8 bit紅白機風格島嶼天光，古早電子音PSG音源原理解析

在太陽花學運期間，由滅火器樂團製作的樂曲島嶼天光彷彿成為整場活動的主題曲，此外滅火器樂團還無償提供島嶼天光和晚安臺灣等2首歌曲的版權，給支持太陽花學運的民眾非商業行為使用，於是tint就使用PSG音源製作了紅白機風格的島嶼天光，讓這首歌染上濃濃的復古風味。

透過合成音源重現紅白機音調

8 bit風格島嶼天光的創作者為ptt網友tint，他表示他參考了TzuChin Hsu編寫的鋼琴譜，將樂譜輸入編曲軟體後，套用對紅白機PSG（Programmable Sound Generator，可程式化聲音產生器）音源進行取樣得到的音色檔，就可以透過合成的方式將「紅白機的音色」當作樂器，進行演奏。

筆者在去函詢問的過程中，tint建議筆者可以嘗試Sonar、Cakewalk、Cubase等編曲軟體，但是這些軟體都是所費不貲的PRO級專業軟體，所以筆者東翻西找，找來了免費的Modplug Tracker來試試，無耐筆者沒有什麼音樂天份，當然編不出什麼音樂，只好做罷，回頭研究PSG音源是什麼東西。

▲tint創作的8 bit風格島嶼天光，讓對懷舊遊戲情有獨鍾的筆者聽了感動不已。

▲Modplug Tracker的操作介面，使用者可以編寫多組音軌，並進行混音。

▲進行編曲當然就要手動輸入樂譜，如果填入現成樂譜還好，但是談到創作的話筆者就舉雙手投降。

▲最重要的音色部份就是要導入紅白機的音色檔，之後就可以透過軟體演奏出編寫好的曲目。

PSG音源只能發出電子音

從聲學角度出發，聲音的變化主要可以分為音量、音調、音品等3大要素，反應在聲波上，上述3個要素分別受震幅、頻率、波形影響。前兩者很容易理解，震幅越大、音量越大，頻率越高、音調越高，反之亦然。
然而音品的概念比較複雜，音品可以想像為聲音的特色，比方說鋼琴和吉他都有各自的音品。會造成音品不同的原因，是因為不同的發音體皆會產生不同的波形，大部分的樂器所發出之聲波都不是單純的正弦波，而是由基音和多組不同頻率的泛音複合而成的複合波，這種複雜的波形就是各種樂器的音品。
基本上PSG音源只能產生不同的震幅與頻率，無法改變聲音的波形，所以只能發出呆板的電子合成音，無法更進一步模擬現實的樂器。在PSG音源之後出現的FM（Frequency Modulation，頻率變調）音源，則具有更強的波形控制能力，因此能發出更豐富、貼近現實樂器的聲音。

▲聲波的震幅會影響音量的大小。（圖片來源：滴了庵日録）

▲音調則是受聲波的頻率影響。（圖片來源：滴了庵日録）

▲各種不同的波形聽起來會有不同的音品。（圖片來源：滴了庵日録）

▲惡魔城X的配樂透過FM音源重新編曲，可以明顯感受出與PSG音源不同之處。

紅白機可以發出什麼聲音

紅白機的聲音處理單元內建於中央處理器內，屬於PSG音源，它具有2組矩形波、1組三角波、1組DPCM（Differential pulse-code modulation，差異脈衝編碼調變）以及1組噪音的處理能力。
在矩形波的部份，紅白機可以發出54Hz到28kHz的頻率，做為主旋律使用。三角波的工作頻率介面27Hz到56kHz之間，基本上的任務是做為低音聲線，此外它在高頻的音色與正弦波比較接近，也可以用來模擬木管樂器的聲音。DPCM頻道可以播放錄製於卡帶內的音色樣本，不過由於受限於卡帶中ROM容量的限制，所以大多用來模擬鼓、鈸等低頻、音色單調的打擊樂器。噪音頻道則是用來呈現爆炸、打擊等音效使用。

▲紅白機的處理器為RP2A03E，內含PSG音源產生單元。（圖片來源：維基百科，上傳者：Yaca2671）

延伸閱讀：

【模擬器改造】Famicom 紅白機：王者已逝，風韻猶存
自己改裝紅白機，變身成 PC 手把 + USB Hub，又爽又實用！
把點陣圖變得更粗糙，這13款經典遊戲你能猜出幾款呢？
超級瑪莉、洛克人、魂斗羅，開瀏覽器就玩