mruby(PicoRuby)でファミコン音楽を奏でる２

mruby(PicoRuby)でファミコン音楽を奏でる２ 2025/09/04 Omotesando.rb kishima

自己紹介 ID：＠kishima (株)aptpodというIoTの会社で、ロボット制御など組み込み系やのお仕事をしています最近はROS/C++/Rust/Pythonにふれる機会が多いです mruby好きで、色々趣味で開発したりしてます

ファミコンの音楽っていいですよね ESP32でも今後作るプロジェクトでも同じような音を鳴らしたい今回の準備の途中で、ファミコン実機とかカセットとか買いました

Rubyでファミコンといえば … Optcarrot Rubyのベンチマークでよく使わているRubyによるファミコンエミュレータ実装音声にも対応してたただESP32上で実用的な速度で動かすことはおそらく困難特に音の部分だけ使いたい

どうやってファミコンの音は鳴るか？ APUと呼ばれる音源をCPUから操作して音を出します

ESP32で動くエミュレータを改造 esp_8_bit というものを参考に勉強（https://github.com/rossumur/esp_8_bit）中身は昔からあるpure Cのnofrendoというエミュレータを利用していた

NSFファイルファミコンの音楽部分のみを抜粋した形式内部はファミコンで動作するプログラムがほぼそのまま格納されている楽譜というよりプログラムであり、再生のためには部分的なファミコンエミュレータが必要になるこれなら比較的簡単に鳴らせないか？

試行錯誤 NSFのエミュレータをnofrendoで動かそうとしたが簡単にはいかずレジスタやメモリの管理をきちんとしないといけない時間がなくなってきていたので、方針変更 APUを動かすために最低限必要なものは・・・？

APUレジスタ操作さえ再現できればいいレジスタ操作の内容と実行タイミングをログに記録

最終的な構成 APUレジスタ操作ログファイルを生成レジスタログをmrubyで再生してAPUエミュで波形生成 60Hzでレジスタ操作と音声バッファへの書き出しを行う

主なRubyコード https://github.com/kishima/esp32_nes_apu_mruby

レジスターログの内容

デモ R2P2 PicoRubyを起動 play.rb を使って、フラッシュ上のレジスタログファイルを再生し、 I2S出力します

MIDIキーボードを繋ぐ

課題、やりたいこと • 正確な60Hzループ ◦ 音声出力バッファの枯渇が起きていそう ◦ 原因はGCか？ ◦ ESP32のタイマで駆動できるように •
使いやすいインタフェース ◦ 重い処理はC言語で ◦ BGMとSEとして使えるように ◦ Family mruby v2 の音源として • PCM音源処理の実装 ◦ FF3の戦闘のドラム音で使ってるらしい ◦ どおりでなんかうまく鳴らないはずだ・・・

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Katsuhiko Kageyama

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