GBA音源とは、任天堂のゲームボーイアドバンスに内蔵されている音源のことである。
GBA音源を意識した（あるいは実機の）音源を使って作成した音楽はチップチューン(chiptune）のジャンルに入る。
→Chiptune
実機で演奏する場合は市販のフラッシュカートリッジなどを使用しフリーのソフトウェアを利用する事が多いだろう。
GBA音源の音色
音色・チャンネル数は以下のとおり。
| 音色 | チャンネル数 | ピコカキコでの表記 |
| 矩形波 （duty比：12.5% 25% 50% 75%） |
2 | @5@w1 /* 12.5% */ @5@w2 /* 25% */ @5@w4 /* 50% */ @5@w6 /* 75% */ |
| 波形メモリ |
1 | @10-x #WAV10 x,xxx… @13-x #WAV13 x,xxxxxx… |
| ノイズ （長周期・短周期） |
1 | @11 /* 長周期 */ @12 /* 短周期 */ |
| PCM |
2 | @13-x #WAV13 x,xxxxxx… @9-x #WAV9 x,xx,xxx… など |
FlMMLの仕様上、ピコカキコでのGBA音源完全再現はほぼ可能…だと思われる。
GBA内蔵音源の詳細
ゲームボーイアドバンスに内蔵されている音源は、従来のゲームボーイ互換の矩形波(2ch)・波形メモリ(1ch)・ノイズ(1ch)とGBAで追加されたPCM(2ch)である。FC音源とは似てるし、似てない。どちらかと言うとSFC音源に近いかも知れないし、そうでもないかも知れない。
以下、GB音源の記事などを参考に詳細を記述。
レジスタ一覧表
| アドレス | 読書き |
ビット | 説明 |
| 0x04000060 SG10_L |
R:xxxxxxxx_xooooooo W:xxxxxxxx_xooooooo |
XXXXXXXX_XSSSHRRR |
矩形波１ 制御レジスタ（スイープ）
R：周波数変更量 ・カウント満了時に、どのくらい周波数を変更するか ・値が小さいほど変化が大きい ・0だと変化無し H：周波数変更方向 ・0：上がっていく 1：下がっていく S：周波数変更タイマカウント数 ・値が小さいほど周波数変更頻度が高い X：未使用 |
| 0x04000062 SG10_H |
R:oooooooo_ooxxxxxx W:oooooooo_oooooooo |
VVVVDCCC_DDLLLLLL |
矩形波１ 制御レジスタ（音量・音色・長さ）
L：長さカウント値 ・値が大きいほど長さが短い D：Duty比 ・00：12.5% 01：25% 10：50% 11：75% C：エンベロープ速度 ・値が小さいほど変化が速くなる ・0だと変化無し D：音量変更方向 ・0：小さくなっていく 1：大きくなっていく V：エンベロープ初期音量 ・エンベロープ開始時の音量の指定 ・キーオン中にここだけ変えても、設定通りの音量にならない |
| 0x04000064 SG11 |
R:xoxxxxxx_xxxxxxxx W:ooxxxooo_oooooooo |
OCXXXFFF_FFFFFFFF |
矩形波１ 制御レジスタ（周波数・長さ・キーオン）
F：周波数 ・値が大きいほど高音になる X：未使用 C：長さカウンタ有効フラグ（1：有効 0：無効） O：キーオンフラグ ・このビットを立たせることで、キーオン（音を鳴らす）できる。 |
| 0x04000068 SG20 |
R:oooooooo_ooxxxxxx W:oooooooo_oooooooo |
VVVVDCCC_DDLLLLLL |
矩形波２ 制御レジスタ（音量・音色・長さ）
L：長さカウント値 ・値が大きいほど長さが短い D：Duty比 ・00：12.5% 01：25% 10：50% 11：75% C：エンベロープ速度 ・値が小さいほど変化が速くなる ・0だと変化無し D：音量変更方向 ・0：小さくなっていく 1：大きくなっていく V：エンベロープ初期音量 ・エンベロープ開始時の音量の指定 ・キーオン中にここだけ変えても、設定通りの音量にならない |
| 0x0400006C SG21 |
R:xoxxxxxx_xxxxxxxx W:ooxxxooo_oooooooo |
OCXXXFFF_FFFFFFFF |
矩形波２ 制御レジスタ（周波数・長さ・キーオン）
F：周波数 ・値が大きいほど高音になる X：未使用 C：長さカウンタ有効フラグ（1：有効 0：無効） O：キーオンフラグ ・このビットを立たせることで、キーオン（音を鳴らす）できる。 |
| 0x04000070 SG30_L |
R:xxxxxxxx_oooxxxxx W:xxxxxxxx_oooxxxxx |
XXXXXXXX_OBSXXXXX |
波形メモリ 制御レジスタ（波形再生）
X：未使用 S：波形メモリチャンネルサンプル数（0:32サンプル 1:64サンプル） B：波形メモリ再生バンク選択 ・波形メモリへの読み書きは選択していないバンクが対象となる。 ・64サンプルを選択しているときにキーオンまたはキーオン中に バンク切り替えを行うと、ここで指定したバンクが先に鳴る。 O：波形メモリチャンネル有効フラグ（0:無効 1:有効） ・0だと、音が鳴らない。 |
| 0x04000072 SG30_H |
R:oooxxxxx_xxxxxxxx W:oooxxxxx_oooooooo |
VVVXXXXX_LLLLLLLL |
波形メモリ 制御レジスタ（音量・長さ）
L：長さカウント値 ・値が大きいほど長さが短い X：未使用 V：音量 ・000:ミュート 001:1/1 010:1/2 011:1/4 ・100-111:3/4 |
| 0x04000074 SG31 |
R:xoxxxxxx_xxxxxxxx W:ooxxxooo_oooooooo |
OCXXXFFF_FFFFFFFF |
波形メモリ 制御レジスタ（周波数・長さ・キーオン）
F：周波数 ・値が大きいほど高音になる X：未使用 C：長さカウンタ有効フラグ（1：有効 0：無効） O：キーオンフラグ ・このビットを立たせることで、キーオン（音を鳴らす）できる。 |
| 0x04000078 SG40 |
R:oooooooo_xxxxxxxx W:oooooooo_xxoooooo |
VVVVDCCC_XXFFFFFF |
ノイズ 制御レジスタ（音量・長さ）
L：長さカウント値 ・値が大きいほど長さが短い X：未使用 C：エンベロープ速度 ・値が小さいほど変化が速くなる ・0だと変化無し D：音量変更方向 ・0：小さくなっていく 1：大きくなっていく V：エンベロープ初期音量 ・エンベロープ開始時の音量の指定 ・キーオン中にここだけ変えても、設定通りの音量にならない |
| 0x0400007C SG41 |
R:xoxxxxxx_oooooooo W:ooxxxxxx_oooooooo |
OCXXXXXX_OOOORFFF |
ノイズ 制御レジスタ（周波数・長さ・キーオン）
F：ノイズ周波数１（カウント指定） ・値が小さいほど周波数が高くなる ・実際に出力される周波数(Hz)は、 524288÷O÷2^(F+1) で計算することができる。 （オクターブ指定が 0 の場合 O=0.5 に置き換える） R：長周期/短周期 ・0で長周期 O：ノイズ周波数２（オクターブ指定） ・値が小さいほど周波数が高くなる ・値が1増えるごとに、周波数は1/2,1/4,1/8…していく X：未使用 C：長さカウンタ有効フラグ（1：有効 0：無効） O：キーオンフラグ ・このビットを立たせることで、キーオン（音を鳴らす）できる。 |
| 0x04000080 SGCNT0_L |
R:oooooooo_xoooxooo W:oooooooo_xoooxooo |
NW21NW21_XLLLXRRR |
ゲームボーイ互換チャンネル制御レジスタ
R：右音量 L：左音量 ・値が大きいほど音量が大きい X：未使用 1：矩形波１-右出力 有効フラグ （1:ON 0:OFF） 2：矩形波２-右出力 有効フラグ （1:ON 0:OFF） W：波形メモリ-右出力 有効フラグ （1:ON 0:OFF） N：ノイズ-右出力 有効フラグ （1:ON 0:OFF） 1：矩形波１-左出力 有効フラグ （1:ON 0:OFF） 2：矩形波２-左出力 有効フラグ （1:ON 0:OFF） W：波形メモリ-左出力 有効フラグ （1:ON 0:OFF） N：ノイズ-左出力 有効フラグ （1:ON 0:OFF） |
| 0x04000082 SGCNT0_H |
R:oooooooo_xxxxoooo W:oooooooo_xxxxoooo |
FTLRFTLR_XXXXBAVV |
サウンド制御レジスタ
V：ゲームボーイ互換チャンネル音量 ・00:1/4 01:1/2 10:1/1 11:使用禁止 A：PCM A 音量 ・0:1/2 1:1/1 B：PCM B 音量 ・0:1/2 1:1/1 X：未使用 R：PCM A 右出力 有効フラグ （1:ON 0:OFF） L：PCM A 左出力 有効フラグ （1:ON 0:OFF） T：PCM A タイマー選択 （1:タイマー1 0:タイマー0） F：PCM A FIFO リセット （1:リセット） R：PCM B 右出力 有効フラグ （1:ON 0:OFF） L：PCM B 左出力 有効フラグ （1:ON 0:OFF） T：PCM B タイマー選択 （1:タイマー1 0:タイマー0） F：PCM B FIFO リセット （1:リセット） |
| 0x04000084 SGCNT1 |
R:xxxxxxxx_oxxxoooo W:xxxxxxxx_oxxxxxxx |
XXXXXXXX_SXXXNW21 |
各チャンネルステータス/サウンド有効フラグレジスタ
1：矩形波１ ステータスフラグ （1:ON 0:OFF） 2：矩形波２ ステータスフラグ （1:ON 0:OFF） W：波形メモリ ステータスフラグ （1:ON 0:OFF） N：ノイズ ステータスフラグ （1:ON 0:OFF） S：全サウンド有効フラグ （1:ON 0:OFF） |
| 0x04000088 SGBIAS |
R:ooxxxxoo_oooooooo W:ooxxxxoo_oooooooo |
RRXXXXBB_BBBBBBBB |
サウンドＰＷＭコントロール
B：バイアスレベル ・通常は変更する必要なし (初期値:200h) X：未使用 R：サンプリングレート ・00: 9bit/ 32768Hz (デフォルト、PCMに最適) 01: 8bit/ 65536Hz 10: 7bit/131072Hz 11: 6bit/262144Hz (GB互換チャンネルに最適) |
| 0x04000090 -0x0400009F |
R:oooooooo_oooooooo W:oooooooo_oooooooo |
WWWWWWWW_WWWWWWWW |
波形メモリデータ
W：波形データ (符号無し4bit) ・1バイト目のMSB→LSB→ 2バイト目のMSB→LSB→・・・と続く ・読み書きは再生が行われてない方のバンクへ行われる |
| 0x040000A0 SIGFIFOA_L |
R:xxxxxxxx_xxxxxxxx W:oooooooo_oooooooo |
11111111_00000000 |
PCM A FIFO レジスタ（下位）
0：データ0 (符号付き8bit) 1：データ1 (符号付き8bit) ・通常はタイマー0または1とDMA1を利用して転送を行う。 |
| 0x040000A2 SIGFIFOA_H |
R:xxxxxxxx_xxxxxxxx W:oooooooo_oooooooo |
33333333_22222222 |
PCM A FIFO レジスタ（上位）
2：データ2 (符号付き8bit) 3：データ3 (符号付き8bit) ・通常はタイマー0または1とDMA1を利用し転送を行う。 |
| 0x040000A4 SIGFIFOB_L |
R:xxxxxxxx_xxxxxxxx W:oooooooo_oooooooo |
11111111_00000000 |
PCM B FIFO レジスタ（下位）
0：データ0 (符号付き8bit) 1：データ1 (符号付き8bit) ・通常はタイマー1または0とDMA2を利用して転送を行う。 |
| 0x040000A6 SIGFIFOB_H |
R:xxxxxxxx_xxxxxxxx W:oooooooo_oooooooo |
33333333_22222222 |
PCM B FIFO レジスタ（上位）
2：データ2 (符号付き8bit) 3：データ3 (符号付き8bit) ・通常はタイマー1または0とDMA2を利用し転送を行う。 |
| アドレス | 読書き |
ビット | 説明 |
| 0x040000BC DM1SAD_L 0x040000C8 DM2SAD_L |
R:xxxxxxxx_xxxxxxxx W:oooooooo_oooooooo |
SSSSSSSS_SSSSSSSS |
転送元アドレス指定レジスタ
S：転送元アドレス (28bit) ・再生するPCMバッファを設定。ROM内の指定も可 ・DMA転送を開始してもこの値は変化しない。 X：未使用 |
| 0x040000BE DM1SAD_H 0x040000CA DM2SAD_H |
R:xxxxxxxx_xxxxxxxx W:xxxxoooo_oooooooo |
XXXXSSSS_SSSSSSSS | |
| 0x040000C0 DM1DAD_L 0x040000CC DM2DAD_L |
R:xxxxxxxx_xxxxxxxx W:oooooooo_oooooooo |
DDDDDDDD_DDDDDDDD |
転送先アドレス指定レジスタ
D：転送先アドレス (27bit) ・PCM用途でDMAを使う場合は、 0x040000A0 または 0x040000A4 に設定 X：未使用 |
| 0x040000C2 DM1DAD_H 0x040000CE DM2DAD_H |
R:xxxxxxxx_xxxxxxxx W:xxxxxooo_oooooooo |
XXXXXDDD_DDDDDDDD | |
| 0x040000C4 DM1CNT_L 0x040000D0 DM2CNT_L |
R:xxxxxxxx_xxxxxxxx W:xxoooooo_oooooooo |
XXCCCCCC_CCCCCCCC |
転送カウントレジスタ
C：転送回数 (14bit) ・転送回数を指定する。1回の転送は16bitまたは32bit。 ・PCM用途では、この値は利用されない。 X：未使用 |
| 0x040000C6 DM1CNT_H 0x040000D2 DM2CNT_H |
R:ooooxooo_oooxxxxx W:ooooxooo_oooxxxxx |
EITTXWRs_sddXXXXX |
転送コントロールレジスタ
X：未使用 d：転送先アドレス制御 ・0:増加、1:減少、2:固定、3:増加/リロード ・PCM用途の場合は固定に設定しておく。 s：転送元アドレス制御 ・0:増加、1:減少、2:固定、3:未使用 R：DMAリピート ・PCM用途では有効に設定 (1:ON 0:OFF) W：転送単位 ・PCM用途では常に32bitになる。(1:32bit 0:16bit) X：未使用 T：転送開始タイミング ・0:すぐに、1:VBlank、2:HBlank、3:特殊 ・PCM用途では「3:特殊」に設定しておく。 I：割り込み制御 ・転送完了時に割り込み制御 (1:ON 0:OFF) ・PCM用途ではDMAリピートが有効な為利用不可(未詳)。 E：DMAイネーブル ・指定したタイミングで転送を開始する。 ・リピートOFFの場合は転送終了でフラグが下がる |
| TIMER0から 0x04000100 0x04000104 0x04000108 0x0400010C |
R:oooooooo_oooooooo W:oooooooo_oooooooo |
CCCCCCCC_CCCCCCCC |
タイマーカウントレジスタ
C：タイマー初期値(W)、現在値(R) ・オーバーフローすると初期値から再スタートする ・読み込みで現在のカウント値を取得できる ・PCM再生周波数の設定値は通常、下記で求める。 16,780,000 ÷ 周波数(Hz) × -1 ＝ C |
| TIMER0から 0x04000102 0x04000106 0x0400010A 0x0400010E |
R:xxxxxxxx_ooxxxooo W:xxxxxxxx_ooxxxooo |
XXXXXXXX_EIXXXUSS |
タイマーコントロールレジスタ
S：プリスケーラ選択 ・0:F/1、1:F/64、2:F/256、3:F/1024 ( F = 16,780,000 Hz ) U：オーバーフローカウントアップ ・有効にするとプリスケーラの設定を無視し、 1つ前のタイマーのオーバーフローでカウント X：未使用 I：割り込み許可 ・有効にするとオーバーフローで割り込み (1:ON 0:OFF) E：タイマースイッチ ・0:停止 1:作動 |
CH1・CH2：矩形波
このチャンネルで出せる矩形波のDuty比は、12.5% 25% 50% 75%の4種類。波形は以下の表を参照。
| Duty比 | 波形 |
| 12.5% | _|￣|＿＿＿＿＿＿＿|￣|＿＿＿＿＿＿＿|￣|＿＿＿＿＿＿＿ |
| 25% | _|￣￣|＿＿＿＿＿＿|￣￣|＿＿＿＿＿＿|￣￣|＿＿＿＿＿＿ |
| 50% | _|￣￣￣￣|＿＿＿＿|￣￣￣￣|＿＿＿＿|￣￣￣￣|＿＿＿＿ |
| 75% | _|￣￣￣￣￣￣|＿＿|￣￣￣￣￣￣|＿＿|￣￣￣￣￣￣|＿＿ |
CH1の矩形波チャンネルにはスイープ機能があり、周波数を変化させることが出来る。
スイープレジスタ（0x04000060）での指定することにより、周波数を上昇させたり下降させたりする事が出来る。
周波数更新時、以下の計算方法で周波数の上昇・下降を行う。
FC音源の仕様と同じように見えるが、比べると実は全然違う。 GBA音源の場合、周波数レジスタ値はFC音源のときとは逆で、値が多いほど周波数が高くなるため、レジスタ値が大きいほど周波数の変化が大きくなり、レジスタ値が小さいほど周波数の変化が小きくなる。
FC音源では、キーオンの仕様上、周波数レジスタ9bit目以降の書き換えでプチノイズが出るが、GBA音源ではキーオンの仕様が違うため、周波数レジスタ9bit目以降を変更してもプチノイズは乗らない。GB音源はFC音源と比べて、ソフトウェアによる周波数変更に強いといえる。
矩形波は、キーオン時に波形位置がリセットされないが、波形は若干乱れる。
CH3：波形メモリ
ゲームボーイの特徴とも言える波形メモリ。アドバンスでは1バンクあたり32サンプルのバンクを2つ利用出来る。
波形データは読み書きしたいバンクとは別のバンクを0x04000070で指定し、0x04000090-0x0400009Fへ書き込む。 バンクあたりのサンプル数は32、量子化ビット数は4、上位4bit→下位4bit→次の上位4bit…の順で出力される。
音量は、5段階で変更できる。（1, 3/4, 1/2, 1/4, OFF） ただし、波形データをビットシフトする形で音量を下げているため、失われた下位ビットの分波形が変わる。
CH4：ノイズ
ノイズ音の周波数は、線形帰還シフトレジスタによる擬似乱数で出ている。
//レジスタの初期値
reg = 0xffff;
output = 1;
//以下の2行を回す。
// shortFreqは、短周期フラグ。1にすると有効になる。
// これで得られるoutputの値が、ノイズチャンネルの波形。
if(reg == 0)reg = 1; //一応
reg += reg + (((reg >> (shortFreq ? 6 : 14)) ^ (reg >> (shortFreq ? 5 : 13))) & 1);
output ^= reg & 1;
「ザー」という音の長周期と、「ギー」という音の低周期が出せる。
ノイズのパターンは、長周期ノイズが32767bit。低周期ノイズは127bit。
ゲームボーイのノイズ音はFC音源とは違って、キーオン毎にレジスタがリセットされるため、長周期・短周期ともに常に同じ音が出る。 これによって、FC音源と比べて、短周期ノイズをドラム音として使いやすくなっている。
CHA・CHB：8ビットPCM
ゲームボーイアドバンスで追加されたチャンネル。このチャンネルは他のチャンネルと違い、サンプリングされた波形などを直接再生することができる。これにより、ソフトウェアで最大同時発音数を増やすことが出来るようになった。
市販のGBA用ゲームソフトのほとんどがソフトウェアPCM合成も行っていると思われるが、ゲームによっても音質は異なる場合があるようだ。これは、波形で使用するメモリーやPCM合成にかかる時間に余裕がないためなのだろう。
発音動作は再生周波数設定用タイマーとPCM転送用のDMAを介して行われ、その間CPUはサウンドの合成や別の処理をすることができる。
仕組みとしては、DMAを有効にすると即座にFIFOへ転送され、タイマーのオーバーフローで1サンプルがFIFOから再生される。再生位置は後続のタイマーをカスケード接続し、オーバーフローによるカウントを有効にすることで再生されたサンプル数をカウントできる。
なお、ここではPCM合成についての解説はしない。
エンベロープ
GBA音源の矩形波・ノイズチャンネルでは、音量をハードウェアで変化させることが出来る。
GBA音源のハードウェアエンベロープは、FC音源と比べると強化されている。 初期ボリュームが指定でき、その音量から増幅・減衰させることができる。
（FC音源では、初期ボリュームは最大固定で、変化は減衰のみ）
矩形波・ノイズチャンネルでは、音量レジスタ（0x04000062 0x04000068 0x04000078）を変更した後、反映のためにキーオンしなければならない。
しかし、キーオンすると、矩形波チャンネルでは波形が若干乱れ、ノイズチャンネルではレジスタがリセットされてしまうため、GBA音源はFC音源と比べて、ソフトウェアエンベロープに弱い。そのため、矩形波・ノイズチャンネルでソフトウェアエンベロープを使用するソフトは、ファミコンと比べると少ない。
ソフトウェアエンベロープを使用するソフトの多くは、音量を変化する頻度を少なくしたり、一部のエンベロープをハードウェアに任せるなど、ノイズを目立たせないように工夫されていた。
キーオンせずに音量レジスタだけ変更すると、訳の分からない変な挙動によって、期待通りの音量にならない。
波形メモリチャンネルは、音量レジスタの変更のみでも大丈夫なのでノイズは発生しない。
関連動画
関連項目
http://dic.nicomoba.jp/k/a/gba%E9%9F%B3%E6%BA%90
ページ番号: 4329555
リビジョン番号: 747846
読み：ジービーエーオンゲン
初版作成日: 10/04/06 21:53 ◆ 最終更新日: 10/05/10 01:56
編集内容についての説明/コメント: 主にタイマーとDMAのレジスタの追加、PCMの説明の修正など
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JASRAC許諾番号: 9011622001Y31015
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