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2013年4月10日水曜日

5. 波形の種類

前の記事で記した、「無音」を鳴らすプログラムの、無音を設定している部分(memsetでbufを0クリアしている部分)に、鳴らしたい波形情報を書き込めば音が鳴る訳ですが、その実装を行う前に「波形」について、具体的な例を交えて解説しておきます。

(1)サイン波
2. 電子音のメカニズム」では、例としてサイン波の波形を図示しました。
実際に、サイン波の音を鳴らしてみて、具体的にどんな音が鳴るのか確認してみましょう。
sign440hz.mp3: VGSの音声品質で440Hzのサイン波を1秒発音(約7KB)
「丸い感じ」のイメージの音が確認できると思います。

音が丸くなる理由は、相違変化が少ないためです。
相違変化というのは、1つ前の波形位置からの変化の幅の大きさのことです。
相違変化が大きい場合、ノイジーな音になります。

(2)その他の代表的な波形
サイン波以外の代表的な波形としては、三角波、矩形波、ノコギリ波(下図)があります。
VGSの波形メモリ音源が実装している波形は、これら3種類の波形です。

(3)三角波
なお、サイン波は、だいたい三角波と同じ音です。
サイン波の形を大ざっぱにしたものが三角波なので。
ちなみに、ファミコンおPSG音源では三角波は鳴らせますが、サイン波を鳴らすことはできません。しかし、三角波のことをサイン波と呼んでいる人も結構居たりします。なので、三角波=サイン波という認識でも問題ないと思います。(音声品質が良い状態だと結構違いますが)
三角波は、サイン波よりも波形が若干尖っている分、音も若干尖った感じになります。
tri440hz.mp3: VGSの音声品質で440Hzのサイン波を1秒発音(約7KB)
高周波数(高音域)で鳴らせば笛みたいな感じの音色で、低周波数(低音域)で鳴らせばベースみたいな感じの音色になります。

(4)矩形波
いわゆる「PSG音源」と呼ばれる音源が発音できるのが矩形波です。
相違の変化回数が少ないため、とても単純な回路で波形データを生成できる特徴があるので、昔のコンピュータの音はだいたい矩形波でした。PC-9801の電源をONした時に「ピコッ」と音(beep音)が鳴りますが、それも矩形波です。
相違変化量が大きいため、三角波よりもノイジーな音になっています。
pul440hz.mp3: VGSの音声品質で440Hzの矩形波を1秒発音(約10KB)
よく、クラリネットみたいな感じの音だと言われています・・・が、個人的にはやはりコンピュータの音というイメージが強い音です。これは、マイコン世代特有の感覚かもしれませんが。最近のコンピュータ世代の方には馴染みがないと思うので。
ファミコンでは、サブメロディーや歌系のメロディーの音としてよく使われていました。

(5)ノコギリ波
実は、NOKOGI Riderというタイトルの由来は、このノコギリ波からきています。
一部、ヨルムンガンドが由来だと囁かれているようですが、作者の私が言うから間違いありません。
三角波と、矩形波を組み合わせたような特徴なので、ノイジーかつ尖った音が鳴ります。
nok440hz.mp3: VGSの音声品質で440Hzのノコギリ波を1秒発音(約9KB)
一般的には、ストリングス(弦楽器)みたいな音だと言われています。
若干、「ん?」という感じですが。
ファミコンでは、メインメロディーの音としてよく使われていました。

(6)波の形=音色のイメージ
この記事で伝えたかったことは、波の形と音色のイメージの関係を体感的に理解していただきたいということです。これらの仕組みを理解しておけば、自前で効果音を作ることができるので、非常に便利です。
よく、効果音についてはフリー素材を利用されている方が居ますが、折角オリジナルのゲームを作るのであれば、効果音もオリジナルのものを作った方が、より良いゲームが作れると思うので。効果音は、感覚的&簡単に作れることができるので、フリー素材なんかに頼る必要は全くありません。

なお、この記事で紹介しているサンプルの音は、全て効果音エディタ_Dというエディタで作りました。
http://www.geocities.jp/hirogamesoft/se_d/se_d.html
この記事で書いた知識とSE_Dがあれば、誰でもオリジナルの効果音を簡単に作ることができます。
是非、オリジナルの効果音作成に挑戦してみてください。

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