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从芯片显微照片逆向工程 Yamaha DX7 合成器的声音芯片
Reverse-engineering the Yamaha DX7 synthesizer's sound chip from die photos
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导读
作者借助芯片裸片（die）照片，逆向工程了雅马哈 DX7 合成器的 FM 音源芯片，逐个模块讲解这块 1983 年的数字芯片如何在硅片上实现调频（FM）合成——包括存储在 ROM 中的正弦查找表、对数/指数运算和算子连接方式。DX7 是史上最具影响力的合成器之一，定义了 80 年代流行音乐的音色。
为什么经久不衰：它把音乐史和芯片设计史熔于一炉，展示了用纯硬件巧妙实现数字合成的思路，至今仍是音频工程与复古合成器爱好者的经典读物。
HN 评论精选
现代模块合成器用模拟控制电压驱动 FM 芯片，让人无需钻研 DX7 编程就能探索 FM 音色，是数字与模拟路线的有趣交汇。
这篇文章让我深感音乐技术发展历程中的曲折有多有趣。如今的模块合成器体系里，已经出现了使用类似 FM 音源芯片、却由电位器和模拟控制电压驱动的模块（如 busycircuits.com/alm011）。有人可能会觉得这既保留了 FM 音色的'廉价感'，又牺牲了数字 FM 的可复现性；但换个角度看，你因此可以自由探索 FM 合成的浩瀚音色版图，而不必一头扎进 DX7 编程的深渊——不用即时生成 sysex 信息去动态改变音色，只需把任何控制电压喂进模块输入，然后欣赏涌出的疯狂声音（比如这个视频，绝对不合所有人的口味）。补充：如果不想为模块系统花光积蓄，生成 sysex 消息同样能带你探索这些芯片的 FM 音色（fo.am 的 MIDI Mutant 项目）。
rotexo查看英文原文
Reading this really drove home to me just how amusing some of the twists and turns of music tech development are. In contemporary modular synth formats, you now have modules that use similar FM tone chips, but are controlled by potentiometers and analog control voltage inputs (for instance, https://busycircuits.com/alm011/). I could see how someone could conclude that this destroys the reproducibility advantages of digital FM synthesis, while preserving the cheesiness of FM sounds. From another perspective, you can freely explore the enormous landscape of sound produced by FM synthesis, without diving into the deep end of DX7 programming. Instead of generating sysex dumps on the fly to dynamically change the sounds produced by the synth, you just feed whatever control voltage you can come up with into the inputs of a module and bask in the insanity that comes out (for instance—https://www.youtube.com/watch?v=2-YEbg040ww definitely not everyone’s cup of tea). Edit: but if you want to explore the landscape of FM tones generated by these chips without spending all of your money on a modular setup, generating sysex messages will of course take you where you want to go: https://fo.am/activities/midimutant/
提问：DX7 基于 log2 的正弦查找表在非浮点的 8 位硬件中究竟该如何复现？
这可能略超出文章范围，但我以前读到过 DX7 基于 log2 的正弦波表，从数学上讲得通（log2(x)+log2(y)=log2(x*y)）。可当我试图复现时就困惑了：我的理解是这些值不是浮点数，那么输出应落在 8 位范围（0-257，或有符号的 -127 到 +127）内。假设我想表示信号值 127（即 sin(t)=127），计算器给出 log2(127)=6.9886，但这是浮点数，不会以这种形式存进查找表。我大概漏掉了什么显而易见的东西，恳请指正。
kennywinker查看英文原文
This is maybe a little outside the scope of your article, but I've read about the DX7's log2 based sine wavetables in the past, and it makes sense from a math standpoint (log2(x) + log2(y) = log2(x*y)). However, I find it confusing when I go to try to replicate it. My understanding is that these are NOT floating point numbers. In which case the output would be in the 8bit range of (0-257) or -127 to +127 if we're using signed values. So assuming I want to represent a signal value of 127 (i.e. sin(t) = 127) using base 2 logs, I punch this into my calculator and i get log2(127) = 6.9886. But that's not what's going to be stored in the signal LUT since it's a floating point number. I think I'm probably missing something obvious, but any clarification would be amazing.
DX7 靠'能弹钢琴'走红，但更便宜的 ROM 催生采样键盘（如 Korg M1）后，FM 合成器迅速失宠。
DX7 的一大卖点是它能弹出还不错的钢琴音色，而这在模拟合成器上从未真正实现过。不过一旦 ROM 变得便宜一些，Korg M1 这类内置真实钢琴采样的乐器就能提供好得多的钢琴音色。随着采样键盘抢占了'自然音色'市场，Acid House 等电子舞曲中模拟合成器音色的复兴又占据了'合成音色'的空间。很快就没有人再想要 FM 合成器了。
w0mbat查看英文原文
One big selling point of the DX7 was it did a decent piano sound, which was never really possible on analog. Once ROM got a bit cheaper though, you could get a much better piano sound from new instruments like the Korg M1 which used internal samples of real pianos. As the new sample-based keyboards hijacked the natural sound market, a resurgence of analog synth sounds in Acid House and other EDM took over the synthetic sound space. Pretty soon nobody wanted FM synths any more.
历次讨论
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