PC-6001のPSG演奏デモを機会にNetBSDを真面目に説明してみる / OSC2024Ehime

オープンソースカンファレンス2024愛媛の「NetBSDのご紹介」のセミナーで発表した『PC-6001のPSG演奏デモを機会にNetBSDを真面目に説明してみる』のスライドです。

1. PC-6001のPSG演奏デモを機会に NetBSDを真面目に説明してみる オープンソースカンファレンス愛媛 2024 レトロパソコン実機デモのために持ってきました Izumi Tsutsui tsutsui@NetBSD.org Twitter: @tsutsuii Mastodon: @tsutsuii@social.mikutter.hachune.net
2. ところで、 今日のOSC愛媛の セミナーセッション情報 を見ると……
3. https://event.ospn.jp/osc2024-ehime/session/1757792
4. https://event.ospn.jp/osc2024-ehime/session/1757792
5. 学生の方も 来られてるかも なので、 できるだけ(?) 入門編で行きます
6. BSDとは？ •Berkeley Software Distribution •カリフォルニア大学バークレー校 で開発されたUNIX系OS •’70年代 UNIX研究として開発開始 •’80年代 ネットワーク機能、 仮想記憶など現代のOSの 基礎を築く •UNIXの進化と普及に貢献
7. BSD timeline (1) https://github.com/FabioLolix/BSD-Timeline/releases
8. BSD timeline (1) https://github.com/FabioLolix/BSD-Timeline/releases 1BSD 1978年3月 PDP-11
9. BSD timeline (1) https://github.com/FabioLolix/BSD-Timeline/releases 2BSD 1979年5月 viエディタ
10. BSD timeline (1) https://github.com/FabioLolix/BSD-Timeline/releases 3BSD 1980年3月 VAX 仮想記憶
11. BSD timeline (1) https://github.com/FabioLolix/BSD-Timeline/releases 4.0BSD 1980年10月 signal機構
12. BSD timeline (1) https://github.com/FabioLolix/BSD-Timeline/releases 4.1BSD 1981年7月 性能強化
13. BSD timeline (1) https://github.com/FabioLolix/BSD-Timeline/releases 4.2BSD 1983年8月 TCP/IP
14. BSD timeline (2) https://github.com/FabioLolix/BSD-Timeline/releases 4.3BSD 1986年4月 複数機種対応
15. BSD timeline (2) https://github.com/FabioLolix/BSD-Timeline/releases 4.3BSD Net/2 1991年6月 80386対応
16. BSD timeline (2) https://github.com/FabioLolix/BSD-Timeline/releases 386BSD 0.0 1992年2月 IBM-PC用
17. •Intel 80386プロセッサ向け •初のオープンソースUNIX系OS？ •4.3BSD Net/2ベース •企業や大学が主だった UNIX系OSが一般(?)の ユーザでも利用可能に •実は趣味プロジェクト だった、という話 386BSD
18. •いずれも386BSDをベースとした パッチ集として開始  FreeBSD ➔ 性能重視、x86 PCをターゲット  NetBSD ➔ 設計重視、全CPUをターゲット NetBSD, FreeBSD
19. •“Of course, it runs NetBSD” ➔特定の機種に依存しない設計 •“Reasonable Goal” ➔性能より「理にかなった」設計 •仮想記憶やデバイスドライバ等の 一貫性を持つインタフェース設計 NetBSDの特長　
20. •いろんなCPUやデバイスで動く ➔組み込み系での採用例が多い NetBSDの特長　 https://x.com/yuyarin/status/1154647238280302593
21. •抽象化されたインタフェース実装 NetBSDの特長　 https://social.mikutter.hachune.net/@osa_k/112066453265169340
22. NetBSDを動かしてるマシン展示　  SHARP X68030 https://social.mikutter.hachune.net/@tsutsuii/113219497964975269
23. NetBSDを動かしてるマシン展示　  Apple Macintosh LC630→  ↓ATARI TT030
24. NetBSDを動かしてるマシン展示　 https://x.com/tsutsuii/status/1817601650833670197 https://x.com/tsutsuii/status/1682579308307685378 オムロン LUNA, LUNA-II
25. ところで タイトルにある PC-6001 ってどうなったの？ ……と思われる方も いるかもしれません
26. OSC2017京都 PC-6001×LUNAコラボ演奏展示 https://www.nicovideo.jp/watch/sm31732739
27. PC-6001 とは • NEC製の 8ビットパソコン •1981年 11月 発売
28. ホビー・教育向け ターゲット https://www.nicovideo.jp/watch/sm1254646
29. PC-6001 スペック •CPU：8bit Z80 4MHz •RAM：標準 16KB, 最大32KB •グラフィック: 128×192ドット 4色 256×192ドット モノクロ2色 •音源：PSG 3和音 •標準価格：89,800円
30. •VRAMも共用 → 空きは 7KB •それでもいろいろ作れた時代 　いろいろ遊ぶには32KBに増設しないとキツいかも メモリ 16KB
31. Z80 CPUとは •1976年発表 8ビットCPU •’80年代のパソコンに多数採用 •組み込みでは今も使われている ロングセラー
32. LUNAとPC-6001 https://x.com/tsutsuii/status/802351863836250112
33. PC-6001マスタ・LUNAスレーブ https://www.nicovideo.jp/watch/sm31979305
34. PC-6001マスタ・LUNAスレーブ •PSG演奏ドライバは2ms割り込み駆動 •割り込みでジョイスティックポートに 外部駆動信号を出力 •それをLUNAのシリアルポートに接続 •LUNAサブCPUのシリアル割り込みで LUNAのPSG楽曲を同期演奏 ……という誰にもわからない デモ展示をやってたのでした
35. Z80 CPU用 UNIX •“FUZIX”: Z80用 UNIX like OS •LUNAのZ80互換サブCPUでも動作 •ブースのエミュレータ上でデモ中 https://x.com/tsutsuii/status/1857612965266231703
36. •聴講者が全員PC-6001を知ってる •セミナー後にPC-6001ソフト開発 の思い出を語る方 •展示ブースで Z80マシン語の話 が始まる ……みたいな感じでした ちなみに先週末 11/9 の 関西オープンフォーラムでは
37. ……と、 NetBSDマシンと PC-6001の関係を むりやり話したので、 後はPC-6001デモの話 です
38. PC-6001用エミュレータ 実機がなくても遊べます •2000年頃からPC-6001のエミュレータが 多数開発される •エミュレータだけでなく、 開発に必要なツールも多数 •データ記録テーブ模擬 •テープ音声⇔エミュ用データ変換 •プログラムテキスト⇔エミュ用変換 •エミュレータもデバッグ機能が充実
39. PC6001VX http://eighttails.seesaa.net/article/305067428.html https://github.com/eighttails/PC6001VX
40. •READMEより 「PC6001VをLinux等で動作 　するよう改変したものです」 「PC6001VXの末尾のXは 　クロスプラットフォームの 　Xです」 PC6001VX https://github.com/eighttails/PC6001VX
41. •基本的な機能は PC6001V 準拠 •クロスGUI環境としてQtを使用 •互換ROM内蔵で 実機ROM不要 •pkgsrc にしたので NetBSDでも動作可能！ •Android版もあります→ PC6001VX https://github.com/eighttails/PC6001VX
42. NetBSDマシン上で PC6001VXを使ったり たまに実機を使ったり という感じで 遊んでいます
43. •128×192： 横長ドット •青・赤・緑・黄 　（白・橙・紫・水色 のモードもあり） 4色の芸術
44. 最近のマイブーム •パピコン4色 減色画像作成 OSC広島でもひっそり展示してました
45. 減色例
46. 減色例
47. ところで、KOFのセミナーで このスライドを見られた方から PC-6001の4色モードは 緑・青・赤・黃 ではなく 白・水色・紫・橙 を使うべき！ という熱い声をいただきました
48. 減色例
49. 減色例
50. なぜなら橙を使えば 肌色が出せる！ ……ということだったので 画像をKOFのスライドから 差し替えさせていただきました
51. 減色方法 •16色と比べて格段にむずかしい 2016年頃は既存の減色ツールで全部 手動で試行錯誤で作ってました
52. 「画像変換 for PC-6001」 •時代の進化 Web I/Fで各種の減色アルゴリズムや パラメータ調整でいい感じに作ってくれる ページがあります https://nazo.main.jp/prog/retropc/gcp6.html
53. ドット打ち職人 •細かい調整はGIMPで そこそこ大変ですが、ドット数も色数も 少ないので慣れてくるとなんとかなります
54. そんなことを やっていた中で、 最近よく見ていた 動画がこれ
55. 宇宙戦艦ヤマトを熱唱する花梨先輩 feat. 小春六花 @ニコ動 https://www.nicovideo.jp/watch/sm43594193
56. メインを歌う夏色花梨先輩の 歌はすごく良いのに、 手前で合いの手を入れる 小春六花さんのインパクトに すべて持っていかれる動画 （詳しくは視聴してみてください）
57. 3色花梨先輩 減色方法は都度試行錯誤で •輪郭色：青、減色方法：ディザパターン (タイリング)でいい感じに https://nazo.main.jp/prog/retropc/gcp6.html
58. 3色花梨先輩 GIMPで編集 •256x192の元絵と重ねて細かい修正
59. 3色花梨先輩 実機表示でも意外といい感じに
60. 4色花隈千冬さん 黒髪は変換がむずかしい
61. 4色花隈千冬さん 実機表示も見つつひたすらドット修正
62. 次は音楽？ 動画視聴ヘビーローテーション効果 花梨先輩の歌もリップシンクもいい感じなので もっと注目して欲しいよね と思いながら 改めて何度も動画視聴していてふと思う •花梨先輩、小春六花、ベースの3パート？ •3パートなら PC-6001 PSGで演奏可能？ https://www.nicovideo.jp/watch/sm43594193
63. PSG音源 •いわゆるピコピコ音 × 3和音 •元はアーケードゲーム用？ •BASIC言語だと PLAY 文で MML (Music Macro Language) という書式を書いて演奏 こんなの→ "C8<D+D+8G8F8G8D+>D+DD+F"
64. PSG展示＠OSC 前述の通りで PC-6001+LUNAで PSG演奏デモとか 展示してました
65. ニコ動にもいくつか上げています http://www.nicovideo.jp/watch/sm29263535 http://www.nicovideo.jp/watch/sm29939586
66. 楽曲PSG演奏のためには いわゆる耳コピ •音声を聞いてパートごとに 　音程を取る •いろいろある採譜支援ツールを 　使ってなんとかする •このへんはWindows用しかなくて 　NetBSD的には厳しい感じ
67. 採譜ツール WaveTone 周波数解析表示、スロー再生、 　ピアノロール上でのノート作成と試聴 　等々が可能 https://ackiesound.ifdef.jp/download.html#wt
68. 目と耳でピアノロール採譜 •ボーカル抽出音声を音圧と耳でひたすら 細かく採譜 •後述のPSG音源ドライバは64分音符が 使えないので気をつけましょう
69. MML編集支援ツール 3ML Editor MIDIデータ→MML変換、編集したMMLの 　ピアノロール表示反映や試聴が可能 公式ページはなくなっているので適当にぐぐってください
70. MML編集支援ツール 3ML Editor こんな感じでリアルタイム修正可能
71. PC-6001で 演奏させる手段 について
72. よっしゅさんの PC-6001用 PSG音源ドライバ http://park10.wakwak.com/~yosh/p6.html PC-6001での演奏にはこれを使います
73. TINY野郎さんの MML2P6PSGDRV https://www.tiny-yarou.com/deepp6.html Windows GUI上で MML→PSG演奏データ 　の変換が可能
74. PSG演奏データが 作成できたら 次はエミュレータ上 で鳴らします
75. MML修正〜試聴 サイクル •3MLEでMMLを修正編集 •3MLEでMIDI出力してWaveToneで 　インポートして原曲音程確認 •書式をMML2P6PSGDRV用に変換 •MML2P6PSGDRVで演奏データ 　バイナリ生成 •PC6001VXの loadmemコマンドで 　演奏データバイナリ読み込み •PC6001VX上で演奏実行
76. MML修正〜試聴 サイクル •3MLEでMMLを修正編集 •3MLEでMIDI出力してWaveToneで 　インポートして原曲音程確認 •書式をMML2P6PSGDRV用に変換 •MML2P6PSGDRVで演奏データ 　バイナリ生成 •PC6001VXの loadmemコマンドで 　演奏データバイナリ読み込み •PC6001VX上で演奏実行 Windows上 Windows上 NetBSD上 Windows上 NetBSD上 NetBSD上
77. 作ってみたPSG曲が かなり良かったので （自画自賛） 花梨先輩のために PC-6001 PSG演奏でも リップシンクするデモ を作ろう、と思い立つ
78. リップシンクデータ作成 •元動画準拠で あ・い・う・え・お 　・ん・無言 の7パターンを変換 •「う」がドットが足りずムズい
79. リップシンクデータ作成 •P6PSGドライバ用MMLの中に リップシンク用データを 埋め込み •演奏待機中BASICプログラムで PSGドライバの更新データを 見て、リップ部分書換処理を 呼び出す
80. リップシンクデータ作成 •実際のデータ例 ち きゅ う I2q1c8 I3q0c+48&d16.&c+48 c48&<b48&q1a+16 よ た び I5q0a+24&b16&>c2&c32 I0r8 I1q1<g8 I2g16&g24&a48 // リップシンク用 I0:無 I1:あ I2:い I3:う I4:え I5:お I6:ん I7:？ I8:千 // M 10 さ ら D r2.v15o3 m12,2,1,2 q1I1g8 g16.&I0g32I1 // M 11 ば ち きゅ う D q0g+48&a48&a+24&a+16&b32&>c4&c16.&c24 I0r16 I2q1c8 I3q0c+48&d16.&c+48 c48&<b48&q1a+16 // M 12 よ た び D I5q0a+24&b16&>c2&c32 I0r8 I1q1<g8 I2g16&g24&a48 // M 13 だ つ ふ ね D I1a+24&b16.&>c4.&c16. I3q0d48&d+8 d8 I4<a+16&a+24&>d48
81. エミュ上で実行して リップ形状と歌詞と PSG音とを目と耳で 確認しながら 不自然なところを ひたすら修正
82. MML修正〜ビルド サイクル •MML修正と書式変換 •3MLE上で確認 •MML2P6PSGDRVで演奏データ 　バイナリ生成 •バイナリ→アセンブラソース変換 •アセンブルしてZ80バイナリ生成 •BASICプログラムのDATA文生成と 　txt2basによるP6データ生成 •バイナリ部のP6データ生成 •なんでもピーガーmkIIでwavファイル作成
83. MML修正〜ビルド サイクル •MML修正と書式変換 •3MLE上で確認 •MML2P6PSGDRVで演奏データ 　バイナリ生成 •バイナリ→アセンブラソース変換 •アセンブルしてZ80バイナリ生成 •BASICプログラムのDATA文生成と 　txt2basによるP6データ生成 •バイナリ部のP6データ生成 •なんでもピーガーmkIIでwavファイル作成 Windows上 NetBSD上 Windows上 NetBSD上 NetBSD上 NetBSD上 NetBSD上 Windows上
84. めんどくさくない？ と思われるでしょうが、 元々Windows機もあって NetBSD上のsambaで ファイル共有していると 結構うまく連携できます
85. リップシンクポイント •「運命背負い」の「うんめい」 を単純4分割するとめちゃ不自然 ➔「うーんめーい」だといい感じ •サビの「う ちゅ〜う せんかん」 　　 ↑ここは一瞬無音 •「あ」の後に「マ」「バ」が続く ときはいったん口を閉じると良い 「ヤ〜 マ〜 ト〜〜」 ↑ここ う・ちゅ〜う せん
86. 人（AI?）の歌声 •いわゆる「タメ」がかなりある •24分音符、つまり72msくらい 半音ズレてるだけでめちゃ違和感 ヤ〜 マ〜 ト〜 ひ とぉ〜 が〜〜〜 ここを24分だけ 半音下げないと すごく変
87. 人（AI?）のビブラート •耳で聞いて定量化はムリ •いろいろ測って 180ms周期で 半音の1/3くらい揺らすように •PSGドライバの設定値がわりと謎で 最後は感覚で現物合わせに……
88. そんなこんなで作った 宇宙戦艦ヤマトを熱唱する花梨先輩 feat. PC-6001 の動画はニコ動に上げてあります https://www.nicovideo.jp/watch/sm44314683
89. NetBSDは いろんなマシンで動く + pkgsrcは NetBSDで使える ↓ pkgsrc入りしたアプリを 使えばそれはNetBSDネタ
90. •BSDの歴史をまとめてみました •PC-6001 はエミュレーターや 　各種開発ツールが充実しています •耳コピはいろいろ奥が深いです •GUIツールは素直にWindowsで •必要なところだけWindows、でも 　なんとかなります •自分の作りたいものを作りましょう まとめ