Qué información contienen los mensajes midi. MIDI es un estándar de grabación de audio digital para el formato de interacción e intercambio de datos entre instrumentos musicales de tipo electrónico.

Parte 1 de una serie de artículos que detallan el protocolo MIDI.

Casi desde sus inicios, el protocolo de Interfaz digital de instrumentos musicales (MIDI) se ha convertido en un estándar para toda la industria de la música electrónica con un grado de compatibilidad sin precedentes. Incluso las bombillas, las tomas de red y telefónicas todavía no tienen dicha compatibilidad. La situación actual es tal que si se produce un dispositivo musical electrónico que es incompatible con MIDI, está condenado a ser aislado del resto del mundo.

La razón por la que MIDI ha disfrutado de un éxito abrumador durante veinte años es simple: el protocolo fue diseñado con mucho cuidado antes de ser presentado al público. No tiene "agujeros" y los requisitos para la implementación del hardware y la interacción del dispositivo están claramente definidos y no pueden interpretarse de dos maneras. Además, MIDI no es propiedad de una sola empresa, sino que es el producto de toda una asociación de fabricantes.

La premisa básica para el surgimiento del MIDI fue la urgente necesidad de que los músicos de la época controlaran varios sintetizadores desde un teclado al mismo tiempo. Al mismo tiempo, se pidió a los desarrolladores que simplificaran la conexión de las herramientas y que la propia interfaz fuera confiable y económica. Ahora, después de veinte años, podemos decir con confianza: los desarrolladores cumplieron idealmente estas condiciones para su tiempo.

MIDI fue diseñado para ser un medio simple, económico y confiable de controlar un sintetizador de otro.

Esto debe recordarse siempre que surjan preguntas y perplejidades "¿por qué se hace esto en MIDI de esta manera?" Además, debe recordar el propósito principal de MIDI antes de criticar el protocolo. Y MIDI ha sido criticado desde sus inicios y todavía hoy, especialmente por su transferencia de datos demasiado lenta y su inexactitud rítmica. Especialmente a la luz tecnologías modernas... Las ventajas y desventajas del protocolo, las formas de superarlas y las alternativas a MIDI son un tema de discusión tan extenso que se dedicará un artículo aparte.

A pesar de todas las deficiencias, MIDI todavía cumple su propósito con bastante éxito en la actualidad. Y no solo eso, el alcance del protocolo ha ido más allá del control de los sintetizadores. Muchos procesadores de efectos, mesas de mezclas, incluso iluminación, dispositivos pirotécnicos y máquinas de humo se controlan a través de MIDI. ¡Qué podemos decir sobre las computadoras personales y la industria multimedia relacionada! Ahora está en el orden de las cosas descargar un archivo MIDI de Internet como tono de llamada para un teléfono móvil. No me sorprenderá si pronto será posible descargar un archivo MIDI para controlar el procesador de alimentos ...

Mundo antes de MIDI
Los mediados de los 60 y principios de los 70 del siglo pasado fueron la época del surgimiento y el rápido florecimiento de los instrumentos musicales eléctricos. En el escenario y en el estudio, se ha agregado un tipo de instrumento musical fundamentalmente nuevo, un sintetizador, a las guitarras y órganos eléctricos ya ampliamente utilizados. Los primeros sintetizadores fueron muy difíciles de instalar, transportar y mantener, pero dieron a los músicos algo que no se podía obtener de otra manera: sonidos nuevos y frescos.

Todos los sintetizadores de esos años eran monofónicos, es decir, solo podían producir una nota a la vez. Tocar varios sonidos o partes musicales al mismo tiempo tenía que ser complicado. Básicamente, solo había dos formas de hacer esto: usar múltiples sintetizadores (y en el caso de sintetizadores modulares, comprar un generador separado para cada voz) o grabar la parte de cada voz en una grabadora multipista.

Los sintetizadores en ese momento eran completamente analógicos, todos sus bloques internos (generadores de sonido, generadores de envolvente, filtros) estaban controlados por voltaje. Por ejemplo, el generador sónico de un instrumento, cuando se aplica un voltaje de 1 V, puede dar un tono de 100 Hz, 2 V - 200 Hz, 3 V - 400 Hz, etc. Obviamente, solo la interfaz analógica podría usarse para el control externo de dicho dispositivo. Se llamó CV / Gate. Se aplicó un voltaje de control proporcional al tono de la nota a la entrada CV, y un disparador a la entrada Gate, desde donde se inició y desactivó la nota.

Había varias variantes de la interfaz CV / Gate. Roland ofreció la opción más utilizada. En él, el voltaje CV aumentó en 1 V con un aumento en el tono en una octava. La señal de la puerta, llamada Disparador de voltaje (V-Trigger), era un pulso positivo con un ancho igual al tiempo que se mantuvo presionada la nota. Esta variante, junto con Roland, fue utilizada en sus instrumentos por Sequential Circuits y ARP. Los sintetizadores Moog usaban un tipo diferente de Gate llamado S-Trigger. También había instrumentos con otros parámetros de señal CV / Gate. A menudo, el voltaje de control cambia a una tasa de 1,2 V por octava.

También se utilizó una señal llamada Trigger, que era un pulso corto. Muchos sintetizadores con arpegiadores tienen una entrada de reloj dedicada para estas señales. Tan pronto como llegó un pulso a la entrada, se activó la siguiente nota del arpegio. Muchas cajas de ritmos y secuenciadores analógicos generaban la señal de disparo (la mayoría de las veces, cada octava o semicorchea, pero a veces la distancia entre los pulsos podía establecerse arbitrariamente). La señal Trigger también se puede conectar a la entrada Gate del sintetizador.

El principal inconveniente de la interfaz CV / Gate era que podía controlar la extracción de solo una nota a la vez. Los instrumentos polifónicos necesitaban tantas interfaces CV / Gate como voces polifónicas tenía el instrumento. Además, la información sobre las acciones del intérprete en los sistemas CV / Gate es muy escasa, de hecho, es solo el tono de la nota tomada y el mismo hecho de tomarla / quitarla.

A mediados de los 70, Oberheim lanzó el primer sintetizador polifónico asequible, Two Voice. El instrumento era fácil de usar, tenía un teclado integrado, polifonía de dos voces y un sencillo conjunto de controles que podían crear rápidamente sonidos hermosos y ricos. La herramienta tenía, a diferencia de sus predecesoras, un tamaño reducido y una forma fácil de programar. Poco después comenzaron a aparecer instrumentos polifónicos de otras compañías: Sequential Circuits, Yamaha, Moog, Roland, ARP. Se han vuelto muy populares entre la creciente masa de músicos electrónicos.

Después de la polifonía, la siguiente innovación más importante fue la memoria programable. El sintetizador ahora tiene una pequeña computadora que le permite almacenar la posición de todas las perillas y botones en el panel frontal en la memoria del instrumento, lo que abrió nuevas posibilidades para la interpretación en vivo. Además, la computadora monitoreaba las pulsaciones de teclas y transmitía el tono de las notas tocadas a los generadores de sonido. Esto hizo posible utilizar interfaces de control digital en el futuro.

Antes de que apareciera la memoria, cada instrumento tenía que ser programado de antemano, y durante un concierto solo podía producir un sonido. Por lo tanto, en los conciertos de músicos como Keith Emerson y Rick Wakeman, se podían ver enormes "estantes" de teclados. Me tomó horas de trabajo preparar todo esto para el concierto y unirnos en un conjunto de trabajo. Cuando la memoria estuvo disponible, se pudo programar un instrumento para varios sonidos, y el sonido deseado se seleccionó presionando un botón a la derecha durante el concierto.

Pero cuántos sintetizadores diferentes, tantos personajes. Algunos producían maravillosos sonidos de trompeta, otros cuerdas y otros efectos especiales. Los músicos querían sacar lo mejor de cada instrumento y conseguir un sistema de sonido único y fantástico.

En ese momento, la técnica de tocar dos teclados al mismo tiempo era común, lo que hacía posible crear sonidos en capas. Por ejemplo, se podría tocar una misma parte con ambas manos, con la mano derecha en un instrumento que tiene cuerdas fuertes, con la mano izquierda en un instrumento con una excelente sección de metales. Fue bastante difícil, incluso su propia técnica de juego fue desarrollada para el sistema desde modelos específicos sintetizadores.

Todas estas técnicas tenían el mismo propósito: aprovechar al máximo las nuevas herramientas. La superposición de los sonidos de varios sintetizadores se ha convertido en una de las técnicas de interpretación, tarjeta de visita muchos músicos de esa época.

A finales de los 70, la electrónica digital comenzó a ser ampliamente utilizada en sintetizadores, lo que fue provocado por el abaratamiento de los microprocesadores y la producción masiva de circuitos integrados. Con el tiempo, resultó más rentable producir muchos bloques de sintetizadores a partir de componentes digitales compactos, más baratos y más estables. Naturalmente, la cuestión de la gestión de instrumentos surgió con renovado vigor: las interfaces analógicas CV / Gate ya no eran adecuadas para el nuevo tecnologías digitales dar forma al sonido. Como resultado, a principios de los 80, los sintetizadores comenzaron a equiparse con una interfaz digital.

Aparecieron instrumentos como Oberheim OB-X (1981) y Rhodes Chroma (1982) que podían conectarse a otro instrumento del mismo modelo y marca. Por ejemplo, Oberheim OB-X podría conectarse a otro Oberheim OB-X (hasta tres instrumentos en total). Cuando un músico tocaba el teclado de uno de ellos, ambos instrumentos sonaban al mismo tiempo. Fue un gran avance: podías tocar en el mismo teclado para obtener sonidos en capas. Sin embargo, el principal problema aún no estaba resuelto: cómo conectar las herramientas entre sí. diferentes fabricantes y diferentes modelos.

Herbie Hancock, por ejemplo, intentó resolver este problema. en su propia... Refinó sus sintetizadores con interfaces digitales personalizadas. ¡Y funcionaron!

Al mismo tiempo, cada vez más músicos recurrieron a los fabricantes de sintetizadores para crear su propia interfaz digital para ellos. La introducción de los primeros secuenciadores digitales como el Roland MC 4 Micro Composer y el Oberheim DSX añadió más leña al fuego. Si los instrumentos de diferentes fabricantes fueran compatibles, el músico podría "cargar" partes en estos secuenciadores y luego tocarlas usando un grupo completo de sintetizadores. Pero Ay ...

Poco antes de MIDI, Roland desarrolló la interfaz digital DCB, que solo se usó en dos sintetizadores (Juno 60 y Jupiter 8) y el secuenciador MSQ 700. La interfaz DCB proporcionó comandos básicos de búsqueda y desacoplamiento de sonido.

Cabe señalar que junto con los intentos de conectar sintetizadores entre sí, allá por los años 60, se intentó conectar un sintetizador a una computadora. Pero no condujeron a resultados prácticos notables debido al enorme costo de las computadoras. A finales de los 70 y principios de los 80, había varias interfaces incompatibles producidas por artesanías o pequeñas empresas. Solo un desarrollador como ese sistema informático podría escribir software para ella. Por lo general sistemas similares se crearon agregando tableros especiales a la computadora, que generaron sonido directamente (¡compárese con los sintetizadores virtuales modernos!), o generaron varios canales de voltaje de control para sintetizadores modulares.

El nacimiento de MIDI
Entonces, a principios de los años 80 del siglo pasado, muchos fabricantes líderes se dieron cuenta de la necesidad de crear una interfaz universal. La tarea era ésta: desarrollar estándar de transmisión digital entre todo tipo de instrumentos musicales eléctricos. El primer intercambio de opiniones sobre este tema, al que asistieron Ikutaro Kakehashi (presidente de Roland), Tom Oberheim (Oberheim) y Dave Smith (presidente de Sequential Circuits), tuvo lugar en junio de 1981 en la exposición NAMM.

Dave Smith comenzó su trabajo estudiando la literatura sobre redes de computadoras. Al desarrollar protocolos de red Se elaboraron dos especificaciones: la conexión de hardware de los dispositivos y el formato de los mensajes transmitidos a través de la red. Al mismo tiempo, el trabajo interno de la computadora permaneció aislado, les pareció a otros participantes de la red como algo así como una "caja negra" que reaccionaba a los mensajes de acuerdo con el estándar. Este enfoque también fue elegido para la combinación de instrumentos musicales. Como resultado, fue posible evitar la dependencia del lenguaje de comunicación de los instrumentos en su dispositivo. Este es el principio básico de MIDI y no ha cambiado desde entonces. Es gracias a él que el protocolo continúa su vida prohibitivamente larga, según los estándares informáticos.

Para el otoño de 1981, Smith había preparado la primera versión de su protocolo llamado USI (Universal Synthesizer Interface). En octubre del mismo año, en una exposición en Japón, hubo una reunión de representantes de Sequential, Roland, Korg, Yamaha y Kawai, en la que se presentó USI a los japoneses, y en noviembre en el congreso AES de Nueva York, Dave Smith presentó oficialmente la especificación. Los fabricantes japoneses estaban trabajando en su propio estándar en ese momento, que era más difícil que USI.

En enero de 1982, en la feria NAMM, Sequential Circuits organizó una reunión a la que asistieron la mayoría de los fabricantes de sintetizadores. En la reunión, resultó que otras empresas estadounidenses, por diversas razones, no quieren participar en la creación de una interfaz unificada. Tras el encuentro, Sequential Circuits y las firmas japonesas (Roland, Korg, Yamaha, Kawai) decidieron seguir trabajando juntas de forma independiente del resto. Cinco meses después, los frutos de este desarrollo internacional se presentaron en la feria NAMM de junio. Es hora de un nombre oficial para la interfaz. La USI fue rechazada porque la palabra "universal" podría causar problemas legales. Los japoneses propusieron UMII (Universal Music Instrument Interface). Pero dado que el título también contenía la palabra "universal", Dave Smith sugirió corregirlo para MIDI, con lo que todos estuvieron de acuerdo.

En octubre de 1982, se completó la especificación MIDI preliminar. En diciembre, se lanzó el Sequential Circuits Prophet 600, el primer sintetizador equipado con una interfaz MIDI. Y en enero de 1983, en la exposición NAMM, el Prophet 600 y el Roland Jupiter 6 se conectaron a través de MIDI. Roland JX 3 P apareció en marzo y Yamaha DX 7 apareció en junio.

Antes de la llegada de MIDI, los sintetizadores constaban de dos componentes en "una botella". El primer componente es el sistema de producción de sonido, que realmente produce sonido. El segundo componente es un controlador, generalmente un teclado, que se usaba para convertir las acciones del ejecutante en voltaje y corriente, es decir, en un lenguaje que entendía el primer componente. Este proceso incluso recibió un nombre: "agarrar los toques de interpretación".

El protocolo MIDI hizo explícita la distinción entre los dos componentes, cortando de hecho su relación. Cualquier controlador ahora podría controlar cualquier generador de sonido. Esto tenía una gran importancia psicológica: el músico podía seleccionar libremente el equipo necesario, sin temor a que quedara desactualizado en seis meses, como es el caso de otros dispositivos electrónicos.

Aunque las empresas trabajaban juntas en MIDI, seguían siendo competidores en el mercado. Por lo tanto, algunas compañías agregaron sus propias especificaciones a MIDI, en algunos casos malinterpretando los parámetros existentes (tanto por malentendidos como deliberadamente), mientras que todas las compañías que no son MIDI criticaron esta interfaz. Al mismo tiempo, las empresas asociadas con MIDI no pudieron revelar todos los secretos a los competidores. Por ejemplo, Sequential Circuits planeaba lanzar un instrumento multitímbrico (Six-Trak) y propuso introducir las características necesarias en las especificaciones, pero por último querían que los fabricantes japoneses conocieran sus planes.

Sin embargo, fue necesario coordinar el trabajo con instrumentos MIDI y, a mediados de 1983, se formó en Japón un Comité de Estándares MIDI (JMSC). En agosto del mismo año, se lanzó la especificación MIDI 1.0. También en 1983, se formó el International MIDI Users Group (IMUG), que más tarde se convirtió en IMA, la Asociación Internacional de MIDI. Sin embargo, representaba a los usuarios, no a los fabricantes, y no podía influir en ellos seriamente. Por lo tanto, en junio de 1984, se formó la Asociación de Fabricantes MIDI (MMA).

El MMA y JMSC participan conjuntamente en todas las actividades de estandarización y extensión MIDI. Cualquier miembro registrado de estas organizaciones puede proponer su incorporación al protocolo, tras lo cual se someterá a votación.

1983 - 2003
El protocolo MIDI abrió tremendas posibilidades para la síntesis por computadora y el control del sonido. Las computadoras comenzaron a usarse como un medio para controlar los sintetizadores (como un programa secuenciador o compositor que produce acciones de control basadas en algoritmos especiales).

En 1984, Jim Miller lanzó Personal Composer para IBM PC, que era un secuenciador MIDI y partituras impresas. Passport Designs y Sequential Circuits han presentado programas secuenciadores de cuatro y ocho pistas para Computadoras Apple II y Commodore 64. Roland lanzó el controlador de guitarra MIDI GR 700 y el reloj SBX 80 y la interfaz SMPTE, que revolucionó la sincronización de cajas de ritmos y secuenciadores con grabadoras de cinta analógicas. Yamaha presentó el D 1500 Digital Delay, el primer procesador de efectos cuyos preajustes se podían cambiar mediante un mensaje de cambio de programa MIDI. Emu's Emulator II combina MIDI, SMPTE y control por computadora por primera vez.

1985 vio la captura del mercado europeo por las computadoras Atari con puertos MIDI incorporados. MOTU y Opcode proporcionan secuenciadores MIDI de software para Macintosh. Al mismo tiempo, Yamaha está desarrollando el secuenciador de hardware QX 1 con memoria de 80.000 notas y la capacidad de editar la lista de eventos MIDI. Al año siguiente, las computadoras PC comienzan a conquistar el mercado. Para la PC, hay muchos programas que usan MIDI. Lexicon presenta el PCM 70 Reverb, el primer procesador de efectos con parámetros preestablecidos controlables por MIDI.

El protocolo en sí también está avanzando. Diseñado para una mayor expansión, está enriquecido con nuevas funciones. En marzo de 1987, se agregó el código de tiempo MIDI (una señal de reloj para la interacción de dispositivos MIDI con grabadoras de cinta y otros equipos que funcionan con código de tiempo SMPTE), en mayo de 1987, Sample Dump Standard (protocolo para transferir muestras a través de MIDI). En diciembre de 1988 aparece un mensaje Reset all controllers, en abril de 1990 aparece un mensaje Bank Select.

En 1990, Opcode lanzó el secuenciador de audio MIDI Studio Vision para Macintosh, así como Programa Galaxy- editor / bibliotecario versátil de dispositivos MIDI. En mayo de 1991, el protocolo se completó con el mensaje Todos los sonidos desactivados (eliminar todos los sonidos), en julio de 1991, con comandos para controlar la luz y los dispositivos pirotécnicos MIDI Show Control, así como el formato de archivos MIDI estándar (SMF - Standard MIDI Files) para el almacenamiento independiente de la plataforma y el intercambio de datos del secuenciador. En octubre de 1991, aparece el estándar General MIDI, que define algunos requisitos mínimos para dispositivos compatibles con GM y los nombres de los sonidos se asignan a los números de parche. También aparece el primer Sound Canvas Roland SC 55 compatible con GM. Opcode lanza la extensión MIDI OMS (Opcode Music System) para el sistema operativo de la computadora Macintosh.

En diciembre de 1991, se publicó la Especificación de afinación MIDI, una forma de afinar la afinación de los instrumentos. En enero de 1992, el protocolo MIDI se integró finalmente en el estudio de grabación: apareció el estándar MIDI Machine Control, que le permite controlar las funciones de transporte de los dispositivos de grabación a través de MIDI.

Con la llegada de Microsoft Windows 3.1, los usuarios de PC tienen soporte MIDI a nivel del sistema operativo. Se lanza Cakewalk para Windows; Cubase, anteriormente disponible para Atari y Macintosh, está disponible para PC. 1993: el comienzo del boom multimedia. Aparecen tarjetas de sonido con interfaz MIDI para PC. La tecnología MIDI se utiliza activamente en dos sectores de mercado: profesional y amateur.

Los estudios virtuales basados ​​en una computadora personal comienzan su desarrollo. Los sintetizadores virtuales, procesadores de efectos y otros programas se comunican vía MIDI con mundo exterior(e incluso entre ellos, dentro de la misma computadora, conectándose con un cable MIDI virtual).

En mayo de 1996, se lanzó la especificación de Nivel 1 de Sonidos Descargables (DLS), que le permite complementar los conjuntos de patches General MIDI disponibles en el dispositivo con sus propios sonidos.

Durante los últimos cinco años, la organización MMA ha publicado más de una docena de especificaciones nuevas. Enero de 1998 - Especificación de letras SMF (letras de canciones en archivos MIDI estándar), enero de 1999 - Extensiones de volcado y banco de afinación MIDI (nuevos mensajes para instrumentos de afinación fina) y especificación DLS Nivel 1 versión 1.1, junio de 1999 - Extensiones de lenguaje y pantalla SMF ( almacenar y mostrar caracteres en archivos MIDI), mensajes SMF Device Name y Program Name (reproducir un archivo MIDI en varios dispositivos simultáneamente), noviembre de 1999 - General MIDI 2.

En febrero de 2000, se propuso nuevo formato RMID, que le permite combinar los datos de un archivo MIDI estándar y un archivo DLS en un solo archivo. En octubre de 2000 - Capa de adaptación de medios MIDI para IEEE-1394 (un método de transmisión de mensajes MIDI a través del protocolo FireWire), en agosto de 2001 - la especificación DLS Nivel 2.1, en noviembre de 2001 - General MIDI Lite (para aplicaciones móviles y dispositivos portables), así como la especificación XMF (eXtensible Music Format), que se propone para reemplazar el formato RMID.

La última adición (mayo de 2002) es la Especificación MIDI de polifonía escalable, un método que le permite reproducir el mismo archivo MIDI de la manera más correcta posible, independientemente de la polifonía disponible.

A pesar de todas estas adiciones, la especificación MIDI sigue siendo 1.0.

Los basicos
MIDI es un protocolo de comunicación entre un dispositivo de control que genera comandos y un dispositivo esclavo que ejecuta esos comandos. Si reducimos mucho esta definición, podemos dar un ejemplo típico: MIDI permite que un intérprete presione una tecla en un instrumento y, al mismo tiempo, obtenga el sonido de otro o incluso de varios. Cualquier acción del intérprete sobre los controles (presionar teclas, pedales, cambiar las posiciones de las perillas, etc.) se puede convertir en comandos que se pueden transmitir a través de un cable MIDI a otros instrumentos. Estas herramientas, cuando reciben órdenes, las procesan de la misma forma que cuando actúan sobre sus propios controles.

De hecho, el protocolo MIDI no especifica la composición de los dispositivos que interactúan y no requiere un intérprete en vivo. La esencia del protocolo es que en un sistema que consta de varios dispositivos, un dispositivo (maestro) genera comandos de control y todos los demás dispositivos (esclavos) ejecutan estos comandos. Si los dispositivos esclavos son fuentes de sonido (sintetizadores, módulos de sonido, samplers, cajas de ritmos, en una palabra, generadores de tonos), entonces están controlados por comandos relacionados con la producción de sonido: por ejemplo, "tome una nota en la primera octava" o "cambia el tono a un número 5". Si los dispositivos esclavos realizan otras funciones, por ejemplo, procesamiento de señales de audio, los comandos para ellos serán ligeramente diferentes. Sea como fuere, el dispositivo recibe comandos de control a través de su entrada MIDI (MIDI In).

Cualquier dispositivo que tenga una salida MIDI (MIDI Out) y sea capaz de enviar comandos de control a esta salida puede actuar como un dispositivo maestro. Los dispositivos maestros se pueden dividir en dos tipos: dispositivos que están directamente influenciados por el ejecutante (por ejemplo, un sintetizador) y dispositivos que generan comandos de control automáticamente (sin la participación del intérprete), basados ​​en datos ingresados ​​previamente. Un ejemplo típico del último tipo de dispositivo es un secuenciador.

El secuenciador se asemeja a una grabadora, solo que no graba sonido, sino que controla los comandos, y no a la cinta, sino a la memoria de la computadora (en el sentido amplio de la palabra, también puede ser la computadora incorporada de un sintetizador) . El secuenciador le permite grabar las acciones del intérprete (incluida la dinámica de la interpretación, el estilo, los golpes, etc.) y luego reproducirlos en su forma original, como si el intérprete se sentara de nuevo ante el instrumento y tocara lo mismo. . Además, en el secuenciador, puede editar la información grabada de formas que son imposibles en una grabadora: transponer partes o notas individuales, cambiar la posición rítmica de los eventos o el timbre con el que el sintetizador tocará la parte.

El protocolo MIDI fue desarrollado para controlar sintetizadores, y en ellos, como sabes, el control más importante es el teclado. Por lo tanto, no es sorprendente que los diseñadores de MIDI eligieran el principio del instrumento de teclado para describir las acciones del intérprete.

MIDI es un protocolo orientado al teclado pronunciado.

Esto no significa que pueda controlar el generador de tonos solo desde el teclado; hay muchos otros métodos de entrada, por ejemplo, pads electrónicos y kits de batería completos, controladores de guitarra o viento (hablaremos de ellos por separado y con más detalle). Sin embargo, sea cual sea el dispositivo de entrada que se utilice, los mensajes se convertirán a orientados al teclado.

Las técnicas de producción de sonido que no son típicas de un instrumento de teclado solo pueden simularse mediante MIDI con distintos grados de fidelidad.

Conmutación
¿Cómo se conectan los dispositivos en MIDI? Imaginémonos en el lugar de los desarrolladores. Tenemos dos sintetizadores y queremos que el segundo sintetizador toque la misma nota, pero con su propio sonido, cuando se presiona una tecla en uno de ellos. Obviamente, para esto necesita hacer un conector de salida MIDI en el primer sintetizador y un conector de entrada MIDI en el segundo, y conectar los instrumentos con un cable MIDI. Cuando se presiona una tecla, el primer sintetizador debe generar un mensaje de toma de notas y enviarlo a su salida, y el segundo sintetizador debe recibir este mensaje a través de la entrada y reproducir el sonido (Fig. 3).

Interfaz digital de instrumentos musicales (MIDI)

Comencemos con la palabra "interfaz". Interfaz (Interfaz): un sistema de comunicaciones y señales unificadas a través del cual los dispositivos o programas interactúan entre sí.

La interfaz digital de instrumentos musicales (MIDI) es una interfaz digital de instrumentos musicales. El estándar de interfaz fue creado por los principales fabricantes de instrumentos musicales: Yamaha, Roland, Korg, E-mu, etc.

Distinga entre interfaz MIDI de hardware y formato de datos MIDI. La interfaz de hardware se utiliza para conectar físicamente la fuente y el destino de los mensajes, el formato de datos se utiliza para crear, almacenar y transmitir mensajes MIDI. Consideraremos cuestiones relacionadas con el formato de datos en la Sec. 1.2, y ahora familiaricémonos con el componente de hardware de la interfaz MIDI.

La interfaz MIDI es una interfaz de bucle de corriente asincrónica en serie de inicio / parada.

La frase "start-stop" significa que cada mensaje transmitido debe contener señales de que el proceso de transmisión ha comenzado (señal "Start") y completado (señal "Stop").

En una interfaz en serie, los datos binarios no se transmiten simultáneamente, sino alternativamente (secuencialmente).

La naturaleza asincrónica de la interfaz es que el comienzo de la transmisión de datos en ella no está vinculado a ningún momento en particular. La transferencia se realiza cuando surge la necesidad. Presionamos una tecla: apareció un mensaje al respecto en la interfaz. El lado de transmisión de la interfaz está activo, hay una fuente de corriente y un elemento de conmutación (en última instancia, un interruptor) en él, y el lado de recepción es pasivo, en él solo hay un dispositivo de recepción de corriente. El principio del bucle de corriente es que tan pronto como el disyuntor esté cerrado, la corriente fluirá a través de él desde el polo positivo de la fuente (en el lado de transmisión) a través del conductor de conexión "recto" del cable, luego a través de la corriente. sumidero (en el lado receptor) ya lo largo del "reverso" el conductor del cable volverá al lado receptor ("fluye" hacia el polo negativo de la fuente). Demasiado para el bucle actual. Al pasar por el receptor, la corriente cumplirá su función prescrita: activará el elemento sensible, como resultado de lo cual la señal entrante se grabará en el receptor.

Estructura de señal MIDI elemental

El transmisor activo genera una ráfaga de corriente con una corriente de 5 mA. El mensaje actual corresponde a un cero lógico, uno libre de corriente, a una unidad lógica. La estructura de una señal MIDI elemental (Fig. 1.1) se caracteriza por las siguientes características: 7 bits de datos, un bit de estado (el más significativo), un bit de inicio, un bit de parada. No hay verificación de paridad.

Puede ver que el bit de la tabla es uno, no cero. Es decir, en el estado "Parada", no fluye corriente en el circuito. Esto es muy sensato. Se ahorran energía y recursos de los elementos de la interfaz. De hecho, la mayor parte del tiempo en el sistema M1DI, no ocurren eventos: en promedio, la duración de las pausas es mucho más larga que la duración de esos intervalos de tiempo cuando toca un teclado MIDI. Es cierto que la corriente puede estar ausente en el circuito, no solo porque no hay mensajes, sino también por su rotura. Para la detección oportuna de un estado defectuoso de la red MIDI, se proporciona una transmisión periódica de una señal de prueba especial. Si, después de un cierto tiempo, el receptor no lo detecta, esto se considerará una falla, después de lo cual el sistema MIDI elaborará una secuencia predeterminada de acciones.

Arroz. 1.1 Estructura de la señal MIDI elemental:

El ancho de banda del canal MIDI es de 3,125 kb / s. Los comandos pueden ser de uno, dos y tres bytes. El primer byte es el byte de estado. Determina la acción del comando. Puede ir seguido de 1 a 2 bytes de datos. El bit más significativo del byte de estado es 1 y el byte de datos es 0.

Conectores MIDI y cable MIDI

Un dispositivo MIDI completo tiene tres conectores: MIDI In (entrada), MIDI Out (salida) y MIDI Thru (una copia de la señal procedente de un dispositivo MIDI externo al MIDI In se retransmite al conector MIDI Thru a través de un búfer ). Todos los conectores son de 5 pines. Contactos 4 y 5 - señal, contacto 2 - blindaje. La polaridad de las señales se determina en relación con la fuente de corriente: pin 4 - más (la corriente fluye fuera del pin), pin 5 - menos (la corriente fluye hacia el pin). Por lo tanto, las asignaciones de pines son las mismas para los conectores MIDI Out y MIDI Thru, y viceversa para el conector MIDI In.

Arroz. 1.2. Diagrama de distribución de pines para conectores de cable MIDI:

Se utiliza un cable blindado de dos hilos para la conexión. La conexión de los conectores en los dos extremos del cable es recta (2-2, 4-4, 5-5). El diagrama de distribución de pines de los conectores del cable MIDI se muestra en la Fig. 1.2.

Principio de conexión de dispositivos MIDI

El principio de conectar dos dispositivos MIDI se muestra en la Fig. 1.3. El contacto del transmisor desde el cual se elimina la señal al circuito externo se llama MIDI TXD (Transmitter Data). El pin del receptor en el que se debe recibir la señal del circuito externo es MIDI RXD (datos del receptor).

Arroz. 1.3. El principio de conectar dos dispositivos MIDI:

Lo destacable del hardware de la interfaz MIDI es que los desarrolladores han proporcionado varias medidas en él para reducir el nivel de ruido e interferencia. Las medidas más simples, pero bastante efectivas, incluyen el blindaje obligatorio de los cables que conectan dispositivos MIDI. El escudo es una trenza de alambre que protege a los conductores de la penetración de ondas electromagnéticas que transportan interferencias. Por último, pero no menos importante, el blindaje evita la emisión de ondas electromagnéticas al medio ambiente por parte del propio cable MIDI. Por medio de la pantalla, el ruido no penetra de un instrumento a otro, ya que de acuerdo con el estándar MIDI, se excluye la conexión eléctrica de la pantalla a las carcasas de dos dispositivos MIDI al mismo tiempo. Lo más importante es que la interferencia no puede pasar de un instrumento a otro porque incluso los cables de señal no tienen una conexión directa (dicen: galvánica) tanto con el transmisor como con el receptor de mensajes MIDI. Por supuesto, aquí no hay paradoja: si la información se transmite a través de cables, entonces hay una conexión, pero esta conexión en realidad no es galvánica, sino óptica. Se incluyen un par de dispositivos optoelectrónicos en el circuito de entrada de la interfaz MIDI. El LED comienza a encenderse cuando se transmite un cero lógico a través del cable y se apaga si se transmite uno lógico. La luz se dirige al fotodiodo, cuya corriente es más fuerte cuanto más se ilumina este dispositivo. La cadena de conversión de señal es la siguiente: electricidad- luz - corriente eléctrica. De esta forma, se crea un obstáculo insuperable en el camino de las corrientes portadoras de interferencias (la magnitud de estas corrientes no es suficiente para que el LED emita luz), al mismo tiempo, las señales digitales pasan con total libertad.

El estándar estipula que en una red de dispositivos MIDl al mismo tiempo, solo uno de ellos puede ser transmisor de mensajes MIDI, y todos los demás solo pueden ser receptores. Un transmisor MIDI permite conectar hasta cuatro receptores. En la Fig. 1.4 muestra una variante de conectar dispositivos MIDI a una interfaz MIDI tarjeta de sonido instalado en la computadora.

Arroz. 1.4. Conexión de dispositivos MIDI a su tarjeta de sonido:

Señales MIDI en el conector del puerto de juegos de la tarjeta de sonido

Cabe señalar que las tarjetas de sonido generalmente carecen de conectores MIDI estándar. Esto se debe a que las dimensiones no permiten que se coloquen en las ranuras de la parte posterior de la computadora, diseñadas para la fijación de tarjetas de expansión. Las señales MIDI "semiacabadas" (MIDI RXD y MIDI TXD) se envían a las clavijas del conector del puerto de juegos (Fig. 1.5).

Para la orientación correcta en los números de los pines, debe tenerse en cuenta que el conector se muestra como lo vería un observador sentado dentro de la computadora. No es un punto de observación muy conveniente, pero la imagen que generalmente se da en la descripción de una tarjeta de sonido se corresponde exactamente con él. Para no confundirlo, en la fig. 1.5 no cambiamos la dirección de nuestra mirada.

Arroz. 1.5. Propósito de algunos pines del conector del puerto de juegos:

La mayoría de los contactos están destinados a conectar un joystick, sin embargo, ahora no nos interesan. Preste atención a los siguientes contactos:

• 4, 5 - conectado al cable común de la fuente de alimentación de la computadora o, como a veces dicen, a la carcasa, a la tierra (en los diagramas, esta conexión se denota por GND);
• 1, 8, 9 - conectado al terminal +5 V de la fuente de alimentación de la computadora;
• 15 - cuál de los circuitos externos debería recibir la señal MIDI RXD (Receiver Data);
• 12 - desde el cual se toma la señal MIDI TXD (Transmitter Data) al circuito externo.

Para conectar una tarjeta de sonido a dispositivos MlDI, necesita un cable adaptador que contenga aislamiento de optoacoplador. Al conectar dispositivos MIDI, debe seguir una regla simple: el cable no debe conectar los conectores del mismo nombre de dos dispositivos, es decir, no puede conectar la salida MIDI de un dispositivo a la salida MIDI de otro, y también MIDI In a MIDI In. Sin embargo, si accidentalmente comete un error, no pasará nada malo: existe la protección necesaria en el circuito de interfaz MIDI.

Pero se deben tirar uno o dos cables entre los dispositivos MlDI, según el tipo de dispositivos que sean y para qué se utilicen.

Veamos primero la situación más probable. Supongamos que compró un teclado MIDI y desea conectarlo a su tarjeta de sonido mediante la interfaz MIDI. Nada es más fácil, pero primero debe averiguar en qué se diferencia un teclado MIDI de un instrumento musical electrónico de teclado (sintetizador). Este último contiene tanto el teclado como el sintetizador, por lo que puede dar forma a los sonidos de forma independiente. Todos los sintetizadores modernos están equipados con una interfaz MIDI. Un teclado MIDI no tiene la capacidad de sintetizar sonido. Está destinado únicamente a controlar el funcionamiento de un sintetizador externo (en relación con él) a través de la interfaz MIDI. Esta es, en primer lugar, la opción más barata para compartir varios sintetizadores. En este caso, es posible que no tengan sus propios teclados, lo que determina su costo relativamente bajo. Un sintetizador que no tiene su propio teclado se llama generador de tonos.

Conexión a una tarjeta de sonido, teclado MIDI y sintetizador MIDI

Volvamos a la cuestión de conectar un teclado MIDI a una tarjeta de sonido (Fig. 1.6). De hecho, es muy sencillo hacer esto: inserte el conector MIDI In del adaptador en el enchufe MIDI Out del teclado y conecte el conector de 15 pines del adaptador MIDI al conector del puerto de juegos ubicado en la tarjeta de sonido. Aquí, el teclado MIDI actuará como maestro MIDI y la tarjeta de sonido actuará como esclava.

Arroz. 1.6. Conexión de un teclado MIDI a una tarjeta de sonido:

Si ya tienes uno moderno con amplia funcionalidad tarjeta de sonido y desea reproducir música no con un mouse, sino de una manera anticuada probada, jugando con teclas blancas y negras, entonces un teclado MIDI es una salida. Tenga en cuenta que hay sintetizadores musicales a la venta con un teclado y una interfaz MIDI. Algunos de ellos (relativamente simples) son un poco más caros que los teclados MIDI. El sintetizador se puede utilizar como teclado MIDI en los modos de interpretación y grabación de canciones. Para ello, realice la misma conexión que en el caso de conectar un teclado MIDI: conecte la salida MIDI del sintetizador a la entrada MIDI del adaptador.

Al tocar una composición, se puede usar un sintetizador externo con un teclado como una adición a la tarjeta de sonido y extraer de él los sonidos de aquellos instrumentos que no están disponibles en la paleta de la tarjeta de sonido. Para implementar esta función, la salida MIDI del adaptador debe estar conectada a la entrada MIDI del sintetizador (Fig. 1.7).

Arroz. 1.7. Diagrama de conexión de un sintetizador externo a una tarjeta de sonido:

Resolver el problema de la autooscilación de un sistema MIDI

Si el modo de funcionamiento del editor de música se selecciona incorrectamente, la conexión según el diagrama que se muestra en la Fig. 1.7, puede causar un efecto desagradable: un mensaje enviado desde el teclado, por ejemplo, presionando una tecla, irá a la tarjeta de sonido, y desde allí volverá al sintetizador, y desde el sintetizador volverá a la tarjeta de sonido ... Y así sucesivamente ad infinitum. El sistema se repetirá, se emocionará y se reiniciará. Los sonidos serán audibles sin interés. ¿Qué se debe hacer para evitar esto?

De la fig. 1.7 se deduce que ambos dispositivos, la tarjeta de sonido y el sintetizador, son receptores MIDI y transmisores MIDI al mismo tiempo. Es inaceptable. La salida trivial - desconectar el segundo cable mientras se usa el sintetizador como un teclado MIDI y conectarlo cuando se reproduce una melodía previamente grabada - es extremadamente inconveniente. Todas estas desconexiones, conexiones, créeme, acabarán mal. Es más fácil y seguro para el hardware y su billetera realizar los cambios necesarios en el nivel lógico. Esto se hace directamente en el sintetizador (con el interruptor Local Off) o en el editor de música.

Sin embargo, sería más correcto resolver el problema de los bucles manipulando las opciones de relé para los mensajes MIDI. El quid del asunto es que la información MIDI que llega a la entrada de un dispositivo (o un programa, en nuestro caso Cubase SX) se transmite a su salida. Consideremos un ejemplo clásico, cuando se usa un sintetizador de tarjeta de sonido junto con un sintetizador externo, que, a su vez, también realiza las funciones de un teclado MIDI. El bucle se producirá inevitablemente si selecciona una pista que tiene puertos que están conectados físicamente a un sintetizador externo como puertos de entrada / salida. La secuencia de aparición del efecto de bucle no deseado es la siguiente:

1. Presiona una tecla en el sintetizador, el sintetizador toca la nota correspondiente.
2. Se envía un mensaje MIDI del tipo Note On (ver sección 1.2.1) al editor de sonido.
3. En el editor de sonido, gracias a la retransmisión de mensajes MIDI, el mismo mensaje se transmite al puerto de entrada del sintetizador.
4. El sintetizador, habiendo recibido el mensaje Note On, lo completa tocando la nota correspondiente (nota, esta no es la primera vez).
5. La retransmisión de mensajes MIDI también funciona en el sintetizador (si se puede apagar y cómo hacerlo, consulte el manual del usuario), así que consulte el paso 2 adicional.

Para romper esta cadena, debe deshabilitar la transmisión de mensajes MIDI en el sintetizador o en el programa (como regla, esta opción está habilitada por defecto en los editores de música). En Cubase SX, proceda de la siguiente manera: abra el menú Archivo, seleccione el comando Preferencias... Se abrirá un cuadro de diálogo. Preferencias... En el árbol del lado izquierdo de la ventana, seleccione la rama MIDI. En la pestaña abierta MIDI desmarque la casilla MIDI a través de activo... Ahora no habrá bucle. Puede verificar esto haciendo clic en OK seguido del cuadro de diálogo Preferencias cerrará. Alternativamente, haga clic en Solicitar, ventana Preferencias permanecerá abierto y se aplicarán los cambios realizados.

Cuando no está marcado MIDI a través de activo se pierde la capacidad de utilizar un sintetizador externo como teclado MIDI para controlar el sintetizador integrado de una tarjeta de sonido.