Można zaryzykować stwierdzenie, że era ośmiobitowych modułów brzmieniowych nadała grom komputerowym nowego wymiaru. Pojedyncze dźwięki wybrzmiewające z komputerów stacjonarnych, konsol oraz automatów w salonach gier pobudzały wyobraźnię graczy, a technologiczni pionierzy jak Nintendo czy Yamaha brnęli do przodu, aby ulepszyć jakość audio w ich produktach. W ten sposób, z końcem lat 80., nastała era 16-bitów. W tym artykule opiszę, jak zaczęła się era 16-bitowych konsol oraz jak działają 16-bitowe moduły brzmieniowe.

Sega popchnęła rynek gier do przodu.

Pierwsza 16-bitowa konsola została zaprezentowana na rynku w 1987 roku przez japońską firmę NEC i był nią PC Engine lub zwany inaczej TurboGrafx16. I choć nie była to do końca 16-bitowa maszyna, gdyż posiadała dwa wbudowane 8-bitowe procesory, to moduł graficzny wspierał 16-bitową grafikę, a sama konsola miała sześć kanałów audio stereo. Konsola sprzedawała się całkiem nieźle, lecz z czasem została daleko w tyle w stosunku do konsoli Sega Mega Drive (Genesis na rynku amerykańskim), która w tamtym momencie wyprzedziła nawet swojego największego rywala, Nintendo, ze swoją ośmiobitową konsolą NES.

Co sprawiło, że Mega Drive stanęło na podium? Odpowiedzią jest 16-bitowa technologia, którą Sega zaimplementowała w swojej nowej konsoli.
Mega Drive posiada dwa chipy dźwiękowe. Pierwszym z nich jest Texas Instruments SN76489, który odpowiada za efekty dźwiękowe oraz okazjonalnie za muzykę. Zachęcam do przeczytania mojego artykułu, jeśli chcecie dowiedzieć się więcej o tym chipie.

Data Discs · DATA007: GOLDEN AXE I & II

Drugim chipem jest Yamaha YM2612, który posiada 6 kanałów stereo do przetwarzania sygnału cyfrowego oraz jeden kanał PCM (pulse-code modulation) do sampli. PCM to w dużym uproszczeniu konwersja sygnału analogowego poprzez zapisanie go w kod binarny i przetworzenie go na sygnał cyfrowy. Przetwarzanie takiego sygnału istniało już w konsolach 8-bitowych, ale ulepszenie go do 16-bitów polepszyło jak na tamte czasy znacząco jakość audio. Warto dodać, że YM2612 został również wykorzystany w ponadczasowym syntezatorze Yamaha DX27 oraz Yamaha DX100. Dzięki tym dwóm chipom Mega Drive stało się najpopularniejszą konsolą, która wdrożyła modulację częstotliwości (ang. FM – Frequency Modulation) i zanim przejdziemy do dalszej części artykułu, chciałbym pokrótce wyjaśnić, jak ona działa.

Yamaha YM2612 posiada 6 kanałów stereo do przetwarzania sygnału cyfrowego oraz jeden kanał PCM.

Opracowana przez Johna Chowninga modulacja częstotliwości została ulepszona i zlicencjonowana przez Yamahę, która to wykorzystała ją właśnie w YM2612. Każdy dźwięk FM potrzebuje przynajmniej 2 generatorów sygnałów, zwanych inaczej oscylatorami. Sygnały wygenerowane przez oscylatory podzielone są na dwie osobne fale dźwiękowe. Pierwsza fala, sinusoidalna (sine wave), ingeruje w drugą falę, zwaną noszącą (carrier wave). Rezultatem jest sygnał, który przetwarzany jest przez generator obwiedni. Ten moduluje sygnał za pomocą różnych filtrów oraz może zmieniać jego dynamikę (np. atak lub długość wybrzmiewania).

Innowacje to jedno, ale jak wyglądało tworzenie muzyki na Segę Mega Drive? Dziś wystarczy zainstalować program do tworzenia muzyki 8/16-bitowej, natomiast pod koniec lat osiemdziesiątych potrzebne były inne rozwiązania. Dwa chipy dźwiękowe powodowały, że programowanie muzyki było nie lada wyzwaniem.

Data Discs · DATA012: ALTERED BEAST

Masato Yakamura tak opisuje proces tworzenia muzyki do „Sonic the Hedgehog”:

„Dziś wystarczy, że wyślesz dane e-mailem, lecz wtedy musiałem nagrać wszystko na kasetę. [śmiech] Później inżynier dźwięku przesłuchiwał moje nagranie i implementował je do gry. Następnie przesyłał mi chip z grą, bym mógł przesłuchać i sprawdzić moją muzykę. Dziś jest to nie do pomyślenia, ale wtedy musieliśmy tak robić w kółko, aż do stworzenia finalnego produktu.”

Równie kłopotliwe było samo tworzenie różnych brzmień. Jedną z metod pozwalającą zaoszczędzić czas na tworzeniu nowych brzmień, było zapisywanie stworzonych wcześniej instrumentów typu harfa, gitara elektryczna czy organy, by móc je później wykorzystać w innych grach. W ten sposób mamy identycznie brzmiące barwy w różnych grach. Dla przykładu ten sam instrument można usłyszeć zarówno w muzyce gry firmy Psygnosis „Shadow of the Beast II” z roku 1992, jak i w grze „Fatal Rewind” wydanej rok wcześniej.

Lucas Cordda

Oprócz komplikacji związanych z tworzeniem barw i implementacją muzyki do gier, kolejną przeszkodę stanowiły nadal ograniczenia pamięci systemowej, które znane były dobrze również twórcom muzyki 8-bitowej. Ponieważ poprzednie generacje konsol także borykały się z tym problemem, stąd tworzenie muzyki na 16-bitowe konsole polegało na zapętleniu poszczególnych sekwencji.

Nintendo zdało sobie sprawę, że nie ma szans konkurować swoim „podstarzałym” 8-bitowym NES-em z 16-bitowym Mega Drive.

Niemniej należy pamiętać, że był to dopiero początek ery 16-bitowej – okresu, gdzie dźwięk w grach zaczął być czymś więcej niż pojedynczymi sygnałami wychodzącymi z maszyn do gier. Pomimo swoich ograniczeń oraz skomplikowanego procesu implementacji audio, Sega popchnęła rynek gier do przodu. Nintendo zdało sobie sprawę, że nie ma szans konkurować swoim „podstarzałym” 8-bitowym NES-em z 16-bitowym Mega Drive, dlatego zdecydowało się pójść za ciosem i w 1991 roku wypuścić swojego 16-bitowego odpowiednika – SNES-a (Super Nintendo Entertainment System). To jednak materiał na osobny artykuł.

Czytaj więcej:

Współpracownik

Marcin Maślanka

Kompozytor, sound designer, klawiszowiec, amator technologii. Oprócz tworzenia muzyki i dźwięków do gier i filmów, interesuje go również inżynieria dźwięku na żywo i wszystkie technologiczne aspekty związane z jego przetwarzaniem.