ESFM は 18 個の 4 オペレーター FM ボイスをマッピングでき、各ボイスはオペレーターごとの周波数制御と LFO 深度を備えているため、[ 13 ]生成される音色の複雑さを大幅に高めることができます。Windows 9x 用のドライバには、この拡張モードを利用する独自のカスタム楽器パッチが組み込まれています。一方、Legacy モードは Yamaha の YMF262 と完全な下位互換性を提供します。[ 9 ]このモードでの ESFM の出力は、全体的に YMF262 にかなり忠実ですが、一部の音色はかなり異なる方法でレンダリングされるため、一部のゲームのサウンドと音楽に独特の歪みが生じます。
ESFMは、ISAベースのES1688 AudioDriveからPCIベースのES1946 Solo-1Eまで、ESSのサウンドチップで利用可能です。それ以前のチップでは、外部FMシンセサイザーチップ（通常はヤマハYMF262）が必要でした。ESSのMaestroシリーズのPCIベースのサウンドチップは、ESFMの特殊機能を持たないソフトウェアによるFMシンセシス実装に依存しています。
ヤマハの後期のPCオーディオコントローラ、例えばYMF278（OPL4）、シングルチップのYMF718/719S、そしてPCI接続のYMF724/74xシリーズなどは、旧型ソフトウェアとの互換性を確保するため、YMF262のFMシンセシスブロックを搭載しています。詳細はYMF7xxシリーズを参照してください。
YM3526は、 Commodore 64の拡張モジュールであるSound Expanderや、Terra CrestaやBubble Bobbleなどのアーケードゲームで特に使用されました。ADPCMオーディオに対応したYM3526の改良版であるY8950（MSX-AUDIO）は、 MSXコンピュータのオプション拡張モジュールとして使用されました。 [ 14 ]
YM3812は、AdLib、Sound Blaster、Pro AudioSpectrum（8ビット） [ 15 ]などのIBM PCベースのサウンドカードや、ニチブツ、トーアプランなどのアーケードゲームで広く使用されました。
YM2413は、セガ マークIIIおよび日本版セガ マスターシステムのFMサウンドユニット拡張、およびMSX-MUSIC規格で使用されました。MSX-MUSIC規格は、別売りの拡張カード（パナソニック FM-PACなど）としてリリースされたほか、いくつかのMSX2+およびMSX TurboRコンピュータに内蔵されていました。また、アタリ、SNK、アルファ電子などのアーケードゲームでも使用されました。[ 16 ]
YMF262は、多くのIBM PCベースのサウンドカードで使用され、最初は1991年に人気のSound Blaster Pro 2で、その後1992年にSound Blaster 16 ASP、そしてPro AudioSpectrum（16ビット）で使用されました。[ 15 ] Sound Blaster 16およびSound Blaster AWEシリーズの後期モデルでは、OPL3が他のチップと統合され、Creative LabsはOPL3クローンチップであるCQMを、1995年後半以降の後期モデルで他のチップと統合して使用しました。[ 17 ]また、テクモなどのいくつかのアーケードゲームでも使用されています。
YMF278は、MSX用のMoonsoundカードや、IBM PC互換機用のヤマハのSound Edgeカードにも使用されていました。[ 18 ]
YM3812を使用するシンセサイザー：[ 19 ]
YM2413（コスト削減版YM3812）を使用するシンセサイザー：[ 19 ]
OPL3のオープンソースRTL実装はSystemVerilogで記述され、2015年にFPGAに適合された。 [ 18 ]
![{\displaystyle \exp[\log \sin[\varphi _{2}+\exp[\log \sin[\varphi _{1}]+A_{1}]]+A_{2}]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1a8ade11559f0fad2b0c07df021f1fa0d284a812)
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