みんな! 这里是w7n的完美音乐教室。好好学习，你就有望成为一位geek(读音：Baka)！
在SMB音乐教程尚未发布的时候，本人先写一篇关于NES的音乐浅论。不当之处，多多包涵。
1.前言
- 1.1 概述
- 1.2 关于NSF
- 1.3 相关软件
2.2A03音源
- 2.1 直角波
- 2.2 三角波
- 2.3 杂音波
- 2.4 DPCM
- 2.5 注意事项及其他内容
- 2.6 2A03作曲小攻略、2A03良曲
- 2.7 2A03音源有关内存
3.扩展音源
- 3.0 有关2A03的部分深入知识，包括DAC以及DPCM的PCM用法。
- 3.1 VRC6
- 3.2 VRC7
- 3.3 FDS
- 3.4 MMC5
- 3.5 N106(N163)
- 3.6 FME7(SN5B)
4.其他事项
(第3章以后内容暂待更新。)

1 前言
1.1 概述
Nintendo Entertainment System(Family Computer)是一个神奇的游戏机。NES成就了Nintendo在日美的游戏界霸主地位，也让美国游戏产业起死回生，在巅峰时期其市场占有率高达90%多。NES也是我们一代人的童年回忆。相信很多人听到NES的音乐，如果玩过那个游戏的话，一定会很怀念。
我们知道CPU是机器的中央处理器，也可能知道PPU(图像处理)，APU(音频处理)。现在我们要讲的就是有关APU。NES使用2A03 CPU和2A03 APU，PPU则独立开来，只通过少数内存地址进行数据交换。
NES APU有5个音源通道，分别是直角波1和2(SQ1, SQ2)，三角波(TRI)，杂音波(NOI)，差值编码波(简称DPCM)。编辑这5个通道的音，是通过向CPU内存段($4000-$4015)写入地址实现的。
简单普及：
NTSC NES(日美版)的一帧是1/60 s，PAL NES(欧版)的一帧是1/50 s。NES CPU频率为1.8MHz(NTSC，1789773Hz)，1.7MHz(PAL, 1662607Hz)。下面以NTSC计时为准。
$符号代表十六进制。

1.2 关于NSF
NSF(NES Sound Format)是专门表现NES音乐的一种文件形式。理论上来说NSF是一种程序，但是大多数NSF的表现形式都接近于MIDI的表现形式，亦即储存曲目资料。
目前，关于NES音乐的研究、创作等等，很多都依靠了NSF文件。
1.3 相关软一一件
FamiTracker：上手难度中等的强大NES音乐编辑器。
FamiTracker NSF Import Ver：不能编辑FamiTracker的文件，但是可以把NSF的曲目导入成FamiTracker文件。
VirtuaNES：很好的NES模拟器，可以用来播放NSF，但是播放效果不好。不过，VNES可以比较直观地显示出弹出哪些音，以及打击乐播放状况。
NSF播放器：比如VirtuaNSF。专门的NSF播放器就应该寻求播放效果较好的。

2 2A03音源
之前说过2A03音源的通道情况，下面将逐个介绍。
2.1 直角波
直角波有2个通道，即1和2，这2个没有实际差别，所以放在一起介绍。
何为直角波？直角波的波形如图所示。

这里面有一个概念：占空比(duty ratio)，亦如图，a和b的长度之比即为占空比。不同占空比的直角波音色有明显差别。NES APU中的占空比有4种：12.5%, 25%, 50%, 75%，其中75%和25%音色完全一样，但是应用上有部分区别，我们权且把75%占空比归到25%中。一般来说，占空比越靠近50%，声音就越趋向柔和，越远离50%，声音就越趋向尖锐。50%占空比的直角波是我们日常生活中随处可以听到的那种机器音。12.5%占空比的声音非常尖锐，25%介于其间。
具体点说：
占空比 低音 高音
12.5% 比较浑厚 尖锐，类似唢呐
25% 中间态，不浑厚 中间态(需细说)
50% 柔和，略浑厚 柔和且轻，可以模仿口哨
直角波是NES最简单也最重要的波形。一般NES乐曲的主旋律都是直角波来做的(不可能是NOI，部分情况为TRI，只有Konami等少数公司做的少数游戏用DPCM，只有Action 52等少数游戏用DPCM的PCM用法)。
直角波机能方面：
直角波拥有3种占空比，16种音量大小，即0到15，频率最低为54Hz，最高频率为28KHz但是意义较小(超声波你懂得……)。除此之外，直角波有预设的下滑音、减弱音功能。每一帧都可以变化直角波的这些属性值，所以音量变化和占空比变化也是直角波音色的重要决定因素。
占空比的值域记号为0到3，分别对应着12.5%,25%,50%,75%占空比。占空比变化一般是如下形式(不一定是按帧计)：0 1 2(少见，有时是0 2)；0 1(低音可以做Bass)；1 2；2 1；2 1 0；1 0。这样的音色与单一不变的直角波有差别，大家可以自己试验。
音量变化影响着音的柔和性。像这样的一个音量变化：3 4 5 5 6 6 6 5 5 5 4 4 4 3(然后持续3)，这个声音趋向柔和。如果是8 7 7 6 6 5 4 0(然后持续0，即静音)，一开头就迅速上升然后减弱，则这个声音趋向响亮。(语言表达可能不太容易，请自行想象笛子和钢琴的音量变化)这种变化对于25%直角波尤其显著：前者会造成柔和的声音，后者则很响亮(中等音高的音也是)。
8以上的音量都非常大，持续很多帧的这样的音给人感觉音量尤其大。
调整音高是通过调整波长(即与频率成倒数的物理概念)实现的。波长值域从$0000到$07FF(实际效果为$0001到$0800。太低的值的音根本听不到)，频率为1.8MHz除以波长实际效果值。
这里面有一个特殊应用就是颤抖的音。直角波用调整音量的方法来实现音的颤抖的效果不好(VRC7音源可以)，只能用变化频率(波长值)来实现，比如：降1-不变-升1-不变-升1-不变-降1-不变，如此往复。一般这种方法用于占空比为25%和12.5%的音，可以让音变得更动听，也可以创造悲伤氛围。
直角波能表现的音效非常多，具体利用方法很多，此处不提。直角波和杂音波是表现大部分音效的波形。

2.2 三角波
三角波有1个通道。这里看这个图，上面的波形是标准三角波，而下面的波形则是NES三角波。NES三角波和标准的三角波有微小差异，一般可以忽略(NES三角波有毛糙感，而且仔细听可能听出一个音量低的高音)。

三角波没有占空比的概念，也没有音量调节。同样的波长值，三角波比直角波的音低一个八度(频率为一半)。
三角波的音色：低音浑厚，可以做Bass；高音很靠近笛声。
不能用普通方法调整音量是三角波的一大弱点(用DAC法可以调节三角波音量范围为57%到100%，实用性不大，见3.0)，正因此三角波的用处受到了巨大限制。
三角波是一个重要性虽小但是不可或缺的波形，一般做Bass，也有其他应用。三角也适合表现颤抖的音。三角可以表现的音效较少(一般配合其他波形表现。另外我觉得超级马里奥中的跳跃用三角波表现更好)。


2.4 DPCM
DPCM有1个通道，是NES及扩展音源中所有通道中最强者。DPCM可以以较低的精度模仿在一定音量范围内的各种声音，比如鼓击，乐器，人声。下面的图片是一个人声的例子，样本长度大约2.5秒。

我们知道声音总有一个波形，DPCM就是用低精度模仿这种波形。看下图：每过一个计时点，DPCM的波形就上移1或者下移1，由此模仿出一个正弦波。(这个例子夸张了，实际上只有低音量时才会有这么差的精度)

DPCM有16种采样率，0到15。越高则精度越高，一般是用最高或次高精度，而且低于11的精度都很差。最高(15)采样率为33KHz。DPCM的默认播放方式是播放样本，样本最大容量为略少于4K，而最高精度的4K样本则只持续大约1秒钟，由此可见DPCM耗空间之大。(对比：超级马里奥兄弟的程序部分只有32K)
同一个样本可以用多种采样率，而且如果原样本是一个采样率为15的乐音，那么采样率稍低点的这个样本是音高较低的乐音。利用这点可以让DPCM也变成乐音部分(典型例子：Sunsoft中后期音乐、Super C等)，也可以让同一种打击乐有低音高音之分，从而做出低鼓击等效果。
DPCM样本可以设置循环播放和不循环播放。
既然DPCM是最强大且最自由的波形，那么我们现在偏要来讲DPCM的缺点。DPCM有几大缺点：
1，费空间，更费PRG ROM块。PRG ROM块在内存中总共就只能32K，而且DPCM只能存储在$C000之后，这块部分一般不能移动，就算能移，DPCM播放时也不能移。因为这点，就连后期也有很多大型游戏都不用DPCM。
2，精度低。这有2个体现：1，虽然33KHz的时候采样率已经足够高了(WAV:44.1KHz或更低)，但是精度仍然低的原因是DPCM并不是PCM方式存储WAV，而是只能以+1和-1记录波形的增减。最显著的表现是有杂音(在有除DPCM波以外的波形音量稍高的时候就不太明显了)。另外，有些声音如踩镲会根本模仿不像，甚至用NOI都比DPCM好。2，稍低精度的样本效果更差，13以下的静音样本都有明显高音直角波音，比如第一个图中红框部分(注：没图中这么夸张，其实音的频率要远高于图中的，而且音量也要低很多。这是FamiTracker作图的问题……)。
3，DPCM的播放会降低三角波和杂音波的音量，而且降低的音量随样本和时间决定(见3.0)。VNES模拟不出这一点……
另外DPCM虽强，也不是用了就是良曲(废话)。像Mega Man系列的音乐都不用DPCM，但是这里面良曲很多，音乐质量平均非常高。

2.5 注意事项
下面是关于2A03音源的一些注意事项。
A.波形混合问题
如果两个发声设备发出两个相同的直角波声音，那么我们确能听到2个直角波的声音。但是NES并不能这样理解，比如碰到下图中的情况就悲剧了……

NES中波形累加是真正的“加法”。其中最需要当心的是2个直角波的混合，其余波形混合一般影响不大。
很重要的原则：频率完全相同的两个直角波音，不可长时间混合。如果需要混合的话可以让一个直角波音的频率减少或降低，或者围绕着基本值不断变化(比如a a a+1 a+1 a a a-1 a-1...)
下面是一些音量相同的直角波声音混合的效果。
--1比2恰好高一个八度--
直角波1占空比 直角波2占空比 效果(近似)
50% 50% 比25%直角波略浑厚的直角波，音高同直角波2
50% 25% 25%直角波，音高同直角波2，略能辨别出2种波形
50% 12.5% 能辨别出两个直角波
25% 50% 12.5%直角波，音高同直角波2
25% 25% 25%直角波，一般不常见
25% 12.5% 12.5%直角波，音高同直角波2
12.5% ANY 6.25%直角波，音高同直角波2
--1比2高一个八度但是不恰好高一个八度，比如1或2频率摆动--
50% 50% 50%，不常见
50% 25% 能辨别
50% 12.5% 能辨别
25% 50% 12.5%，但是能辨别
25% 25% 25%，如果是“频率摆动”则是一种Sunsoft风格的特殊效果。
25% 12.5% 能辨别……
12.5% 50%或25% 6.25%直角波，能辨别出2种波形
12.5% 12.5% 让人感觉是介于6.25%和12.5%间。
--1和2频率基本相同，但是其中一个略低，或者频率摆动--
50% 50% 50%
50% 25% 貌似还是接近50%……
50% 12.5% 接近37.5%直角波。37.5%是一种浑厚的直角波。
25% 25% 25%，这个用法很常见。如果是“音频率降低”则比较接近“弦乐器合奏”。
25% 12.5% 使用“音频率降低”的话接近midi“弦乐器合奏”。虽然“弦乐器合奏”的用法在NES游戏音乐中不常见，但是这用法很重要！！！！
12.5% 12.5% 使用“音频率降低”则也比较接近“弦乐器合奏”。

B.三角波的具体利用问题
三角波是一个很奇葩的波形，主要因为其“音高”的影响。现在我说明一下其音高对给人的感觉的一些影响。
以下，以“C-4”表示“中音C”。(C就是简谱的1，而4为所在八度。CDEFGAB就是简谱的1234567。而比如“C#4”则表示“中音升C”)。
A-0(大致最低) --- A-1 很刺耳的低音，当然部分情况下也有一定的作用。
A-1 --- C-3 低音，可以做Bass。
C-3 --- C-4 此段变化非常大！具体点来说，低音类似Bass，中间的音处于Bass和笛声之间，高音略趋近笛声。音高越高，就更容易被人辨别出来，也就是说如果作为和声，那么和声感就越强。
C-4 --- C-5 此段变化主要是从“适合做和声的音”-->“完全的笛声”的变化。
C-5 --- 完全的笛声，太高的话则不像笛声而基本只可能用于音效。

C.DPCM乐音使用
我说过DPCM大多是用做打击乐，但是也有部分地方用来做乐音，比如Konami，Sunsoft，Naxat等等公司。那么现在说一下对于不同的采样频率，同样的样本会发出什么乐音。
假设在采样率为最高(15)时，这个样本发出的是C-4音。
采样率 音
15 C-4
14 G-3
13 E-3
12 C-3
11 A-2
10 G-2
9 F-2
一般采样率8以下的样本清晰度都太低，但是还是列出来：
8 D-2
7 C-2
6 B-2
5 A-2
4 G-2
3 F-2
2 E-2
1 D-2
0 C-2
采样率8以下样本的一种利用方法可见烈火92的BGM。
(注：实际上样本的音会有偏差，比如采样率为12的样本音会略高于C-3，但不至于到C#3。)

感谢分享。没推Natsume呀

打算做nsf，但不知道应该如何做伴奏？（就是除主旋律以外的）

MARK