RCX のファームウェアには WAVE ファイル再生機能は入っていないので、RCX CODE や NQC では実現できない。必然的に legOS を使って実装することになる。早速 legOS と H8 用 GCC をインストールして環境を作った。legOS 環境を構築するには梅さんの Web ページが非常に参考になる。

legOS の機能を調べると、8KHz 1bit の WAVE ファイルを再生する機能がある！なんだ解決したじゃないかと思い、試してみた。しかしドキュメントにも書いてあるとおり、実用にはツライ音質だった。やはりゼロクロス法の 1bit WAVE ファイルでは音質に限界があるようだ。

そこで legOS の WAVE ファイル再生ルーチンに手を入れて、8bit データを再生できるようにした。もちろんデータサイズは８倍になってしまうのだが、多少は聞き取れる程度の音質になった。4bit でもそれなりの音質だったので、さらに改善出来るのかもしれない。

まずは聞き比べてもらいたい。２番に繋げたタッチセンサを押すと、テスト用の WAVE ファイルを再生するプログラムを legOS を使って作ってみた。WAVE ファイルは個人でテストする時には色々使って遊んだのだが、公開することを考えて著作権に問題のない自分の声を録音したものを恥を忍んで作成した。

再生する WAVE ファイル(WAV 形式 6KB)

「やめてよ〜」と情けない声で言っているファイル。Windows95 標準添付のサウンドレコーダで 32KHz 8bit Mono フォーマットで録音したものを、同じくサウンドレコーダで 8KHz 8bit Mono に変換した。ちなみにエフェクトは行なっていない。

今回手を加えた legOS で作成したサンプルプログラム(LZH 形式 18KB)

上の WAVE ファイルを 8KHz 8bit で再生するサンプルプログラム。一応ソースや WAVE ファイルを変換したヘッダファイルとダウンローダも添付した。但し添付したダウンローダは Cygnus 環境が必要。

オリジナルの legOS で作成したサンプルプログラム(LZH 形式 12KB)

比較のために作成した 8KHz 1bit で再生するサンプルプログラム。

サンプルプログラムは firmdl.exe yamete8.srec もしくは firmdl.exe yamete1.srec でダウンロード出来る。ダウンロードが終わったら Run ボタンを押し、２番に繋げたタッチセンサが ON の間「やめてよ〜」を繰り返し再生する。プログラム動作中は On-Off ボタンは利かないので、一度 Run ボタンでプログラムを停止させてから On-Off ボタンを押すこと。再びファームウェアをダウンロードするには Prgm ボタンを押しながら On-Off ボタンを押して電源を落とせば OK だ。

ちなみにタッチセンサ OFF の時には A と C のモータが回り、タッチセンサ ON の時にはモータが停止するようにしている。試しに左のようなロボットを作ってみた。このロボットは、通常は徒手空拳を振りまわすなのだが、頭を押さえると動きを停止して「やめてよ〜」と言うネガティブロボット「やめてよ君」だ。

自分で WAVE ファイルを再生したい場合はどうすればいいのか？

• 下の dsound.lzh をダウンロードして、direct-sound.c と direct-sound.h を差し替える。ヘッダファイルは include ディレクトリの下にある。
• 8KHz 8bit Mono で保存された WAVE ファイルを用意する。
• wave-convert.pl xxxx.wav を実行して sample.h を作成する。wave-convert.pl はお分かりの通り perl で記述されている。先頭行は自分の環境に合わせて変更してもらいたい。データ数が表示されるので覚えておく。後でソースに記述する。
• ソースに ds_play(sample, n, WAVE_LOOP) を記述する。今回はループ再生を行なうかどうかの引数を追加している。WAVE_LOOP の代わりに WAVE_NOLOOP を指定すると１回再生するだけだ。sample.h をインクルードしてデータ領域 sample[] を定義する。n はデータ数だ。
• config.h の #define NO_DIRECT_SOUND をコメントアウトする。
• 後は通常のアプリケーションと同じくコンパイル、リンクを行なう。

手を入れた legOS ソースプログラム等(LZH 形式 4KB)

WAVE 再生ルーチンのある direct-sound.c と direct-sound.h、8KHz 8bit の WAVE ファイルを sample.h に変換する wave-convert.pl の３つのファイル。

ちょっと技術的なことにも触れてみよう。RCX の圧電スピーカは H8/3292 の 8bit タイマ ch0 の出力に繋がっている。アナログ出力ではないので、スピーカに対して０を出力するか１を出力するかしかない。このような状態で 8bit のデータを出力するのに PWM を用いる方法がよく使われている。つまり出力する WAVE ファイルの 0〜255 データに合わせて圧電スピーカ ON/OFF の Duty 比を変えてやることで、ON/OFF だけでもそれなりの音を再生できるのである。

日立の内蔵タイマはコンペアマッチレジスタを２つ持っていて PWM が簡単に実現できる。個人的には好きな内蔵タイマだ。タイマに供給するクロックを CPU クロック 16MHz の８分周である 2MHz に設定して 256 カウントさせれば約 8KHz になる。となると WAVE ファイルのデータがそのまま Duty 比に対応するので、値をそのままコンペアマッチレジスタに入れてやれば 8KHz 8bit の再生が出来ることになる。

実際これで再生を行なうと、PWM キャリア周波数である 8KHz の「ぴー」という音が出てしまい、実用にはならない。そこで今回はタイマ自身のカウントを 128 とし、２回に１回コンペアマッチレジスタに WAVE ファイルのデータを書き込むことで、PWM キャリア周波数を 16KHz にしながら、8bit データによるスペクトルの再現を行なえるようにしてみた。まだこれでも音質には不満ありありだが、オリジナルのままよりかは WAVE ファイル再生が使える機能になったと思っている。