FM音源のソースを表示

{{複数の問題
| 出典の明記 = 2021年3月
| 更新 = 2021年3月
}}
<gallery mode="packed" style="float:right; width:300px;">
File:Synclavier1 JB.jpg|[[シンクラヴィア|シンクラヴィアI]]（1975年）
File:YAMAHA GS1 (inside, CCRMA).jpg|ヤマハ・GS1（1980年）
File:YAMAHA_DX7.jpg|[[ヤマハ・DXシリーズ|ヤマハ・DX7]]（1983年）
</gallery>
{{試聴
 |filename     = Tx81z.ogg
 |title        = Tx81z.ogg
 |description  = [[ヤマハ・TXシリーズ|ヤマハ・TX81Z]]（1987年）で演奏された様々な音色
}}
'''FM音源'''（エフエムおんげん）は、[[周波数変調]]（frequency modulation, FM）を応用する[[音色]]合成方式を用いた[[音源]]。[[ジョン・チャウニング]]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、[[1973年]]に[[ヤマハ|日本楽器製造（現・ヤマハ）]]が[[ライセンス]]に関して独占契約を結んで実用化した<ref name="50周年 第2章">{{Cite web2 |df=ja |url=https://jp.yamaha.com/products/contents/music_production/synth_50th/history/chapter002.html |title=ヤマハ シンセサイザー 50th Anniversary / ヒストリー / 【第二章】FM音源の登場と音楽制作時代の幕開け |publisher=ヤマハ |year=2024 |accessdate=2024-09-09}}</ref>。

基本波形の発振・変調をおこなう合成器（オペレータと呼ばれる）を複数組み合わせて音色を合成する。数学的には発振機構が[[二重振り子]]のような非線形演算に基づいているため、演奏に合わせて波形生成のパラメーターを変化させることにより[[倍音]]成分が大きく変化し、音色を劇的に変化させることが可能である。しかし、その挙動は[[カオス理論|カオス]]であるため、パラメータの変動による倍音変化は予測し難い。

それまでの[[減算方式]]の[[アナログシンセサイザー]]にはなかった複雑な倍音成分を持つ音色、特に[[エレクトリックピアノ]]や[[金管楽器|ブラス]]のほか、非整数次倍音を含む[[鐘|ベル]]系の金属的な音色の再現が特長とされる<ref name="50周年 第2章" /><ref>{{Cite web2 |df=ja |url=https://jp.yamaha.com/files/download/other_assets/2/321732/read_fm.pdf|author=生方則孝|title=ボードで復活！！生方則孝のFM音源講座|publisher=ヤマハ|accessdate=2019-11-08}}</ref>。FM音源が奏でるきらびやかで金属的な響きは[[1980年代]]の[[ポピュラー音楽]]に多く取り入れられ、当時を象徴するサウンドとも評されている<ref>Daniel J. Levitin, "''This is your brain on music''", Penguin Books, 2006</ref>。

FM音源の音色の定義に要するパラメーターはせいぜい数十[[バイト (情報)|バイト]]程度であり、[[記憶装置|メモリー]]の使用量を筆頭として要求される[[計算資源]]が比較的少なく、[[パーソナルコンピュータ]]、[[家庭用ゲーム機]]、[[携帯電話]]などに広く利用されていた（詳しくは後述）。

== 原理 ==
[[ファイル:2op FM.svg|thumb|275px|FM合成器の接続例：モジュレータ（左）の出力でキャリア（右）を周波数変調]]
[[File:Phase-modulation.gif|thumb|275px|位相変調の例：モジュレータ（青）が キャリア（赤）を変調した結果、合成される信号波（緑）を得る。<br /><small><math>g(t) = \pi/2 * \sin(2*2\pi t + \pi/2 * \sin(3 * 2\pi t ))</math></small>]]

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'''）のキャリア、モジュレータの波形を[[正弦波]]とすると、合成される信号波 <math>FM(t)</math> は以下の式で表される。

:<math>FM(t) = A\sin(2\pi f_c t+\beta\sin(2\pi f_m t))</math>
:ここで <math>A</math>: キャリア振幅, <math>f_c</math>: キャリア周波数, <math>\beta</math>: 変調指数, <math>f_m</math>: 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、<math>f_c \pm nf_m(n = 1, 2, 3,  \cdots)</math>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。

{{multiple image
 | align     = center
 | direction = horizontal
 | total_width = 600
 | footer    = <small><math>f_c</math> = 220 Hz, <math>f_m</math> = 440 Hz, 変調指数 <math>\beta</math> = 0.1, 1, 10, 100</small>
 | image1    = Frequencymodulationdemo-td.png
 | caption1  = FM合成波形
 | image2    = Frequencymodulationdemo-fd.png
 | caption2  = 各波形の周波数スペクトル
}}

[[シンセサイザー]]や音源[[集積回路|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、様々な合成結果を得る。このつなぎかたを'''アルゴリズム'''と呼んでいる。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。

ヤマハによる実装を含め、FM合成は厳密には[[位相変調]]（PM: phase modulation）の応用とされているが、音響合成の分野ではこれをFMと呼ぶ<ref>{{Cite web2 |df=ja |url=https://jp.yamaha.com/products/contents/music_production/synth_50th/anecdotes/004.html |title=ヤマハ シンセサイザー 50th Anniversary / ヒストリー / コラム / FM音源の原理 |publisher=ヤマハ |year=2024 |accessdate=2024-09-09}}</ref><ref>{{Cite web|url=https://www.rnz.co.nz/concert/programmes/hopefulmachines/20130917|title=Interview: John Chowning|author=James Gardner; John Chowning|work=These Hopeful Machines|publisher=Radio New Zealand|date=2012-05|accessdate=2024-09-09}}</ref>{{sfn|小坂|2022|p=68|loc=2.4 エフェクトの一例―変調エフェクト}}。いずれも広義には{{仮リンク|角度変調|en|Angle modulation}}であり、FM合成では変調関数が微積分で周期形状の変わらない[[正弦関数]]であることから、パラメータが適切であれば、実用上は同様の結果が得られる。

== 応用と発展 ==
日本楽器製造（現・[[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とGS2を発表する。[[1982年]]には廉価版のCE20及びCE25を発表する。GS, CEシリーズは音色作りがユーザーに開放されていないプリセットキーボードであった（GS1はヤマハ渋谷店に設置されていたプログラマーでユーザーが音色を作ることは一応可能であった）。またGSシリーズは100～260万円と高額であり、非常に大きく、かつ重かった。その後、[[1983年]]に発売されたシンセサイザー[[ヤマハ・DXシリーズ|DX7]]が低価格かつ音色作成機能が開放されたことによって、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。

[[アタリ (企業)|アタリゲームズ]]の[[アーケードゲーム]]『[[マーブルマッドネス]]』（[[1984年]]）は[[コンピュータゲーム]]における初期のFM音源の採用例であり<ref>{{Cite web2 |df=ja |title=第4回 ゲームを盛り上げるサウンド |url=https://gihyo.jp/lifestyle/serial/01/game-interesting-knack/0004 |website=gihyo.jp |date=2017-03-01 |access-date=2023-05-12 |language=ja}}</ref>、この音色に感銘を受けた[[バンダイナムコアミューズメント|ナムコ]]の技術者たちが同作に採用されていた音源チップ[[YM2151]]を採用する<ref>{{Cite web2 |df=ja |title=バンダイナムコ知新「第8回 第2章ナムコサウンドの発展の足跡を追う【前編】」小川徹氏、細江慎治氏、川田宏行氏、中西哲一氏、黒畑喜弘氏、大久保博氏インタビュー |url=https://funfare.bandainamcoent.co.jp/13901/ |website=ファンファーレ |publisher=[[バンダイナムコエンターテインメント]] |date=2023-03-30 |access-date=2023-05-12 |language=ja}}</ref>など、他社にも影響を与えた。一方、ライターの篠崎薫がニュースサイト「ねとらぼ」に寄せた記事によると、[[日本電気|NEC]]の[[パーソナルコンピュータ|パソコン]]・[[PC-8800シリーズ|PC-8801mkIISR]]がFM音源を採用したことが普及のきっかけになったと述べている<ref name="nlab20060327">{{Cite web2 |df=ja |title=いまの時代だからこそFM音源がイイ――そして超大型野外ゲームフェスを企む佐野電磁氏の野望 |url=https://nlab.itmedia.co.jp/games/articles/0603/27/news055.html |website=ねとらぼ |publisher=[[ITmedia]] |date=2006-03-27 |access-date=2023-05-14}}</ref>。

やがて、[[1980年代]]のパソコンやアーケードゲーム機や、家庭用[[ゲーム機]]の[[セガ・マークIII]]のFMサウンドユニット<ref>{{Cite web2 |df=ja |title=マスターシステム {{!}} セガハード大百科 |url=https://www.sega.jp/history/hard/mastersystem/ |website=マスターシステム {{!}} セガハード大百科 |access-date=2023-05-12 |language=ja}}</ref>、日本国内版のセガ[[マスターシステム]]、[[メガドライブ]]、[[MSX2+]]、[[MSXturboR]]等の内蔵音源として幅広く使われ、1980年代中期から[[1990年代]]初頭辺りまでこれらから発せられる音として定番となっていた。

また、ゲーム音楽家の田中"hally"治久がHALLY名義でニュースサイト「IGN JAPAN」に寄せた記事によると、FM音源の採用により6～8音まで最大同時発音数が増えたことにより、[[ゲーム音楽]]においては、複雑なコードを要する[[ジャズ]]が増えてきたという<ref name="ign20220905">{{Cite web2 |df=ja |title=ゲーム音楽ディスクステーション#12：ゲームジャズ名作選（原曲編）ラグタイム、ビッグバンドからクラブジャズまで歴史的経緯を含めてご紹介！ |url=https://jp.ign.com/game-music/62307/feature/12 |website=IGN Japan |date=2022-09-05 |access-date=2023-05-12 |author=HALLY}}</ref>{{Efn2|ただし、HALLYによるとこの当時のゲーム音楽はあらゆるジャンルを吸収する傾向にあり、『[[メトロクロス]]』や『[[人間兵器デッドフォックス]]』のようにFM音源を採用していないハードの作品においてもジャズが取り入れられた例はあるという<ref name="ign20220905" />。}}

発声用の「キャリア」だけでなく、変調用の「モジュレータ」にも[[ADSR|エンベロープ]]の設定が可能であるため、倍音構成の時間変化を伴う音色を作成できる。FM変調による倍音変化は減算式フィルタによる倍音変化に比べて自由度が高いことから、極端な倍音変化を設定することで「にょわーーーーん」などという[[擬声語#擬音語|擬音語]]で表現されるような、金属的かつ非自然的な「FM音源らしい音」を生み出すことができる。[[共鳴|レゾナンス]]、[[ワウペダル]]などの項目も参考になると思われる。他の方式のシンセサイザーでもレゾナンスなどのパラメータをリアルタイムで変更することによって、ある程度の再現は可能。だが、生産性に問題があり、演奏データの肥大化にも繋がる。

逆に、自然な生楽器の再現などにこの自由度を生かすこともでき、減算方式のシンセサイザーに比べてよりリアルな表現が可能である。無論PCMなど録音済み波形を用いる音源に比べれば再現度は劣るが、必要な計算リソースも少ないため、現在でも低コストで多彩な音色が得られる音源装置として有用な選択肢となっている。

[[ヤマハ・TXシリーズ|TX81Z]]などの後期のFM音源の機種や[[ヤマハ・SYシリーズ|SY99]]など[[RCM音源|AFM音源]]の機種では正弦波以外の波形でも変調可能になった。

[[1989年]]に発売されたヤマハのシンセサイザー[[ヤマハ・SYシリーズ|SY77]]ではAFM音源へとアップグレードされ、[[PCM音源]]によりキャリア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[[ヤマハ・SYシリーズ|SY99]]と言える。

その後、[[1998年]]に登場した[[ヤマハ・FS1R|FS1R]]では[[フォルマント]]・シェーピング音源と呼ばれる人の[[声]]をも[[シミュレーション|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。FS1Rが発売された頃にはFM音源の音色が飽きられており、簡単にリアルな生楽器音を実現できるPCM音源が主流になっていたため、FS1Rは商業的には成功しなかった。FS1Rを最後にヤマハのFM音源シンセサイザーは一旦市場から消えることになった。

かつては[[携帯電話]]の[[着信メロディ]]再生用に使用されていたが<ref name="nlab20060327" />、PCM音源のものが主流になっていき、更には[[スマートフォン]]の普及により[[2010年]]頃ではほとんど見かけなくなった。

一部のチップには「音声合成モード/複合正弦波合成モード」が用意されている。特定のチャンネルのオペレータに独立してF-Numberが設定可能になっており、内蔵タイマーのオーバーフロー毎に該当チャンネルのオペレータをキーオンにするというものであり、音源ソース、並びにそこからの変換については、あらかじめ別途行う必要がある。その仕様上、該当するチップにはタイマーが内蔵されており、[[割り込み (コンピュータ)|割り込み]]の発生源などとしても利用されていた。チャンネルもしくはオペレータなどの設定により、正弦波を発声するように設定し制御を行えば、同様の効果を得ることが出来る。PCMなどと比較すれば、必要とするリソースや、チップの機能を使えることによる処理の軽さがメリットとはなるが、FM音源1チャンネルのオペレータの駆動のみという状況と、パラメータとして設定できる値の[[分解能]]などの要因で音質はさほど高くは無く、時期によってはその正弦波に波形を分解する処理そのものに労力がかかったこともあって、[[ゲームアーツ]]のメーカーロゴやゲーム中の一部の音声などに用いられた以外での利用は少ない。[[AudioEngine|MA-7]]では[[音声合成|Humanoid Voice]]として正弦波合成の出力を用いている。

また、日本で携帯電話が普及した[[2000年]]前後頃からは携帯機器用音源チップ<ref>{{Cite web2 |df=ja |url=http://smaf-yamaha.com/jp/what/soundchip_ma7.html |title=SMAF / SMAFとは？ / SMAF対応音源・端末情報 / ヤマハLSI 『MA-7』 |website=ヤマハ |accessdate=2005-11-10 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20051110014241/http://smaf-yamaha.com/jp/what/soundchip_ma7.html |archivedate=2005-11-10}}</ref>（MAシリーズ）にも組み込まれ、主に[[KDDI]]（[[au (携帯電話)|au]]ブランド）や[[ソフトバンク]]（[[SoftBank (携帯電話)|SoftBank]]ブランド）、[[イー・モバイル]]（現・[[Y!mobile|ワイモバイル]]ブランド）等の携帯電話に内蔵されていた。

なお、[[2010年代]]のパーソナルコンピュータには原則的に搭載されていないが、[[拡張カード|拡張ボード]]として別途購入、搭載は可能。更に各種コンピュータの[[エミュレータ (コンピュータ)|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。

[[2015年]]9月、ヤマハより[[ヤマハ・refaceシリーズ|refaceシリーズ]]の一つとしてFM音源を17年ぶりに搭載したキーボードシンセサイザreface DXが発売された。さらに、[[ヤマハ・MOTIFシリーズ|MOTIFシリーズ]]に代わるフラッグシップシンセとして、FM-XとAWM2のハイブリッドシンセである[[ヤマハ・MONTAGE|MONTAGE]]が2016年に発売された。[[2018年]]にはMONTAGEの廉価版であるMODXが発売された。

FM音源はヤマハの[[特許]]だったため（{{US patent|4018121A}}）、他社から採用機種が発売されることはまれであった。[[1987年]]には[[コルグ|KORG]]からDS-8と707というFM音源デジタルシンセサイザーが発売された。これは当時経営が悪化していたKORGを救済するため、ヤマハからFM音源チップが供給されたものである。[[1994年]]に特許が切れており、各社からFM音源を搭載したハードウェアシンセサイザーやソフトウェアシンセサイザープラグインが発売されている。

== 音源チップ一覧 ==
=== OPL系 ===
[[ファイル:YM3526_01.jpg|thumb|YM3526]]
[[ファイル:Y8950_01.jpg|thumb|Y8950]]
[[ファイル:YM3812_01.jpg|thumb|YM3812]]
[[ファイル:YMF262-M.jpg|thumb|YMF262-M]]
2オペレータ。内蔵リズム音はハイハット、トップシンバル、タム、バスドラム、スネアドラムの5音。バスドラムを除き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。

元々は[[キャプテンシステム]]および[[文字多重放送]]受信機用に設計されており、メロディ6音+リズム5音同時発音モードはキャプテンシステムのメロディ機能{{Efn2|キャプテンシステムにおけるメロディ機能はオプション機能であり、ランク1から5に分類される端末種別の機能とは別に定められていた<ref>{{Cite journal|和書|journal=NEC技報 |title=高密度キャプテン端末NTX-3000,NTX-5000 |author1=石渡直樹 |author2=内海良成 |author3=田岸孝一 |author4=山本昌克 |publisher=NECマネジメントパートナー社 |volume=38 |issue=5 |year=1985 |month=4 |pages=86-92 |id={{JGLOBAL ID2|200902098344485552|J-GLOBAL ID：200902098344485552}}|doi=10.11501/3259657 |issn=0285-4139}}</ref><ref>{{Cite journal|和書|journal=ビジネスコミュニケーション |title=キャプテンシステムの概要 |author=NTT画像・電信事業部 画像サービス部 キャプテン担当 |publisher=ビジネスコミュニケーション社 |volume=25 |issue=10 |year=1988 |month=10 |pages=28-45 |doi=10.11501/3286870}}</ref><ref>岡兼太郎「ニューメディアと音楽」、音楽情報研究会編『コンピュータと音楽（コンピュータ・サイエンス誌 bit別冊）』（共立出版、1987年9月） pp. 75-83、{{doi|10.11501/3299536}}、{{NCID|BN03936860}}。</ref>。}}と文字放送の付加音機能の基本機能<ref>{{Cite book|和書|editor=放送技術開発協議会 |title=文字放送技術ハンドブック |publisher=兼六館出版 |isbn=4874620108 | doi=10.11501/12601093 |year=1986 |month=8}}</ref><ref name="文字多重放送 法律">{{Cite web2 |df=ja |url=https://www.tele.soumu.go.jp/horei/reiki_honbun/72999265001.html |title=標準テレビジョン文字多重放送に関する送信の標準方式第十一条第三号及び第十八条の規定に基づく標準テレビジョン文字多重放送の放送番組のデータの送出等 |date=2000-02-23 |website=総務省電波利用ホームページ |accessdate=2023-10-17 |archive-url=https://web.archive.org/web/20231017110933/https://www.tele.soumu.go.jp/horei/reiki_honbun/72999265001.html |archive-date=2023-10-17 |url-status=live}}</ref>に準拠したモードである<ref>{{Cite news|和書|title=パソコンも楽器に|newspaper=日経産業新聞|pages=8|date=1984-10-31}}</ref><ref name="OPL2 アプリケーションマニュアル">{{Cite book|title=YM3812 FM OPERATOR TYPE-L(OPLII) APPLICATON MANUAL|publisher=ヤマハ}}</ref>。

* [[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。[[タイトー]]の『[[バブルボブル]]』や、『[[テラクレスタ]]』（海外版）をはじめとした[[日本物産]]のアーケードゲームなどで使用されていた。
* Y8950([[MSX-AUDIO]]) 2オペレータ9chまたは6ch + リズム5ch、[[ADPCM]] 1ch（16kHz/4bit/[[モノラル]]）、32kB - 256kBの波形メモリを外部に持てる。MSXの音源規格にあわせ、OPL相当の機能に加えADPCMの回路機能を包含しており、チップ表面には、MSXのロゴと、MSX-AUDIOの表記があり、マニュアルには他のチップでは存在する「Operator Type」等の表記が無い。[[MSX]]の拡張カートリッジや[[PC-9800シリーズ]]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。
* [[YM3812|YM3812/FM1312]](OPL II) 2オペレータ9chまたは6ch + リズム5ch、{{仮リンク|AdLib|en|Ad Lib, Inc.#Products}}や[[Sound Blaster]]で使用。YM3812はYM3526とハードウェアレベルで互換性があり、そのまま差し替えて使用することが可能<ref name="OPL2 アプリケーションマニュアル" />。[[サイン波]]以外の発振も可能になり<ref name="OPL2 アプリケーションマニュアル" />、音作りの幅が広がった。また、初期のSound Blaster ProではOPL IIを2台搭載した。また鉄道車両に搭載されているチャイムの一部（八幡電器産業 YA-92043やYA-96139など）の音源部にも採用されている。
* [[YMF262|YMF262-M]](OPL3)：2オペレーター/4オペレータ可変。リズム部はOPL同等。2オペレータ18ch、4オペレータ6ch＋2オペレータ6ch、4オペレータ6ch＋2オペレータ3ch＋リズム5chなど動作モードが多い。ベース波形を8種類から選択可能。 主にSound Blasterシリーズに搭載されていたチップである。Sound Blaster Proの後期モデルから採用され、以後のモデルにも本製品や互換品が利用されている。SB互換音源としてEPSON PCシリーズの[[Microsoft Windows 3.x|Windows 3.1]]対応機や、サードパーティ製音源等にも採用例がある。ゲームセンター向けのメダルゲームを多く開発製造してきたシグマ社のビデオスロット、ビデオポーカー、メカニカルスロット用のゲーム基板、SG97V/SG97Mにも搭載されている<ref>{{Cite web2 |df=ja |url=http://blog.livedoor.jp/medage/archives/21395641.html |title=整備する：シグマ SG97VM-1の修理 01 |website=メダゲーを買う |date=2012-12-19 |accessdate=2024-01-09}}{{信頼性要検証|date=2024年1月}}</ref>。Sound Blasterシリーズが[[PC/AT互換機]]では事実上の標準といえるほど普及していたことや、マイクロソフトがWindows 3.1向けに制定したサウンドカード仕様である{{仮リンク|Windows Sound System|en|Windows Sound System}}がOPL3の利用を前提としていたこともあり、「SBPro互換」と称するOPL3コアを流用した互換品やエミュレーションチップも数多く存在する。
** YMF262-S：[[QFP]]版
** YMF289（OPL3-L)：OPL3の省電力版。PCMCIA版Sound Blaster等で採用。
** YMF297-F：PC-9801-118サウンドボード用。OPL3の機能に加え、OPNA互換モードも備えている。このため118ボードは86ボードとの互換性を保ちながらWindows Sound Systemにも対応している（ただし118ボードはDOSからの利用は正式サポートされていなかった）。
** CT1747：クリエイティブテクノロジーによる互換チップ。OPL3同等のコアが内包されている。
** YMF701(OPL3-SA)：16bitのサウンドCODEC、MIDI I/Fを備え、ワンチップでSBPro互換を実現している。
* [[YMF278|YMF278B-F/YMF278B-S]] (OPL4) ：OPL3に24chのPCM音源を付加した製品。YAMAHA SOUND EDGE SW-20、[[MSX]]の拡張カートリッジMoonsound（ムーンサウンド）、コンピュータ・テクニカ製のPC-98x1用拡張サウンドボードであるオールサウンドプレーヤー98（SPB-98）で使用されていた。
** FM音源部はOPL3同等 
** PCM24音同時発音,最大512音色
** 入力クロック 33.8388MHz
** 音声出力データのサンプリング周波数 44.1kHz
** 波形データは8ビット、12ビット、16ビット構成を選択可能
** 各音声出力チャンネルは個別に16段階の[[パンニング (音響)|パン]]設定が可能
** 外部メモリはROMまたはSRAMを接続可能、容量32Mビット
** 1Mビット、4Mビット、8Mビット、16Mビット用チップセレクト信号出力可能
** 音声出力6ch、YAC513(DAC)を接続可能
** エフェクターYSS225(EP)接続可能
** 80ピンQFP(YMF278B-F)または100ピンQFP(YMF278B-S)

{{-}}

=== OPLL系 ===
[[ファイル:YM2413_01.jpg|thumb|YM2413]]

音色データをチップに内蔵し、制御を単純化したOPL2のサブセット。キャプテンシステム端末・文字放送受信機用として開発されたが、他の用途向けに音色データのセットが異なるバリエーションがある。また、音色データを内蔵している関係で、ノートオフ後のリリース途中で次のノートオン信号を受信すると、自動的に前の音を消音してから次の音を発生する機能（フォースダンプ機能）が搭載されている。また、音色データがテーブル式となった事で、FM音源の特徴であったダイナミクスによる音色そのものの変化が大幅に制限されている。

* [[YM2413]](OPLL) 2オペレータ9chまたは6ch + リズム5ch。OPL2のサブセットで、特定の音色セットを内蔵することで制御を単純化した廉価版にあたる。他のOPL系のチップと比較し、音色を保持するレジスタが1音色分しか実装されておらず、パラメータの分解能も削られている。内蔵されたメロディ楽器15音色中9音色とリズム楽器5音色は、キャプテンシステムのメロディ機能と文字多重放送の付加音機能の基本機能で規定された音色である<ref name="文字多重放送 法律" /><ref>{{Cite journal|和書|journal=[[月刊アスキー]]|title=メロディ15音色,リズム5音色を内蔵したFM音源LSI|publisher=[[アスキー (企業)|アスキー]]|issue=1986年8月号|page=105|doi=10.11501/3250703}}</ref>。キャプテンシステム端末・文字放送受信機に搭載された他{{Efn2|使用例として[[NTT]]のキャプテン端末（[[NEC]]製）「キャプメイトV15E」<ref>{{Cite journal|和書|author=石渡直樹|title=高密度キャプテン端末（ランク3）|journal=NEC技報|volume=42|issue=5|publisher=NECマネジメントパートナー|year=1989 |month=4 |issn=0285-4139 |id={{JGLOBAL ID2|200902072495732927|J-GLOBAL ID：200902072495732927}} |doi=10.11501/3259709 |pages=112-119}}</ref>、[[松下電器]]の文字放送チューナー「TU-TX100」<ref>{{Cite journal|和書|author1=逸見英身|author2=山田直一|author3=角田浩樹|title=文字放送チューナ|journal=National technical report|volume=41|issue=4|publisher=松下電器産業技術総務センター技術情報部|year=1995 |month=8 |doi=10.11501/2358381}}</ref>。}}、<!--その価格から普及しなかった、MSX-AUDIOの廉価版として<ref>「早すぎた迷オプション MSX-AUDIO」『MSX MAGAZINE 永久保存版 2』アスキー書籍編集部編著、アスキー、2003年、pp.148-151。</ref>、-->[[MSX]]の拡張カートリッジ（[[FM-PAC]]）および[[MSX2+]]のFM音源規格[[MSX-MUSIC]]<ref>{{Cite journal|和書|doi=10.11501/3250730|journal=月刊アスキー|author=編集部|title=スペシャルレポート・MSX2+ プラスの中身|publisher=アスキー|issue=1988年11月号|pages=301-304}}</ref><ref>{{Cite journal|和書||journal=[[MSXマガジン]]|title=特集 MSX2+なんでも情報|publisher=アスキー|issue=1988年12月号|pages=134-155}}</ref>、[[セガマーク3]]用周辺機器のFMサウンドユニットおよび一体型の日本版[[セガ・マスターシステム]]<ref>{{Cite journal|和書|journal=[[ゲーマガ|Beep]]|title=衝撃デビュー！マスターシステム|publisher=[[日本ソフトバンク]]|issue=1987年11月号|pages=45-46}}</ref><ref>{{Cite web|url=https://game.watch.impress.co.jp/docs/interview/680874.html|title=「セガ3D復刻アーカイブス」インタビュー第3弾！|date=2014-12-18|website=[[Impress Watch|Game Watch]]|accessdate=2023-10-18|archiveurl=https://web.archive.org/web/20210306153113/https://game.watch.impress.co.jp/docs/interview/680874.html|archivedate=2021-03-06}}</ref>、[[UFOキャッチャー]]、麻雀学園、クイズカプコンワールド、ポンピングワールドなどのカプコンのアーケード基板、[[ニューパルサー]]・[[大花火]]・[[ジャグラー (パチスロ)|ジャグラー]]・[[スフィンクス7]]・他の一部の[[パチスロ]]機<ref>{{Cite web2 |df=ja |url=http://www1.yamasa.co.jp/40th_remnp/interview/int01.html|title=REMEMBER OF THE NEW PULSAR おもいでのニューパルサー|publisher=ヤマサ|accessdate=2023-10-17|archiveurl=https://web.archive.org/web/20130715200610/http://www1.yamasa.co.jp/40th_remnp/interview/int01.html|archivedate=2013-07-15}}</ref>などで使われていた。<!--ちなみにアーケード版[[ぷよぷよ]]のスタッフロールで「YM2413」という名称が登場するが、実際に演奏された音源は異なる。-->また、以下の様な派生品も存在する。
** YM2420(OPLL2)。ヤマハのポータブルキーボード、[[ショルキー]]シリーズに搭載された。内蔵音色セットなど性能・機能はOPLLと同等だが、自社の楽器用に制御手順が変更されている。
** YMF281(OPLL-P)。OPLLの内蔵音色を差し替えたもの。パチンコ向けとされる。
** MS1823(YM2423)。OPLLの内蔵音色を差し替えたもの。[[シャープ]]にOEM供給された。[[Philips]]のポータブルシーケンサーPMC100や[[Atari ST]]用のFM音源カートリッジに搭載された。
** 内蔵音色を差し替え、同時発音数がメロディー6音になったサブセット版がコナミのVRC VIIの音源部に採用されている。

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=== OPN系 ===
[[ファイル:YM2608_FMSynthesizerChip.jpg|thumb|YM2608]]
[[ファイル:Yamaha YM2612 chip.jpg|thumb|YM2612]]

4オペレータ。

* [[YM2203]](OPN) 4オペレータ、3ch + [[Programmable Sound Generator|PSG]](SSG)3ch / FMの1chは効果音または音声合成(CSM)モードとして使用可 + ノイズ1ch、[[PC-6000シリーズ#PC-6001mkIISR|PC-6001mkIISR]]・[[PC-6600シリーズ#PC-6601SR|PC-6601SR]]・[[PC-8800シリーズ]]・[[PC-9800シリーズ]]・[[MZ-2500]]・[[FM77AV]]などで使用。AY-3-8910と同様の機能を搭載しており、音声出力機能だけでなく、8bit×2系統のI/Oポートも実装。レジスタの構造も互換を持たせている。
** YMF264(OPNC)CMOS版。中期以降の[[EPSON PCシリーズ]]の26音源互換部に採用されている他、98NOTE向けのサウンドユニット（LSU-N98、NMB-G）にて使用。
* [[YM2608]](OPNA) 4オペレータ、6chステレオ + リズム6chステレオ + SSG3ch + ADPCM1chステレオ + ノイズ1ch<ref name="ym2608_application_manual">{{cite book|和書|title=YM2608 OPNA アプリケーションマニュアル|publisher=ヤマハ株式会社}}</ref>。YM2203の機能拡張版で、ソフトウェア上の互換性を有している{{R|ym2608_application_manual}}。[[PC-8800シリーズ]]・[[PC-9800シリーズ]]などで使用。
* [[YM2610]](OPNB) 4オペレータ、4chステレオ + SSG3ch + ADPCM7ch（周波数固定6+周波数可変1ch）ステレオ + ノイズ1chステレオ、YM2608[[下位互換]]、[[F2システム]]・[[ネオジオ]]などで使用
** YM2610B YM2610のFM音源を6chに拡張したもの。
* [[YM2612]](OPN2)/YM3438(OPN2C) 4オペレータ、6chステレオ。YM2608[[下位互換]]。一部の[[メガドライブ]]・[[FM TOWNS]]・セガ[[Cボード|Cボード/C2ボード]]（アーケード版『[[ぷよぷよ]]』他）・ニューUFOキャッチャーなどで使用。内蔵DACの解像度はYM2612、YM3438共に9ビットであるが、YM3438のみCMOS化された事によりノイズは減っている。また一部の[[FM TOWNS]]で使われた互換チップYMF276<ref>[http://www.purose.net/befis/towns/chip/ 『頭脳圧搾工場 in 仙台』のページ TOWNS搭載のチップ]</ref>は、汎用のシリアル接続[[デジタル-アナログ変換回路|DAC]]を接続可能である。解像度は16bit。
* [[YM2608#YMF288（OPN3)|YMF288]](OPN3) 4オペレータ、6chステレオ + リズム6chステレオ + PSG3ch + ノイズ1chステレオ、YM2608[[下位互換]]であるため、OPNAの代用として使われることもある。消費電力は低減し、チップサイズも小さくなったものの、I/O機能、CSM音声合成、ADPCM等が回路として削除されている。[[満開製作所]]のまーきゅりーゆにっと、[[PC-9821]]等で利用されている。
* YMF297（OPN4 もしくは OPN3/OPL3） OPN3にOPL3互換動作モードを追加したもの｡PC-9801-118音源ボードに使用された｡

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=== OPM系 ===
[[ファイル:Yamaha YM2151.PNG|thumb|YM2151]]
[[ファイル:YAMAHA-YM2164.jpg|thumb|YM2164]]

4オペレータ。<!--OPNに対して音色のパラメータが増えている。その中でも|OPMのほうが古いのに｢増えている｣はおかしい-->特筆すべきは、基準音の整数倍の周波数から大幅に周波数をずらした正弦波で変調をかけられるようになっている事で、これを実現するパラメータを一般的に「デチューン2」もしくはDT2と呼ぶ<ref name="『マイコンBASIC』">『マイコンBASIC Magazine DELUXE ゲーム・ミュージック・プログラム大全集III』（電波新聞社、1989年） pp. 23, 28。</ref>。このため[[シンバル]]等の金属製打楽器にみられるような非整数倍音成分を含むものなどの音作りが容易になっている<ref name="『マイコンBASIC』" />。<!--なお、「デチューン1」に相当するものは、OPN系にも実装されている。|OPNとの不必要な比較-->
なお、他に「デチューン2」に相当するパラメータを持つFM音源チップに、OPQ、OPU（いずれもポータトーン、ポータサウンドの一部モデルに搭載）がある。

* [[YM2151]](OPM) 4オペレータ、8chステレオ。1980年中盤～1990年中盤のアーケードゲーム基板、[[X1 (コンピュータ)|X1]]・[[X68000]]、一部の[[MSX]]などで使用。特にアーケードゲームでは数多くのメーカーに広く用いられ、PCM音源との併用で使用されることが多かった。
* YM2164(OPP) 4オペレータ、8chステレオ DX21、DX27、DX27S、DX100、FB-01、SFG-05、コルグDS-8、707等で使用。

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=== OPZ系 ===
[[ファイル:YM2414_02.jpg|thumb|YM2414]]

4オペレータ。OPM/OPPの派生型で、ほぼ上位互換。ヤマハの[[ポータトーン]]・[[キーボーディシモ]]シリーズ等では、下位モデルにOPP、上位モデルにOPZが搭載されるといったような棲み分けがされている。

* [[YM2414]](OPZ) 4オペレータ、8chステレオ。YAMAHA TX81ZおよびV2(DX11)ほか多数で使用。波形選択パラメータにより正弦波を含む8種類の波形を使用できる。OPMと比較して、オペレータごとの周波数倍率を細かく指定できるため、柔らかいストリングスの音を作れる（キャリアを4.01倍、モジュレータを3.99倍にして直列に組み合わせるなど）利点がある。パッケージ、ピンアサイン及び使用するDACがOPM/OPPと共通しているが実際に置換して互換性確認したユーザーはまだいないようである。
* YM2424(OPZII) 4オペレータ、8chステレオ YAMAHA V50にて2個使用。YM2414から、FIXモードでのオペレータ発振可能周波数が拡大された。

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=== OPX系 ===
[[ファイル:Yamaha YMF271-F 01.jpg|thumb|YMF271-F]]

* YMF271-F(OPX)
** 2オペレータ（4アルゴリズム）,3オペレータ（8アルゴリズム）,4オペレータ（16アルゴリズム）のいずれかに設定可能。
** FM演算用に7種類の内蔵プリセットデータまたは外部メモリのPCM波形データを使用可能。
** エフェクターLSI(YSS225)との8chインターフェイス内蔵。
** PCM同時12音。
** 波形データ用にROMまたはRAMを8MBリニアアクセスで接続可能。
** 波形データフォーマットは8ビットまたは12ビットリニア。
** PCMはループ機能とオルタネートループ機能によりデータを節約可能。
** スロット数は48。
** LFO内蔵で各スロット毎に波形、周波数、周波数変調、振幅変調の設定が可能。
** 音声出力サンプリングレートは44.1kHz（マスタークロック16.9344MHz時）。
** 音声出力は4ch出力可能で、各チャンネルごとにパンの設定可能。
** パッケージは128ピンQFP。

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=== OPS系 ===
[[ファイル:DX7IIDmainboard.jpg|thumb|YM2604/YM3609]]

6オペレータ/16chステレオ/32アルゴリズム。オペレータ部(OP)とエンベロープジェネレータ部(EG)に分離している。入力クロックは9.4265MHz。動作クロックは4.71MHzである。OP部はEGから送られる14bitの周波数データを元にSINテーブルの値を読み、同じくEGから送られる12bitのエンベロープ値を使って出力を決定する。内部データは12bit値とシフト値で構成されているが実際の音声信号を得る手順はOPSとOPSIIで若干異なっており、OPSの場合12bitのデータを12bitD/Aコンバータ(BA9221)に対して出力し、得られた信号をアナログスイッチを通してシフトすることで音声信号を得るのに対し、OPSIIでは12bitのデータを内部でシフト操作して15bitデータに変換した上で16bitD/Aコンバータ(PCM54HP)に出力することで音声信号を得ている。DXシリーズやTXシリーズで使用された為かなりの数量が出回ったが、YM2151のようにICとして外販されたわけではないため、情報が公開されておらず内部レジスタ構成などは一切不明である。

* YM2128(OPS)+YM2129(EGS)
** DX7/DX1/DX5/TX216/TX816等で使用。
* YM2604(OPSII)+YM3609(EGM)
** DX7IID/DX7IIFD/TX802等で使用。

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=== モバイルオーディオ(MA)系 ===
主に[[携帯電話]]の[[着メロ]]用として開発されたシリーズ。音色テーブルとシーケンスデータを与えることで、自動的に演奏するシーケンサーを内蔵している。[[携帯情報端末|PDA]]や車載用、家電組み込み用などもここから派生した。

* YMU757(MA-1)
** 2オペレータ?FM4ch
** 4音同時発音
* YMU759(MA-2)
** 4オペレータFM8音（または2オペレータ16音）+4bitADPCM（4k/8kHz）1音、ステレオ出力
** 同時発音数（チップ最大性能）16
* YMF761(PA-1)
** YMF759(MA-2)とほぼ同スペックだが、[[PalmOS]]用の標準音源としての制御インターフェースが追加されている。
* YMU762(MA-3)
** 4オペレータFM16音（または2オペレータ32音）+WaveTable音源8音+PCM/ADPCM（4～48kHz）2ストリーム、ステレオ出力
** 同時発音数（チップ最大性能）40
* YMU765(MA-5)
** FM音源部はMA-3と同じ。Wavetable発音数増、フォルマント発声音源(HV)および簡易アナログ音源(AL)を追加。
** 同時発音数（チップ最大性能）64
* YMU786/790/791(MA-7/7D/7i)
** MA-5をベースに、3Dエフェクトプロセッサ・リバーブプロセッサ等を追加。マルチファイル同時再生（4ファイル）およびアプリケーションからのリアルタイムMIDIINコントロールに対応。
** ピアノ、ストリングスなどWavetable音源の音色追加。
** ユーザーRAMの容量増加。MA-5の8KBから16KBへ増加。
** 汎用エフェクタの追加。（ディストーション、オーバードライブなど）
** 同時発音数（チップ最大性能）128
** ベースチップYMU786にはアナログ出力ブロック（ミキサー、ヘッドフォンアンプ等）がインテグレートされている。
** YMU790はYMF786よりアナログ出力ブロックを取り除いたもの。
** YMU791はYMF786に[[アナログ-デジタル変換回路|ADコンバータ]]、[[マイクロフォン|マイク]]入力、[[ライン (音響機器)|ライン]]入力、レシーバアンプ等を追加し入出力を集約化したもの。
* YMF825(SD-1)
** YMU762(MA-3)のFM音源部分と同スペック。
** 4オペレーター16和音、基本波形29種類から選択、3バンドイコライザーを内蔵。
** DACと900mwのアンプを内蔵しているため、直接スピーカーを駆動することが可能。
** 中国市場向け家電用として開発されたが、好事家向け工作キットとしても流通している<ref>{{Cite web2 |df=ja |url=https://yamaha-webmusic.github.io/ymf825board/intro/ |title=YMF825Boardの紹介 |website=ヤマハ |accessdate=2017-08-06 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20170806134715/https://yamaha-webmusic.github.io/ymf825board/intro/ |archivedate=2017-08-06}}</ref>。

=== その他 ===
[[ファイル:315-5687_01.jpg|thumb|YMF292-F]]

* YMF292-F (SEGA 315-5687) SCSP(Saturn Custom Sound Processor) [[MODEL3]]、[[セガサターン]]およびその互換機、[[ST-V]]などで使用。
* SCSPはセガサターンのバージョンにより、複数の型番（タイプ）がある。
** PCM再生データサンプリングレート：DC～44kHz
** PCMデータ：8ビットまたは16ビットリニア
** 32ch FMまたはPCM
** すべてFM 4オペレータで使用した場合、8ch FMサウンド出力
** すべてPCMとして使用する場合は32ch PCMサウンド出力
** 1スロットにつき1LFO割り当て可能、32chのLFO使用可能。
** 32ch エンベロープジェネレータ内蔵
** プリスケーラ内蔵8ビットデジタルタイマー内蔵
** デジタルミキサー内蔵
** ヤマハ製FH-1 DSP内蔵。各種サウンドエフェクト制御
** リバーブ（ホール、ルーム、ボーカル、プレートなど）
*** 反響
*** エコー/ディレイ（ステレオ、モノラル）
*** ピッチシフタ（シングル、ダブル、トリプル）
*** コーラス、フランジャー
*** 交響曲サラウンド
*** ボイスキャンセル、オートパン
*** 位相、ひずみ
*** フィルター
*** パラメトリックイコライザ
** 4MビットDRAM接続可能（サウンドCPU 68EC000用プログラム、PCMサウンドデータ、DSP）
** DMA内蔵。SCSPとDRAM間のデータ転送に使用する。
** メインCPUインターフェイス：セガサターンの場合はSCUとSCSP間のインターフェイス(B-BUS)となる。
** サウンドCPUインターフェイス：68EC000とのインターフェイス。
** 割り込み出力(2ch)：メインシステム用およびサウンドCPU用
** 外部割込み信号入力：3ch（サターンでは未使用）
** リセット入力：セガサターンの場合はSMPCから出力されるリセット信号を入力する。
** デジタルサウンド出力
** 外部デジタル入力(1ch)
** MIDIインターフェイス内蔵（入力1ch、出力1ch）
* YM2403(OPLP)/YM2404(OPLM)
** エレクトーンHX-1に搭載。入力クロック3.2MHz。EGに相当するのはYM3807(MOD/Modulation Signal Generator)、D/AコンバータはYM3017である。名称にOPLの文字を含むがOPL系に含まれるのかは不明。
** HX-1は8オペレータ8chステレオの「FMポリ音色」と16オペレータ1chモノラルの「FMモノ音色」を使用できる。
** HX-1ではまた4オペレータのFM音源とAWM音源も使用できるがどのチップがFM音源の機能を持つのかは不明。HX-1に搭載された他のヤマハ製音源チップはYM3602(OPRW)YM3604(OPBW)YM2415(OPAW)の何れも名称に'W'の文字を含む3種類である。

== 関連書籍 ==
* {{Cite book|和書|author1=ジョン・チョウニング |authorlink1=ジョン・チャウニング |author2=デビッド・ブリストウ |others=広野幸治 訳 |title=DXシンセサイザーで学ぶFM理論と応用 |publisher=ヤマハ音楽振興会 |year=1986 |month=11 |isbn=4-6362-0835-8}}

== 脚注 ==
{{脚注ヘルプ}}
=== 注釈 ===
{{Notelist2}}
=== 出典 ===
{{Reflist|20em}}

== 参考文献 ==
* {{Cite journal|和書|title=サウンドエフェクトの基礎と応用|author=小坂直敏|journal=日本音響学会誌|volume=78|issue=2|pages=65-72|publisher=日本音響学会|year=2022|doi=10.20697/jasj.78.2_65 |ref={{sfnref|小坂|2022}} }}

== 関連項目 ==
{{Columns-list|20em|
* [[ヤマハ・DXシリーズ]]
* [[ヤマハ・TXシリーズ]]
* [[ヤマハ・SYシリーズ]]
* [[ヤマハ・TGシリーズ]]
* [[シンクラヴィア]]
* [[AudioEngine]]
* [[LA音源]]
* [[ジョン・チャウニング]]
}}

== 外部リンク ==

{{サウンド・シンセシス方式}}
{{ヤマハ製音源チップ}}

{{DEFAULTSORT:FMおんけん}}
[[Category:シンセサイザー]]
[[Category:電子音源の合成方式]]
[[Category:音源チップ]]
[[Category:ハードウェア]]
[[Category:MSX]]