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SCSPユーザーズマニュアル/4.3　音源部レジスタ

　今までは演算により"MDXSL"および"MDYSL"を求めてきましたが、変調をかける側(モジュレータ)とかけられる側（キャリア）のスロット番号から、表4.16のパラメータ対応表を用いて、"MDXSL"および"MDYSL"の値を導き出すことができます。
　以下にパラメータ表を用いながら、図4.33の"MDXSL"および"MDYSL"を求めていきます。

(1)スロット０に設定するパラメータ
　スロット0は、セルフフィードバック構成をとっているため、キャリアスロット番号およびモジュレータスロット番号が"00"になります。この時の"MDXSL"および"MDYSL"はパラメータ表から、

最新サンプル　．．．．．　２０Ｈ
過去のサンプル　．．．．　００Ｈ

　となります。先にも記述したように、セルフフィードバックの場合同世代を入力に用いますと発振する可能性があるので、この使用法は避けてください。

(2)スロット２に設定するパラメータ
　スロット2は、複数入力の構成をとっています。
　まずスロット1を入力とした時ですが、キャリアスロット番号は"02"、モジュレータスロット番号が"01"になります。この時の"MDXSL"および"MDYSL"はパラメータ表から、

最新サンプル　．．．．．　１ＦＨ
過去のサンプル　．．．．　３ＦＨ

　となります。

　次にスロット0を入力とした時ですが、キャリアスロット番号は"02"、モジュレータスロット番号が"00"になります。この時の"MDXSL"および"MDYSL"はパラメータ表から、

最新サンプル　．．．．．　１ＥＨ
過去のサンプル　．．．．　３ＥＨ

　となります。

(3)スロット３に設定するパラメータ
　スロット3は、スロット2の出力を入力としています。従って、キャリアスロット番号は"03"、モジュレータスロット番号が"02"になります。この時の"MDXSL"および"MDYSL"はパラメータ表から、

最新サンプル　．．．．．　１ＦＨ
過去のサンプル　．．．．　３ＦＨ

　となります。

表4.16　MDXSL・MDYSLとスロットとの関係 

 MDXSL・MDYSL                      キャリアスロット番号 
 パラメータ値    00  01  02  03  04  05  06  07  08  09  10  11  12  13  14  15 
  (SAMPLE)
 最新   過去              モジュレーションスロット番号 SLOT 00〜31
 20H    00H   00  01  02  03  04  05  06  07  08  09  10  11  12  13  14  15 
 21H    01H   01  02  03  04  05  06  07  08  09  10  11  12  13  14  15  16 
 22H    02H   02  03  04  05  06  07  08  09  10  11  12  13  14  15  16  17 
 23H    03H   03  04  05  06  07  08  09  10  11  12  13  14  15  16  17  18 

 24H    04H   04  05  06  07  08  09  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19 
 25H    05H   05  06  07  08  09  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20 
 26H    06H   06  07  08  09  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21 
 27H    07H   07  08  09  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22 

 28H    08H   08  09  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23 
 29H    09H   09  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24 
 2AH    0AH   10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25 
 2BH    0BH   11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26 

 2CH    0CH   12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27 
 2CH    0DH   13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28 
 2EH    0EH   14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29 
 2FH    0FH   15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30 

 30H    10H   16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31 
 31H    11H   17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  00 
 32H    12H   18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  00  01 
 33H    13H   19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  00  01  02 

 34H    14H   20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  00  01  02  03 
 35H    15H   21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  00  01  02  03  04 
 36H    16H   22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  00  01  02  03  04  05 
 37H    17H   23  24  25  26  27  28  29  30  31  00  01  02  03  04  05  06 

 38H    18H   24  25  26  27  28  29  30  31  00  01  02  03  04  05  06  07 
 39H    19H   25  26  27  28  29  30  31  00  01  02  03  04  05  06  07  08 
 3AH    1AH   26  27  28  29  30  31  00  01  02  03  04  05  06  07  08  09 
 3BH    1BH   27  28  29  30  31  00  01  02  03  04  05  06  07  08  09  10 

 1CH    3CH   28  29  30  31  00  01  02  03  04  05  06  07  08  09  10  11 
 1DH    3DH   29  30  31  00  01  02  03  04  05  06  07  08  09  10  11  12 
 1EH    3EH   30  31  00  01  02  03  04  05  06  07  08  09  10  11  12  13 
 1FH    3FH   31  00  01  02  03  04  05  06  07  08  09  10  11  12  13  14 


 MDXSL・MDYSL                      キャリアスロット番号 
 パラメータ値 16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31 
  (SAMPLE)
 最新   過去              モジュレーションスロット番号 SLOT 00〜31
 20H    00H   16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31 
 21H    01H   17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  00 
 22H    02H   18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  00  01 
 23H    03H   19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  00  01  02 

 24H    04H   20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  00  01  02  03 
 25H    05H   21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  00  01  02  03  04 
 26H    06H   22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  00  01  02  03  04  05 
 27H    07H   23  24  25  26  27  28  29  30  31  00  01  02  03  04  05  06 

 28H    08H   24  25  26  27  28  29  30  31  00  01  02  03  04  05  06  07 
 29H    09H   25  26  27  28  29  30  31  00  01  02  03  04  05  06  07  08 
 2AH    0AH   26  27  28  29  30  31  00  01  02  03  04  05  06  07  08  09 
 2BH    0BH   27  28  29  30  31  00  01  02  03  04  05  06  07  08  09  10 

 2CH    0CH   28  29  30  31  00  01  02  03  04  05  06  07  08  09  10  11 
 2DH    0DH   29  30  31  00  01  02  03  04  05  06  07  08  09  10  11  12 
 2EH    0EH   30  31  00  01  02  03  04  05  06  07  08  09  10  11  12  13 
 2FH    0FH   31  00  01  02  03  04  05  06  07  08  09  10  11  12  13  14 

 30H    10H   00  01  02  03  04  05  06  07  08  09  10  11  12  13  14  15 
 31H    11H   01  02  03  04  05  06  07  08  09  10  11  12  13  14  15  16 
 32H    12H   02  03  04  05  06  07  08  09  10  11  12  13  14  15  16  17 
 33H    13H   03  04  05  06  07  08  09  10  11  12  13  14  15  16  17  18 

 34H    14H   04  05  06  07  08  09  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19 
 35H    15H   05  06  07  08  09  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20 
 36H    16H   06  07  08  09  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21 
 37H    17H   07  08  09  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22 

 38H    18H   08  09  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23 
 39H    19H   09  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24 
 3AH    1AH   10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25 
 3BH    1BH   11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26 

 1CH    3CH   12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27 
 1DH    3DH   13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28 
 1EH    3EH   14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29 
 1FH    3FH   15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30

※表の見方
　まずキャリア側のスロット番号を見つけて、それに入力されるモジュレータのスロット番号を見つけます。それに対応するサンプル数を横の欄から見つけます。

　次に"MDL" ( Modulation Level ) について説明します。
　"MDL"は、変調入力XおよびYに加えられた変調信号による変調度(変調にかかり具合)を設定するパラメータです。この値を大きくすると周波数変調のかかり具合が深くなり、小さくするとかかり具合が浅くなります（図4.32）。

図4.32　MDL変調度

　"MDL"設定値による変調度を説明します。表4.15は"MDL"の設定値により、変調度が±ｎπになることを示しています。
　変調入力XおよびYに入力されたサウンドスロットの各データを、平均化演算部によって平均化します。Xに入力されたデータをXD、Yに入力されたデータをYD、平均化演算部の出力をZDとすると、以下の式のように表すことができます。


ＺＤ ＝ ( ＸＤ ＋ ＹＤ ) ÷ ２

　このZDが"MDL"によってレベル調整を受け、スロットのアドレスポインタ(位相加算器)に送られます。

図4.33　波形読み出しアドレスによる最大変位

　ＦＭ音声合成は、変調波形を加えない場合、時間−位相関数はリニア(線形)になります。ただし変調波形を加えると、変調波形分の変位が加わるため、リニアであった時間−位相波形がノンリニア（非線形）になります。 この変位が最大になるのは、ZDが±最大値をとる場合になります。MDLの変調度は、波形データ（サイン波）を１周期＝１Ｋワードにした状態で、ZDが±最大値をとった時の波形アドレスの変位（最大変位）を表しています。

表4.10　レジスタ設定値によるアドレス最大変位
MDL[3:0] 
 0〜4 
  5  
  6  
  7  
  8  
  9  
  A  
  B  
  C  
  D  
  E  
  F  
アドレス最大変位±
0326412825651210242048409681921638432768

　表4.16と表4.10を比較すると、π＝５１２(MDL＝AHの時)という関係が得られます。表4.16では波形データ（サイン波）を１周期＝１Ｋワード（1024ワード）と考えていますが、数学的な表現方法では波形１周期分の長さを２πと定義しています。 従って今回のＦＭ音声合成では、１周期＝１Ｋワードのサイン波を使用しているので、最大アドレス変位の５１２は、πで表すことができます。πを使用した表現方法は、波形データの１周期が１Ｋワードの時のみ有効なので、 その他の場合は、表4.10のアドレス変位による表現方法を使用してください。

　ＦＭ音声合成を行なう場合は、波形データを３周期分持つようにしてください。その理由は、アドレス変位が生じることに起因しています。 SCSPハードウェアでは、１Ｋワードアドレス変位分(MDL="AH")までは波形データをメモリ上に置いておく必要がありますが、１Ｋワードを越えるものに対してはハードウェアで自動的にクリッピング処理を行なうので、 １Ｋワードより多くの波形データを余分に置いておく必要はありません。

図4.34　ＦＭ合成時のアドレス変位

　ＦＭ音声合成を行なうときは、アドレス変位分だけ余計にデータを置いてください。基本的に±πであれば、"SA"以前、"LEA"以後にπ分の波形データを設定することにより、動作的には問題はありません(PLFOを使用しない場合)。 しかし図4.34のように３周期分のデータを置いた方が、好ましい設定方法といえます。

※クリッピング処理について
　これは先に記述したアドレス変位に関係します。アドレス変位の範囲は、"MDL"によって最大±３２７６８アドレス変化するので、基本波形１周期(１Ｋワード)の前後に、それぞれ３２周期（３２Ｋワード）分の波形データが必要となり、 全体で６５Ｋワードもの多量のメモリが必要となります。
　そこでSCSPでは、変位が１Ｋワード越えるとクリッピング(越えないようにする処理)を行ない、変位を０に戻しています。これにより、いくら変位をしても全体で３Ｋワードの波形データがあれば、十分に対応できるようになっています。
　また変位用に用意された有効アドレスビットが１０ビットであることから、クリッピング処理を行なうことになりました。

図4.35　クリッピング処理時のウェーブデータ

　図4.35のように、変位後に予備波形を越えたとしても、位相が２πを越えた時点で０に戻します。

　次に、SCSPでのＦＭ構成(アルゴリズム)の組み方について説明します。SCSPのスロットは、基本的に２入力、１出力の構造になっているので、ひとつのスロットに対して接続することができる （変調をかけることができる）スロット数は、最大２個までとなります。

図4.36　スロットの接続数

　図4.36のように、２つまでならば変調は可能です。また、サウンドスタックから変調データ(ソース)を持ってくるという点を考慮すると、SCSPでは図4.37、図4.38、図4.39、図4.40のようなＦＭ構成を組むことができます。
　(図4.37はセルフフィードバックがかかったスロットに、さらに他のスロットで変調をかける構成、図4.38は複数スロットを含んだ多段フィードバック、図4.39は多段フィードバックとセルフフィードバックを組み合わせた複合型フィードバック、 図4.40は多段フィードバックをかけた各スロットに別のスロットで変調する複合変調タイプを表しています。)

図4.37　セルフフィードバック変調

図4.38　多段フィードバック
 図4.39　複合フィードバック

図4.40　複合変調

　図4.41および図4.42に基本となるＦＭ構成の具体例を示します。ＦＭ音声合成を行なう上での参考にしてください。各スロットの上側の２本は変調入力、下側の線はスロットの出力を表します。
　また、図4.41および図4.42ではスロット同士の接続を１本しか行なっていないように見えますので、実際には破線の部分も接続するようにしてください。

図4.41　FM構成アルゴリズムパターン１

図4.42　FM構成アルゴリズムパターン２

　ＦＭ音声合成において最上段のスロットは、セルフフィードバックがない場合には、何も接続されるものがありません。このような場合は、"MDL"に0B"〜"4B"の値を設定し、変調度を"0"に設定してください。 これにより、変調入力を"0"に設定することができます。

※最上段スロットの定義
　最上段スロットとは、アルゴリズムの各タワーの１番上のスロットを指します。図4.43では、S0のタワー、S1,S2のタワー、S3,S4,S5,S6のタワーの３つがあります。これらの最上段スロットは、S0,S1,S6となります。

図4.43　7スロット ＦＭ構成

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