├── psgtalk.exe ├── sonic.vgm ├── sonic.wav ├── playback.sms ├── README.md ├── load.c ├── out_ngp.c ├── sim.c ├── Makefile.win ├── out_raw.c ├── main.h ├── analog.c ├── playback.asm ├── psgtalk.dev ├── out_vgm.c ├── interface.c ├── main.c └── psgtalk.raw /psgtalk.exe: -------------------------------------------------------------------------------- https://raw.githubusercontent.com/furrtek/PSGTalk/HEAD/psgtalk.exe -------------------------------------------------------------------------------- /sonic.vgm: -------------------------------------------------------------------------------- https://raw.githubusercontent.com/furrtek/PSGTalk/HEAD/sonic.vgm -------------------------------------------------------------------------------- /sonic.wav: -------------------------------------------------------------------------------- https://raw.githubusercontent.com/furrtek/PSGTalk/HEAD/sonic.wav -------------------------------------------------------------------------------- /playback.sms: -------------------------------------------------------------------------------- https://raw.githubusercontent.com/furrtek/PSGTalk/HEAD/playback.sms -------------------------------------------------------------------------------- /README.md: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | # PSGTalk 2 | Command line tool for generating register streams for the SN76489 (PSG) from speech wave files. 3 | 4 | Used to mimic voice in PSG-based systems such as the Sega Master System, SNK NeoGeo Pocket, ColecoVision... 5 | 6 | Playback example source included. 7 | 8 | # Usage 9 | 10 | Input needs to be a 44100Hz 8bit mono wave file. 11 | 12 | -r (16 to 512): Frequency resolution, FFT size. Default: 64. 13 | 14 | -u (1 to 64): PSG updates per frame. Default: 4. 15 | 16 | -c (1 to 3): Number of channels used. Default: 3. 17 | 18 | -m (mode): raw, ntsc, pal, vgm or ngp 19 | 20 | -s: Generate simulation file 21 | 22 | Execute without parameters for details. 23 | -------------------------------------------------------------------------------- /load.c: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | #include "main.h" 2 | 3 | int load_wav(const char * filename, float ** buffer) { 4 | unsigned long size, i; 5 | short channels; 6 | short bits; 7 | 8 | FILE * f = fopen(filename, "rb"); 9 | if (f == NULL) 10 | return 0; 11 | 12 | fseek(f, 0, SEEK_END); 13 | size = ftell(f) - 44; 14 | 15 | fseek(f, 22, SEEK_SET); 16 | fread(&channels, sizeof(short), 1, f); 17 | if (channels != 1) return 0; 18 | 19 | fseek(f, 24, SEEK_SET); 20 | fread(&samplerate_in, sizeof(long), 1, f); 21 | 22 | fseek(f, 34, SEEK_SET); 23 | fread(&bits, sizeof(short), 1, f); 24 | if (bits != 8) return 0; 25 | 26 | fseek(f, 44, SEEK_SET); 27 | 28 | *buffer = calloc(size, sizeof(float)); 29 | 30 | if (*buffer == NULL) 31 | return 0; 32 | 33 | // Load and normalize 34 | for (i = 0; i < size; i++) 35 | (*buffer)[i] = (float)fgetc(f) / 128.0; 36 | 37 | fclose(f); 38 | 39 | return size; 40 | } 41 | -------------------------------------------------------------------------------- /out_ngp.c: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | #include "main.h" 2 | 3 | int out_ngp(unsigned char ** out_buffer, unsigned int const * frequencies, unsigned int const * volumes, 4 | const unsigned long frame_count) { 5 | 6 | unsigned char * out_buffer_value; 7 | unsigned int c; 8 | unsigned long idx; 9 | unsigned long f; 10 | unsigned long psg_freq = 96000 * 2; 11 | unsigned int volume; 12 | unsigned int data_word; 13 | unsigned long data_idx = 0; 14 | 15 | file_length = ((frame_count * psg_channels * 2) + 1); 16 | *out_buffer = calloc(file_length, sizeof(unsigned char)); 17 | if (*out_buffer == NULL) 18 | return 0; 19 | 20 | out_buffer_value = *out_buffer; 21 | 22 | // For each frame 23 | for (f = 0; f < frame_count - 1; f++) { 24 | // For each channel 25 | for (c = 0; c < psg_channels; c++) { 26 | idx = (f * psg_channels) + c; 27 | 28 | data_word = psg_freq / ((float)frequencies[idx] * freq_step); 29 | if (data_word > 1023) data_word = 1023; 30 | 31 | volume = volumes[idx]; 32 | if (volume > 15) volume = 15; 33 | data_word |= (volume << 10); 34 | 35 | out_buffer_value[data_idx++] = data_word >> 8; 36 | out_buffer_value[data_idx++] = data_word & 0xFF; 37 | } 38 | } 39 | 40 | return 1; 41 | } 42 | -------------------------------------------------------------------------------- /sim.c: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | #include "main.h" 2 | 3 | int square(int a) { 4 | a &= 0xFF; 5 | if (a > 0x7F) 6 | return 1; 7 | else 8 | return -1; 9 | } 10 | 11 | int gen_sim(const unsigned int frame_size, const unsigned long frame_count, const char channels, 12 | unsigned int const * frequencies, unsigned int const * volumes) { 13 | 14 | unsigned long size; 15 | unsigned long f, s; 16 | unsigned int c; 17 | unsigned char * wave_out; 18 | unsigned long data_idx = 0; 19 | unsigned long idx; 20 | int mix; 21 | float adjust; 22 | 23 | size = (frame_count * frame_size) + 1; 24 | wave_out = calloc(size, sizeof(unsigned char)); 25 | if (wave_out == NULL) 26 | return 0; 27 | 28 | // For each frame 29 | for (f = 0; f < frame_count - 1; f++) { 30 | // Generate samples with dirty square wave algorithm 31 | for (s = 0; s < frame_size; s++) { 32 | adjust = s / frame_size / 2; 33 | mix = 0; 34 | for (c = 0; c < channels; c++) { 35 | idx = (f * channels) + c; 36 | mix += 64 * (square(0xFF * frequencies[idx] * adjust) * attenuation_lut[(int)volumes[idx]]); 37 | } 38 | wave_out[data_idx++] = (unsigned char)mix; 39 | } 40 | } 41 | 42 | FILE * fsim = fopen("psgtalk.raw", "wb"); 43 | fwrite(wave_out, size, 1, fsim); 44 | fclose(fsim); 45 | 46 | free(wave_out); 47 | 48 | return 1; 49 | } 50 | -------------------------------------------------------------------------------- /Makefile.win: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | # Project: PSGTalk 2 | # Makefile created by Dev-C++ 4.9.9.2 3 | 4 | CPP = g++.exe -D__DEBUG__ 5 | CC = gcc.exe -D__DEBUG__ 6 | WINDRES = windres.exe 7 | RES = 8 | OBJ = main.o sim.o load.o interface.o analog.o out_vgm.o out_raw.o out_ngp.o $(RES) 9 | LINKOBJ = main.o sim.o load.o interface.o analog.o out_vgm.o out_raw.o out_ngp.o $(RES) 10 | LIBS = -L"D:/Dev-Cpp/lib" -g3 11 | INCS = -I"D:/Dev-Cpp/include" 12 | CXXINCS = -I"D:/Dev-Cpp/lib/gcc/mingw32/3.4.2/include" -I"D:/Dev-Cpp/include/c++/3.4.2/backward" -I"D:/Dev-Cpp/include/c++/3.4.2/mingw32" -I"D:/Dev-Cpp/include/c++/3.4.2" -I"D:/Dev-Cpp/include" 13 | BIN = psgtalk.exe 14 | CXXFLAGS = $(CXXINCS) -Wall -g3 15 | CFLAGS = $(INCS) -Wall -Wall -g3 16 | RM = rm -f 17 | 18 | .PHONY: all all-before all-after clean clean-custom 19 | 20 | all: all-before psgtalk.exe all-after 21 | 22 | 23 | clean: clean-custom 24 | ${RM} $(OBJ) $(BIN) 25 | 26 | $(BIN): $(OBJ) 27 | $(CC) $(LINKOBJ) -o "psgtalk.exe" $(LIBS) 28 | 29 | main.o: main.c 30 | $(CC) -c main.c -o main.o $(CFLAGS) 31 | 32 | sim.o: sim.c 33 | $(CC) -c sim.c -o sim.o $(CFLAGS) 34 | 35 | load.o: load.c 36 | $(CC) -c load.c -o load.o $(CFLAGS) 37 | 38 | interface.o: interface.c 39 | $(CC) -c interface.c -o interface.o $(CFLAGS) 40 | 41 | analog.o: analog.c 42 | $(CC) -c analog.c -o analog.o $(CFLAGS) 43 | 44 | out_vgm.o: out_vgm.c 45 | $(CC) -c out_vgm.c -o out_vgm.o $(CFLAGS) 46 | 47 | out_raw.o: out_raw.c 48 | $(CC) -c out_raw.c -o out_raw.o $(CFLAGS) 49 | 50 | out_ngp.o: out_ngp.c 51 | $(CC) -c out_ngp.c -o out_ngp.o $(CFLAGS) 52 | -------------------------------------------------------------------------------- /out_raw.c: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | #include "main.h" 2 | 3 | int out_raw(unsigned char ** out_buffer, unsigned int const * frequencies, unsigned int const * volumes, 4 | const unsigned long frame_count, const unsigned int n) { 5 | 6 | unsigned char * out_buffer_value; 7 | unsigned long idx; 8 | unsigned long data_idx = 0; 9 | unsigned int c, frequency; 10 | unsigned long f; 11 | 12 | if (n < 256) { 13 | file_length = ((frame_count * psg_channels * 2) + 1); // Frequency(byte)/volume pairs 14 | *out_buffer = calloc(file_length, sizeof(unsigned char)); 15 | if (*out_buffer == NULL) 16 | return 0; 17 | 18 | out_buffer_value = *out_buffer; 19 | 20 | // For each frame 21 | for (f = 0; f < frame_count - 1; f++) { 22 | // For each channel 23 | for (c = 0; c < psg_channels; c++) { 24 | idx = (f * psg_channels) + c; 25 | out_buffer_value[data_idx++] = frequencies[idx]; 26 | out_buffer_value[data_idx++] = volumes[idx]; 27 | } 28 | } 29 | } else { 30 | file_length = ((frame_count * psg_channels * 3) + 1); // Frequency(word)/volume pairs 31 | *out_buffer = calloc(file_length, sizeof(unsigned char)); 32 | if (*out_buffer == NULL) 33 | return 0; 34 | 35 | out_buffer_value = *out_buffer; 36 | 37 | // For each frame 38 | for (f = 0; f < frame_count - 1; f++) { 39 | // For each channel 40 | for (c = 0; c < psg_channels; c++) { 41 | idx = (f * psg_channels) + c; 42 | frequency = frequencies[idx]; 43 | out_buffer_value[data_idx++] = frequency >> 8; 44 | out_buffer_value[data_idx++] = frequency & 0xFF; 45 | out_buffer_value[data_idx++] = volumes[idx]; 46 | } 47 | } 48 | } 49 | 50 | return 1; 51 | } 52 | -------------------------------------------------------------------------------- /main.h: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | #ifndef _H 2 | #define _H 3 | 4 | #include 5 | #include 6 | #include 7 | #include 8 | #include 9 | 10 | typedef enum {MODE_RAW = 0, MODE_VGM, MODE_NGP} psgmode_t; 11 | typedef enum {WAIT_N = 0, WAIT_NTSC, WAIT_PAL} wait_t; 12 | 13 | float * cos_lut; 14 | float * sin_lut; 15 | float * window_lut; 16 | 17 | psgmode_t mode; 18 | float overlap; 19 | unsigned int freq_step; 20 | unsigned long samplerate_in; 21 | unsigned int freq_res; 22 | float attenuation_lut[16]; 23 | unsigned int updates_per_frame, update_rate, psg_channels, fps; 24 | unsigned int sim; 25 | extern psgmode_t mode; 26 | extern char * modestr[3]; 27 | unsigned long file_length; 28 | 29 | int parse_args(int argc, char * argv[]); 30 | int load_wav(const char * filename, float ** result); 31 | int gen_sim(const unsigned int frame_size, const unsigned long frame_count, char channels, 32 | unsigned int const * frequencies, unsigned int const * volumes); 33 | int make_LUTs(unsigned long window_size); 34 | void lowpass(float * in_buffer, float * out_buffer, float cutoff, float sample_rate, unsigned long length); 35 | void highpass(float * in_buffer, float * out_buffer, float cutoff, float sample_rate, unsigned long length); 36 | int out_vgm(unsigned char ** out_buffer, unsigned int const * frequencies, unsigned int const * volumes, 37 | unsigned long frame_count); 38 | int out_raw(unsigned char ** out_buffer, unsigned int const * frequencies, unsigned int const * volumes, 39 | const unsigned long frame_count, const unsigned int n); 40 | int out_ngp(unsigned char ** out_buffer, unsigned int const * frequencies, unsigned int const * volumes, 41 | const unsigned long frame_count); 42 | 43 | #endif 44 | -------------------------------------------------------------------------------- /analog.c: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | #include "main.h" 2 | 3 | int make_LUTs(unsigned long window_size) { 4 | unsigned long i; 5 | float angle; 6 | 7 | cos_lut = (float *)calloc(32768, sizeof(float)); 8 | sin_lut = (float *)calloc(32768, sizeof(float)); 9 | window_lut = (float *)calloc(window_size, sizeof(float)); 10 | if ((cos_lut == NULL) || (sin_lut == NULL) || (window_lut == NULL)) 11 | return 0; 12 | 13 | // Cos and sin LUTs 14 | for (i = 0; i < 32768; i++) { 15 | angle = (i * 2 * M_PI) / 32768.0; 16 | cos_lut[i] = cos(angle); 17 | sin_lut[i] = sin(angle); 18 | } 19 | 20 | // Cosine window LUT 21 | for (i = 0; i < window_size; i++) 22 | window_lut[i] = sin((i * M_PI) / (window_size - 1)); 23 | 24 | // Attenuation LUT 25 | // An SN76489 step is 2dB (10^-0.1) 26 | for (i = 0; i < 15; i++) 27 | attenuation_lut[15 - i] = powf(10.0, -((float)i / 10.0)); 28 | 29 | attenuation_lut[0] = 0; 30 | 31 | return 1; 32 | } 33 | 34 | void lowpass(float * in_buffer, float * out_buffer, float cutoff, float sample_rate, unsigned long length) { 35 | unsigned long i; 36 | 37 | float RC = 1.0 / (cutoff * 2 * M_PI); 38 | float dt = 1.0 / sample_rate; 39 | float alpha = RC / (RC + dt); 40 | 41 | out_buffer[0] = in_buffer[0]; 42 | for (i = 1; i < length; i++) 43 | out_buffer[i] = out_buffer[i - 1] + (alpha * (in_buffer[i] - out_buffer[i - 1])); 44 | } 45 | 46 | void highpass(float * in_buffer, float * out_buffer, float cutoff, float sample_rate, unsigned long length) { 47 | unsigned long i; 48 | 49 | float RC = 1.0 / (cutoff * 2 * M_PI); 50 | float dt = 1.0 / sample_rate; 51 | float alpha = RC / (RC + dt); 52 | 53 | out_buffer[0] = in_buffer[0]; 54 | for (i = 1; i < length; i++) 55 | out_buffer[i] = alpha * (out_buffer[i - 1] + in_buffer[i] - in_buffer[i - 1]); 56 | } 57 | -------------------------------------------------------------------------------- /playback.asm: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | ; PSGTalk playback example for Sega Master System 2 | ; furrtek 2015 3 | 4 | .memorymap 5 | defaultslot 0 6 | slotsize $8000 7 | slot 0 $0000 8 | .endme 9 | 10 | .rombankmap 11 | bankstotal 1 12 | banksize $8000 13 | banks 1 14 | .endro 15 | 16 | .computesmschecksum 17 | 18 | .define WORKRAM $C000 19 | .define VBL_COUNTER WORKRAM 20 | 21 | .bank 0 slot 0 22 | .org $0000 23 | di 24 | im 1 25 | jp main 26 | 27 | .org $0038 28 | push af 29 | in a,($BF) ; Ack VBI 30 | push bc 31 | push de 32 | ;push hl 33 | push ix 34 | 35 | call VBI 36 | 37 | pop ix 38 | ;pop hl 39 | pop de 40 | pop bc 41 | pop af 42 | ei 43 | ret 44 | 45 | .org $0066 46 | retn 47 | 48 | VBI: 49 | ld e,0 ; Channel counter 50 | -: 51 | ld a,(hl) ; Volume, and frequency MSBs 52 | inc hl 53 | ld b,a 54 | srl a 55 | srl a 56 | xor $0F 57 | or %10010000 ; Channel 1 volume 58 | or e 59 | out ($7F),a 60 | ld a,b 61 | and 3 62 | sla a 63 | sla a 64 | sla a 65 | sla a 66 | ld b,a 67 | ld a,(hl) ; Frequency LSBs 68 | inc hl 69 | ld c,a 70 | srl a 71 | srl a 72 | srl a 73 | srl a 74 | or b 75 | ld b,a 76 | ld a,c 77 | and $0F 78 | or %10000000 ; Channel 1 frequency 79 | or e 80 | out ($7F),a 81 | ld a,b 82 | out ($7F),a 83 | 84 | ld a,e 85 | cp 2<<5 86 | ret z 87 | add a,1<<5 88 | ld e,a 89 | jr - 90 | 91 | main: 92 | ld sp, $DFF0 93 | 94 | ld a,%00010110 ; RLI enabled 95 | out ($BF),a 96 | ld a,$80 97 | out ($BF),a 98 | 99 | ld a,(192/2)-1 ; RLI 4 times per frame 100 | out ($BF),a 101 | ld a,$8A 102 | out ($BF),a 103 | 104 | ld a,%11111111 ; Shut channel 4 up 105 | out ($7F),a 106 | 107 | ld hl,talkdata 108 | 109 | ei 110 | 111 | lp: 112 | jp lp 113 | 114 | talkdata: 115 | .incbin "sonic.bin" 116 | talkdata_end: 117 | 118 | .org $7FF0 119 | .db "TMR SEGA" 120 | -------------------------------------------------------------------------------- /psgtalk.dev: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | [Project] 2 | FileName=psgtalk.dev 3 | Name=PSGTalk 4 | UnitCount=9 5 | Type=1 6 | Ver=1 7 | ObjFiles= 8 | Includes= 9 | Libs= 10 | PrivateResource= 11 | ResourceIncludes= 12 | MakeIncludes= 13 | Compiler=-Wall_@@_ 14 | CppCompiler= 15 | Linker= 16 | IsCpp=0 17 | Icon= 18 | ExeOutput= 19 | ObjectOutput= 20 | OverrideOutput=0 21 | OverrideOutputName=psgtalk.exe 22 | HostApplication= 23 | Folders= 24 | CommandLine=-m vgm -s C:\Users\furrtek\Documents\PSGTalk\trunk\sonic.wav 25 | UseCustomMakefile=0 26 | CustomMakefile= 27 | IncludeVersionInfo=0 28 | SupportXPThemes=0 29 | CompilerSet=0 30 | CompilerSettings=0000000000000000000000 31 | 32 | [Unit1] 33 | FileName=main.c 34 | CompileCpp=0 35 | Folder= 36 | Compile=1 37 | Link=1 38 | Priority=1000 39 | OverrideBuildCmd=0 40 | BuildCmd= 41 | 42 | [VersionInfo] 43 | Major=0 44 | Minor=1 45 | Release=1 46 | Build=1 47 | LanguageID=1033 48 | CharsetID=1252 49 | CompanyName= 50 | FileVersion= 51 | FileDescription=Developed using the Dev-C++ IDE 52 | InternalName= 53 | LegalCopyright= 54 | LegalTrademarks= 55 | OriginalFilename= 56 | ProductName= 57 | ProductVersion= 58 | AutoIncBuildNr=0 59 | 60 | [Unit2] 61 | FileName=sim.c 62 | CompileCpp=0 63 | Folder= 64 | Compile=1 65 | Link=1 66 | Priority=1000 67 | OverrideBuildCmd=0 68 | BuildCmd= 69 | 70 | [Unit4] 71 | FileName=interface.c 72 | CompileCpp=0 73 | Folder= 74 | Compile=1 75 | Link=1 76 | Priority=1000 77 | OverrideBuildCmd=0 78 | BuildCmd= 79 | 80 | [Unit3] 81 | FileName=load.c 82 | CompileCpp=0 83 | Folder= 84 | Compile=1 85 | Link=1 86 | Priority=1000 87 | OverrideBuildCmd=0 88 | BuildCmd= 89 | 90 | [Unit5] 91 | FileName=main.h 92 | CompileCpp=0 93 | Folder= 94 | Compile=1 95 | Link=1 96 | Priority=1000 97 | OverrideBuildCmd=0 98 | BuildCmd= 99 | 100 | [Unit6] 101 | FileName=analog.c 102 | CompileCpp=0 103 | Folder= 104 | Compile=1 105 | Link=1 106 | Priority=1000 107 | OverrideBuildCmd=0 108 | BuildCmd= 109 | 110 | [Unit7] 111 | FileName=out_vgm.c 112 | CompileCpp=0 113 | Folder= 114 | Compile=1 115 | Link=1 116 | Priority=1000 117 | OverrideBuildCmd=0 118 | BuildCmd= 119 | 120 | [Unit8] 121 | FileName=out_raw.c 122 | CompileCpp=0 123 | Folder= 124 | Compile=1 125 | Link=1 126 | Priority=1000 127 | OverrideBuildCmd=0 128 | BuildCmd= 129 | 130 | [Unit9] 131 | FileName=out_ngp.c 132 | CompileCpp=0 133 | Folder= 134 | Compile=1 135 | Link=1 136 | Priority=1000 137 | OverrideBuildCmd=0 138 | BuildCmd= 139 | 140 | -------------------------------------------------------------------------------- /out_vgm.c: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | #include "main.h" 2 | 3 | int out_vgm(unsigned char ** out_buffer, unsigned int const * frequencies, unsigned int const * volumes, 4 | unsigned long frame_count) { 5 | 6 | unsigned char * out_buffer_value; 7 | unsigned int c; 8 | unsigned long f; 9 | unsigned long idx; 10 | wait_t wait_mode; 11 | unsigned long wait_n; 12 | unsigned long psg_freq, psg_internal; 13 | unsigned long data_idx = 64; // Skip header for now 14 | unsigned int volume; 15 | unsigned int data_word; 16 | 17 | unsigned long vgm_header[16] = { 18 | 0x206D6756, // "Vgm " 19 | 0x00000000, // EOF 20 | 0x00000110, // Version 21 | 0x00000000, // SN76489 clock 22 | 0x00000000, 23 | 0x00000000, // GD3 offset 24 | 0x00000000, // Sample count 25 | 0x00000000, 26 | 0x00000000, 27 | 0x00000000, // Rate 28 | 0x00100900, // LFSR type 29 | 0x00000000, 30 | 0x00000000, 31 | 0x00000000, 32 | 0x00000000, 33 | 0x00000000 34 | }; 35 | 36 | if (fps == 60) { 37 | psg_freq = 3579545; 38 | wait_mode = WAIT_NTSC; 39 | wait_n = 735; 40 | } else if (fps == 50) { 41 | psg_freq = 3546893; 42 | wait_mode = WAIT_PAL; 43 | wait_n = 882; 44 | } 45 | 46 | if (update_rate > 1) { 47 | wait_mode = WAIT_N; 48 | wait_n = psg_freq / update_rate; 49 | file_length = (frame_count + (frame_count * psg_channels * 7) + 1) + 64; // Wrong ? 50 | } else 51 | file_length = (frame_count + (frame_count * psg_channels * 9) + 1) + 64; // Wrong ? 52 | 53 | *out_buffer = calloc(file_length, sizeof(unsigned char)); 54 | if (*out_buffer == NULL) 55 | return 0; 56 | 57 | psg_internal = psg_freq / 16; 58 | 59 | out_buffer_value = *out_buffer; 60 | 61 | // For each frame 62 | for (f = 0; f < frame_count - 1; f++) { 63 | // For each channel 64 | for (c = 0; c < psg_channels; c++) { 65 | idx = (f * psg_channels) + c; 66 | 67 | // Todo: Make frequency LUT ? 68 | data_word = psg_internal / (frequencies[idx] * freq_step); 69 | if (data_word > 1023) data_word = 1023; 70 | 71 | volume = volumes[idx]; 72 | if (volume > 15) volume = 15; 73 | volume = 15 - volume; 74 | 75 | out_buffer_value[data_idx++] = 0x50; // VGM "PSG write" 76 | out_buffer_value[data_idx++] = 0x90 | (c << 5) | volume; 77 | out_buffer_value[data_idx++] = 0x50; // VGM "PSG write" 78 | out_buffer_value[data_idx++] = 0x80 | (c << 5) | (data_word & 0x0F); 79 | out_buffer_value[data_idx++] = 0x50; // VGM "PSG write" 80 | out_buffer_value[data_idx++] = data_word >> 4; 81 | } 82 | 83 | if (wait_mode == WAIT_NTSC) 84 | out_buffer_value[data_idx++] = 0x62; // VGM "NTSC wait" 85 | else if (wait_mode == WAIT_NTSC) 86 | out_buffer_value[data_idx++] = 0x63; // VGM "PAL wait" 87 | else if (wait_mode == WAIT_N) { 88 | out_buffer_value[data_idx++] = 0x61; // VGM "Wait n samples" 89 | out_buffer_value[data_idx++] = wait_n & 0xFF; 90 | out_buffer_value[data_idx++] = wait_n >> 8; 91 | } 92 | } 93 | 94 | // Make header 95 | vgm_header[1] = file_length; 96 | vgm_header[3] = psg_freq; 97 | vgm_header[6] = (frame_count - 1) * wait_n; 98 | memcpy(out_buffer_value, vgm_header, 64); 99 | 100 | //free(out_buffer); 101 | 102 | return 1; 103 | } 104 | -------------------------------------------------------------------------------- /interface.c: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | #include "main.h" 2 | 3 | #define MAX_MODES 3 4 | 5 | void printusage(void) { 6 | puts("Usage:\n"); 7 | puts("psgtalk [options] speech.wav\n"); 8 | puts("Wave file needs to be 8bit signed mono"); 9 | puts("-r [16~512]: Frequency resolution, default: 64"); 10 | puts(" A large value increases quality but also computation time"); 11 | puts("-u [1~64]: PSG updates per frame, default: 2"); 12 | puts(" A large value increases quality but also data size"); 13 | puts(" Values above 1 will require raster interrupts for playback"); 14 | puts("-c [1~3]: Number of PSG channels to use, default: 3"); 15 | puts(" 3 is best, 2 is average, 1 is unintelligible"); 16 | puts("-p [0~50]: Window overlap percentage, default: 25"); 17 | puts(" 0 is no overlap, 50 is half (maximum)"); 18 | puts("-f ntsc/pal: Frame rate"); 19 | puts(" ntsc: 60fps (223722Hz)"); 20 | puts(" pal: 50fps (221681Hz)"); 21 | puts("-m [mode]: Output mode, default: ntsc"); 22 | puts(" raw: sequential frequency/volume values for each channel"); 23 | puts(" bytes for r < 256, words for r >= 256"); 24 | puts(" vgm: Master System VGM"); 25 | puts(" ngp: NeoGeo Pocket (192000Hz) words"); 26 | puts("-s: Generate psgtalk.raw 44100Hz 8bit mono simulation file"); 27 | } 28 | 29 | int parse_args(int argc, char * argv[]) { 30 | unsigned int c; 31 | unsigned int overlap_percent; 32 | char opt; 33 | unsigned char modearg[5], fpsarg[5]; // Beware ! 34 | 35 | if (argc < 2) { 36 | printusage(); 37 | return 1; 38 | } 39 | 40 | while ((opt = getopt(argc, argv, "r:u:c:m:s:p:f")) != -1) { 41 | switch(opt) { 42 | case 'r': 43 | if (sscanf(optarg, "%i", &freq_res) != 1) { 44 | printusage(); 45 | return 1; 46 | } 47 | if ((freq_res < 16) || (freq_res > 512)) { 48 | puts("Invalid frequency resolution.\n"); 49 | return 1; 50 | } 51 | break; 52 | case 'u': 53 | if (sscanf(optarg, "%i", &update_rate) != 1) { 54 | printusage(); 55 | return 1; 56 | } 57 | if ((update_rate < 1) || (update_rate > 64)) { 58 | puts("Invalid update rate.\n"); 59 | return 1; 60 | } 61 | break; 62 | case 'c': 63 | if (sscanf(optarg, "%i", &psg_channels) != 1) { 64 | printusage(); 65 | return 1; 66 | } 67 | if ((psg_channels < 1) || (psg_channels > 3)) { 68 | puts("Invalid active channels number.\n"); 69 | return 1; 70 | } 71 | break; 72 | case 'm': 73 | if (sscanf(optarg, "%s", modearg) != 1) { 74 | printusage(); 75 | return 1; 76 | } 77 | for (c = 0; c < MAX_MODES; c++) { 78 | if (!strcmp(modearg, modestr[c])) { 79 | mode = c; 80 | break; 81 | } 82 | } 83 | if (c == MAX_MODES) { 84 | puts("Invalid mode.\n"); 85 | return 1; 86 | } 87 | break; 88 | case 's': 89 | sim = 1; 90 | break; 91 | case 'p': 92 | if (sscanf(optarg, "%i", &overlap_percent) != 1) { 93 | printusage(); 94 | return 1; 95 | } 96 | if (overlap_percent > 50) { 97 | puts("Invalid overlap percentage.\n"); 98 | return 1; 99 | } 100 | overlap = (float)overlap_percent / 100.0; 101 | break; 102 | case 'f': 103 | if (sscanf(optarg, "%s", fpsarg) != 1) { 104 | printusage(); 105 | return 1; 106 | } 107 | if (!strcmp(fpsarg, "ntsc")) { 108 | fps = 60; 109 | } else if (!strcmp(fpsarg, "pal")) { 110 | fps = 50; 111 | } else { 112 | puts("Invalid frame rate.\n"); 113 | return 1; 114 | } 115 | break; 116 | } 117 | } 118 | 119 | return 0; 120 | } 121 | -------------------------------------------------------------------------------- /main.c: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | // PSGTalk 0.3 2 | // Generates PSG (SN76489) update streams from speech wave files 3 | // to mimic voice with square tones 4 | // Furrtek 2017 5 | 6 | // TODO: Noise channel ? 7 | // TODO: Log/linear is wrong 8 | // TODO: "consolidate" sucks 9 | // TODO: Improve quality on real hardware 10 | // Compare SMS/Coleco/NGP output with simulation 11 | // TODO: Harmonics discrimination adaptation/parameter 12 | // TODO: Handle frenquencies too low 13 | // TODO: Handle more channels 14 | // TODO: Register streams for each system 15 | // TODO: Brute force spectrum matching ? 16 | // TODO: Compression ? 17 | // TODO: Psychoacoustic model ? 18 | 19 | #include "main.h" 20 | 21 | char * modestr[3] = {"raw", "vgm", "ngp"}; 22 | 23 | char lintolog(float in) { 24 | float result; 25 | 26 | // So wrong it hurts... 27 | 28 | result = (int)(in * 4); 29 | if (result > 15) result = 15; 30 | if (result < 0) result = 0; 31 | return result; 32 | } 33 | 34 | int main(int argc, char *argv[]) { 35 | // mallocated stuff 36 | float * wave_buffer; 37 | float * aa_buffer; 38 | float * work_buffer; 39 | float * frame_buffer; 40 | float * dft_bins; 41 | unsigned int * frequencies; 42 | unsigned int * volumes; 43 | unsigned char * out_buffer; 44 | 45 | unsigned char consolidate; 46 | unsigned long wave_size, work_size; 47 | unsigned int frame_size, frame_inc; 48 | unsigned int i; 49 | int ofs; 50 | unsigned long idx; 51 | 52 | unsigned long c, m, k, t, f; 53 | unsigned int kmax; 54 | float max_power; 55 | float in_r, sum_r, sum_i; 56 | float ratio; 57 | unsigned long frame_idx = 0, frames; 58 | char outfilepath[256]; 59 | unsigned int ext; 60 | 61 | puts("PSGTalk 0.3 - furrtek 2017\n"); 62 | 63 | // Overlap = 0 64 | // Data: ######################## (24) 65 | // Frames: AAAAAAAA 66 | // BBBBBBBB 67 | // CCCCCCCC 68 | // Count: 3 69 | // Length: 8 = 24 / 3 * (0 + 1) 70 | // Offset: 8 = Length * (1 - 0) 71 | 72 | // Overlap = 0.5 73 | // Data: ######################## (24) 74 | // Frames: AAAAAAAAAAAA 75 | // BBBBBBBBBBBB 76 | // CCCCCCCCCCCC 77 | // Count: 3 78 | // Length: 12 = 24 / 3 * (0.5 + 1) 79 | // Offset: Length * (1 - 0.5) 80 | 81 | // Defaults 82 | overlap = 0.25; 83 | updates_per_frame = 2; 84 | psg_channels = 3; 85 | sim = 0; 86 | mode = MODE_VGM; 87 | fps = 60; 88 | freq_res = 64; 89 | 90 | if (parse_args(argc, argv)) 91 | return 1; 92 | 93 | wave_size = load_wav(argv[argc - 1], &wave_buffer); 94 | if (!wave_size) { 95 | puts("Can't load wave file.\n"); 96 | return 1; 97 | } 98 | 99 | // Anti-alias filtering 100 | aa_buffer = calloc(wave_size, sizeof(float)); 101 | if (aa_buffer == NULL) { 102 | puts("Memory allocation failed\n"); 103 | free(wave_buffer); 104 | return 1; 105 | } 106 | lowpass(wave_buffer, aa_buffer, 8192.0, samplerate_in, wave_size); 107 | 108 | // Decimate 109 | ratio = ((float)samplerate_in / 8192.0); 110 | work_size = (int)(wave_size / ratio); 111 | work_buffer = calloc(work_size, sizeof(float)); 112 | if (work_buffer == NULL) { 113 | puts("Memory allocation failed\n"); 114 | free(wave_buffer); 115 | free(aa_buffer); 116 | return 1; 117 | } 118 | 119 | for (i = 0; i < work_size; i++) 120 | work_buffer[i] = aa_buffer[(int)(i * ratio)]; 121 | 122 | update_rate = fps * updates_per_frame; 123 | frame_size = (8192.0 * (overlap + 1.0)) / update_rate; 124 | frame_inc = (float)frame_size * (1.0 - overlap); 125 | m = 1; // Discrimination between power peaks 126 | frames = work_size / frame_inc; // Total number of frames 127 | freq_step = (8192 / freq_res) / 2; 128 | 129 | frame_buffer = calloc(frame_size, sizeof(float)); 130 | dft_bins = calloc(freq_res, sizeof(float)); 131 | frequencies = calloc(frames * psg_channels, sizeof(unsigned int)); 132 | volumes = calloc(frames * psg_channels, sizeof(unsigned int)); 133 | 134 | if ((dft_bins == NULL) || (frame_buffer == NULL) || (frequencies == NULL) || (volumes == NULL)) { 135 | puts("Memory allocation failed\n"); 136 | return 1; 137 | } 138 | 139 | if (!make_LUTs(frame_size)) { 140 | puts("Table generation failed\n"); 141 | return 1; 142 | } 143 | 144 | // Show recap 145 | printf("Frames: %lu\n", frames); 146 | printf("Overlap: %u%%\n", (unsigned int)(overlap * 100.0)); 147 | printf("Samplerate: %luHz -> %uHz\n", samplerate_in, 8192); 148 | printf("Resolution: %uHz\n", freq_step); 149 | printf("Update rate: %u/frame (%uHz @ %ufps)\n", updates_per_frame, update_rate, fps); 150 | printf("PSG channels: %u\n", psg_channels); 151 | printf("Mode: %s\n", modestr[mode]); 152 | 153 | 154 | f = 0; 155 | do { 156 | // Copy frame 157 | memcpy(frame_buffer, &work_buffer[f], frame_size * sizeof(float)); 158 | 159 | // Apply window 160 | for (t = 0; t < frame_size; t++) 161 | frame_buffer[t] *= window_lut[t]; 162 | 163 | // Do DFT 164 | for (k = 0; k < freq_res; k++) { // For each output element 165 | sum_r = 0; 166 | sum_i = 0; 167 | for (t = 0; t < frame_size; t++) { // For each input element 168 | c = ((32768 * t * k / 2) / frame_size) & 0x7FFF; 169 | in_r = frame_buffer[t]; 170 | sum_r += (in_r * cos_lut[c]); 171 | sum_i += (in_r * sin_lut[c]); 172 | } 173 | sum_r /= frame_size; 174 | sum_i /= frame_size; 175 | 176 | dft_bins[k] = sqrt((sum_i * sum_i) + (sum_r * sum_r)); 177 | //if (f == 0) printf("SAMP=%f POW=%f (%uHz)\n", frame_buffer[k], dft_bins[k], k * freq_step); 178 | } 179 | 180 | // Find highest peaks 181 | consolidate = 0; 182 | for (c = 0; c < psg_channels; c++) { 183 | idx = (frame_idx * psg_channels) + c; 184 | if (consolidate) { 185 | max_power -= 0.4; 186 | frequencies[idx] = frequencies[idx - 1]; 187 | volumes[idx] = lintolog(max_power); 188 | } else { 189 | // Find highest power and its associated frequency (skip DC bin) 190 | max_power = 0; 191 | for (k = 1; k < (frame_size - 1); k++) { 192 | if (dft_bins[k] > max_power) { 193 | max_power = dft_bins[k]; 194 | kmax = k; 195 | } 196 | } 197 | // Clear surrounding bins if needed 198 | for (t = 0; t < m; t++) { 199 | ofs = kmax - t - 1; 200 | if (ofs >= 0) dft_bins[ofs] = 0; 201 | ofs = kmax + t + 1; 202 | if (ofs < freq_res) dft_bins[ofs] = 0; 203 | } 204 | 205 | frequencies[idx] = kmax; 206 | volumes[idx] = lintolog(max_power); 207 | } 208 | 209 | consolidate = (max_power >= 0.4) ? 1 : 0; 210 | 211 | if (frame_idx == 0) printf("C%lu=%uHz\n", c, kmax * freq_step); // DEBUG 212 | } 213 | 214 | frame_idx++; 215 | f += frame_inc; 216 | 217 | printf("\rComputing frame %lu/%lu.", frame_idx, frames); 218 | 219 | } while (f < (work_size - frame_size)); 220 | 221 | puts(" Done.\n"); 222 | 223 | // Generate output file 224 | strcpy(outfilepath, argv[argc - 1]); 225 | ext = strlen(outfilepath) - 3; 226 | if (mode == MODE_VGM) { 227 | outfilepath[ext++] = 'v'; 228 | outfilepath[ext++] = 'g'; 229 | outfilepath[ext] = 'm'; 230 | } else { 231 | outfilepath[ext++] = 'b'; 232 | outfilepath[ext++] = 'i'; 233 | outfilepath[ext] = 'n'; 234 | } 235 | 236 | 237 | FILE * fo = fopen(outfilepath, "wb"); 238 | 239 | if (mode == MODE_RAW) { 240 | out_raw(&out_buffer, frequencies, volumes, frame_idx, freq_res); 241 | } else if (mode == MODE_VGM) { 242 | out_vgm(&out_buffer, frequencies, volumes, frame_idx); 243 | } else if (mode == MODE_NGP) { 244 | out_ngp(&out_buffer, frequencies, volumes, frame_idx); 245 | } 246 | 247 | fwrite(out_buffer, file_length, 1, fo); 248 | fclose(fo); 249 | 250 | free(out_buffer); 251 | 252 | puts("Output file written."); 253 | printf("Size: %lukB\n", file_length / 1024); 254 | 255 | // Generate simulation file if needed 256 | if (sim) { 257 | if (gen_sim(frame_size, frame_idx, psg_channels, frequencies, volumes)) 258 | puts("\nSimulation file written.\n"); 259 | } 260 | 261 | free(frequencies); 262 | free(volumes); 263 | free(frame_buffer); 264 | free(wave_buffer); 265 | free(work_buffer); 266 | free(dft_bins); 267 | 268 | system("pause"); 269 | //return 0; 270 | 271 | return 0; 272 | } 273 | -------------------------------------------------------------------------------- /psgtalk.raw: -------------------------------------------------------------------------------- 1 | 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