Las capacidades de audio de esta consola son, cuanto menos, poco convencionales. Por un lado, el Mega Drive incorpora tecnología de audio de la generación anterior. Por otro lado, introduce una técnica de síntesis novedosa (aunque compleja). Así, en cierto modo, se obtienen dos generaciones en una sola consola.
Dicho esto, el Mega Drive está equipado con dos chips de sonido: un Yamaha YM2612 y un Texas Instruments SN76489.
Funcionalidad
Veamos qué ofrece cada chip, ya que son muy distintos.
Yamaha YM2612
(Video) Canales FM.
(Video) Canal PCM.
El Yamaha YM2612 es un sintetizador FM que proporciona seis canales FM, uno de los cuales puede reproducir muestras PCM en su lugar. Funciona a un sexto de la velocidad de reloj del 68000 y emite un canal a la vez, aunque alterna entre cada canal cada cuatro ciclos para crear la ilusión de generar los seis canales simultáneamente . Por esta razón, la tasa de muestreo del Yamaha YM2612 es de ~53 kHz. Además, acepta muestras PCM con una resolución de nueve bits . Ahora bien, el noveno bit nunca se documentó oficialmente, por lo que los juegos comerciales solo enviaban muestras de 8 bits. Aparte de eso, su bus está conectado exclusivamente al Z80.
La Modulación de Frecuencia (FM, del inglés Frequency Modulation) es una de las muchas técnicas profesionales utilizadas para producir sonido. Experimentó un notable auge de popularidad durante los años 80 y dio lugar a sonidos completamente nuevos, muchos de los cuales pueden escucharse en los éxitos del pop de aquella época (me encantaría darte una lista, pero mi gusto musical es un poco experimental).
Simplificando al máximo, el algoritmo FM toma una única forma de onda (portadora o carrier) y altera su frecuencia mediante otra forma de onda (modulador o modulator). El resultado es una nueva forma de onda con un sonido diferente. La combinación portadora-modulador se denomina operador, y varios operadores pueden encadenarse para componer la forma de onda final. Cada combinación da lugar a un sonido distinto. El YM2612 permite cuatro operadores por canal.
En comparación con los sintetizadores PSG tradicionales, esto supuso una mejora radical: ya no se estaba limitado a formas de onda predefinidas.
Texas Instruments SN76489
Video - Canales PSG.
Sonic The Hedgehog (1991).
El Texas Instruments SN76489 es un Generador de Sonido Programable (PSG, del inglés Programmable Sound Generator) capaz de producir tres ondas de pulso y un canal de ruido.
Se trata, de hecho, del chip de sonido original de la Master System, ahora integrado en el VDP. Este funciona a la velocidad del Z80.
Programar el PSG implica escribir en una única ubicación de 8 bits (llamada PSG port ), a la que pueden acceder ambas CPUs. Internamente, su bus está conectado únicamente al 68000, pero el árbitro de bus gestiona el acceso de forma transparente cuando el Z80 escribe en él.
Cabe señalar que en este ejemplo , el canal 'Pulse 3' permanece en silencio. Esto se debe a que el juego activa un modo que reserva el tercer pulso para modular el canal de ruido , una función presente también en la Master System.
Combinado
Video - Todos los canales de audio.
Sonic The Hedgehog (1991).
Ambos chips pueden emitir sonido al mismo tiempo; un componente adicional llamado Audio Mixer se encarga de recibir y combinar ambas señales.
Finalmente, la señal analógica resultante se transmite a través de la línea de salida de audio.
El director de orquesta
El Z80 es un procesador independiente por sí solo, por lo que necesita su propio programa (almacenado en los 8 KB de RAM disponibles) para interpretar los datos musicales recibidos del 68000 o de la ROM del cartucho y manipular eficazmente los dos chips de sonido. Este programa se denomina secuenciador o driver.
No obstante, el diseño de un driver de sonido no depende exclusivamente del Z80. Aunque el mapa de memoria del Z80 sugiere que es el único procesador capaz de controlar los dos chips de audio de forma conjunta (lo que puede ser un alivio para el 68000, que ya tiene bastante trabajo con otras tareas), el árbitro de bus puede detener el Z80 para conceder al 68000 acceso al YM2612 . No es tan eficiente, pero sigue siendo una alternativa viable para los programadores. Por ejemplo, el primer Sonic The Hedgehog implementó su driver de sonido en el 68000, mientras que las entregas posteriores delegaron esta tarea al Z80 .
El muestreo llevado al límite
En lugar de conformarse con kits de batería convencionales, más de un compositor musical ha llevado el canal PCM al límite para producir sonidos más naturales. Dado que esto solo podía implementarse mediante software, los juegos debían secuenciar y transmitir su música de forma continua sin superar los límites del Z80. La principal restricción era que, para rellenar su RAM durante la secuenciación, el bus principal debía bloquearse primero (impidiendo el envío de comandos o muestras a los chips de audio durante ese intervalo). De lo contrario, podían aparecer anomalías sonoras como silencios, notas congeladas o tasas de muestreo bajas.
Aunque al principio parecía un obstáculo insalvable, algunos juegos lo superaron con técnicas creativas. Por ejemplo, Toy Story (1995) de Traveller's Tales empleó el 68000 para secuenciar la música . Resultaba una tarea tan intensiva que solo podía ejecutarse en puntos muy concretos del juego, como el menú principal.
(Video) Canal PCM.
(Video) Todos los canales de audio.
(Video) Vista de osciloscopio de Toy Story (1995).
Aunque se podría argumentar que aún dista mucho de alcanzar la calidad de un CD (16 bits a 44,1 kHz), los avances conseguidos con respecto a sus predecesores merecen sin duda reconocimiento. Y siempre es este tipo de habilidad el que empuja los límites de la música en la siguiente generación de consolas.
Composición FM asistida
Programar un sintetizador FM ya se consideraba complicado con el panel del Yamaha DX7; imagina los quebraderos de cabeza de componer música únicamente con ensamblador del 68k/Z80...
Por fortuna, Sega distribuyó posteriormente un software para PCs con MS-DOS llamado GEMS para simplificar la composición (y depuración) de música para Mega Drive . Esta completa herramienta incluía numerosos patches (operadores preconfigurados) entre los que elegir, lo que puede explicar por qué algunos juegos tienen sonidos muy similares.
Además, su driver de audio permitía a los juegos instanciar más canales de los que el hardware admitía. Mediante el uso de valores de prioridad, la consola reproducía la música asignando dinámicamente los canales a los slots disponibles. Asimismo, los canales con alta prioridad pero sin música se omitían automáticamente.
Los canales también incorporaban cierta lógica al incluir condicionales en sus datos, lo que permitía que la música 'evolucionara' en función del progreso del jugador en el juego.
(Bonus) Sonido del Mega CD
He aquí un dato curioso: el complemento Mega CD proporcionaba dos canales extra para Audio CD, entre otras cosas. Uno de sus juegos más famosos, Sonic CD, presentaba composiciones muy impresionantes pero, como todos los juegos, tenía que reproducirse en bucle. El problema era que las pistas en bucle de una lectora de CD a velocidad 1x dejaban huecos perceptibles. Por ello, el juego incluía rellenos de bucle que se ejecutaban desde otro chip PCM mientras el cabezal del CD regresaba al inicio.
Por alguna razón, estos rellenos solo se encuentran en las primeras betas del juego y no llegaron a la versión de lanzamiento. Sin embargo, el remake de 2011 los incluyó finalmente.
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Audio - Versión MegaCD (1993).
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Audio - Versión remasterizada (2011).