Основы MIDI. Что такое миди и с чем его едят

Что же это такое - MIDI? Для начала скажем так: MIDI (Musical Instrument Digital Interface - Цифровой Интерфейс Музыкальных Инструментов) - это то, что позволяет вам нажать клавишу на одном синтезаторе и воспроизвести при этом звук другого.

И хотя MIDI может еще очень многое, мы начнем с этого простого примера.

MIDI разъемы

Когда вы нажимаете клавишу C 3 (нота До третьей октавы) на одном синтезаторе, ваши действия переводятся в MIDI сообщение, которое поступает на MIDI Выход (MIDI Out) этого инструмента. Если его MIDI Выход соединен с MIDI Входом (MIDI In) другого инструмента, то тот принимает это сообщение и выполняет те же действия, как будто клавиша была нажата на его клавиатуре, т. е. воспроизводит звук C 3!

Представим себе, что мы имеем три синтезатора (во всяком случае, попытаемся), и хотим с одного из них управлять двумя другими. Здесь вступает в действие третий разъем с веселым названием MIDI Thru (Сквозной). Его задача - дублировать все сообщения, которые поступают на MIDI Вход данного инструмента. Таким образом, мы берем еще один MIDI кабель, подключаем его к MIDI Thru второго синтезатора (так как именно на его MIDI Вход поступают сообщения) и к MIDI In третьего. Теперь вся информация, выходящая из MIDI Выхода первого инструмента, поступает на MIDI Вход второго, и дублируется через Сквозной MIDI разъем на MIDI Вход третьего. Теоретически вы можете подключать бесконечное число инструментов таким образом, но на практике при соединении более трех происходят задержки сигнала и прочие неприятности. Если вам все же необходимо подключить несколько MIDI инструментов, следует воспользоваться специальными устройствами: MIDI Thru Box или MIDI Patch Bay.

MIDI каналы

Теперь у нас возникает первая проблема. Если мы нажмем клавишу на первом инструменте, нота будет звучать одновременно на всех трех. Если это и была наша цель, то она достигнута. А если мы хотим, чтобы звучал только один синтезатор? Кроме того, большинство современных синтезаторов - мультитембральные, то есть могут воспроизводить несколько тембров (звуков) одновременно.

Чтобы отделить MIDI сообщения, предназначенные для одного синтезатора (или для одного тембра на этом синтезаторе), от сообщений другого, существуют 16 MIDI каналов. Вы устанавливаете на первом синтезаторе звук пианино на MIDI канале 2 (о том, как это делается, следует прочитать в руководстве пользователя для каждого инструмента), на втором синтезаторе - звуки баса и струнных на MIDI каналах 5 и 8, а на третьем - барабаны на канале 10 (каналы можно устанавливать в любом порядке). Теперь вам надо переключать MIDI каналы, по которым передает информацию первый синтезатор - включили на канал 2 - звучит пианино с первого синтезатора, на канал 10 - барабаны с третьего и т. д.

Собственно говоря, при таком раскладе нам вообще не нужны клавиатуры на втором и третьем синтезаторах. Это соображение и привело к широкому распространению звуковых модулей - синтезаторов без клавиатуры, а также к появлению отдельных клавиатур для управления несколькими инструментами (MIDI Master Keyboard).

Запись MIDI событий

Внимание, дамы и господа, сейчас самое интересное. MIDI события можно не только передавать и принимать, но и записывать. Для этого существуют специальные устройства - секвенсеры.

В отличии от магнитофона, секвенсер записывает не звук, а управляющую MIDI информацию (например: на второй доле первого такта по MIDI каналу 10 передано сообщение о нажатии клавиши C 3). Вы можете затем изменить звук на 10 MIDI канале и воспроизвести записанную информацию с новым звуком! Вы можете даже заменить синтезатор на другой и, если вы установите один из его звуков на MIDI канал 10, то сможете воспроизвести вашу игру со звуками нового инструмента.

Кроме того, секвенсеры позволяют вам редактировать записанную информацию способами, немыслимыми на магнитофоне. Вы можете стирать, копировать и перемещать части вашей песни; транспонировать партии или отдельные ноты, изменять ритмическую позицию событий (квантизировать) и многое, многое другое.

Синхронизация

Скажем, мы записали все синтезаторные партии для нашей песни. Теперь неплохо бы что-нибудь спеть и может быть сыграть на акустических инструментах, типа гитары или саксофона. Можно, конечно, включить наш многоканальный магнитофон, запустить секвенсер и записать все, что он воспроизведет, на пленку. Но, во-первых, это займет минимум две дорожки, а если мы хотим в последствии изменять громкость или панораму отдельных партий, то по дорожке на каждый звук (а если звук стерео?); а во-вторых мы уже не сможем изменить звуки.

Намного более элегантным решением была бы синхронизация секвенсера и магнитофона. Вы записываете на одну дорожку магнитофона некий временной код, который содержит информацию о том, в каком месте секвенсер должен начать воспроизведение и с какой скоростью. Это можно сделать с помощью специального устройства под названием синхронизатор (некоторые аппаратные секвенсеры имеют встроенную систему синхронизации, впрочем некоторые многоканальные магнитофоны тоже). С помощью протокола MIDI Machine Control (Управление Устройствами по MIDI) можно не только синхронизировать секвенсер с магнитофоном, но и управлять магнитофоном (перемоткой, включением записи и воспроизведения) с секвенсера.

После записи всех необходимых партий пора приступить к окончательному сведению. Здесь MIDI может помочь вам в управлении громкостью, панорамой и другими параметрами звуков различных MIDI инструментов. Многие компьютерные секвенсеры имеют для этих целей специальные редакторы, воспроизводящие реальные движки и ручки на экране монитора (например MIDI Manager в Steinberg Cubase). Некоторые пульты (например Soundcraft Spirit Auto или Mackie CR 1604 с системой OTTO) позволяют вам аналогичным образом управлять громкостью своих каналов, таким образом контролируя обычные инструменты.

Что еще может MIDI?

На MIDI-совместимых процессорах эффектов вы можете не только переключать программы, но и изменять их параметры в реальном времени. Например вы можете назначить колесо модуляции на управление временем задержки, а уровень реверберации установить в зависимости от номера ноты. Повернули колесо модуляции во время игры на синтезаторе - время задержки увеличилось, играете в верхней части клавиатуры - уровень реверберации выше, чем при игре в нижней части.

Если у вас есть два инструмента (чаще всего семплеры), соответствующие стандарту MIDI Sample Dump, вы можете передавать между ними семплы по MIDI. Это происходит довольно медленно, и вы не сможете передать программы полностью (область клавиш, динамическое реагирование, огибающую), а только сами семплы. Тем не менее и это может быть очень полезно.

MIDI продолжает развивать и упрощать управление и передачу данных между различными музыкальными устройствами. Стандартные MIDI Файлы (SMF - Standard MIDI Files) позволяют вам записать информацию на одном секвенсере, сохранить ее на дискету в этом формате, а потом загрузить с этой дискеты в другой секвенсер.

Если вы когда-нибудь записывали песню с одним звуковым модулем, а воспроизводили с другим, то вы уже поняли о чем речь. Дело в том, что номера звуков и расположение барабанов на клавиатуре не совпадает в разных инструментах. Решить эту проблему призвано General MIDI. Инструмент, соответствующий этой системе, должен быть минимум 24-голосным, 16-ти мультитембральным, иметь 128 звуков, которые должны быть одинаково организованы по номерам. То есть звук номер 001 всегда акустическое фортепиано, номер 036 - безладовый бас, номер 126 - вертолет и т. д. Кроме того, барабаны должны находиться на MIDI канале 10, и их звуки должны соответствовать определенным MIDI номерам нот.

Надо отметить, что управляющие MIDI контроллеры не обязательно должны быть клавишными инструментами. Это могут быть электронные барабаны, MIDI гитары и бас-гитары, MIDI фейдеры, MIDI саксофоны, тромбоны, аккордеоны, мандолины и т. д. На выставке музыкального оборудование NAMM фирмой WaveAccess был представлен революционный продукт - WaveRider. Он подсоединяется к вашему телу, снимает данные мышечной, сердечной, кожной активности и биотоки мозга, и переводит их в MIDI данные (например ритм сердца - в темп песни). Похоже настало время отрешиться от грешных мыслей перед сочинением музыки!

Наиболее удобно располагать одно или несколько мета-событий подобного типа в самом начале MTrk записи, поскольку эти события несут вспомогательную информацию, которая информирует пользователя о том, какой инструмент исполняет данный трек, а также сообщают другие полезные данные. Обычно реальные параметры, задающие тип инструмента, исполняющего трек, хранятся в файле в виде MIDI-событий типа MIDI Program Change, а описанные здесь мета-события позволяют снабдить пользователя удобно читаемыми описаниями, соответствующими сделанным в MTrk записях конфигурациям.

Слова

FF 05 len text

Текстовое мета-событие, содержащее слова вокального произведения, приходящиеся на ту или иную музыкальную долю. Одно мета-событие «Слова» должно содержать один единственный слог текста.

Отметим, что величина len представляется в виде значения переменной длины.

Маркер

FF 06 len text

Текстовое мета-событие Маркер устанавливается на определенной музыкальной доле. Это событие может использоваться для организации петель и может обозначать начальную и конечную точку петли.

Отметим, что величина len представляется в виде значения переменной длины.

Точка входа Cue Point

FF 07 len text

Текстовое мета-событие «точка входа» может использоваться для обозначения точки входа внешнего потока данных, например точки начала воспроизведения файла с цифровым звуком. Текстовое значение данного мета-события может содержать имя WAV файла, содержащего цифровой звук.

Отметим, что величина len представляется в виде значения переменной длины.

Канал MIDI

FF 20 01 cc

Это необязательное мета-событие обычно располагается в начале MTrk сообщения перед первой ненулевой временной меткой и перед первым мета-событием, исключая мета-событие номера последовательности. Мета-событие «канал MIDI» устанавливает значение MIDI-канала с которым будут связаны все последующие мета-события и события SYSEX. Байт данных cc - это номер MIDI-канала, величине 0 соответствует первый канал.

Спецификация MIDI не предусматривает указание номера канала для SYSEX событий и мета-событий. Если создается файл типа 0, то все SYSEX события и мета-события находятся на одном треке и затруднительно распределить эти события между соответствующими канальными (голосовыми) сообщениями (например, если вы хотите обозначить партию канала 1 как «Флейта соло», а партию канала 2 как «Труба соло», то вам придется использовать два мета-события «Имя трека» для введения этих названий, но поскольку оба этих трека расположены на одном канале, то перед первым мета-сообщением имени трека необходимо поместить мета-сообщение «канал MIDI», в котором указать номер соответствующего канала, а перед вторым мета-сообщением имени трека поместить мета-сообщение канала MIDI с указанием номера второго канала.

На одном MIDI-треке можно использовать более одного мета-сообщения «канал MIDI», если события этого трека нужно распределить между несколькими каналами MIDI.

Порт MIDI

FF 21 01 pp

Это необязательное событие, которое как правило располагается в начале записи MTrk перед первым ненулевым временем дельта и перед первым MIDI-событием, которое определяет, с каким MIDI-портом (или устройством) связаны события данного MTrk сообщения. Байт данных pp - это номер порта, нулевому значению pp соответствует первое MIDI-устройство в системе.

Спецификация MIDI предусматривает лишь 16 каналов на один входной или выходной порт (устройство, разъем, инструмент - терминология может быть различной) MIDI. Номер MIDI-канала каждого события MIDI содержится в статус байте события, где он занимает четыре младших бита. Таким образом, номер канала всегда представляет собой число в пределах от 0 до 15. Иногда система позволяет осуществлять работу более чем с 16 каналами MIDI, возникает необходимость преодолеть ограничения, накладываемые малым количеством каналов MIDI, и расширить возможности обмена MIDI-данными, сделать обмен информацией со внешними MIDI-устройствами более эффективным, то есть позволить музыканту работать более чем с 16 каналами. Некоторые секвенсоры также позволяют осуществлять работу более чем с 16 MIDI-каналами на входе и выходе одновременно. К сожалению, протокол MIDI не предусматривает возможность использования более чем 16 MIDI-каналов в рамках статус байта в событии MIDI. Поэтому необходим дополнительный метод, который позволяет различать события, которые соответствуют первому каналу на первом MIDI-порте от событий, соответствующих, скажем, первому каналу на втором MIDI-порте. Описываемой мета-событие позволяет секвенсору определить на какой MIDI-порт посылать события данного MTrk сообщения.

В настоящее время появилось много различных периферийных устройств, подключаемых по миди-интерфейсу. И естественно, что многие начинают интересоваться: а что это вообще за такой миди-интерфейс и с чем его кушать? Многие энциклопедии дают чисто техническое объяснение, но этого часто бывает мало для общего понимания сути процесса. Многие не до конца понимают, для чего он нужен, некоторые догадываются, но не до конца, и только немногие, видевшие рождение этого формата знают, что это такое. Так что же это за зверь такой - МИДИ?

MIDI - это аббревиатура от Music Instrument Digital Interface (он же МИДИ) - цифровой протокол передачи данных между электромузыкальными инструментами (ЭМИ). ЭМИ это инструмент, звучащий в результате электронного синтеза (в народе — синтезатор).
Впервые был реализован на инструменте с фортепианной клавиатурой. Позже на этой основе появились кнопочные инструменты (электро-баяны) и некоторые духовые (флейта, саксофон).

Суть формата.

Не все знают, что формат MIDI создавался вовсе не для звукового сопровождения в играх или как способ передачи музыки между компьютерами. Изначально он был придуман для того, чтобы электромузыкальные инструменты (синтезаторы) разных производителей могли управлять звуками друг друга. А синтезаторы это ведь те же компьютеры: есть клавиатура, есть куча кнопок, есть процессор, есть генератор звука и есть приборы вывода результата (на экран и на аудиовыход). И внутри этого компьютера постоянно передаётся определённая информация от клавиатуры и управляющих кнопок в процессор и потом передаётся генератору для последующей обработки. Не вся информация передаётся генератору: есть информация от клавиатуры и регуляторов, а есть некоторая информация только для визуального графического отображения на дисплее.

Задача клавиатуры - максимально честно и качественно передать все нюансы игры на клавиатуре. Т.е. какая клавиша была нажата, сколько времени она была нажатой, с каким характером (нюансом) нажалась и как именно отпустилась, каким инструментом это всё игралось… и т.д. и т.п.
Задача генератора - всю эту информацию оперативно принять и качественно выдать на выходе.

История формата.

MIDI как отдельный протокол (пока ещё не стандарт) был задуман фирмами Roland и Sequential Circuits для своих синтезаторов.

До момента создания стандарта MIDI каждая фирма-производитель синтезаторов имела свою систему хранения всех этих данных (секвенцеры). Тогда были в моде дискеты (да и щас они ещё есть). Их объёма в 1,5 Мб (а HDD = 2 Мб) с лихвой хватало как для сохранения всех параметров регуляторов и кнопок, так и для полноценного хранения информации о целых композициях, сыгранных на этом синтезаторе. В целом на одну дискету можно было поместить до 30 отдельных полномасштабных композиций.

Но вся проблема оказалась в том, что эта информация читалась только на том синтезаторе, на котором она и была создана. Даже в рамках одной фирмы её синтезаторы имели различные, несовместимые между собой, системы хранения данных.. Т.е. определённой системы как стандарта ещё не было, и каждый производитель придумывал свои фишки и особенности. И поэтому когда ломался синтезатор, или надо было срочно менять его на другой (например, на концерте), информация со старого не читалась в новом.

В 80-х годах эта проблема выросла достаточно сильно: многие музыканты были вынуждены покупать синтезаторы разных фирм только из-за пары фишек на их синтезаторе, возить всё это хозяйство становилось накладно, каждый синтезатор (а тогда они были ещё аналоговыми) были каждый размером с холодильник, а подключения перед концертами больше походили на фронтовые бои с выжившими и побеждёнными…

Тогда ведущие производители Roland, Sequential Circuits,Yamaha и Oberheim собрались и договорились о некоторых стандартах в плане формата сохранения данных. Так появился General MIDI первого поколения (GM1). Был создан типовой генератор и типовой протокол передачи данных для этого генератора. И теперь синтезатор с аббревиатурой GM мог уже более-менее сыграть то, что было сделано на другом GM-совместимом синтезаторе. В силу тогдашнего ограничения пропускной способности IBM PC компьютеров в данный стандарт вошло описание 2 банков звуков в 8 категориях по 8 инструментов в каждой (всего 128 стандартных звуков), и 127 контроллеров для каждого инструмента (громкость, панорама, эффект и т.д) со шкалой от 0 до 127. Но на деле этих контроллеров оказалось не более 20ти: остальные ячейки остались незанятыми (т.е. при передаче определённого сигнала в эти ячейки ничего не происходило).

Первая звуковая карта для PC компьютера была разработана фирмой Roland и называлась MPU-401 (MPU — Music Processing Unit). Этот интерфейс стал стандартом для подобного рода устройств на долгие годы и остается таковым и по сей день. В любой современной звуковой карте поддерживается режим эмуляции MPU-401. Если у вас Windows, то в «Информации о системе» в разделе «Звуковые, Видео и Игровые Контроллеры» вы наверняка найдете для своей звуковой карты эмуляцию MPU-401.

В 1988 году по предложению фирмы Opcode был принят формат Standard MIDI File (SMF) для полной совместимости синтезаторов с компьютерами. Этот файл с расширениями.mid или.smf и есть тот самый стандартный МИДИ файл . Модифицированная его версия используется для передачи букв и слов (то есть содержит и музыку и текст к ней), и имеет расширение.kar поскольку такие файлы широко используются в караоке.

Для поддержания стандарта и его дальнейшего расширения была учреждена независимая организация - MIDI Manufacturer’s Association (MMA). Позже, с развитием компьютерных технологий, в 1998 году стандарт General MIDI был доработан до 2 поколения. В новом стандарте расширили полифонию и палитру доступных инструментов до 256, добавили ряд новых контроллеров. С тех пор, для совместимости синтезаторов и появившихся компьютеров, в звуковые карты последних стали ставить банки звуков стандарта GM1 и GM2. Так стало возможным без самого синтезатора прослушать на компьютере то, что было сочинено на синтезаторе. Качество звуков стандарта GM естественно было далеко (и сейчас уже очень далеко) от реального звука, но тогда это было лучше, чем совсем ничего.

Возможности этого стандарта всё-таки не совсем удовлетворяли запросам многих производителей: у многих были свои фишки и маркетинговые ходы для своих покупателей. Так у Yamaha появился XG (Xtended General, по сути добавленный к GM ряд фирменных ямаховских звуков и улучшенная их обработка) и такой же фирменный GS (General Synth) у Roland. Таким образом формат GM формально был соблюдён: во многих синтезаторах Yamaha игрались дискеты от Roland. И наоборот.
Но с родным форматом XG (GS) звук был лучше. Так фирмы привязывали своих покупателей к продукции только своей фирмы.

Технологии.

В 90-е годы некоторые производители поняли, что технология MIDI применима не только к ЭМИ:
во-первых, клавиатура может быть не только аналогичной музыкальному инструменту, но и любой другой (в том числе, компьютерной). Так появились многочисленные контроллеры, пады (как ручные, так и ножные), электронные ударные установки, семплеры, секвенсеры…
во-вторых, оказалось, что через MIDI можно передавать не только информацию от клавиатуры к генератору, но и любую другую техническую информацию для совершенно разных устройств. Так, вдобавок к разъёмам IN и OUT, добавился «транзитный» разъём THRU, через который можно было передать информацию с первого синтезатора третьему синтезатору через второй транзитом. Т.е. можно было к двум синтезаторам подключить третий, который реагировал только на команды, предназначенные именно для него. Первые два синтезатора на них не реагировали.

Технически MIDI представляет собой последовательный интерфейс передачи данных со скоростью 32,25 килобод. Используются 5-контактные DIN-разъемы и экранированный кабель с двумя проводниками. На большинстве современных синтезаторов существует три MIDI-порта - IN, OUT и THRU.

Назначение первых двух понятно из названия (вход и выход), на порт THRU (от английского through, через) в неизменном виде подается информация, приходящая на вход (IN) устройства. Это позволяет каскадировать приборы один за другим.

По одному физическому MIDI-соединению передается 16 «виртуальных» MIDI-каналов. На синтезаторе для каждого из MIDI-каналов устанавливается нужный тембр и инструмент может играть одновременно разные музыкальные партии (каждая на отдельном канале) несколькими звуками.

Для того чтобы некоторая нота зазвучала на определенном MIDI-канале, синтезатор должен получить сообщение «Note On». Оно состоит из трех байтов - в первом кодируется тип сообщения (Note On) и номер канала (0-15), во втором высота ноты (128 ступеней по полтона), а в третьем громкость взятой ноты (тоже 128 ступеней). Почти такое же сообщение (только с типом Note Off) необходимо для того, чтобы инструмент прекратил воспроизводить данную ноту. Такая простая организация позволяет довольно эффективно использовать не очень высокую пропускную способность MIDI, при этом иметь до 16 каналов в одном последовательном интерфейсе. Из-за «последовательности» в MIDI невозможно сделать так, чтобы две ноты звучали абсолютно одновременно. Однако задержки между одновременно взятыми нотами в аккорде минимальны (единицы миллисекунд) и становятся заметны только в очень насыщенных произведениях.

Кроме команд «Note On» и «Note Off» в MIDI предусмотрено множество других сообщений. Прежде всего это контроллеры, с их помощью можно в реальном времени изменять звучание тембра (если последний это поддерживает). Например, можно плавно менять высоту взятой ноты, создавать эффект вибрато и делать множество других вещей. Вообще живучесть MIDI (почти 30 лет) объясняется тем, что разработчики заложили в стандарт возможности к расширению. В MIDI существует множество не стандартизированных команд, которые каждый производитель может использовать по своему усмотрению (при этом не понимающий этих команд прибор их просто проигнорирует или передаст третьему через THRU), а кроме того до сих пор возможно расширение формата при помощи стандартизации новых команд по предложению производителей (этим и занимается MMA в настоящее время). Сейчас формат MIDI используется не только по своему прямому назначению (игра на синтезаторах), но и во многих смежных областях, таких как синхронизация аудио/видеоустройств и даже управление световыми эффектами (DMX технологии).

Бум подобного подключения синтезаторов между собой пришёлся на пик творчества Жана Мишеля Жарра: именно он впервые в мире смог подключить (и запрограммировать) более 10 синтезаторов в одну MIDI-цепь, где каждый из синтезаторов имел свою чётко написанную программу включения/выключения заданных параметров в заданное время (т.е. мог менять звук на синтезаторе в заданное время без вмешательства со стороны исполнителя: последний мог спокойно продолжать играть на инструменте, только уже другим звуком и с другими параметрами.
Тогда многие поняли, что за миди-технологией большое будущее: ведь только эта технология на зарождавшихся тогда свето-звуковых шоу могла точно, секунда в секунду, поменять звук на синтезаторе и сдетонировать залп фейерверка и ещё много чего сделать в эту секунду. Что практически невозможно сделать вживую, живым оператором.

Перспективы.

В настоящее время на рынке миди-устройств наблюдается всё более и более глубокое разделение по классам:
1. появились отдельные миди-клавиатуры (как фортепианного типа, так и баянного), это те же синтезаторы, только без встроенного генератора, с различным количеством всевозможных регулировок и механикой, от обычной до максимально приближенной к реальности (молоточковая клавиатура и прочие фишки),
2. появились отдельные миди-интерфейсы, призванные обеспечить совместимость форматов USB-to-MIDI и передачу информации от одного устройства в другой (компьютер) и обратно,
3. появились звуковые модули (тот же синтезатор, только без клавиатуры) с огромными библиотеками звуков и с возможностью размещения модуля в студийной рэковой стойке,
4. появились многочисленные миди-контроллеры (тот же синтезатор, только без клавиатуры и генератора), призванные облегчить жизнь оператора и имеющие возможность аппаратной регулировки практически любого параметра звукового модуля (№3) либо компьютерного звукового редактора (DAW),
5. появились драм-машины (разновидность того же синтезатора, только с клавиатурой в виде падов (pad) и набором семплов),
6. появились сэмплеры (бывшие секвенсоры), позволяющие запрограммировать на любую клавишу любой звук, реально записанный с оригинала (звуки природы, людей, машин, реальных музыкальных инструментов),
7. появились электронные барабанные установки (сочетание падов и миди-контроллера с генератором)
8. появились мобильные миди-рекордеры (те же секвенсоры) - приборы для совместной работы с клавиатурами (№1), контроллерами (№4) и модулями (№3) , записывающие в своей памяти в реальном времени всю историю манипуляций с клавиатуры и регуляторов, с целью сохранения/редакции и повторного использования/воспроизведения, но уже без исполнителя и без участия компьютера…

Настоящее.

Сегодня самое большое распространение технология MIDI получила в живых концертах, в виде отдельных семплеров. Например, активно использует семплеры группа Linkin Park. С помощью семплера многие барабанщики сейчас могут сыграть любым звуком, который можно заранее загрузить в семплер. Суть проста: к пластику каждого барабана крепится миди-триггер, который при ударе по пластику передаёт сигнал семплеру. В итоге получается два звука - звук самого пластика и звук из семплера. Смесь этих звуков может дать фантастические краски и драйв, чем многие барабанщики и пользуются повсеместно (и так же скрывают истинную природу звучания барабанов на концерте). Точно так же можно говорить и о гитаристах: миди-триггеры на гитаре уже не редкость. Да и педаль не нужно так часто нажимать для переключения звука: если смена этого звука запрограммирована заранее в тайм-коде звучащей композиции, то семплер может сам переключить нужный звук в нужное время в нужном месте. Именно благодаря технологии МИДИ сейчас стали возможны потрясающие и грандиозные свето-звуковые шоу многих исполнителей…

Сейчас при прямом подключении устройств к компьютеру наличие разъёмов именно MIDI абсолютно не обязательно: эти миди-сигналы спокойно можно передавать и через обычную шину USB, что ещё более удобно. Тем более что сейчас подобных миди-устройств с USB выпускается довольно много. Хотя при подключении двух независимых совместимых устройств, наличие родных миди-разъёмов пока обязательно.

Ошибки.

Самая распространённая ошибка многих пользователей - они пытаются подключить аудио-аппаратуру между собой через миди-разъёмы, не понимая, что звук (потоковое аудио) никаким образом не может передаваться по миди-каналу. По миди передаётся ТОЛЬКО ИНФОРМАЦИЯ о нажатом (повёрнутом) контроллере. Миди это не оцифрованный звук, это набор стандартизированных команд для генератора.

Точно так же бессмысленно говорить о «плохом или хорошем звучании миди-музыки». MIDI-файл - не музыка, это набор команд по управлению электронными музыкальными инструментами и ничего более. Вспомним классический духовой орган. Здесь исполнитель посредством сложнейшей механики управляет подачей воздуха в комбинации звучащих труб. MIDI - электронный аналог такой механики. Это просто инструмент, при помощи которого исполнитель реализует свои замыслы. Поэтому совершенно бессмысленно говорить о качестве MIDI в плане музыки, имеет место лишь разговор о возможностях управления, предоставляемого этим цифровым интерфейсом.

Сейчас для реализации всех возможностей технологии миди в домашней студии достаточно 4 вещей:
1) компьютер с установленным редактором (DAW) и VST-плагинами,
2) миди-интерфейс, который может быть в звуковой карте (PCI, USB, FireWire), либо реализован на шине USB (отдельный кабель),
3) миди-контроллер для управления DAW (чтобы многочисленные регуляторы не крутить мышкой) тоже бывает на USB-шине,
4) миди-клавиатура, обычно фортепианного типа, для наигрывания мелодий (рисовать мелодию мышкой не очень удобно).

Дополнительно можно подключить электронные ударные, либо драм-машину, либо отдельный звуковой модуль и управлять ими по миди.
Функционал и ценовой диапазон современных миди-устройств поражает воображение: от обычного кабеля до монстра …

Практические примеры и настройки будут в

MIDI (от англ. Musical Instrument Digital Interface) - стандарт цифровой звукозаписи. В основе стандарта - обмен информацией между электронными музыкальными инструментами и компьютерами. MIDI появился в 1983 году, навсегда изменив музыкальную индустрию: технология позволила отделить игру музыканта от воспроизводимых инструментом звуков. Музыканты получили возможность использовать любые звуки, вне зависимости от используемого оборудования.

Для использования стандарта не требуется наличие технических знаний. Достаточно соединить между собой устройства с поддержкой MIDI, чтобы извлекать любые звуки. MIDI всегда остается дружелюбным к пользователю, позволяя в любой момент изменять воспроизводимый звук.

Создание виртуальных инструментов и смелые эксперименты со звуком требуют знаний о MIDI-событиях (англ. MIDI messages) . События разделены на семь видов, в зависимости от предназначения.

Что такое MIDI-события?

Структурная схема MIDI-событий.

MIDI-событие - это инструкция, управляющая аспектом работы принимающего устройства. События состоят из комбинаций байтов, в которых на устройство поступают определенные параметры. В качестве приемников служат любые студийные и музыкальные инструменты с поддержкой MIDI: синтезаторы, MIDI-клавиатуры, электропианино, электророяли, электронные ударные, диджейские консоли.

MIDI-события делятся на два вида:

• Канальные (Channel). Такие события отправляют информацию на определенный канал устройства-приемника. Услышать канальное событие можно только при прослушивании канала, на который они отправлены. В случае, если эти каналы деактивированы, событие не услышать. Канальные события бывают двух видов: голосовые (Voice) и режимные (Mode);
• Системные (System). Эти события влияют на работу всех компонентов приемника и передаются на все MIDI-каналы одновременно. Системные события бывают трех видов: общие (Common), реального времени (Real-Time) и эксклюзивные (Exclusive).

Каждое MIDI-событие состоит из трех байт информации. Первый байт (Status Byte) содержит специальный идентификатор события, передающий основные данные о воспроизведении звука. Второй байт (Data Byte 1) сообщает информацию о воспроизводимой ноте, ее высоте и положении в октаве. Третий байт (Data Byte 2) передает параметр Note Velocity - силу извлечения звука.

Что такое Note Velocity и зачем это нужно?

Note Velocity - аналог атаки при игре на реальном инструменте, то есть информация о том, с какой силой или скоростью извлекается звук при работе с MIDI-инструментами.Чем сильнее нажатие на клавишу MIDI-клавиатуры или удар по электронному пэду барабанов, тем выше параметр Note Velocity.

Параметр принимает значения от 0 до 127, где 0 - извлечения ноты не было, а 127 - звук извлечен с максимальной силой. Представление этой информации виртуальным инструментом или синтезатором зависит только от задумок разработчиков. Тем не менее, в 99% случаев виртуальный инструмент реагирует на параметр Note Velocity так же, как и реальный инструмент. Благодаря этому, MIDI может передавать особенности игры и звукоизвлечения.

Удобство в том, что у музыканта сохраняется возможность исправить огрехи слишком слабой или сильной игры во время записи и устранить недочеты хорошо записанной партии.

MIDI-события System Common

Общие системные MIDI-события активно применяются в синтезаторах для передачи общей информации о воспроизводимых MIDI-файлах.

Среди информации, передаваемой общими системными событиями, выделяют:

• Информацию о тональности (Tune Request). Когда музыкант изменяет тональность демо или MIDI-файла, на устройство передаются данные Tune Request;
• Информацию о выбранной песне (Song Request). Выбрав файл для воспроизведения, на MIDI-устройство отправляется специальный набор байтов, указывающий на этот файл;
• Информацию о позиции для воспроизведения (Song Pointer Position). Если пользователь хочет начать воспроизведение с определенной отметки, переход по файлу осуществляется при помощи этого подсобытия.
• Информацию о длительности файла (MIDI Time Code). MIDI Time Code кодирует и передает данные о длительности проигрываемого файла.

MIDI-события System Real-Time

Системные MIDI-события реального времени помогают управлять воспроизведением MIDI-файлов. Такие события отвечают за запуск и остановку проигрывания файлов. Дополнительно к этой категории относятся события, отвечающие за полный сброс настроек устройства.

MIDI-события System Exclusive

Системные эксклюзивные события отведены под передачу информации об используемом MIDI-устройстве. При помощи этих событий MIDI-инструменты выводят данные о производителе и модели устройства, его серийном номере и другой системной информации.

MIDI-события Channel Mode

Канальные режимные изменяют параметры работы MIDI-устройства во время игры. Так, здесь передаются данные о включении моно- и полифонии, отключении звуков и нот, а также активации приема MIDI-данных на всех каналах устройства (Omni Mode).

MIDI-события Channel Voice

Большая часть информации, генерируемой музыкантом при игре, относятся к канальным голосовым событиям (Channel Voice). События Channel Voice делятся на два типа: связанные со звуками и непрерывные. Группа Channel Voice состоит из 7 подсобытий:

1. Note On - активация ноты, начало звука;
2. Note Off - деактивация ноты, окончание звука;
3. Monophonic (Channel) Pressure/Aftertouch - параметры силы нажатия клавиши или силы извлечения монофонического звука (эффект послекасания);
4. Polyphonic (Key) Pressure/Aftertouch - параметры силы извлечения полифонического звука (эффект послекасания);
5. Pitch Bend - изменение высоты звука;
6. Program Change - изменение программы;
7. Control Change/Continuous Controller - события потокового управления (127 штук), участвующие в управлении извлеченным звуком и обозначаемые при помощи сокращения CC.

Обычно разработчики стараются расположить активацию этих параметров на неиспользуемых клавишах. Если речь идет о виртуальной гитаре, чей диапазон меньше, чем у фортепиано, активацию MIDI-событий обычно присваивают на те клавиши, которые находятся за пределами используемого диапазона.

Состав передаваемой на MIDI-устройство информации на примере канальных голосовых событий

MIDI-событие	Первый байт (Status Byte)	Второй байт (Data Byte 1)	Третий байт (Data Byte 2)
Note On	Начало воспроизведения ноты	Какая нота будет извлечена	Сила нажатия
Note Off	Окончание воспроизведения ноты	Какая нота будет извлечена	Сила нажатия
Monophonic (Channel) Pressure		Сила давления на клавишу	-
Polyphonic (Key) Pressure	Активация функции послекасания	Какая нота будет извлечена	Сила давления на клавишу
Pitch Bend	Активация функции изменения высоты звука	Значение, на которое повышается или понижается звук	Исходное значение звука
Program Change	Активация изменения программы	Номер программы	-
Control Change	Активация потокового управления	Вызов подсобытия CC	Значение CC#

MIDI-события, связанные с нотами и звуками

С точки зрения MIDI, любая нота имеет начальную и конечную позицию, в рамках которой воспроизводится звук. Когда на приемник MIDI-информации поступает событие Note On, устройство или редактор воспроизводит звук. Чтобы воспроизведение ноты прекратилось, на приемник поступает событие Note Off - сами по себе MIDI-устройства не знают, как долго должен издаваться звук.

Обычно событие Note On привязано к зажатию клавиши MIDI-клавиатуры, а Note Off - к отпусканию клавиши. Тем не менее, иногда для большей правдоподобности звучания инструментов разработчики сдвигают событие Note Off, чтобы оно появлялось через некоторое время после отпускания клавиши.

Первое описание стандарта MIDI (скан документа).

Непрерывные MIDI-события

К непрерывным относятся подсобытия Pitch Bend, Control Change и два вида Aftertouch. Непрерывные сообщения объединяют информацию о том, как было сгенерировано MIDI-событие.

Эта информация поступает на MIDI-приемник постоянно, а значения параметров Pitch Bend, Control Change и Aftertouch изменяются постепенно во время генерации звука. В потоке информации непрерывных событий передаются сведения о громкости, высоте, тембре, резкости, ясности и других особенностях извлеченного звука.

Имитация эффекта вибрато на гитаре, звучание звука с определенным количеством сустейна, нарастание громкости звука и другие подобные сложные эффекты создаются при помощи Pitch Bend, Control Change и Aftertouch.

Aftertouch или эффект послекасания

Два параметра Aftertouch генерируются в зависимости от силы нажатия клавиши и длительности зажатия. Благодаря событиям Aftertouch современные MIDI-клавиатуры и электронные пианино имитируют эффект послекасания, который передает ощущения от игры на реальном инструменте.

События Aftertouch работают в связке со специальными датчиками, реагирующими на силу нажатия. Датчики устанавливаются под клавишами и непрерывно генерируют события послекасания, передавая сведения о давлении, с которым производится извлечение ноты. Эффект послекасания добавляет извлекаемым звукам экспрессии.

Если Aftertouch-событие относится к типу Channel (Monophonic) Aftertouch, то на всю клавиатуру приходится один датчик давления, а параметры послекасания применяются сразу ко всем нотам. События Channel (Polyphonic) Aftertouch применяются к каждой клавише по отдельности.

Несмотря на то, что стандарту MIDI уже более 20 лет, клавиатуры с полифоническими независимыми датчиками давления не стали популярными из-за дороговизны производства. Вместо этого производители используют сложные алгоритмы работы одного датчика, которые имитируют работу в полифоническом режиме.

Pitch Bend

Генерацию сведений об изменении высоты звука выполняют специальные колеса модуляции и питча. Это событие полностью игнорирует длительность звука, а влияние параметра Pitch Bend на высоту звука зависит только от разработчиков софта или настроек, заданных музыкантом. Самым распространенным вариантом изменения является повышение или понижение звука на целый тон, хотя никто не запрещает запрограммировать изменение на октаву или две.

У параметров Pitch Bend отсутствует нулевое значение: 0 не заглушает звук, а указывает на отсутствие изменения его высоты.

MIDI-события изменения программы

События Program Change отвечают за смену наборов инструментов, звуков и патчей. Несмотря на то, что подобные события официально не признаны устаревшими, разработчики используют их очень редко.

MIDI-события в окне Piano Roll в Logic Pro X.

MIDI-события потокового управления

Сообщения потокового управления (CC) - обширная категория из 127 разных типов событий. Все CC-события непрерывны и постепенно изменяют собственные значения для управления динамикой извлеченного звука.

Несмотря на большое количество CC-событий, активно используются далеко не все. Одни подсобытия заранее определяются разработчиками, другие доступны пользователям для свободного использования, третьи - не используются никогда. Среди самых популярных обычно выделяют пять подсобытий - CC#1, CC#7, CC#10, CC#11 и CC#64 (см. полный список событий потокового управления на сайте midi.org).

СС#1 привязано к колесу модуляции, хотя в теории привязать к нему можно любую функцию изменения звука. Чаще всего на это подсобытие назначают добавление автоматического эффекта вибрато. В более редких случаях за ним закрепляют функции управления тембром инструмента.

CC#7 и CC#10 отвечают за параметры громкости и панорамы. MIDI-устройства с поворотными регуляторами могут изменять громкость и значение панорамы в окне DAW через эти события. Во всех остальных случаях CC#7 и CC#10 не нужны.

Подсобытие CC#11 обозначается «Expression» и контролирует громкость исполнения. Самыми распространенными устройствами, поддерживающими это подсобытие, являются педали экспрессии (громкости) синтезаторов, MIDI-контроллеров, электропианино и электроорганов.

MIDI-событие CC#64 отведено под педаль демпинга MIDI-клавиатуры или синтезатора. Подсобытие реагирует на положение педали, присваивая ноте значение в пределах 0-63, если педаль поднята, и 64-127, если педаль опущена (зажата). Некоторые продвинутые MIDI-контроллеры, педали и виртуальные инструменты расширяют возможности подсобытия CC#64, позволяя применять техники игры с полуоткрытой педалью.

Для музыканта, решившего писать музыку с помощью компьютера обязательно нужно познакомиться с таким понятием, как MIDI. Для того, чтобы лучше разбираться в сути происходящих событий при работе в midi-редакторе, знание того, что такое midi просто необходимо.

Итак, классическое определение: MIDI - (Musical Instrument Digital Interface) - это цифровой интерфейс музыкальных инструментов. Другими словами - это протокол взаимодействия музыкальных инструментов. Да... сама по себе эта фраза мало что говорит и нуждается в пояснении...

Для того, чтобы было более понятно, давайте сравним данные миди и данные аудиофайлов. Они существенно отличаются. Если вы запишите с помощью компьютера аналоговый звук, например звук гитары или микрофона, звуковая карта оцифрует его и представит его в виде цифровых данных. Аналоговый звук преобразуется в цифровой. При этом минута записи в формате Wav будет занимать 10 мб. MIDI данные минутного файла будут весить всего несколько кб. Почему такая разница?

Дело в том, что MIDI данные не содержат никакого звука вообще. Это только информация о том, как должен воспроизводиться звук на MIDI инструменте (драм машине или синтезаторе) MIDI данные - это всё равно, что своеобразный текст для midi устройств. Это - своего рода команды, посылаемые в синтезатор и говорящие о том, какая и когда играется нота, какой общий характер воспроизведения звуков и т.д. Другими словами, если файл цифрового звука хранит в себе запись звука, то файл MIDI хранит в себе запись действий музыканта.

Теперь становится понятно, почему между звуковым файлом и MIDI такая разница в размерах. Если Wav или mp3 - это преобразованный аналоговый звук, то midi - это только сообщения для воспроизведения аппаратного устройства по заданным параметрам, это записанный алгоритм воспроизведения и не более.

В таком случае, что же такое протокол MIDI? Это "общий язык" для инструментов, благодаря которому можно их синхронизировать, объединить в одну систему для обмена информацией между ними. В случае написания музыке на компьютере такими MIDI инструментами будут: сам секвенсор программы (например Cubase), миди клавиатура или синтезатор, vst-инструменты, синтезатор звуковой карты, микшерный пульт...

При этом мозгом MIDI студии будет генератор звуков: ритм машина, синтезатор, звуковые платы, сэмплеры, программные синтезаторы. Сам миди редактор будет исполнять роль секвенсора, в котором вы сможете управлять миди сообщениями, визуально их отслеживая, регулируя, записывая и редактируя.

Объединённые в одно целое с помощью протокола MIDI на программном уровне и с помощью миди портов и кабелей на физическом, все такие устройства представляют одну систему, которую и можно назвать студией звукозаписи. Понять все нюансы MIDI интерфейса достаточно сложно без того, чтобы с головой не погрузиться в изучение этого предмета, но чтобы эффективно использовать его, для этого не нужно знать абсолютно всё о нём. Достаточно понимать саму его суть.

MIDI был разработан примерно в 1980 году и своим появлением открыл новую эпоху на рынке музыкальных инструментов, а также повлиял на дальнейшее развитие музыки в целом. 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.

Современные форматы стандартных midi-файлов это *.mid *.midi *.rmi *.kar

Что хочется сказать в заключение. Любой секвенсор, миди редактор, синтезатор или звуковой модуль не могут обойтись в своей работе без протокола MIDI.

Хотите знать больше о Создании Музыки и Фонограмм На Компьютере, познакомьтесь с обучающим видеокурсом Василия Кашеварова

В курсе подробно освещены вопросы работы с современными музыкальными программами, рассмотрены типичные ошибки новичков.

Задача курса: показать технологии и секреты профессиональной студии звукозаписи, чтобы вы могли уже сразу после обучения писать музыку, понимая суть всего этого процесса.

На диске есть обзор работы с виртуальными инструментами, необходимые основы записи и сведения музыки, даны основы построения аранжировки в различных стилях.