MIDI

Цифровой интерфейс музыкальных инструментов ( англ. «Цифровой интерфейс для музыкальных инструментов»), сокращенно MIDI , является отраслевым стандартом для обмена музыкальной управляющей информацией между электронными инструментами , например Б. клавишные или синтезаторы . Этот стандарт включает в себя как точную природу необходимого оборудования, так и протокол связи для передаваемых данных. MIDI 1.0 был представлен в августе 1982 года и с тех пор несколько раз расширялся. MIDI был разработан Дэйвом Смитом в сотрудничестве с Икутаро Какехаши из Roland Corporation , за что оба были удостоены технической премии Грэмми в 2013 году.

Области применения

Протокол MIDI изначально разрабатывался для связи между синтезаторами разных производителей. Настоящая цель состояла в том, чтобы управлять другими синтезаторами с клавиатуры синтезатора. До этого синтезаторы можно было подключать только аналоговым способом и с помощью большого количества кабелей.

В то время у синтезаторов было всего несколько голосов; то есть они обычно могли воспроизводить только 4–8 тонов одновременно. Несмотря на определенный набор звуков, ни одно устройство не могло воспроизводить более одного звука одновременно. Поэтому, если вы хотели воспроизвести два или более звука одним нажатием кнопки, вам нужно было соединить два устройства с клавиатурой. Таким образом, вы можете накладывать разные звуки, например B. для получения «более толстого» звучания синтезаторной струны или для сочетания синтезаторных струн с синтезаторной медью.

Теперь это стало возможным благодаря подключению через один MIDI-кабель путем подключения MIDI-выхода основного устройства к MIDI-входу управляемого устройства с помощью 5-контактного MIDI-кабеля (используются только два контакта). Поскольку аудиосигналы различных синтезаторов не являются данными управления MIDI, их необходимо подавать в микшер по дополнительным линиям.

MIDI также отделяет клавиатуру синтезатора от его звуковой генерации, что, конечно, значительно расширяет возможности применения инструмента: также можно было разделить клавиатуру и распределить области клавиатуры по разным синтезаторам. Таким образом, клавишник может z. Например, вы можете воспроизвести звук струны с помощью управляемого синтезатора с помощью левой области клавиатуры и звук синтезатора соло с помощью локального устройства правой рукой.

Интерфейс MIDI был быстро адаптирован практически для всех типов электронных музыкальных инструментов, например B. для модулей расширения, сэмплеров , драм-компьютеров , устройств эффектов (реверберация, эхо, эквалайзер и т. Д.), Аппаратных секвенсоров (устройств записи и воспроизведения для MIDI-данных), компьютеров , контроллеров (таких как мастер-клавиатуры , пэды ударных, мастер-клавиатура контроллеры , стандартные файлы MIDI - проигрыватель, блоки фейдеров, позже также для звуковых и аудиокарт и т. д.), и последнее, но не менее важное - используемые для других целей - для управления световыми эффектами на сценах (MIDI Show Control).

Использование компьютеров в звукозаписывающих студиях дало MIDI дальнейший импульс. С помощью аппаратного секвенсора или компьютера и программы секвенсора менее опытный клавишник мог создавать сложные, трудные или даже не воспроизводимые вручную музыкальные фрагменты, потому что он мог изменять и исправлять данные MIDI в секвенсоре. Поскольку сохраняются только управляющие данные, звук можно менять по мере необходимости в секвенсоре даже после записи. Это открыло совершенно новые возможности - в том числе и для опытных музыкантов - и повлияло на то, как создается музыка по сей день:

Композиция , аранжировка и обозначения были значительно упрощены за счет объединения клавиатуры с поддержкой MIDI и компьютера. Варианты голосов и последовательностей песен могут быть реализованы очень быстро и могут быть изменены в любое время. Эта экономия времени является важным фактором , помимо прочего, при студийном производстве . Композитор часто использует компьютер в качестве инструмента и редактирует его концепции непосредственно с помощью программного обеспечения, но многие голоса по - прежнему играть с помощью пианино клавиатуры или мастер - клавиатуры.

С помощью специальных преобразователей вы также можете генерировать MIDI-данные из тонов любых акустических инструментов, таких как гитара или саксофон . Высота звука должна определяться сложным звуковым паттерном, который, в зависимости от инструмента и того, как на нем играют, вскоре достигает своих пределов. Для гитары з. Б. можно интерпретировать, какая нота или ноты проигрываются, даже если речь идет о смене лада или натяжении струны. С помощью нот, сгенерированных таким образом, можно генерировать совершенно разные звуки в сочетании с акустическим инструментом или полностью независимо с помощью синтезатора или сэмплера, подключенного к MIDI.

В 2000-х годах, когда в сотовых телефонах не хватало памяти , формат MIDI также использовался для рингтонов .

функциональность

Если вы играете на клавиатуре, цифровая информация о высоте тона и скорости выводится на MIDI-выходе клавиатуры и может быть передана на MIDI-вход компьютера или использована для управления тон-генератором в электронных инструментах и ​​звуковых картах. Такими командами являются, например, note-on («была нажата клавиша для ноты x») и « note-off» («клавиша для ноты x была снова отпущена»).

Например, полная 3-байтовая запись для команды воспроизведения для ноты может выглядеть так:

1. Байт: нота на MIDI-канале 1
2. Байт: Примечание C3
3. Байт: скорость 103

Управляемый звуковой генератор воспроизводит этот тон до тех пор, пока он не получит 3-байтовую команду с байтом выхода ноты вместо ноты в байтах. Какой звук воспроизводит тон-генератор, устанавливается либо заранее на тон-генераторе, либо с помощью дополнительных MIDI-команд перед командой воспроизведения для ноты.

Компьютер может записывать и сохранять эту информацию, а также визуализировать, вводить и обрабатывать ее в различных редакторах. Здесь распространены следующие редакторы:

• редактор списков, в котором можно напрямую редактировать MIDI-данные;
• редактор пианино (вероятно, наиболее широко используемый), который может отображать клавиатуру пианино с течением времени;
• музыкальный редактор , что обозначение делает видимым на экране; однако на практике это часто бесполезно, потому что партитура выглядит полностью разорванной, когда ноты вводятся вручную без дальнейшей обработки.

В то же время или позже записанные данные могут быть отправлены обратно на MIDI-инструмент. Таким образом, ввод игровой информации отделен от генерации звука.

В дополнение к музыкальным командам для управления целевым устройством могут использоваться другие пакеты данных, такие как команды изменения программы для выбора одного из многих сотен звуковых спектров. Многие звуковые генераторы, такие как синтезаторы, экспандеры и другие, понимают команды, с помощью которых можно напрямую влиять на их внутреннюю генерацию звука, чтобы создавать сложные индивидуальные звуки из серии простых основных волновых форм.

Помимо электронных инструментов, многие другие устройства, такие как (цифровые) микшерные пульты и многодорожечные записывающие устройства, теперь используют протокол MIDI для обмена управляющей информацией. Вместо использования пакетов данных MIDI для передачи нотных команд, данные могут использоваться здесь, например, для удаленного управления всеми функциями микшера ( фейдер , выключение звука, панорама и т. Д.) Или для управления функциями привода записывающего устройства (воспроизведение, стоп, перемотка вперед / назад).

технология

MIDI использует однонаправленный протокол для последовательной передачи данных без управления потоком данных . Скорость передачи составляет 31250 бит / с (ровно 32 мкс на бит). Для каждого байта, состоящего из 8 бит, есть стартовый и стоповый бит, так что полная передача записи данных, состоящей из 30 бит, занимает 960 мкс. За исключением отсутствия бита четности, он соответствует протоколу для PC- UART .

Однако, в отличие от интерфейсов с контролем уровня, с MIDI используется токовая петля 5 мА. Оптрон в результатах приемной линии в гальваническом разделении отдельных устройств MIDI друга от друга, тем линия заземления (и экранирование кабеля ) не должен быть подключен к MIDI-интерфейс для того , чтобы избежать контуры заземления .

затыкать

Физически соединения выполнены в виде пятиполюсных розеток DIN (DIN 5/180 ° - ранее диодная розетка / вилка) в соответствии с классической спецификацией . Контакты 4 и 5 используются как линия передачи данных, контакт 2 - линия заземления. Согласно спецификации MIDI, контакт 4 подключается к +5 В через резистор 220 Ом. Контакт 5 может быть подключен к 0 В через 220 Ом. Если порт MIDI-In подключен к другому концу (еще 220 Ом последовательно с оптопарой), по линии протекает ток, это состояние определяется как логический «0». Если вывод 5 не подключен, ток не течет, что является логической «1» и также представляет состояние ожидания.

Согласно последующему расширению спецификации MIDI, теперь также возможны выходы MIDI на основе напряжения питания 3,3 В. В этом случае на контактах 4 и 5 используются последовательные резисторы на 33 Ом и 10 Ом соответственно.

В некоторых системах (например, интерфейсная карта MIDI «Roland MPU-401 AT» в качестве карты ISA) разъемы также выполнены в виде 6-контактных разъемов mini-DIN. В таких случаях помогает переходник подключения, идентичный переходнику клавиатуры «Штекер Mini-DIN на гнездо DIN» (от PS / 2 до AT).

26 июля 2018 года спецификация была расширена и теперь включает штекеры jack 2,5 и 3,5 мм . Трехконтактная форма таких вилок идеальна, так как только три из пяти контактов обычной DIN-розетки используются для передачи сигнала. Меньшая конструкция гнездового разъема позволяет устанавливать интерфейсы MIDI в соответствии со спецификацией даже в особенно плоские устройства.

связи

Существует три различных типа MIDI-соединений: MIDI-вход , MIDI-выход и MIDI thru .

• MIDI-In используется устройством для приема.
• MIDI-выход используется для отправки.
• MIDI-Thru пересылает сигналы, полученные на MIDI-In, необработанными.

MIDI работает по принципу ведущий-ведомый. Если вы хотите управлять синтезатором с помощью клавиатуры, подключите разъем MIDI-Out клавиатуры (ведущего) к разъему MIDI-In синтезатора (ведомого). Если два звуковых модуля должны управляться как подчиненные устройства A и B с помощью клавиатуры (главного устройства) , соедините разъем MIDI out главного устройства с разъемом MIDI in подчиненного устройства A и сквозное гнездо MIDI thru подчиненного устройства A с разъемом MIDI-In. раба Б.

Часто встречающийся сценарий - это использование компьютера с соответствующим программным обеспечением секвенсора, а также подключение клавиатуры или электронного пианино для воспроизведения нот и нескольких синтезаторов для генерации звука. Обычно гнездо MIDI-Out на клавиатуре соединяется с гнездом MIDI-In компьютера, гнездо MIDI-Out компьютера - с гнездом MIDI-In синтезатора, возможно, через гнездо MIDI-Thru. Следует отметить, что неизбежные задержки в потоке данных MIDI складываются и могут привести к ошибкам синхронизации. Звездообразная разводка MIDI-кабелей, по которой мастер-клавиатура передает свои данные центральному распределителю (коммутационная панель MIDI), к которому подключены все другие MIDI-устройства, устраняет такие проблемы.

Устройства ввода

Мастер клавиатура генерирует информацию ноты в формате MIDI и используется исключительно для управления расширителей, программные синтезаторы или записывать ключевые движения при воспроизведении музыки в секвенсор. Он не содержит собственной генерации звука. Управление звуком на устройствах может осуществляться с помощью функций управления для конкретных устройств, таких как переключение банков.

Напротив - чистые MIDI-контроллеры. Это устройства без клавиатуры, у которых есть только кнопки, ползунки и поворотные регуляторы, с помощью которых можно изменять входящие данные или добавлять новые данные в поток данных по другим каналам. Они подключаются между основной клавиатурой и приемником или параллельно.

Есть также MIDI-устройства, которые используют пэды для генерации нотной информации. Это более крупные, в основном квадратные кнопки, которые, как и клавиши клавиатуры, часто регистрируют скорость прикосновения. Обычно они используются для ударных или для воспроизведения сэмплов.

Сегодня часто используются комбинированные устройства ввода, которые могут выполнять как нотные, так и обширные функции управления. Некоторые генерируют чистую MIDI-информацию, другие могут быть подключены к ПК дополнительно или самостоятельно. DJ-контроллеры также имеют кнопки, регуляторы и (не чувствительные к скорости нажатия) пэды, информация о которых они часто передают через совместимый с MIDI драйвер, так что их можно использовать в качестве контроллеров MIDI.

Для многих акустических музыкальных инструментов есть звукосниматели для генерации MIDI-сигналов (например, преобразователь гитары в MIDI, прикосновение к фортепиано и т. Д.). Здесь акустическая вибрация записывается микрофоном и преобразуется в высоту звука MIDI с использованием основного тона. и генерируются значения контроллера для его модуляции. Это позволяет генерировать тоны различной высоты (вибрато). Некоторые из этих систем также подходят для записи человеческого пения. Сложные голосовые последовательности, такие как синие ноты и фразы, например Б. быть доставлен свистом на нотную бумагу.

Сегодня существует ряд инструментов в виде чистых MIDI-устройств, в которых генерация звука возможна только с помощью расширителя. Примерами являются MIDI-скрипки, MIDI-гитары, датчики ветра и MIDI-барабаны .

Калькуляторы как носители информации

Конвертер сигналов

Для связи с компьютером через MIDI необходимо установить преобразователь сигналов , обычно называемый MIDI-интерфейсом. Он переводит уровень напряжения и обеспечивает гальваническую развязку. В принципе, для передачи MIDI можно использовать любой последовательный интерфейс передачи данных компьютера с подходящим интерфейсом MIDI, при условии, что он может быть настроен на типичный протокол MIDI.

Коммодор 64

Commodore 64 сыграл новаторскую роль , в которой немецкие авторы программного обеспечения Герхард Ленгелинг и Карл Стейнберг, в частности, запрограммировали свои первые секвенсоры , которые обозначаются именами C-LAB, Emagic и Steinberg .

Atari ST

Коммерческий прорыв MIDI в качестве платформы для профессионального производства музыки тесно связан с Atari ST , поскольку он поставлялся с интерфейсом MIDI в стандартной комплектации . Разработка важных программ MIDI, таких как Cubase (Steinberg) или Notator (ленгелинг), началась на Atari ST.

Коммодор Амига

Создавая Bars & Pipes Professional , компания-разработчик программного обеспечения Blue Ribbon Inc. изобрела новый программный принцип секвенсора на Commodore Amiga , функции которого могут быть расширены практически по желанию благодаря свободно программируемому интерфейсу плагинов. Большинство MIDI-интерфейсов для Commodore Amiga предлагались как адаптеры для последовательного интерфейса и оснащены MIDI-In, MIDI-Thru и в основном тремя MIDI-выходами. Есть как синхронные, так и асинхронные MIDI-интерфейсы. С помощью асинхронного интерфейса MIDI можно управлять различными интерфейсами выхода MIDI независимо друг от друга. С тремя интерфейсами MIDI-выхода имеется 48 MIDI-каналов (3 × 16).

IBM PC

Первоначально это была 8-битная карта расширения ISA от производителя Roland. Многие компьютерные игры, доступные для ПК с MS-DOS в период с 1988 по 1995 год, поддерживают этот интерфейс MIDI для управления звуковыми генераторами, такими как, например, B. внутренний Roland LAPC- I или внешний MT-32. Другие производители, такие как Creative Labs, только в ограниченной степени поддерживали режим MPU-401 в так называемом немом режиме (UART) , в то время как интеллектуальный режим , который гарантировал точную синхронизацию за счет аппаратной поддержки, поддерживался только собственными продуктами Roland.

Стандартные разъемы DIN для MIDI слишком велики, чтобы их можно было встроить непосредственно в заднюю панель PC-карты. Долгое время обычной процедурой было преобразование MIDI-сигналов, которые были доступны при комбинированном подключении игры / MIDI соответствующих звуковых карт, в стандартный MIDI-интерфейс через адаптер (см. MIDI-соединения ). Старые звуковые карты для ПК , основанные на Sound Blaster , сформировали соединение, в котором игровой интерфейс и MIDI-интерфейс используют 15-контактный разъем D-Sub и который до сих пор используется в более дешевых, непрофессиональных MIDI-интерфейсах на ПК. Звуковая карта должна обеспечивать только две цифровые последовательные линии без управления потоком данных (MIDI не использует управление потоком данных). При таком типе аппаратной реализации часть интерфейса MIDI перемещается во внешнюю часть, которую часто можно приобрести отдельно и которая обычно заключена в более толстый разъем кабеля. Материнские что звук -, MIDI и Game - контроллер на борту должны иметь это в сочетании разъем игры - / MIDI принимается. Это соответствует звуковым, игровым и MIDI-чипсетам, которые частично или полностью интегрируют эти функции. Наличие 15-контактного разъема D-Sub не позволяет делать какие-либо выводы о том, доступен ли MIDI-интерфейс или, если таковой имеется, его качества.

Общий

Что касается программного обеспечения, то оборудование было в основном совместимо с MPU-401 . До этого также использовались MIDI-интерфейсы для последовательного (COM) и параллельного (порт принтера) интерфейсов. В профессиональных MIDI-устройствах для ПК часто используются проприетарные (зависящие от производителя) разъемы между съемной картой и внешним устройством. Однако сейчас существует множество устройств интерфейса MIDI для USB, FireWire ( mLAN ) и LAN.

Расширитель (звуковой модуль)

Расширитель представляет собой внешний звуковой генератор без своей собственной клавиатуры. Он принимает ноты исключительно по MIDI. Только параметры, которые могут быть установлены на расширителе, передаются обратно и могут быть записаны. В некоторых случаях команды переключения, которые генерируются с помощью кнопок на устройстве, также отправляются и записываются.

Модуль расширения расширяет возможности клавишного синтезатора или клавиатуры. Как и их аналоги на клавиатуре, экспандеры могут обеспечивать множество форм генерации звука. Из-за их небольшого размера их важность не менее важна, чем клавиатурные версии для разработки и распространения MIDI.

Технология Expander дает возможность воспроизводить различные звуки в относительно небольших устройствах. Без него MIDI, безусловно, распространился бы не так быстро и широко, потому что другие методы во многих местах исключены из-за их требований к пространству и их стоимости.

Процессы генерации звука модулями-расширителями можно разделить на два основных класса:

1. модули звукового генератора на основе сэмплов;
2. Модули синтезатора

Модули звукового генератора на основе сэмплов

Генератор звука ROM ( ROMpler ) и проигрыватель сэмплов

Эти звуковые генераторы обеспечивают множество различных основных звуков (мультисэмплов), которые просто воспроизводятся. Они служат для обеспечения основного набора имитации звуков естественных инструментов. Таким образом, эти устройства изначально имели не менее 16 голосов и не менее 6 тонов (с тембровым оснащением). Благодаря этой мультитембральности можно вызывать несколько разных звуков на разных MIDI-каналах. Вначале это было возможно только с несколькими устройствами.

Этот класс звуковых генераторов получил наибольшее распространение в начале эры экспандеров. Примеры - Roland U110 и Roland U220 . Чуть позже этим устройствам были предоставлены простые функции редактирования, то есть простые фильтры. Однако это не превратило их в полноценные синтезаторы, потому что эти фильтры использовались больше для улучшения звука, чем для создания новых звуков. Одним из примеров является Korg M1r .

Сэмплер

Сэмплеры не делают звуки доступными, но могут записывать и воспроизводить их. Обычно сэмплы загружаются в устройство из фонотеки. С помощью сэмплеров пользователь может создавать свои собственные мультисэмплы и таким образом создавать тщательно подобранную имитацию инструментов. Сэмплеры также могут предоставлять функции редактирования, такие как петли. Сэмплеры позволяют музыкантам играть по-новому, например, используя барабанные петли и звуки однократных эффектов внутри раскладки клавиатуры, то есть расположение различных сэмплов на клавиатуре.

Техника сэмплера существенно повлияла на современную музыку. Такие музыкальные стили, как хип-хоп , немыслимы без сэмплеров. Эта техника также имеет большое влияние на музыку из фильмов. По сей день хорошая оркестровая имитация возможна только при сложной технологии сэмплирования.

Сэмплеры использовались и часто используются в живых выступлениях, например, для расширения звуковых свойств реальной ударной установки сэмплами или для обеспечения хора или бэк-вокала для участников небольших групп. Клавишник нажимает сэмплы хора с помощью клавиши, или барабанщик запускает их с помощью электронного пэда через MIDI.

Практически все популярные семплеры выпускались только в версиях с расширителями. Хорошо известный пример - серия Akai S.

Модули синтезатора на основе сэмплов

Существует множество методов синтеза на основе сэмплов:

• Синтез LA представляет собой процесс синтеза , разработанный компанией Roland. Он разделяет звуки на переходные процессы и поверхностные звуки, которые затем обрабатываются цифровым фильтром. Различные комбинации этих звуков можно использовать для создания новых звуков. Начиная с D50 и его расширителя D550, многие модели компании по сей день основаны на этом процессе генерации звука.
• Компания Yamaha, с другой стороны, интегрировала сэмплы в свой процесс FM, в котором сэмплы ROM и RAM предоставляют формы сигналов.
• В Wavestation у Korg было устройство, которое могло ритмично воспроизводить сэмплы.
• В устройствах от Waldorf и Ensoniq появился метод волновой таблицы, в котором прогоняются отдельные циклы сэмплов и генерируются новые звуки.
• Курцвейл разработал синтез VAST, процесс, при котором сэмплы чрезвычайно модулируются с использованием сложных функций DSP и, таким образом, отчуждаются, так что выходной сэмпл больше не может быть распознан.

Каждое звуковое поколение имеет свой характер. Предоставление набора устройств с клавиатурой вживую или в студии звукозаписи часто невозможно из-за нехватки места, поэтому здесь обычно используются расширители.

Модули синтезатора с генерацией общего звука

Этот класс устройств столь же обширен, как и класс синтезаторов на основе сэмплов, при этом генерация звука является чисто синтетической . Он варьируется от модульных аналоговых настенных модулей, например, от Doepfer, до небольших цифровых модулей размером в полдюйма.

Наиболее часто используемые методы синтеза (небольшой выбор):

• аналоговый синтез с аналоговыми генераторами и фильтрами (Roland MKS 80)
• аналоговый синтез с осцилляторами с цифровым управлением и аналоговыми фильтрами (Oberheim Matrix6)
• FM-синтез (Yamaha DX7 / TX802)
• аддитивный синтез (Kawai K5000R)
• процессы виртуального синтеза всех видов:

Виртуальное моделирование - это самый современный вид синтеза, он моделирует акустические, механические, электрические и электронные методы построения инструментов, поэтому их работа основана на структурных характеристиках и поэтому полностью отличается от классических методов синтеза. Примером может служить виртуальное открытие крышки крыла, которое отражает механический процесс. С другой стороны, для фильтра нет реального аналога, он остается электронным процессом, который зависит от характеристик электронной схемы.

Примерами виртуального синтеза являются «виртуально-аналоговые» синтезаторы, «виртуальные струны» для моделирования гитары, бас-гитары и струнных инструментов; "Virtual brass" для моделирования духовых инструментов, различных органов, фортепиано и электронных фортепиано для механических и электромеханических инструментов.

Возможности управления расширителем

Для разных методов синтеза требуются разные методы обработки. Многие модули расширения теперь оснащены такими элементами управления, как ручки, фейдеры и переключатели, которые могут отправлять MIDI-сигналы. Например, управляющие кривые фильтра могут быть отправлены с контроллера модуля расширения на секвенсор для записи. Вы можете получать команды MIDI-ноты с секвенсора или с клавиатуры. Поэтому многие из этих устройств, в зависимости от ситуации, являются передатчиками, приемниками или и тем, и другим одновременно.

Строительство

Модули расширения обычно производятся в стандартной 19-дюймовой конструкции. Исключения были и есть всегда. На заре создания MIDI было больше устройств, не соответствующих этому стандарту.

Секвенсор

Секвенсер используется для записи данных MIDI и организовать музыкальную пьесу. MIDI-секвенсоры позволяют программировать, записывать и воспроизводить записанную или запрограммированную MIDI-информацию, такую ​​как значения нот, скорость или другие команды управления, такие как, например, Б. Модуляция. Секвенсоры, встроенные в клавиатуры или грув-боксы, также очень популярны для живого использования. Комбинация звукового генератора и синтезатора, мастер-клавиатуры и аппаратного секвенсора называется рабочей станцией .

Программные секвенсоры имеют большое значение в области композиции, поскольку они также предлагают дополнительные возможности обработки в графической форме (последующее редактирование, квантование и т. Д.) В дополнение к стандартным функциям (программирование, запись, воспроизведение) и теперь могут обрабатывать не только MIDI, но также и аудиоматериал. Эта комбинация обработки звука и MIDI на ПК называется DAW (Digital Audio Workstation).

В настоящее время в основном используются программы-секвенсоры, упомянутые выше Cubase от Steinberg для Mac (OSX) и Windows PC, а также его аналог Logic , который, тем временем, куплен Apple , может быть получен только для Apple Macintosh . Steinberg (включая Cubase) с тех пор был куплен Yamaha . Есть также Rosegarden и MusE на Unix-подобных платформах и некоторые другие решения, такие как Sonar , Ableton Live , REAPER , Renoise или Reason .

Дополнительное оборудование

Многочисленные блоки цифровых эффектов и микшерные пульты теперь также могут управляться с помощью команд MIDI-контроллера. Таким образом, действия за столом можно записывать с помощью секвенсора или ПК, например Б. переделывать живой микс или предвидеть сложные действия. Стандартные миксы также могут быть сохранены для определенных ситуаций записи. Таким образом, музыканты могут дистанционно управлять большими консолями FOH и мониторными микшерами.

протокол

Протокол был разработан в 1981 году Дэйвом Смитом для Общества инженеров аудио и впервые представлен Ассоциацией производителей MIDI в 1983 году на выставке NAMM Show в Анахайме , США . Стандарт MIDI установлен MMA (Ассоциация производителей MIDI).

Следующий раздел требует понимания шестнадцатеричной системы . Байт состоит из двух шестнадцатеричных цифр от 0 до 15, с номерами от 10 быть с отмечено до F. Таким образом, двухзначное шестнадцатеричное число имеет диапазон чисел от 0 до 255.

Большинство команд MIDI содержат номер канала в дополнение к их идентификатору команды и данным команды. Номер канала составляет 4 бита , так что можно управлять 2 ⁴ , то есть 16 каналами. Каждый канал управляет специальным инструментом, также называемым «программой».

Типы сообщений

Байт состояния - это первый байт команды. Байт состояния также содержит соответствующий MIDI-канал n . Диапазон значений от 0 до 15. Во многих программах, когда отображается номер канала, фактический номер канала отображается увеличенным на 1, то есть с 1 до 16 вместо 0 до 15. Следующие байты являются байтами данных. Чтобы иметь возможность правильно возобновить прерванный поток данных в любое время, байт состояния всегда начинается с 1, а байт данных - с 0. Байты состояния находятся в диапазоне от 80 ₁₆ (1000 0000 ₂ ) до FF ₁₆ ( 1111 1111 ₂ ) и байты данных между 00 ₁₆ и 7F ₁₆ . Если вместо ожидаемого байта состояния получен байт данных, последний байт состояния считается повторяющимся, а текущий байт данных является частью его данных (текущее состояние).

Байт состояния и байт канала MIDI 0	Байт данных, байт 1	Байт данных байт 2	действие	Объяснение
8 п	кк	vv	Note Off	Завершает воспроизведение ноты кк . Так имеет смысл отпустить ключ. Если нота не игралась ранее, этот сигнал просто игнорируется. Кроме того, отправляется vv «Скорость выпуска» . В формате файла .mid , если vv опущен, это также может указывать промежуток времени между двумя командами (например, включение ноты - отключение ноты), при этом четверть такта делится на 960 единиц, которые представлены 14-битным значением. .
9 п	кк	vv	Примечание о	Начинает играть ноту кк . Кроме того, указана динамика касания vv (англ. Velocity), которая соответствует нажатию на клавишу с шагом 127 шагов от 1 (очень слабая) до 127 (очень сильная). Значение 0 определяется как команда отключения ноты.
А п	кк	vv	Полифоническое послекасание	Описывает, как изменить нажатие клавиши vv для уже нажатой клавиши kk . Эти данные нейтральны; Это означает, что они должны быть назначены другим данным (например, назначению контроллеру 11: Экспрессия - сила выражения, посредством чего звук саксофона может быть изменен после нажатия клавиши во время звучания тона).
B n	cc	vv	Смена управления	Изменяет состояние контроллера cc (см. Следующий раздел) на значение vv .
C n	pp		Изменение программы	Определяет инструмент pp, который будет воспроизводиться для указанного канала .
D n	vv		Монофоническое или канальное послекасание	Описывает, как изменить нажатие клавиши vv для всех клавиш вместе, когда клавиши уже нажаты. Как и в случае с полифоническим послекасанием, эти данные нейтральны.
E n	vv	ww	Изгиб шага	Измените высоту звука. Два байта данных vv и ww вместе дают 14-битное значение между 0 и 16383. Следует отметить, что они объединяются взаимозаменяемыми, то есть (байт 2 · 128) + байт 1 = 14-битное значение. Значение 8192 соответствует неизменной высоте тона.
F 0… 7	хх		Системное (эксклюзивное) сообщение	Управляющие сообщения, часто зависящие от устройства, длина также зависит от устройства (xx = байты данных)

Контроллер

Назначение MIDI-контроллера (Continuous Controller = CC, предопределенный фиксированный контроллер) - предоставить пользователю типичные вспомогательные средства для игры на его инструменте, например Б. пианист - удерживающая педаль (CC064) или орган - регулятор громкости (CC007 или CC011) и переключатель скорости Лесли (например, CC004, CC006).

У синтезатора, например, есть целый ряд других способов повлиять на свою игру. B. Колесо модуляции (CC001), рычаг изменения высоты звука, различные педали и ножные переключатели, дополнительные регуляторы и переключатели ползунка и давления, датчики удара (CC002) или световые регуляторы для рук. Есть даже - внешние - элементы управления для мозга (brain-to-midi).

Хорошее чувство и контроль при влиянии на то, как вы играете, могут сделать игру более выразительной. Для этой цели игровые средства обычно имеют механически подвижные элементы, которыми может управлять пользователь. Это движение преобразуется в сообщения (данные контроллера) и передается на устройства и генераторы звука. Они работают аналогично игровым контроллерам . В некоторых случаях игровые средства связаны с конкретными командами контроллера через протокол MIDI, в результате чего игровые средства на передатчике (например, клавиатуре), а также на приемнике (модуль расширения, плагин) могут быть свободно изменены на другой контроллер ( команд) (например, колесо модуляции в качестве регулятора громкости).

Лишь недавно контроллеры стали использоваться все чаще, игнорируя исходную семантику . Функции, назначенные соответствующей команде, полностью отличаются от функций, предусмотренных в протоколе MIDI. Это часто бывает, когда редактирование музыки полностью выполняется на компьютере. Индивидуальные контроллеры очень распространены, особенно для диджейских программ . Здесь, например, открывается диалоговое окно для выбора песни с MIDI-сигналом, или можно управлять такими функциями, как запуск и остановка. С другой стороны, элементы дисплея в контроллерах могут работать. MIDI-команда, семантически присвоенная высоте тона, может, например, кодировать длину цикла повторения. Здесь особенно важны тактильные характеристики контроллера, поскольку требуемое время реакции и чувствительность не могут быть достигнуты с помощью мыши на компьютере, например, при синхронизации ударов двух песен. С проприетарным характером этого типа приложений можно бороться, свободно назначая MIDI-команды как в программе, так и в контроллере, хотя это далеко не правило.

С другой стороны, классические приложения MIDI-контроллера строго придерживаются семантики протокола. Они имеют большее значение в области производства музыки, так как их можно использовать для простого управления параметрами звука текущего инструмента, зависящими от конкретного устройства. Различные устройства взаимозаменяемы.

Контроллеры отправляют определенное значение по определенному каналу с определенным номером контроллера. Простые контроллеры могут принимать значения от 0 до 127, что, однако, очень быстро приводит к непривлекательным, ступенчатым, беспорядочным изменениям высоты тона при изменении высоты тона. Поэтому контроллеры 0–31 могут быть объединены с так называемым контроллером LSB 32–63 для получения гораздо более высокого разрешения. На практике, однако, этот метод используется редко, так как разрешение объема, например, в 128 шагов, является достаточным.

Переключатели, такие как удерживающая педаль номер 64, теоретически могут передавать значения от 0 до 127, но поскольку переключатель может принимать только два значения, значения от 0 до 63 обычно интерпретируются как «выключено», а значения от 64 до 127 как «включено».

Если используется программируемое устройство управления, очень полезно знать номера контроллеров и то, что они обычно контролируют. Наиболее важные контроллеры перечислены в таблице ниже. Первый байт команды контроллера всегда равен B n ₁₆ , где n обозначает номер канала, а vv обозначает значение, которое должен принимать параметр звука, которым необходимо управлять.

Расширения, специфичные для производителя

Контроллеры общего назначения (RPN - номер зарегистрированного параметра) и контроллеры, зависящие от производителя (NRPN - номер незарегистрированного параметра), используются для управления параметрами, которые не могут быть размещены в области обычного контроллера. Параметры с индексом от 0 до 16383 могут быть изменены. Контроллеры используются для установки индексов

• РПН-МСБ (65 ₁₆ )
• РПН-МЗБ (64 ₁₆ )
• НРПН-МСБ (63 ₁₆ )
• NRPN-LSB (62 ₁₆ )

Затем отправляется либо обычный MIDI-контроллер (06 ₁₆ ) со значением от 0 до 127, либо приращение / уменьшение данных (60 ₁₆ или 61 ₁₆ ), при этом третий байт здесь игнорируется. Важно, чтобы контроллер MSB всегда отправлялся перед контроллером LSB. (см. таблицу).

Системные эксклюзивные сообщения

Системные эксклюзивные сообщения (SysEx) являются частью протокола передачи MIDI.

В то время как другие команды MIDI в значительной степени определены как стандартные, эксклюзивные для системы сообщения гарантируют, что производители оборудования и программного обеспечения также могут передавать информацию, которая не предусмотрена в протоколе MIDI. Например, содержимое памяти устройства можно отправить на компьютер для резервного копирования данных . Между устройствами также можно обмениваться названиями моделей. Протокол MIDI гарантирует, что системные эксклюзивные сообщения не прерываются другими командами. Поэтому эксклюзивные для системы сообщения передаются в паузах, чтобы не было неприятных прерываний или задержек.

Системное эксклюзивное сообщение начинается с F0 ₁₆ и заканчивается F7 ₁₆ . Второй байт - это идентификатор производителя, который присваивается Ассоциацией производителей MIDI и является уникальным во всем мире. Если второй байт - 00 ₁₆ , следующие два байта идентифицируют производителя устройства. Идентификатор производителя позволяет устройствам фильтровать, что позволяет соответствующим устройствам интерпретировать сообщения. Между идентификатором производителя и последним символом следует любое количество байтов данных, но они могут содержать только значения от 00 ₁₆ до 7F ₁₆ и, таким образом, допускают только 7-битный набор символов. Как правило, сначала отправляется несколько байтов, чтобы определить, для какого устройства предназначены сообщения. Соответствующий производитель определяет значение.

Примеры:

• F0 41 … F7
• F0 00 20 33 … F7

Расширение стандарта на MPE

Один момент критики MIDI заключается в том, что контроллеры обычно передаются только монофонически, то есть имеют одинаковый эффект на все ноты, играемые в программе (исключение: редко встречающееся полифоническое послекасание ).

Чтобы добиться большей выразительности, MPE был определен в 2017 году как совместимое вниз расширение стандарта MIDI. В MPE каждой ноте назначается собственный MIDI-канал, так что ноты проигрываемого аккорда также могут модулироваться независимо друг от друга.

MPE используется такими устройствами, как Roli Seaboard или Linnstrument, которые, помимо динамики касания и давления на клавишу (послекасание), также оценивают движения пальцев по осям X и Y.

см. основную статью Полифоническое выражение MIDI

синхронизация

Синхронизация всегда необходима, когда два или более MIDI или аудиоустройства должны быть соединены вместе, чтобы сформировать систему. Для этого существует два протокола MIDI:
более старый и более неточный MC (MIDI clock) , который ссылается на основной темп песни и больше предназначен для музыкального использования, и более новый MTC (временной код MIDI) , который основан на Система абсолютного времени указана и актуальна для систем записи.

Каждая группа система имеет ровно один хозяин , все остальные устройства рабы , которые должны следовать за хозяином.

Если все устройства должны отправлять данные, необходимо установить многоканальное соединение, см. «Кольцо MIDI».

Синхронизация необходима во многих областях. Можно выделить две принципиально разные цели, из которых возникают различные смешанные формы:

Синхронизация систем

Здесь различные системы записи, воспроизведения и обработки соединены в единый системный блок. Таким образом, они должны запускаться, останавливаться и работать одновременно и синхронно и, конечно, не расходиться во время воспроизведения музыкального произведения, что могло бы произойти, если бы отдельные системы запускались вручную в одно и то же время. Это именно то, что делает MTC и предотвращает такие проблемы.

Некоторые примеры синхронизации из практики (MTC):

• Две DAW (цифровая звуковая рабочая станция) соединены между собой, образуя сеть.
• DAW должна быть связана с аппаратным секвенсором.
• DAW должна быть связана с драм-машиной.
• Магнитофон должен быть соединен с DAW.
• Магнитофон, секвенсор и записывающее устройство с жестким диском должны быть соединены вместе.
• Магнитофон или DAW должны быть подключены к микшеру с собственной системой автоматизации для микширования.
• Специальное приложение: несколько компьютеров должны обмениваться данными через интерфейс MIDI, см. MIDI-MAZE ,

В случае (аналоговых) магнитофонов временной код должен быть скопирован на ленту перед записью. Временного кода SMPTE записывается на последней дорожке (8-дорожки на дорожку 8, 16-дорожки на дорожку 16, и т.д.) машины, который генерируется генератором SMPTE. Код SMPTE мешает соседним каналам из-за перекрестных помех, поэтому переключается на внешнюю дорожку, чтобы потерять только одну дополнительную дорожку для записи в дополнение к дорожке кода SMPTE.

Считыватель SMPTE «считывает» сигнал из записанного кода SMPTE и преобразует его в MTC, который может быть прочитан подключенными к нему устройствами.

Поскольку только профессиональные машины имеют сложные синхронизаторы, ленточные машины в основном являются мастерами MTC через код SMPTE, которому должны следовать все другие системы. Другая причина заключается в том, что даже профессиональные магнитофоны всегда имеют время наматывания, поэтому, например, редко имеет смысл использовать DAW в качестве мастера.

В зависимости от типа кода SMPTE может иметь смысл включить старый временной код с ленты в качестве аудиосигнала при передаче материала ленты, чтобы минимизировать вычислительные различия. Однако иногда тайм-код на старых лентах настолько плох, что синхронизация невозможна, и приходится записывать сразу все треки. Тайм-код можно исправить позже с помощью специального программного обеспечения или устройств и снова сделать его пригодным для использования.

Синхронизация функций синтезатора и устройств эффектов

Здесь секвенсор и синтезатор или устройства эффектов переключаются в соответствии друг с другом, чтобы запускать музыкально важные события.

Некоторые примеры синхронизации из практики (MC):

• Задержку следует установить точно в соответствии с ритмом музыкального произведения, чтобы обеспечить музыкальное эхо для сольного инструмента. Для этого, конечно же, устройство эффектов должно уметь обрабатывать MC. Это возможно только таким образом, особенно при изменении темпа пьесы, потому что было бы невозможно сделать это вручную.
• Поверхностный звук синтезатора должен быть ритмизированным («нарезанным»).
  • Либо MIDI-гейт управляется таким образом, что он открывается и закрывается в ритме музыкального произведения,
  • или MC используется для синхронизации модуляции громкости в синтезаторе.
• Звук синтезатора должен блуждать по панораме в ритме музыкального произведения.
• Звук синтезатора должен открывать и закрывать фильтр в ритме музыкального произведения.

Возможности использования MC ограничиваются только техническими возможностями подключаемых устройств.

MIDI часы и указатель позиции песни

• MIDI часы (MC)

Часы MIDI основаны на уровнях такта и нот. Единица измерения - тик, 96-я доля (четвертная нота для многих песен). Плотность, с которой отправляется информация о часах, зависит от выбранной настройки BPM песни. Возможны следующие сообщения:

1. F2Позиция ₁₆ нот в песне 0–16383 (два байта данных)
2. F3₁₆ Выбор композиции 0–127 (один байт данных)
3. F8₁₆ отправляется (во время игры) 24 раза на четвертную ноту
4. FA₁₆ начало
5. FB₁₆ Продолжить с текущей позиции
6. FC₁₆ стоп

С этими сигналами все секвенсоры запускаются одновременно, следуют заданному темпу и останавливаются одновременно.

• Указатель позиции песни (SPP)

В то время как MC в основном отправляет только такты часов, SPP отвечает за передачу позиции в песне. Он передается каждую шестнадцатую ноту и ограничен максимум 1024 барами.

Относительно грубое разделение команд SPP используется для грубой синхронизации устройств, в то время как точная синхронизация происходит через MC.

Подключенные устройства могут распознавать, где они находятся в музыкальном произведении, даже когда секвенсор находится в режиме остановки . Вы также можете выполнять функции на определенных позициях песни, например B. драм-машины запускают запрограммированные повторы.

Временной код MIDI

MIDI - таймкод (МТК) является превращение SMPTE таймкод в формате MIDI. В отличие от часов MIDI, MTC - это чистая информация о времени, преобразование в песню, положение в песне и скорость воспроизведения должны выполняться программным обеспечением.

В случае больших скачков позиции мастер отправляет абсолютную позицию в сообщении SysEx.

F0 7F 7F 01 01 hh mm ss ff F7

1. F0₁₆ Начало сообщения SysEx
2. 7F₁₆ Этот код производителя указывает, что это универсальное сообщение в реальном времени.
3. 7F₁₆ Этот номер канала указывает на широковещательное сообщение.
4. 01₁₆ обозначает сообщение как временной код MIDI.
5. 01₁₆ указывает на сообщение с полным абсолютным таймкодом.
6. hhсостоит из ставки SMPTE и часов в форме 0rrhhhhh₂
   1. чччч ₂ часа с 0 до 23
   2. rr = 00 ₂ 24 кадра / с (фильм)
   3. rr = 01 ₂ 25 кадров в секунду (видео PAL)
   4. rr = 10 ₂ 29,97 кадров / с (видео NTSC с временным кодом пропуска кадров)
   5. rr = 11 ₂ 30 кадров / с (видео NTSC без пропуска тайм-кода)
7. мм минуты от 00 до 59
8. сс секунд 00–59
9. ff Одиночное изображение 00-nn, в зависимости от частоты кадров
10. F7₁₆ Конец сообщения SysEx

Во время воспроизведения отправляются только короткие сообщения

F1 xx

Байт xx лучше всего понимается в битовом представлении

1. 0000 000y₂ кадра счетчика нижнего полубайта
2. 0001 yyyy₂ кадра счетчика высокого куска
3. 0010 00yy_2-х секундный счетчик младший полубайт
4. 0011 yyyy_2-х секундный счетчик, высокий клев
5. 0100 00yy_2-х минутный счетчик
6. 0101 yyyy_2-х минутный счетчик, высокий клев
7. 0110 0rry_2- часовой счетчик младший полубайт + частота кадров s o.
8. 0111 yyyy_2- часовой счетчик большого куска

Однако при перемотке ленты сообщения приходят в обратном порядке.

Форматы файлов

MIDI сам по себе является форматом передачи, с помощью которого команды обмениваются между цифровыми музыкальными инструментами приблизительно в реальном времени. Однако вскоре оказалось, что полезно сохранять и такие команды в файлах. Чтобы воспроизвести такой MIDI-файл в соответствии со временем, указанным в командах MIDI, вам потребуется собственное программное обеспечение.

Помимо команд MIDI в реальном времени, файлы MIDI могут содержать другую информацию, которая закодирована с помощью так называемых мета-событий. Первый байт мета-события всегда FF, следующие байты содержат определенные команды и данные. Одним из наиболее важных мета-событий является событие текстов песен FF 05, с помощью которого тексты песен могут быть сохранены в файле MIDI. Мета-события не отправляются на подключенные инструменты при воспроизведении, но они могут быть интерпретированы игровым программным обеспечением. Типичный пример - отображение текстов песен для караоке.

Существует три формата файлов для сохранения MIDI-команд в стандартных MIDI-файлах (сокращенно: SMF):

• SMF 0 - В формате 0 все MIDI-каналы объединены в одну дорожку. Этот формат также используется для рингтонов для мобильных телефонов и может быть преобразован в формат 1 с помощью обычных программ- секвенсоров .
• SMF 1 - в формате 1 каждый канал имеет свою собственную дорожку и, возможно, свое собственное имя. Таким образом, можно лучше идентифицировать разные голоса и инструменты.
• SMF 2 - В формате 2 каждая дорожка состоит из независимых блоков. В отличие от SMF 1, несколько треков могут иметь одинаковый номер MIDI-канала.

Стандартное расширение файлов для файлов MIDI - .mid. Их тоже .karиспользуют. Эти так называемые файлы караоке также содержат тексты песен целиком. Однако формат файла с информацией о заметке точно такой же, как у файла .mid. Однако многие программы .karне распознают файлы с расширением как файлы MIDI, поэтому на практике часто приходится переименовывать эти файлы. Windows различает файлы так, чтобы было видно, что это файл караоке. Файл все еще можно воспроизводить с помощью караоке-совместимого программного обеспечения, а также с помощью обычных "плееров". Microsoft также использует расширение .rmiдля так называемых файлов RIFF-RMID. С их помощью обычный MIDI-файл упаковывается в контейнер RIFF . RIFF-RMID не является официальным ММА или Amei стандарт -MIDI. Для файлов, содержащих данные MIDI SysEx, .syxиспользуется. Обычно это пресеты для звуков синтезатора или команд для конкретного устройства.

Альтернативные пути передачи

USB и FireWire

Поскольку MIDI по сути является протоколом данных для управления электронными музыкальными инструментами, в принципе не имеет значения, через какое оборудование передаются данные. Для достижения экономичного, кроссплатформенного и, прежде всего, быстрого подключения внешних MIDI-интерфейсов к компьютеру, все больше и больше производителей оснащают свои устройства USB или FireWire (IEEE1394) разъемами в дополнение к классическим MIDI-разъемам. . Команды MIDI передаются через USB или FireWire. Таким образом, можно реализовать несколько виртуальных MIDI-соединений, а это означает, что ограничение в 16 на соединение практически не имеет значения. По сравнению с игровым портом ПК , этот тип интерфейса MIDI является гораздо более надежным вариантом для подключения MIDI-устройств к компьютеру, поскольку используемые драйверы обычно оптимизированы для обеспечения точности синхронизации производителями этих относительно дорогих устройств. Для профессионального использования используются интерфейсы с четырьмя-восемью индивидуально адресуемыми выходными портами, с помощью которых можно значительно уменьшить проблемы синхронизации (см. Также следующий абзац).

При подключении нескольких идентичных устройств (например, клавиатур) через USB идентичные имена устройств различаются присвоением номеров. Если назначение USB изменяется, эта нумерация выполняется снова, что может означать, что устройства больше не могут быть найдены и программное обеспечение z. Б. необходимо переназначить.

Протокол USB-MIDI расширяет обычный протокол MIDI. Midi-сигналы всегда передаются 32-битными пакетами. Ниже полубайт первого байта содержит порядковый номер кода, который для MIDI команд 8..E соответствует команде , закодированной в байте состояния MIDI. Верхний полубайт определяет номер кабеля (0..15), который соответствует так называемому «разъему» , максимум 16 на оконечную точку USB. В соответствии со стандартом MIDI через каждое гнездо можно передавать 16 каналов. Следующие три байта соответствуют стандарту MIDI, более длинные MIDI-команды, такие как SysEx, вводятся и продолжаются индексом кода 4 (еще 3 байта) и, наконец, в зависимости от количества оставшихся байтов (1, 2, 3 байта), кодом индекс 5..7 закончен.

Для USB-устройств существует класс USB-устройств . Устройства USB-MIDI, которые рекламируются как совместимые с классом USB или без драйверов, не требуют драйверов от производителя устройства. Однако стандартный драйвер используемой операционной системы имеет ошибку под Windows, что означает, что каждое виртуальное MIDI-соединение может использоваться не более чем одним приложением одновременно. Драйверы для конкретных устройств обычно не имеют этого ограничения. Microsoft предоставляет альтернативный API для приложений UWP .

Беспроводной MIDI

Следуя тенденции к беспроводной передаче данных, также предлагаются устройства, с помощью которых MIDI-данные могут передаваться по радио. Устройства обычно используют частоты передачи в диапазоне ISM и отправляют сообщение «ALL NOTES OFF» в случае ошибок передачи, чтобы избежать зависающих сигналов. По заявлению производителя, эти устройства имеют дальность действия от 10 до 80 метров.

IP-сети

В течение некоторого времени существует ряд драйверов виртуальных устройств, которые позволяют передавать MIDI-данные по IP-сетям. Хотя большинство этих продуктов передают MIDI-данные по сети через TCP или UDP на частной основе, теперь также существует RFC для стандартизированной передачи MIDI-данных по сетям на основе протокола RTP : RFC 4695 . Существует несколько реализаций этого стандарта с открытым исходным кодом, и Apple Network MIDI в Mac OS X Tiger и iOS 4.2 основывается на этой спецификации. Существует также драйвер Windows RTP-MIDI, который работает от Windows XP до Windows 7 (32-разрядная и 64-разрядная версии) и совместим с реализацией Apple.

Другой

Были предприняты попытки установить стандарт mLAN, разработанный Yamaha для связи между MIDI и аудиоданными на основе FireWire . Однако это не могло возобладать и с тех пор было прекращено. Другой вариант - передача MIDI-данных через интерфейсы S / PDIF, а также аудиосигналов.

критика

Преимущества и недостатки по сравнению с цифровой аудиозаписью

До появления MIDI цифровая аудиозапись была чрезвычайно дорогой и поэтому предназначалась для нескольких постановок. Таким образом, технически не очень сложный MIDI с его огромной производительностью за счет записи чистых управляющих сигналов внезапно открыл новые горизонты для широкой массы музыкантов в начале 1980-х годов. Благодаря MIDI даже музыканты-любители с соответствующими знаниями могут создавать более сложные музыкальные конструкции. Например, струнные и духовые инструменты можно имитировать синтетически, в то время как барабаны, гитара и вокал воспроизводятся через звуковые дорожки.

MIDI-сигналы содержат только управляющие данные . С другой стороны, цифровые «аудиосигналы» представляют собой непрерывный поток двоичных данных, созданный путем очень быстрой дискретизации ( оцифровки ) аналоговых колебаний от источника звука (микрофона или электронного инструмента). Они имеют постоянно высокую скорость передачи данных и могут быть слышны через систему усилитель-громкоговоритель после того, как будет выполнено цифро-аналоговое преобразование . MIDI-данные генерируются только при нажатии или отпускании клавиш на клавиатуре. С MIDI это приводит к гораздо меньшим объемам данных. Записанные MIDI-сигналы впоследствии могут быть легко отправлены на другой звуковой генератор. Существует также возможность редактирования импортированных MIDI-данных по мере необходимости, например, чтобы привести неправильные ноты к правильной высоте тона или позиции воспроизведения или отрегулировать их динамику . По сравнению с постобработкой цифровых аудиозаписей, все эти изменения исходной записи требуют очень небольших вычислительных затрат и возможны со всеми доступными сегодня программами секвенсора.

Задержка и джиттер

Скорость MIDI-интерфейса устарела с технической точки зрения. Поскольку для запуска тонального сигнала необходимо передать до 3 байтов, что занимает 0,960 мс, возникают задержки в случае нескольких событий, которые фактически должны передаваться одновременно, что также может быть слышно на приборах с явной атакой. Также играет роль случайная сортировка нот, которая влияет на эффективно звучащую длину нот в устройстве.

Ясно слышимая задержка, вызванная MIDI, возникает, когда слишком много данных MIDI должно быть передано за один раз, как в следующих сценариях примера:

1. В связи с использованием системных эксклюзивных данных: этот тип сообщения занимает намного больше, чем типичные три байта (1 байт состояния и 2 байта данных).
2. Интенсивное использование регуляторов изменения высоты тона или аналогичных контроллеров, например Б. Контроллеры выражений
3. При объединении нескольких аппаратных звуковых генераторов через MIDI-Out или соединения MIDI-Thru с программной буферизацией: в каждом случае имеется дополнительная задержка не менее одного байта.

При работе в студии принимаются следующие меры:

1. Избегание указанных нагрузок
2. Распределение данных MIDI на несколько параллельных выходов одного или нескольких интерфейсов MIDI.
3. Данные синхронизации, особенно критичные по времени, такие как MTC или MIDI clock, передаются по отдельным MIDI-соединениям.
4. «Продвигая» поток MIDI-сигнала: части MIDI-данных воспроизводятся немного раньше.
5. Использование функций в секвенсоре для прореживания данных. Таким образом, избыточные данные MIDI отфильтровываются и не попадают в поток данных MIDI.

Однако в реальных приложениях эти меры часто невозможны. Мастер-клавиатура обычно имеет только один MIDI-выход, а это означает, что все, что там запускается на нотах и ​​контроллерах, должно передаваться через этот единственный интерфейс.

Только если в быстрой последовательности передаются только значения нот и используется команда включения ноты со значением скорости 0 вместо явной команды отключения ноты, можно обойтись без передачи байта состояния (рабочий статус). Однако это уменьшает объем данных, передаваемых для этого блока, только на 1/3.

Временное разрешение

В дополнение к неравномерной временной задержке существует также квантование времен MIDI: точность последовательности MIDI обычно определяется до 1/96 четвертной ноты (см. Часы MIDI), в некоторых случаях секвенсоры и программы могут достигать Более высокий уровень точности сегодня есть деления на 240 и 480. При использовании плагинов, в зависимости от прикладной программы, можно полностью отменить квантование, а затем повторно квантовать. Решающим фактором здесь является PPQN (количество импульсов на четвертную ноту), которое устройство может обработать. Следовательно, это также означает, что наименьшее воспроизводимое колебание времени иногда зависит от темпа песни. В песне со скоростью 120 ударов в минуту за четверть времени это значение, например, Б. 5,21 миллисекунды. Это означает, что мягкие изменения темпа или определенные техники игры, такие как расслабление или толчок , не могут быть воспроизведены точно.

Возможность MIDI в реальном времени

В зависимости от используемого протокола и количества данных, которые должны быть переданы, время задержки варьируется: передача типичной MIDI-информации, состоящей из 3 значений, все еще быстрее со стандартным MIDI с менее чем на 1 мс, чем типичная задержка, которая является шиной. наблюдаемый. В лучшем случае это 1-2 мс, но может быть и до 50 мс. Аппаратное обеспечение микросхем и операционная система также играют роль. При использовании интерфейса между хостом и последовательного интерфейса от 10 до 30 заметок могут быть переданы даже быстрее со скоростью 230 кбит / с, чем с USB 1.0. При немедленном исполнении, даже если взять аккорд обеими руками, все ноты передаются достаточно быстро, что достаточно для субъективной одновременности. К сожалению, USB 2.0 и 3.0 здесь не приносят никаких улучшений, но часто имеют даже более высокие задержки. Только информация из 30–100 нот, как это происходит в начале тщательно спланированной работы, в целом делает USB быстрее, потому что у него более высокая пропускная способность, но в зависимости от размера пакета у него все равно будет невоспроизводимая задержка и, следовательно, джиттер. Следовательно, USB менее подходит для живых выступлений и больше подходит для воспроизведения музыки из DAW .

Разрешение контроллера

Все аналоговые и непрерывные аспекты, такие как скорость прикосновения, поведение звука во время нажатия (после касания) и после отпускания клавиши, а также изменения в реальном времени амплитуды, частоты и т. Д., Разрешаются в 128 уровней формата MIDI. Это неизбежно создает искаженное огрубление ручной игры во время записи и предотвращает непрерывное изменение, что особенно проблематично с громкостью и скоростью игры. Во многих современных клавиатурах, генераторах звука и синтезаторах входящие значения контроллера сглаживаются и плавно переходят к новым значениям, но музыкант имеет лишь ограниченный контроль над звуком.

Настоящий инструмент не имеет градаций по высоте тона или громкости. Даже с контролем параметров искусственного звука в синтезаторах, например. Б. частота среза фильтра, эта «градация» иногда слышна.

Даже инструменты с явно фиксированной высотой звука, такие как флейты или пианино, имеют определенную разницу в высоте звука во время игры, которая в духовых инструментах зависит от воздушного потока, а в струнных инструментах - от касания и мгновенной громкости, а также от всевозможных резонансных эффектов. Следовательно, колебания амплитуды и фазы параметров тона, которые существуют во время сложного курса тона, могут быть воспроизведены или сгенерированы только с помощью аппаратного и программного обеспечения MIDI. Это особенно заметно при использовании инструментов, чувствительных к скорости ( Bösendorfer 290SE ). Также сложно правильно отобразить вибрато и технику Blue Note .

Эту проблему можно обойти, только используя два последовательных MIDI-контроллера, что еще больше ограничивает временные рамки. Другим примером использования двух связанных контроллеров является команда выбора банка (MIDI CC 0 и 32 стандарта General MIDI), которая позволяет адресовать до 128 банков. Каждый банк, в свою очередь, может содержать подбанки (макс. 128). Таким образом, теоретически можно реализовать 16384 звуковых банка, каждый из которых содержит 128 звуков. Поэтому специальные библиотеки звуков предлагают различные артикуляции и стили игры на акустических инструментах, чтобы обойти этот недостаток.

Настроения и весы

Ограничения музыкального характера сильно весят: MIDI был разработан для управления синтезаторами, которые воспроизводят тона с одинаковой настройкой . Для других настроений или гамм , не имеющих двенадцати уровней, данные нот должны быть либо искусственно изменены контроллером в секвенсоре, либо переинтерпретированы на конечных устройствах. Многие высококачественные клавиатуры теперь имеют соответствующий параметр настройки. Однако в музыкальном произведении можно использовать только один строй. Для более сложных требований к настроению существует специальное программное обеспечение (так называемый микротюнер ), для которого требуется интерфейс MIDI (например, адаптер USB-MIDI) и компьютер. Увеличенная задержка может затруднить точное живое взаимодействие.

Расширенные форматы

XG-MIDI - это расширение от Yamaha, которое, как и GS-MIDI от Roland , улучшает совместимость стандартных MIDI-файлов, но не выходит за рамки собственной системы. Только GM ( General MIDI ) зарекомендовал себя как квазистандарт . Оба стандарта используют обычную систему MIDI без каких-либо изменений в оборудовании или протоколе MIDI.

MIDI 2.0

Чтобы исправить слабые места устаревшего стандарта MIDI, производители, входящие в отраслевую ассоциацию MMA, разработали спецификацию нового стандарта MIDI. В нем должны быть следующие ключевые данные:

• Двунаправленная связь
• Устройства информируют друг друга о своих возможностях с помощью сообщений «Запрос возможностей» и адаптируют свои конфигурации друг к другу.
• Более высокая скорость с 16 битами
• Больше типов контроллеров CC: 128 контроллеров CC, 16 384 предопределенных контроллера (сопоставимых с RPN), 16 384 определяемых пользователем контроллера (сопоставимых с NRPN) - каждый с 32-битным разрешением
• 32-битное разрешение для всех контроллеров: CC, Channel и Polyphonic Aftertouch, Pitch Bend
• Улучшенное время и синхронизация

MIDI 2.0 имеет обратную совместимость, т.е. ЧАС. Должна существовать возможность подключения обычных MIDI-устройств без использования расширенных возможностей MIDI 2.0. Следовательно, подключение оборудования через разъем DIN должно остаться. В дополнение к USB-соединениям через 2.0, также указан USB 3.x и расширен протокол USB-MIDI.

Новый стандарт был единогласно принят Ассоциацией производителей MIDI на музыкальной выставке NAMM в США в январе 2020 года.

Первые устройства должны появиться на рынке в 2020 году; Roland представил мастер-клавиатуру с поддержкой MIDI 2.0 на выставке NAMM 2020 .

литература

• Кристиан Браут: MIDI-книга . Sybex, Дюссельдорф и др. 1993, ISBN 3-8155-7023-9 . 
• Бернд Эндерс , Вольфганг Клемме: Книга по MIDI и звуку для ATARI ST. Основы MIDI, команды MIDI, программирование звукового чипа, управление инструментами MIDI. Все о профессиональном музыкальном программном обеспечении, программных инструментах MIDI, таблицах преобразования . Markt & Technik Verlag AG, Хаар около Мюнхена 1988, ISBN 3-89090-528-5 . 
• Эрол Эргюн: Cubase SX / SL на практике. Новое поколение MIDI / аудио-музыки. Начало работы, профессиональные советы и стратегии создания музыки с помощью Steinberg Cubase SX / SL . 3-е, обновленное и расширенное издание. PPV, Presse-Project-Verlags-GmbH, Бергкирхен 2005, ISBN 3-937841-22-9 . 
• Дитер Стотц: Компьютерные аудио и видео технологии. Используемые мультимедийные технологии . 3. Издание. Springer, Berlin et al.2019, ISBN 978-3-662-58872-7 . 

• Роб Янг: Работа с MIDI-файлами - путь к профессиональному звучанию композиций в секвенсоре . Карстенсен, ISBN 978-3-910098-34-3 . 

веб ссылки

• Ассоциация производителей MIDI
• MIDI сообщения
• Полная спецификация MIDI 1.0 1996 года и расширения
• Миди-руководство
• Немецкоязычный сайт спецификации MIDI
• Спецификация USB-MIDI для разработчиков (английский; PDF; 180 кБ)
• Спецификация RTP MIDI - RFC 4695
• MIDI-клавиатура, частоты, названия нот и номера нот (приватная страница)

Индивидуальные доказательства