El chip de sonido de la Super Nintendo (S-SMP / SPC700)

Durante la generación anterior de consolas y ordenadores, la generación de sonido estaba prácticamente copada por la síntesis de ondas básicas y la más moderna FM (Frecuency Modulation), la cual de por sí ya era una evolución notable viniendo de los chips básicos de "soniditos", que identificamos al instante como de 8bits.

La Super Nintendo daba un salto considerable frente a la competencia, ya que era capaz de "crear" el audio muy al estilo de los romplers de la época (sintetizadores como el Korg M1 o el WaveStation). A diferencia de los chips FM Yamaha o de otros generadores de ondas puras, los romplers manejan samples cortitos y a resoluciones bastante bajas ─ya que no había mucha memoria disponible─ pero que se pueden manipular y transformar de igual modo: timbre, duración, ataque, filtros y efectos. Sacrificando pureza y calidad de salida, el realismo logrado por ejemplo en instrumentos orquestales difíciles de emular, es indudable.

El corazón de audio de la Super Nintendo se llama S-SMP y es de Sony

Irónico pues es de sobra conocido el posterior divorcio traumático que sufriendo ambas compañías cuando intentaron llevar una unidad de CD a la Super Nintendo, y que acabó siendo la primera Playstation.

El S-SMP de Sony está formado por dos unidades: el SPC700 y el S-DSP, que comparten además memoria de 64kB. Fue creado por Ken Kutaragi

64Kb es una cantidad ínfima, incluso entonces, para almacenar información. Pero la memoria RAM no era tan barata y masiva como hoy día.

La CPU principal de audio: el SPC700

Un chip de 8-bit, de frecuencia 1,024Mhz, con tres temporizadores, y acceso directo para comunicarse con el cerebro principal. Se encarga de operaciones, instrucciones y manipulación de lectura/escritura en la RAM compartida

El generador de sonido: S-DSP

Como todos los "Digital Signal Processor" convierte los datos en audio. Cuenta con 8 canales independientes y en estéreo, y configuración exhaustiva de parámetros a través de registros: volumen, ADSR, delay, corte de frecuencias, eco, sustain, ataque, decay, modulación de tono, selección de sample de la lista cargada en memoria, etc.

Una vez procesado el audio, se envía al DAC para convertirlo en analógico con una calidad bastante considerable para la época: estéreo de 16-bit y frecuencia de 32kHz (recordando que un CD alcanza 44,1kHz)

El tiempo no pasa igual para todos. En el caso de la Super Nintendo, el resonador cerámico fabricado por Murata para mantener la frecuencia de reloj en 32.000Hz en los chips de audio, ya no funciona tan correctamente, haciendo que vaya un 0,6% más rápido. No es un problema para jugar, ya que el audio va en paralelo, pero vuelve locos a los perseguidores de récords verificados (speedrunners) porque el tiempo de carga de datos se reduce.  

La sorprendente potencia musical de una consola que venía de los "beeps" de la NES y la GameBoy

Fue de las primeras cosas que me llamó la atención allá por 1992, con aquellos vídeos en VHS que las revistas regalaban para hacer promoción del "cerebro de la bestia". Obviamente era un marketing diferente al de Estados Unidos o Japón. Aquí teníamos ya la Megadrive de Sega, que llevaba un tiempo siendo emblema de la generación de 16bit.

En todas las demos, aún a baja calidad, me recordaba a los teclados tipo Korg de síntesis de onda por sampleo que arrasaron en los 90, como el T3, auténtica bestia sonora que podía hacer virguerías manipulando muestras (curiosidad: a finales de los 90 conseguí hacerme con un sucesor, el N-364)

Cómo hacer milagros de música con 64Kb de memoria en la SNES

Baste el ejemplo anterior, el T3 tenía 8MB de samples en su ROM, con un montón de parámetros modificables. La Super Nintendo tenía que meter TODO lo relativo al sonido, incluyendo efectos, partitura y comandos, en 64kB.

Aunque las muestras podían ser de 16bit de resolución, 32Kh de frecuencia y en estéreo, en la práctica casi siempre eran secuencias cortísimas de audio y en mono para liberar espacio. Al ser "transformadas" con efectos esa limitación no importaba tanto. Esa era la magia real: hacer música increíble y revolucionaria con un tamaño de caché ínfimo.

Claro que, como en el caso del los mappers en NES, hay trucos. Por ejemplo, reemplazar los datos del SPC700 sobre la marcha, como hacen en Final Fantasy VI durante la batalla final, con tres secciones diferentes de música hilada.

8 canales para todos los sonidos y un cerebro para gobernar en paralelo

Los 8 canales daban de sobra para construir secuencias de música complejas y a un coste de CPU principall nulo, pues el SPC700 funciona en paralelo al resto de procesadores, con su propio arranque y su propio driver de sonido. Nada de ralentizaciones odiosas como en Gameboy o en la GameBoy Advance.

El driver original, proporcionado por Nintendo, fue reemplazado en muchas ocasiones por los propios drivers diseñados en las compañías más potentes como Konami, Argonaut o Capcom. Incluso hay drivers hechos por manitas de la scene.

Muestras de sonido de la Super Nintendo para demostrar la capacidad del SPC700

Es imposible poner aquí todo lo mejor que ha dado de sí este chip durante la vida de la Super Nintendo. A continuación ejemplos de archivos SPC que creo suponen un logro técnico, además de musical.

He excluído a propósito Donkey Kong Country, de tanto salir en listas de éxitos de Super Nintendo con la melodía de "Aquatic Ambience". Sí, es una pasada hecha casi a mano y en ensamblador, pero seguro que si te interesa la música de videojuegos la habrás escuchado hasta aburrir.

Haz clic en cada título de pista para abrir el reproductor integrado

Super Castlevania IV - Dracula Battle 🎵▶

Toda la banda sonora de este juego es una auténtica pasada adelantada a su tiempo. Nada le hará sombra hasta la llegada de los sistemas con discos compactos. De todas las pistas, esta es un ejemplo representativo de cómo se puede manipular las ondas con el SPC700, aunque sean de duración ínfima por la limitación de memoria. Además de demostrar el uso de efectos.

Earthworm Jim 2 - Title 🎵▶

Uno de los "instrumentos" que más mejoró con la llegada de los sintetizadores basados en muestras de ondas fue la voz. En la Super Nintendo sucedió igual: coros, cuerdas y timbres complejos por fin tenían un parecido con la realidad.

Vortex - Vortex 🎵▶

Otro juego bastante normalito, a pesar de contar con el famoso chip FX para mejorar los cálculos matemáticos en entornos 3D de la Super Nintendo. En este caso, lo llamativo es la calidad de la música: Argonaut creó su driver propio de sonido. También llama la atención la potencia de salida y la mezcla en las frecuencias bajas. Bastante impresionante.

Spider-Man and the X-Men in Arcade's Revenge - Gambit 🎵▶

Además de un sampleo super eficiente de percursión y sonidos, este tema juega un montón con con el panorama estéreo. La calidad de las muestras también es alucinante, Software Creations y Tim Follin saben explotar chips de audio desde sus orígenes. Si le sumas un gusto musical exquisito al componer, pues te queda una pista de estilo disco antiguo que no deja indiferente.

Super Adventure Island - Blue Blue Moon 🎵▶

Escuchar por primera vez la música de Super Adventure Island, allá por 1992, era como presenciar un milagro musical. Era increíble que una consola doméstica hiciera frente al poderoso y versátil formato MOD de Amiga o a carísimos workstations Korg y Yamaha. Si esta pista en concreto te recuerda a Streets of Rage de Megadrive, es porque el autor es el mismo: Yuzo Koshiro.

Rock'n'Roll Racing - Paranoid 🎵▶

Un temazo como el de Black Sabbath embutido en 64kB por el mago de Tim Follin. Lo cierto es que es un prodigio técnico que me sigue asombrando hoy día. Solo le pongo una pega: se ha quedado muy corto con el volumen de la mezcla de salida.

Super R-Type - R Dance 🎵▶

Uno de los primerísimos juegos que salió para la Super Nintendo, con publicidad en multitud de revistas del sector. Es un remake muy digno, quitando el problemilla de la ralentización, con una música buenísima. Este tema usa la capacidad de sampleo y efectos del SPC700 como si ya llevara tiempo en el mercado.

Contra III - Super Probotector - No man's land 🎵▶

Otro tema épico de Konami. El salto a los 16bits desde la NES fue espectacular, usando recursos como el modo gráfico 7 para manipular objetos planos con efecto 3D. El salto musical también enorme, con una mezcla entre banda sonora orquestal y sonidos sintetizados o industriales.

Magic Sword - Dragon's Run 🎵▶

Capcom a menudo hacía conversiones de sus propias recreativas con una fidelidad asombrosa. Este es tan solo uno más. En cuestión musical, suponía arreglar la banda sonora desde FM a sampleo, con mejoras sustanciales en orquestación y duración. Un ejemplo del salto cualitativo que suponía usar PCM como motor de síntesis.

Gokujou Parodius - In the crane game 🎵▶

Los días de Konami cuando era una compañía que "hacía" cosas eran alucinantes. Todos los juegos tenían un mínimo de calidad y jugabilidad, aunque sea para hacer autoparodia de su serie Gradius. Esta versión de "In the mood" es cachonda a tope.

Gokujou Parodius - Run! Run! Run! 🎵▶

No podía dejar solo una de Parodius. Esta pista es la obertura de la famosa ópera de Guillermo Tell metida en la consola. Haría que a Rossini, el autor, se le diera vuelta la cabeza.

¡Bonus! Un vídeo bastante ilustrativo sobre el tema

Si has soportado toda esta chapa, igual también te interesa el siguiente vídeo resumen, en inglés, sobre el sistema de sonido de la Super Nintendo. Con subtítulos se hace más fácil.

Cierto es que da un poco de grima que llamen "chip" al modo-7 ─que en realidad, es un modo gráfico─. Ay, parece esa época de vender datos de cualquier manera para hacer frente a la competencia (Nintendo vs Sega, qué clásico)

¿Interesado en componer para Super Nintendo? En MEGA CAT STUDIOS tienen un curso acelerado para que pruebes a componer para esta consola en formato tracker de toda la vida. Este es el enlace: https://megacatstudios.com/blogs/retro-development/creating-music-and-sound-for-snes-games-a-crash-course-in-snes-gss ─ Suerte con ello ^_^

Fuentes:
1) https://snes.nesdev.org/wiki/S-SMP
2) https://www.vgmpf.com/Wiki/index.php?title=Super_Famicom/Super_NES_Sound_Driver_List
3) https://www.vgmpf.com/Wiki/index.php?title=S-SMP
4) https://www.copetti.org/writings/consoles/super-nintendo/
5) https://wiki.superfamicom.org/spc700-reference