Появившаяся в начале восьмидесятых годов midi-технология вскоре получила новый импульс в связи с широким распространением персональных компьютеров. И хотя еще в 1991 году мне попалась какая-то статья, где почти со злорадством перечислялись ее недостатки и предсказывалась скорая кончина, до настоящего времени альтернативной идеи и альтернативной технологии создано не было.
Основными недостатками midi считаются низкая скорость передачи информации, узкий диапазон изменения параметров и ограниченная сфера применения. В то время как одно из главных ее достоинств — небольшой объем файлов — в последнее время уже потеряло решающее значение: цены на пишущие CD-приводы и “болванки” для записи становятся все доступнее. А с появлением широких возможностей по использованию при создании музыки готовых, заранее записанных музыкальных фраз с CD-качеством (всякие “лупы”, “сэмплы” и т.п.) многие “артисты” вообще решили, что таких проблем, как обучение нотной грамоте, владению инструментом, midi-технология и пр. для них не существует.
Следуя этой логике, запись музыки банальными нотами и диезами должна была уйти в небытие с появлением фонографа Эдисона. Вот когда настоящий прогресс пришел на смену устаревшей технологии и беспросветному консерватизму! Как подумаешь, что и Бах, и Шнитке пользовались одними и теми же пятью нотными линейками, то такие понятия, как “секвенсор” или “контроллер” уже не кажутся столь древними.
Однако если принять во внимание, что midi-технология изначально предназначалась не для записи или воспроизведения музыки, а только лишь для управления на некоем расстоянии (в пространстве и времени) синтезаторами, звуковыми модулями и прочими “железными” ящиками, то многие претензии к ней будут сняты. Это все равно, что упрекать виолончель за плохое звучание во флейтовом регистре. Научись правильной аранжировке, а иначе и Ростропович не поможет!
Итак, чтобы закончить мысль о достоинствах и недостатках midi, сделаем несколько предварительных выводов. Во-первых, midi-технология остается ведущей в компьютерной и аппаратно-студийной области. Во-вторых, она совершенствуется, учитывает новые требования и новые технические возможности. Об этом говорит последовательное появление стандартов GM, GS и XG. В-третьих, идея оказалась настолько удачной, что midi-технология вовлекает в сферу своего влияния все новые и новые области, для которых она и не предназначалась, — управление магнитофонами, устройствами звуковой обработки, микшерскими пультами (не говоря уже о мультимедийных продуктах и компьютерных играх).
Здесь же хочу затронуть еще одну близкую мне тему. В музыкальном обучении качество звучания уже не играет столь значительной роли, как в звукозаписи или концертной деятельности. Зато возможность воспроизводить изучаемый опус в любом темпе и (тут вокалисты и духовики должны затаить дыхание) в любой тональности делают midi-технологию незаменимой в музыкальных школах и училищах. Смешно сказать, но для этого достаточен 286-й компьютер со звуковой картой за 40 долл. Я думаю, недалеко то время, когда некий аппарат, подобными характеристиками станет распространенней метронома. А вместо толстых нотных сборников люди будут покупать дискеты с этюдами Черни или Шопена.
Не учиться, не учиться и еще раз не учиться
Здесь его подстерегают первые неприятности. В течение многих лет разные наши авторы пишут о midi в различных журналах, а иногда и в книгах. Это по-настоящему хорошо, потому что никакого другого учебника или пособия нет. Трудно судить о зарубежных изданиях, которые усиленно рекламируются в американских и английских музыкальных журналах. Переводить их — сплошное мучение из-за горючей смеси компьютерных, музыкальных и “жаргонно-тусовочных” терминов. Вполне возможно, что такой переводчик еще не родился.
О второй очереди неприятностей многие сразу и не догадываются. Дело в том, что эти пособия пишут не музыканты и преподаватели, а инженеры, программисты и дилеры. Не кажется странным, что учебник по теории музыки написан не Полом Маккартни или Владимиром Спиваковым, а скромным профессиональным педагогом. Я не думаю обижать или обвинять кого-нибудь из авторов. Спрос есть, и писать об этом надо. Но, к сожалению, и логика изложения, и форма, и прочие невинные педагогические приемы во всех материалах отсутствуют.
Рано или поздно об этом догадывается любой читатель. Он прочитывает страницу за страницей один раз, потом второй, третий… И, наконец, приходит к одному из трех выводов.
“Мне никогда этого не одолеть”, — решает он, и это порой справедливо. Сведения не систематизированы, изложены в произвольном порядке, отрывочны, и не все термины объяснены.
“Ну и черт с ним, проживу без этих премудростей”, — может подумать уставший читатель. И здесь я соглашусь — о смертельных исходах от незнания midi что-то пока не слыхать!
А если ему совсем не повезет, он решит, что нечего тратить время и деньги на книги и журналы, благо у всякой программы есть руководство и хэлп. И хотя я знаю книгу об одной популярной музыкальной программе, содержащую по пять-шесть ошибок на страницу в логике, фактах, в английском, а иногда и в русском языке — тут я с ним не соглашусь никогда.
Во-первых, эти руководства и хэлпы создают те же программисты с их “особенным” видением мира. Если бы этих руководств было достаточно, компьютерные отделы книжных магазинов не сияли бы такой глянцевой пестротой.
Во-вторых, ни в одном руководстве я не видел ничего похожего на фразу: “Здесь наша программа должна сделать то-то, но почему-то она этого не делает”. Столько полезного можно найти в журналах, что порой кажется, будто производители заранее договариваются с журналистами о том, какие они наделают “бяки” в программах, а уж писатели на радость читателям будут их на этом ловить.
На основании всего вышесказанного хочу обратиться к любому человеку, будь он музыкант, звукорежиссер, разработчик мультимедийных программ или простой любитель покопаться в музыкальных программах: midi-технология не устарела, не так уж и сложна и не будет тормозом в вашем творчестве — смелее!
В этом материале будут рассмотрены самые первые, и, пожалуй, самые главные темы — назначение midi и типы midi-сообщений.
Назначение midi и подключение midi-устройств
Что такое midi-технология
midi — Musical Instrument Digital Interface — компьютерный протокол (иногда говорят — язык), предназначенный для связи одного музыкального устройства с другим. Оба эти устройства должны обладать любого вида микропроцессором или программой, которые поддерживают midi-протокол.
Рис. 1. Пример использования midi. На синтезаторе вы можете играть ноты, выбирать новый тембр инструмента, менять громкость, но сам он сейчас не звучит. Все перечисленные действия передаются по midi-кабелю (красного цвета) в виде команд на звуковой модуль. Последний выполняет все эти действия (звучат сыгранные ноты, меняется тембр и громкость) и выдает звук через обычные динамики. Красная стрелка показывает направление потока midi-сообщений
Цель midi — управлять работой музыкального устройства не с его панели или клавиатуры, а на расстоянии (по midi-кабелю) — с другого устройства. Для этого второе устройство передает первому последовательность управляющих команд, которые называются midi-сообщениями.
Какая информация передается с помощью midi
Примечание 1. midi-сообщение передает не сам звук (аудиоинформацию) или какие-то его характеристики, а только управляющие команды, которые выполняются устройством-получателем.
Примечание 2. Сам процесс передачи midi-сообщения может осуществляться в реальном времени (во время исполнения или воспроизведения музыки), но может быть и разорванным во времени. В этом случае midi-сообщение записывается в виде файла на дискету или хард-диск компьютера, а потом считывается устройством-получателем.
Какие музыкальные устройства могут получать и принимать информацию по midi
Технология midi с самого начала была предназначена для связи между самыми различными устройствами (синтезаторами, звуковыми модулями, компьютерами, устройствами цифровой обработки звука и многими другими).
midi-разъемы
Таблица 1. Виды midi-разъемов.
midi Out
midi-выход. Через этот разъем устройство посылает midi сообщение на другое устройство
midi In
midi-вход. Через этот разъем устройство получает midi сообщение от другого устройства
midi Thru
Сквозной. Через этот разъем посылается точная копия любого midi-сообщения, которое поступило на разъем midi In
В качестве разъема для midi используется стандартный европейский 5-контактный разъем (рис. 2).
Рис. 2. midi-разъем. Контакт 2 — земля, контакты 4 и 5 — сигнальные, контакты 1 и 3 — не используются.
midi-кабель соответственно должен иметь три провода, которые соединяют контакты 1, 4 и 5 на обоих его концах.
Соединение midi-устройств между собой
Рис. 3. По одному IDI-кабелюсинтезатор передает midi-сообщение на звуковой модуль. Затем (но не одновременно) по другому midi-кабелю этот модуль может послать свое midi-сообщение на синтезатор
У любого устройства имеется только один midi-выход. Поэтому, если с него нужно посылать команды на два или несколько других устройств, используется разъем midi Thru. Тогда подключение устройств-приемников происходит последовательно (рис. 4). Но имеются, конечно, и специальные приборы, которые способны разветвлять midi-сообщения. Тогда нет необходимости в последовательном подключении midi-устройств.
Рис. 4. Компьютер посылает midi-сообщения для синтезатора и звукового модуля через свой midi-выход. Они оба поступают на midi-вход синтезатора, оба выходят через его разъем midi Thru. Синтезатор не может добавить никакую свою информацию, поэтому эти midi-сообщения в неизмененном виде поступают на midi-вход звукового модуля. Каждое из устройств-получателей само определяет, какие команды, находящиеся в midi-сообщениях, ему следует выполнять. Кривые линии красного цвета изображают midi-кабели, прямые линии красного цвета — схематический путь midi-информации
Итак, первое — при подключении midi-устройств вы всегда должны учитывать направление передачи информации. Второе — при подключении третьего и следующих midi-устройств вы должны пользоваться разъемом midi Thru. Третье — передаваемая midi-информация аналогична управлению вашим синтезатором с помощью ручек, кнопок или клавиш.
midi-сообщение
Как записывается midi-сообщение
midi-сообщение — это управляющая команда, использующая особый язык (протокол) midi.
midi-сообщение (как и любое компьютерное сообщение) записывается в битах, то есть выглядит как последовательность цифр 1 или 0 — 10011010 00101110… Но так как такая запись выглядит очень громоздкой, то для чтения и редактирования midi-сообщений применяется шестнадцатеричный способ записи иединица измерения — байт.
Записать число
В байтах (в шестнадцатеричном виде)
В байтах (в двоичном виде)
В байтах (в десятичном виде)
00
0000 0000
0
01
0000 0001
1
02
0000 0010
2
03
0000 0011
3
04
0000 0100
4
05
0000 0101
5
06
0000 0110
6
07
0000 0111
7
08
0000 1000
8
09
0000 1001
9
0A
0000 1010
10
0B
0000 1011
11
0C
0000 1100
12
0D
0000 1101
13
0E
0000 1110
14
0F
0000 1111
15
10
0001 0000
16
11
0001 0001
17
12
0001 0010
18
…
…
…
FF
1111 1111
127
Для того, чтобы быть понятным, midi-сообщение имеет четкую структуру. Эта структура зависит от типа midi-сообщения.
Типы midi-сообщений
Все типы midi-сообщений делятся на две большие группы (рис. 5). Системные midi-сообщения (System message) передают команды, которые воздействуют на общие параметры и режимы работы всех устройств-получателей.
Рис. 5. Разделение всех типов midi-сообщений на две группы
Примером системного сообщения может служить команда “Старт”, которая включает режим воспроизведения у любого секвенсора или магнитофона, находящегося в midi-связке.
Канальные midi-сообщения (Channel message) включают в себя номер midi-канала и передают сообщения на каждый midi-канал индивидуально. Всего для одного (и каждого) устройства midi-технология предусматривает 16 midi-каналов.
midi-каналы
midi-каналы предназначены для того, чтобы один синтезатор или звуковой модуль мог играть несколькими разными тембрами одновременно, причем каждый тембр (инструмент) исполняет свою независимую партию.
Когда одно устройство передает канальные midi-сообщения на другое, внешне это выглядит так, как если бы они были соединены шестнадцатью кабелями (и по каждому следуют указания о том, какие ноты каким тембром играть).
Рис. 6. Разделение midi-сообщений на midi-каналы
На самом деле midi-технология использует один кабель, но в каждое канальное midi-сообщение вписывается номер midi-канала, для которого оно предназначено. Устройство-получатель, пользуясь этим номером, направляет каждое канальное midi-сообщение на свой канал (рис. 6).
Типы сообщений из группы Channel
Рис. 7. midi-сообщения из группы Channel. Все режимные сообщения по типу (а не по функциям, как они разделены на этом рисунке) являются midi-сообщениями типа Control Change, поэтому изображены одним цветом и обведены пунктиром
Голосовые сообщения несут информацию о нотах, тембре и других характеристиках, которые должно учитывать устройство-получатель для конкретного midi-канала.
Режимные сообщения тоже делятся на две группы. Первая группа воздействует на конкретный midi-канал (эти сообщения устанавливают канал в состояние по умолчанию — сбрасывают все ноты, настраивают канал на стандартную высоту звука и пр.).
Сообщения второй режимной группы воздействуют на все midi-устройство в целом, другими словами, устанавливают режим его работы.
midi-сообщения группы System
Но по своему функциональному назначению их делят на три подгруппы (рис. 8). К первой из них (System Real Time) относятся сообщения, связанные с синхронизацией работы двух midi-устройств.
Рис. 8. midi-сообщения из группы System message (подгруппы показаны разным цветом, но по статусу принадлежат к одному типу — Control Change)
Во второй подгруппе (System Common) находятся сообщения, которые одинаково воспринимаются всеми midi-устройствами. Поэтому они и называются “общими”. Эта группа просто собрана из различных midi-сообщений, и между ними нет никакой логической связи.
Сообщения третьей группы (System Exclusive) являются одними из самых важных и самых неформализованных в midi-технологии. Они носят название “эксклюзивные”, потому что содержание данных определяется для каждого midi-устройства своей фирмой-производителем и не может быть распознано устройством другой модели или фирмы. Среди этих сообщений могут быть команды о настройке всего устройства целиком или отдельных его модулей. Другие сообщения управляют процессом передачи данных сэмплов или каких-то специальных файлов (Sample Dump, File Dump).
Структура midi-сообщения
Некоторые midi-сообщения (например, Program Change) не имеют второго байта данных.
Если midi-сообщение является канальным, то его первый байт (кроме статуса) содержит номер midi-канала. Второй и третий байты midi-сообщения называются Байт данных 1 (Data byte 1) и Байт данных 2 (Data byte 2). Байты данных содержат конкретную информацию, которую несет это midi-сообщение. Например, для сообщения “Взять ноту” Байт данных 1 указывает, какую именно ноту, а Байт данных 2 — с какой громкостью.
Рис. 9. Возможные виды midi-сообщений группы Channel message
Сообщения типа System Exclusive могут содержать большое количество байтов данных (рис. 10).
Рис. 10. Возможные виды midi-сообщений типа System message
Как определяется тип midi-сообщения
Итак, midi-информация, которую одно устройство передает другому, может быть в форме какого-либо из этих восьми типов. Некоторые из них понятны без комментариев (нажатие и снятие ноты), другие нуждаются в небольших пояснениях.
Любое midi-устройство не обязано посылать или отрабатывать обязательно все типы сообщений. Каждая фирма-производитель исходит из соображений целесообразности. Из этого следует, что различные midi-устройства, например синтезаторы, в одинаковых условиях могут вести себя по-разному (хотя с этим идет борьба). Самые простые домашние синтезаторы (с уменьшенными клавишами) не воспринимают, например, силу удара по клавише — громкость можно менять только ручкой и для всего инструмента сразу. Это напоминает игру на аккордеоне, только у него громкость зависит от величины разведения мехов.
А на практике?
Знания нужны или потому, что что-то не работает (а может быть оно, кстати, и не должно работать), или для того, чтобы применить их в каком-то творческом процессе. Во втором случае вам придется подробней разобраться в тонкостях midi-технологии, но, конечно, в рамках необходимости. Абсолютно сведущих специалистов, возможно, вообще нет, так как процессом развития этой области занимаются многие фирмы в разных концах земного шара.
Для иллюстрации же первого случая разберем простой пример. Посмотрите еще раз на рис. 1. Вы правильно соединили проверенным midi-кабелем два устройства (то есть midi Out синтезатора с midi In звукового модуля), а звука в колонках нет, хотя демонстрационные пьесы самого модуля играют. И сам по себе синтезатор тоже играет. Налицо факт отсутствия понимания между устройствами.
Все это верно и при подключении синтезатора к компьютеру, только в роли звукового модуля будет выступать установленная на компьютере программа.
И последнее. На стандартном синтезаторе колесико или рычажок слева от клавиатуры посылает midi-сообщения типа Pitch Bend (изменение высоты звука). Колесико или рычажок, называемый Modulation, посылает сообщение Control Change (см. рис. 9, первый байт данных равен единице, что и означает модуляцию, второй байт равен глубине модуляции). Ручка или движок громкости тоже посылает сообщение Control Change (первый байт данных равен семи, что означает громкость, второй байт сообщает о силе громкости).
Кнопки или ручки, меняющие громкость, посылают midi-сообщение типа Program Change (оно имеет только первый байт данных — номер тембра).
Musical Instrument Digital Interface — цифровой интерфейс музыкальных инструментов. Создан в 1982 году ведущими производителями электронных музыкальных инструментов — Yamaha, Roland, Korg, E-mu и др. Изначально был предназначен для замены принятого в то время управления музыкальными инструментами при помощи аналоговых сигналов управлением при помощи информационных сообщений, передаваемых по цифровому интерфейсу. Впоследствии стал стандартом де-факто в области электронных музыкальных инструментов и компьютерных модулей синтеза.
MIDI представляет собой так называемый событийно-ориентированный протокол связи между инструментами. Всякий раз, когда исполнитель производит какое-либо воздействие на органы управления (нажатие/отпускание клавиш, педалей, изменение положений регуляторов и т.п., инструмент формирует соответствующее MIDI-сообщение, в тот же момент посылаемое по интерфейсу. Другие инструменты, получая сообщения, отрабатывают их так же, как и при воздействии на их собственные органы управления. Таким образом, поток MIDI-сообщений представляет собой как бы слепок с действий исполнителя, сохраняя присущий ему стиль исполнения — динамику, технические приемы и т.п. При записи на устройства хранения информации MIDI-сообщения снабжаются временнЫми метками, образуя своеобразный способ представления партитуры. При воспроизведении по этим меткам полностью и однозначно восстанавливается исходный MIDI-поток.
Спецификация MIDI состоит из аппаратной спецификации самого интерфейса и спецификации формата данных — описания системы передаваемых сообщений. Соответственно, различается аппаратный MIDI-интерфейс и формат MIDI-данных (так называемая MIDI-партитура); интерфейс используется для физического соединения источника и приемника сообщений, формат данных — для создания, хранения и передачи MIDI-сообщений. В настоящее время эти понятия стали самостоятельными и обычно используются отдельно друг от друга — по MIDI-интерфейсу могут передаваться данные любого другого формата, а MIDI-формат может использоваться только для обработки партитур, без вывода на устройство синтеза.
Аппаратная спецификация MIDI
Интерфейс — старт-стопный последовательный «токовая петля» (активный передатчик, 5 мА, токовая посылка — 0, бестоковая — 1), скоростью передачи 31250 ±1% бит/с и протоколом 8-N-1 (один стартовый бит, 8 битов данных, один бит стопа, без четности). Передатчики и приемники должны обеспечивать длительность фронтов менее 2 мкс.
Каждый инструмент имеет три соединительных разъема: In (вход), Out (выход) и Thru (копия сигнала с In через буфер). Все разъемы — типа female DIN-5 (СГ-5), вид с наружной стороны (стороны соединения):
Контакты 4 и 5 — сигнальные, контакт 2 — экран. Полярность сигналов дается относительно источника тока: контакт 4 — плюс (ток вытекает из вывода), контакт 5 — минус (ток втекает в вывод). Таким образом, для разъемов Out и Thru назначение то же, для разъема In — обратное. Для соединения используется двужильный экранированный кабель длиной до 50 футов (около 15 м). Экран необходим только для защиты от излучаемых помех — кабель практически нечувствителен к наводкам извне. Соединение разъемов на двух концах кабеля — прямое (2-2, 4-4, 5-5).
Один MIDI-передатчик допускает подключение до четырех приемников.
Описанная схема позволяет создавать сеть MIDI-устройств, подключая их по цепочке и нескольким направлениям:
В этой схеме устройство 1 служит источником сообщений, которые получает устройство 2 и через его ретранслятор — устройство 3. Устройство 4 получает сообщения, посылаемые устройством 2 (они могут как включать, так и не включать получаемые самим устройством 2) и ретранслирует их на вход устройства 5.
Спецификация формата данных MIDI
MIDI-данные представляют собой сообщения, или события (events), каждое из которых является командой для музыкального инструмента. Стандарт предусматривает 16 независимых и равноправных логических каналов, внутри каждого из которых действуют свои режимы работы; изначально это было предназначено для однотембровых инструментов, способных в каждый момент времени воспроизводить звук только одного тембра — каждому инструменту присваивался свой номер канала, что давало возможность многотембрового исполнения. С появлением многотембровых (multi-timbral) инструментов они стали поддерживать несколько каналов (современные инструменты поддерживают все 16 каналов и могут иметь более одного MIDI-интерфейса), поэтому сейчас каждому каналу обычно назначается свой тембр, называемый по традиции инструментом, хотя возможна комбинация нескольких тембров в одном канале. Канал 10 по традиции используется для ударных инструментов — различные ноты в нем соответствуют различным ударным звукам фиксированной высоты; остальные каналы используются для мелодических инструментов, когда различные ноты, как обычно, соответствуют различной высоте тона одного и того же инструмента.
Поскольку MIDI-сообщения представляют собой поток данных в реальном времени, их кодировка разработана для облегчения синхронизации в случае потери соединения. Для этого первый байт каждого сообщения, называемый также байтом состояния (status byte), содержит «1» в старшем разряде, а все остальные байты содержат в нем «0» и называются байтами данных (data bytes). Если после получения всех байтов данных последнего сообщения на вход приемника поступает байт, не содержащий «1» в старшем разряде — это трактуется как повторение информационной части сообщения (подразумевается такой же первый байт). Такой метод передачи носит название «Running Status» и широко используется для уменьшения объема передаваемых данных — например, передается один байт команды «Controller Change» с нужным номером канала, а затем — серия байтов данных с номерами и значениями контроллеров для этого канала.
MIDI- сообщения делятся на канальные — относящиеся к конкретному каналу, и системные — относящиеся к системе в целом. Кодировка MIDI-сообщений (шестнадцатеричная, n в первом байте обозначает номер канала):
Канальные сообщения:
Системные сообщения:
Инструменты, поддерживающие стандарты GM и GS, почти всегда имеют дополнительные средства управления синтезом и обработкой звука, расширяющие рамки стандарта. При этом используемые способы управления, как правило, сохраняются внутри одной линии инструментов и внутри инструментов одного производителя.
Описание работы контроллеров
Контроллеры Bank Select
Одни устройства требуют для переключения банков только один из этих контроллеров, другие требуют оба. Поведение некоторых устройств в этом отношении может изменяться в различных режимах работы.
По умолчанию устанавливается нулевой банк. После смены банка обязательна посылка сообщения Program Change для выбора тембра (инструмента).
Обработка устройством команды смены банка и инструмента может занять значительное время (десятки миллисекунд и более). Некоторые устройства при получении команд смены банков и инструментов гасят звучащие ноты в канале.
Контроллер Modulation
Задает глубину частотной модуляции в канале. Управление абсолютное. Значение 0 отключает модуляцию, значение 127 устанавливает максимальную глубину. Стандартное значение — 0. Действует на последующие и уже звучащие ноты.
Контроллер Portamento Time
Задает время плавного скольжения от частоты предыдущей ноты до частоты очередной ноты. Управление абсолютное. Значение 0 соответствует минимальному времени, 127 — максимальному. Стандартное значение не определено.
Контроллер Main Volume
Задает громкость звучания внутри канала. Управление абсолютное. Стандартное значение — обычно 100. Действует на последующие и уже звучащие ноты.
Контроллер Pan
Задает соотношение уровня стереоканалов (точку стереопанорамы) для канала. Управление абсолютное. Значение 0 — крайняя левая позиция, 64 — средняя, 127 — крайняя правая. Стандартное значение — 64. Действует на последующие и уже звучащие ноты.
Контроллер Expression
Задает степень выразительности звука. Управление абсолютное. На простых инструментах дублирует контроллер Main Volume и действует и на последующие, и на уже звучащие ноты. На инструментах с развитым синтезом управляет более тонкими параметрами выразительности, и действует только на последующие ноты. Стандартное значение — обычно 127.
Контроллер Harmonic Content
Задает добротность (глубину резонанса) фильтра канала, позволяющего подчеркнуть высокочастотные гармоники тембра. Увеличение добротности увеличивает крутизну характеристики фильтра в области среза, усиливая частоты, лежащие непосредственно ниже частоты среза. Управление относительное (0..64..127). Стандартное значение — 64.
Контроллер Release Time
Задает время концевого затухания звучания нот с момента отработки Note Off (явного или автоматического) до полного исчезновения звука. Управление относительное (0..64..127). Стандартное значение — 64.
Контроллер Attack Time
Задает время начальной атаки — нарастания громкости звучания нот с момента отработки Note On до максимального значения громкости. Управление относительное (0..64..127). Стандартное значение — 64.
Контроллер Brightness
Задает частоту среза фильтра канала, управляющую ослаблением высоких частот звука. Управление относительное (0..64..127). Стандартное значение — 64.
Контроллер Portamento Control
Задает номер ноты, от которой выполняется плавная перестройка частоты в режиме Portamento, и позволяет установить исходную высоту, отличную от определяемой последним сообщением Note On.
Контроллер Reverb Level
Задает глубину выбранного эффекта типа реверберации (основанного на постоянной задержке сигнала) — Room, Hall, Delay, Echo и т.п. Управление — абсолютное или относительное в зависимости от инструмента.
Контроллер Chorus Level
Задает глубину эффекта типа хорового (основанного на переменной задержке сигнала) — Chorus, Flanger, Phaser и т.п. Управление — абсолютное или относительное в зависимости от инструмента.
Контроллер Variation Level
Задает глубину эффекта, выбранного в качестве Variation. Управление — абсолютное или относительное в зависимости от инструмента.
Контроллер-переключатель Sustain
Во включенном состоянии вызывает удержание звучания для всех клавиш, отпущенных во время действия контроллера — по аналогии с правой педалью фортепиано. Иными словами, в режиме Sustain канал задерживает отработку последнего поступившего для каждой ноты сообщения Note Off. В момент отключения одновременно отрабатываются все задержанные таким образом Note Off; на явно удерживаемые в этот момент клавиши (для которых последним поступившим сообщением является Note On) отключение режима не влияет.
Контроллер-переключатель Sostenuto
Действует подобно Sustain, но удерживает звучание только тех нот, которые были нажаты на момент включения контроллера. Последующие нажатия и отпускания отрабатываются в обычном порядке. Иначе говоря, откладывается отработка Note Off только для тех нот, Note On для которых поступили до включения режима.
Контроллер-переключатель Soft
Контроллер-переключатель Portamento
При выключенном режиме каждая нажатая нота начинает звучать на частоте, определяемой высотой ноты и установленными на данный момент значениями контроллеров управления высотой (Pitch Bend Change и Coarse/Fine Tune и т.п.). При включенном режиме очередная нота начинает звучать на частоте, определяемой последним сообщением Note On или контроллером Portamento Control, затем ее высота плавно изменяется до нужной со скоростью, определяемой контроллером Portamento Time. Вне зависимости от того, было ли скольжение выполнено до конца или прервано по отпусканию ноты, последнее сообщение Note On всегда фиксируется в качестве исходной высоты для последующих нот. Это означает, что если, например, после ноты C2 была нажата нота C7, а затем — нота C4, то высота второй ноты будет плавно повышаться от C2 до C7, а высота третьей в то же время — понижаться от C7 до 50, и в качестве исходной для последующих нот будет принята нота 50. В момент нажатия C7 эта нота зазвучит в унисон с C2 и начнет скользить в сторону C7, а в момент нажатия ноты C4 та зазвучит с высотой C7 и начнет скользить к C4. Все скольжения выполняются независимо.
Контроллеры RPN, NRPN и Data Entry
Чувствительность Pitch Bend определяет количество полутонов, на которое смещается высота тона при получении сообщения Pitch Bend Change с предельным верхним или нижним значением параметра. По умолчанию принимается диапазон в два полутона в любую сторону.
RPN подстройки позволяют сместить строй инструмента в канале на заданное количество полутонов при грубой, или центов (сотых долей полутона) — при точной подстройке. За относительный нуль принимается значение 64.
Значения параметров задаются старшими байтами Data Entry.
Специальные канальные сообщения
Обязательными к реализации в General MIDI определены только контроллеры 121 и 123; реализация остальных перечисленных контроллеров определяется производителем. Кроме этого, многие устройства требуют, чтобы неиспользуемые значения контроллеров были нулевыми.
Сообщение All Notes Off имитирует выключение всех включенных нот и полностью эквивалентно посылке сообщения Note Off для каждой звучащей ноты; будет ли при этом прекращено звучание ноты — зависит от состояния режимов Sustain и Sostenuto. Сообщение All Sounds Off действует так же, но не зависит от режимов Sustain/Sostenuto; кроме того, оно немедленно прекращает звучание всех нот, находящихся в стадии концевого затухания (Release). Состояние самих режимов Sustain/Sostenuto эти сообщения не затрагивают.
Сообщение Reset All Controllers устанавливает все контроллеры в значения по умолчанию, и используется для начальной установки устройства перед проигрыванием партитуры.
Сообщение Local Control служит для запрета/разрешения управления устройством с локальной панели. Нулевое значение параметра запрещает управление с панели (устройство управляется только по MIDI), значение 127 разрешает его.
Сообщения Omni On/Off служат для включения/выключения режима Omni — реакции устройства на канальные сообщения. При включенном режиме Omni устройство обрабатывает сообщения для всех каналов, при отключенном — только сообщения для выбранного канала (Basic Channel). Это позволяет разделить устройства между каналами. Канал назначается устройству либо с его панели управления, либо при помощи сообщений SysEx. Режим Omni имеет смысл в основном для старых инструментов, имеющих один MIDI-канал и не поддерживающих разделение тембров.
Сообщения Mono/Poly служат для переключения одноголосного и многоголосного (полифонического) режимов. В одноголосном режиме в каждый момент времени может звучать только одна нота; включение новой ноты приводит к принудительному отключению предыдущей. В полифоническом режиме включение каждой новой ноты запускает очередной свободный генератор, а при исчерпании генераторов новые ноты либо игнорируются, либо приводят к принудительному выключению наиболее «старых» нот.
Значение nn в сообщении Mono воспринимается некоторыми устройствами, как количество MIDI-каналов, по которым, начиная с Basic Channel, распределяются ноты в одноголосном режиме при выключенном режиме Omni. Смысл этой группы каналов различен для передающих и принимающих устройств. Передающее устройство направляет первую ноту в Basic Channel, следующую за ней — в Basic Channel + 1, и так далее, затем очередная нота снова направляется в Basic Channel, и цикл повторяется. Приемное устройство воспринимает канальные сообщения только внутри заданной группы каналов, каждый из которых работает в одноголосном режиме. Такой прием позволяет реализовать многоголосное исполнение на синтезаторах, имеющих жесткую привязку голосов (генераторов) к MIDI-каналам.
Контроллеры Omni, Mono и Poly вызывают также отработку контроллера All Sounds Off.
Большинство современных устройств работает в mode 3 — полифонический режим с независимой работой каналов.
Program Change (pp — номер тембра или инструмента)
Служит для смены инструмента в канале. Параметр задает номер инструмента (0–127) в текущем выбранном банке. Стандартом General MIDI определены 128 основных мелодических и 47 ударных инструментов, собранных в нулевом банке; устройства с расширенным набором инструментов имеют дополнительные банки, а также могут иметь частично измененный основной набор.
Стандартные мелодические инструменты General MIDI разделены на 16 групп по 8 инструментов в каждой группе:
Piano
Chrom Percussion
0 Acoustic Grand Piano
8 Celesta
1 Bright Acoustic Piano
9 Glockenspiel
2 Electric Grand Piano
10 Music Box
3 Honky-tonk Piano
11 Vibraphone
4 Electric Piano 1
12 Marimba
5 Electric Piano 2
13 Xylophone
6 Harpsichord
14 Tubular Bells
7 Clavinet
15 Dulcimer
Organ
Guitar
16 Drawbar Organ
24 Acoustic Guitar (nylon)
17 Percussive Organ
25 Acoustic Guitar (steel)
18 Rock Organ
26 Electric Guitar (jazz)
19 Church Organ
27 Electric Guitar (clean)
20 Reed Organ
28 Electric Guitar (muted)
21 Accordion
29 Overdriven Guitar
22 Harmonica
30 Distortion Guitar
23 Tango Accordion
31 Guitar Harmonics
Bass
Strings
32 Acoustic Bass
40 Violin
33 Electric Bass (finger)
41 Viola
34 Electric Bass (pick)
42 Cello
35 Fretless Bass
43 Contrabass
36 Slap Bass 1
44 Tremolo Strings
37 Slap Bass 2
45 Pizzicato Strings
38 Synth Bass 1
46 Orchestral Harp
39 Synth Bass 2
47 Timpani
Ensemble
Brass
48 String Ensemble 1
56 Trumpet
49 String Ensemble 2
57 Trombone
50 Synth Strings 1
58 Tuba
51 Synth Strings 2
59 Muted Trumpet
52 Choir Aahs
60 French Horn
53 Voice Oohs
61 Brass Section
54 Synth Voice
62 Synth Brass 1
55 Orchestra Hit
63 Synth Brass 2
Reed
Pipe
64 Soprano Sax
72 Piccolo
65 Alto Sax
73 Flute
66 Tenor Sax
74 Recorder
67 Baritone Sax
75 Pan Flute
68 Oboe
76 Bottle Blow
69 English Horn
77 Shakuhachi
70 Bassoon
78 Whistle
71 Clarinet
79 Ocarina
Synth Lead
Synth Pad
80 Lead 1 (square)
88 Pad 1 (new age)
81 Lead 2 (sawtooth)
89 Pad 2 (warm)
82 Lead 3 (calliope)
90 Pad 3 (polysynth)
83 Lead 4 (chiff)
91 Pad 4 (choir)
84 Lead 5 (charang)
92 Pad 5 (bowed)
85 Lead 6 (voice)
93 Pad 6 (metallic)
86 Lead 7 (fifths)
94 Pad 7 (halo)
87 Lead 8 (bass + lead)
95 Pad 8 (sweep)
Synth Effects
Ethnic
96 FX 1 (rain)
104 Sitar
97 FX 2 (soundtrack)
105 Banjo
98 FX 3 (crystal)
106 Shamisen
99 FX 4 (atmosphere)
107 Koto
100 FX 5 (brightness)
108 Kalimba
101 FX 6 (goblins)
109 Bagpipe
102 FX 7 (echoes)
110 Fiddle
103 FX 8 (sci-fi)
111 Shanai
Percussive
Sound Effects
112 Tinkle Bell
120 Guitar Fret Noise
113 Agogo
121 Breath Noise
114 Steel Drums
122 Seashore
115 Woodblock
123 Bird Tweet
116 Taiko Drum
124 Telephone Ring
117 Melodic Tom
125 Helicopter
118 Synth Drum
126 Applause
119 Reverse Cymbal
127 Gunshot
Стандартные ударные инструменты General MIDI доступны в канале 10:
35 Acoustic Bass Drum
59 Ride Cymbal 2
36 Bass Drum 1
60 High Bongo
37 Side Kick
61 Low Bongo
38 Acoustic Snare
62 Mute High Conga
39 Hand Clap
63 Open High Conga
40 Electric Snare
64 Low Conga
41 Low Floor Tom
65 High Timbale
42 Closed High-Hat
66 Low Timbale
43 High Floor Tom
67 High Agogo
44 Pedal High Hat
68 Low Agogo
45 Low Tom
69 Cabasa
46 Open High Hat
70 Maracas
47 Low-Mid Tom
71 Short Whistle
48 High-Mid Tom
72 Long Whistle
49 Crash Cymbal 1
73 Short Guiro
50 High Tom
74 Long Guiro
51 Ride Cymbal 1
75 Claves
52 Chinese Cymbal
76 High Wood Block
53 Ride Bell
77 Low Wood Block
54 Tambourine
78 Mute Cuica
55 Splash Cymbal
79 Open Cuica
56 Cowbell
80 Mute Triangle
57 Crash Cymbal 2
81 Open Triangle
58 Vibraslap
Pitch Bend Change (ll — младший, mm — старший байт значения)
Системные сообщения
System Exclusive (SysEx)
Служат для передачи специальной информации определенным устройствам. В сообщении SysEx может передаваться любое количество байтов. Признаком конца сообщения служит байт F7. Первые три байта SysEx обычно содержат идентификатор производителя устройства (присваивается Ассоциацией Производителей MIDI-устройств — MMA), номер устройства в сети (задается с пульта) и код модели устройства (присваивается производителем). В остальном формат сообщений определяется производителем — это могут быть команды, параметры, оцифрованные инструменты, партитуры и т.п.
Шестнадцатеричные идентификаторы наиболее известных производителей:
Sequential Circuits
01
Big Briar
02
Octave / Plateau
03
Moog
04
Passport Designs
05
Lexicon
06
PAIA
11
Simmons
12
Gentle Electric
13
Fairlight
14
Bon Tempi
20
S.I.E.L.
21
SyntheAxe
23
Kawai
40
Roland
41
Korg
42
Yamaha
43
SysEx «General MIDI On» (переключение в режим GM для устройств, поддерживающих дополнительные стандарты): F0 7E 7F 09 01 F7.
SysEx «General Synth On» (переключение в режим Roland GS для устройств, поддерживающих этот стандарт): F0 41 10 42 12 40 00 7F 00 41 F7.
SysEx «XG System On» (переключение в режим Yamaha XG для устройств, поддерживающих этот стандарт): F0 43 1n 4C 00 00 7E 00 F7, где n — номер устройства в сети (устанавливается по-разному для разных устройств, по умолчанию 0).
Ряд устройств требует, чтобы включение режимов GS и XG выполнялось из режима GM. Переключение между режимами обычно занимает несколько десятков миллисекунд и вызывает также полный сброс MIDI-системы устройства.
Tune Request
Предписывает выполнить автоматическую подстройку устройствам, нуждающимся в ней. Обычно это относится к аналоговым синтезаторам, строй которых может смещаться из-за нестабильности управляющих элементов.
Song Position Pointer (ll — младший, mm — старший байт)
Служит для установки позиции в партитуре для устройств, имеющих встроенный секвенсор, автоаккомпанемент или ритм-блок. Задается номером четвертной (quarter) ноты с начала партитуры.
Song Select (ss — условный номер партитуры)
Определяет, какая из существующих партитур будет проигрываться при получении сообщения Start.
Start
Запускает прогрывание или запись выбранной партитуры с начала.
Останавливает проигрывание или запись партитуры.
Continue
Запускает проигрывание или запись партитуры с прерванного места, либо с позиции, установленной с помощью Song Position Pointer.
Timing Clock
Служит для синхронизации устройств и передается с частотой 6 сообщений на четвертную ноту. Генерация этого сообщения не является обязательной для передающего устройства.
Active Sensing
Используется для проверки наличия связи внутри MIDI-сети. Генерация сообщения не является обязательной для передающих устройств. В случае получения этого сообщения каждое приемное устройство переходит в режим слежения за MIDI-потоком, и в случае отсутствия любых сообщений в течение 300 мс автоматически отрабатывает контроллеры All Notes Off, All Sounds Off и Reset All Controllers. Это позволяет прекратить работу в случае нарушения связи в сети. Однако до первого прохождения этого сообщения по сети устройства не следят за длительностью пауз между сообщениями.
Основное применение MIDI — хранение и передача музыкальной информации. Это может быть управление электронными музыкальными инструментами в реальном времени, запись MIDI-потока, формируемого при игре исполнителя, на носитель данных с последующим редактированием и воспроизведением (так называемый MIDI-секвенсор), синхронизация различной аппаратуры (синтезаторы, ритм-машины, магнитофоны, блоки обработки звука, световая аппаратура, дымогенераторы и т.п.).
Устройства, предназначенные только для создания звука по MIDI-командам, не имеющие собственных исполнительских органов, называются тон-генераторами. Многие тон-генераторы имеют панель управления и индикации для установки основных режимов работы и наблюдения за ними, однако создание звука идет под управлением поступающих MIDI-команд.
Устройства, предназначенные только для формирования MIDI-сообщений, не содержащие средств синтеза звука, называются MIDI-контроллерами. Это может быть клавиатура, педаль, рукоятка с несколькими степенями свободы, ударная установка с датчиками способа и силы удара, а также — струнный или духовой инструмент с датчиками и анализаторами способов воздействия и приемов игры. Тон-генератор с достаточными возможностями по управлению может весьма точно воспроизвести оттенки звучания инструмента по сформированному контроллером MIDI-потоку.
В основном применяется формат 1, позволяющий хранить одно произведение в файле.
Кроме MIDI-событий, файл содержит также «фиктивные события» (Meta Events), используемые только для оформления файла и не передаваемые по интерфейсу — информация о метрике и темпе, описание произведения, названия партий, слова песни и т.п.
