GB音源とは (ゲームボーイオンゲンとは) [単語記事]

GB音源とは、任天堂のゲームボーイに内蔵されている音源のことである。
GB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Little Sound Dj 等の専用ソフトを用いる事が多い。

GB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…
ノイズ（長周期・短周期）	1	@11 /* 長周期 / @12 / 短周期 */

また、GB音源はステレオ出力になっており、これらのチャンネルは、音を3段階（左・中・右）に振ることができる。

FlMMLの仕様上、ピコカキコでのGB音源完全再現はほぼ可能。

ゲームボーイ内蔵音源の詳細

上記の通り、ゲームボーイに内蔵されている音源は、矩形波(2ch)・波形メモリ(1ch)・ノイズ(1ch)をステレオ出力できる。FC音源とは似てるし、似てない。

以下、GBSOUND.TXTなどを参考に詳細を記述。

レジスタ一覧表

R：読み込み可　W：書き込み可 oはできて、xはペケ

アドレス	読書き M7......0	ビット	説明
FF10H NR10	`R:xooooooo W:xooooooo`	`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
FF11H NR11	`R:ooxxxxxx W:oooooooo`	`DDLLLLLL`	矩形波１制御レジスタ（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%
FF12H NR12	`R:oooooooo W:oooooooo`	`VVVVDCCC`	矩形波１制御レジスタ（音量） 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
FF13H NR13	`R:xxxxxxxx W:oooooooo`	`FFFFFFFF`	矩形波１制御レジスタ（周波数下位） F：周波数（0-7bit）　・値が大きいほど高音になる
FF14H NR14	`R:xoxxxxxx W:ooxxxooo`	`OCXXXFFF`	矩形波１制御レジスタ（周波数上位・長さ・キーオン） F：周波数（8-10bit）　・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。
FF15H NR20	`R:xxxxxxxx W:xxxxxxxx`	`XXXXXXXX`	矩形波２制御レジスタ（未使用） X：未使用
FF16H NR21	`R:xxxxxxxx W:ooxxxxxx`	`DDLLLLLL`	矩形波２制御レジスタ（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%
FF17H NR22	`R:oooooooo W:oooooooo`	`VVVVDCCC`	矩形波２制御レジスタ（音量） 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
FF18H NR23	`R:xxxxxxxx W:oooooooo`	`FFFFFFFF`	矩形波２制御レジスタ（周波数下位） F：周波数（0-7bit）　・値が大きいほど高音になる
FF19H NR24	`R:xoxxxxxx W:ooxxxooo`	`OCXXXFFF`	矩形波２制御レジスタ（周波数上位・長さ・キーオン） F：周波数（8-10bit）　・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。
FF1AH NR30	`R:oxxxxxxx W:oxxxxxxx`	`MXXXXXXX`	波形メモリ制御レジスタ（マスター） X：未使用 M：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。
FF1BH NR31	`R:xxxxxxxx W:oooooooo`	`LLLLLLLL`	波形メモリ制御レジスタ（長さ） L：長さカウント値　・値が大きいほど長さが短い
FF1CH NR32	`R:xooxxxxx W:xooxxxxx`	`XVVXXXXX`	波形メモリ制御レジスタ（音量） X：未使用 V：音量　・00:ミュート　01:1/1　10:1/2　11:1/4
FF1 DH NR33	`R:xxxxxxxx W:oooooooo`	`FFFFFFFF`	波形メモリ制御レジスタ（周波数下位） F：周波数（0-7bit）　・値が大きいほど高音になる
FF1EH NR34	`R:xoxxxxxx W:ooxxxooo`	`OCXXXFFF`	波形メモリ制御レジスタ（周波数上位・長さ・キーオン） F：周波数（8-10bit）　・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。
FF1FH NR40	`R:xxxxxxxx W:xxxxxxxx`	`XXXXXXXX`	ノイズ制御レジスタ（未使用） X：未使用
FF20H NR41	`R:xxxxxxxx W:xxoooooo`	`XXLLLLLL`	ノイズ制御レジスタ（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
FF21H NR42	`R:oooooooo W:oooooooo`	`VVVVDCCC`	ノイズ制御レジスタ（音量） 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
FF22H NR43	`R:oooooooo W:oooooooo`	`OOOORFFF`	ノイズ制御レジスタ（周波数） 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　・周波数は1/nされる。nに入る値は、周波数テーブルから　　引き出される。　　（値0から順に、1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14） 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
FF23H NR44	`R:xoxxxxxx W:ooxxxxxx`	`OCXXXXXX`	ノイズ制御レジスタ（長さ・キーオン） 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。
FF24H NR50	`R:oooooooo W:oooooooo`	`ELLLERRR`	全体音量制御レジスタ R：右音量　・値が大きいほど音量が大きい E：右出力有効フラグ L：左音量　・値が大きいほど音量が大きい E：左出力有効フラグ
FF25H NR51	`R:oooooooo W:oooooooo`	`NW21NW21`	各チャンネル出力制御レジスタ 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）
FF26H NR52	`R:oxxxoooo W:oxxxxxxx`	`R:SXXXNW21` `W:SXXXXXXX`	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：(読み専)矩形波１ステータスフラグ（1:ON 0:OFF） 2：(読み専)矩形波２ステータスフラグ（1:ON 0:OFF） W：(読み専)波形メモリステータスフラグ（1:ON 0:OFF） N：(読み専)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）
FF30H-FF3FH	`R:oooooooo W:oooooooo`	`WWWWWWWW`	波形メモリデータ

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（FF10H）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。

周波数上昇：
　　　周波数レジスタ値＝周波数レジスタ値 + （周波数レジスタ値 >> 周波数変更量）

周波数下降：
　　　周波数レジスタ値＝周波数レジスタ値 - （周波数レジスタ値 >> 周波数変更量）

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。 GB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、GB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。

波形メモリの周波数は、矩形波と比べて1オクターブ低い。

波形データはFF30H-FF3FHで指定する。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。

波形データの読み書きは、波形メモリの再生を停止しているときに行う必要がある。

音量は、4段階で変更できる。（1,　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。

C言語ソース的には、以下のような記述で波形が求められる。

//レジスタの初期値
reg = 0x ff ff;
output = 1;

//以下の2行を回す。
//　short Fr eq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 >> (short Fr eq ? 6 : 14)) ^ (reg >> (short Fr eq ? 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。（ドクターマリオ・ヨッシーのパネポン等）

エンベロープ

GB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。

GB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（FF12H FF17H FF21H）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、GB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（GBSOUND.TXTではこれを"ZOMB IE MODE"と呼んでいる）によって、期待通りの音量にならない。しかし、この訳の分からない"ZOMB IE MODE"を逆に利用してソフトウェアエンベロープさせている、「P-マン GB」という変態ソフトが存在する。