Стандарт MIDI

Аппаратное и программное обеспечение для работы со звуком тесно связано с понятием MIDI. Эта аббревиатура расшифровывается как Musical Instrument Digital Interface– цифровой интерфейс музыкальных инструментов, представляющий из себя систему требований к аппаратным и программным средствам создания и обработки звуковой продукции. Как международный стандарт система MIDI была принята в 1983 г. на конференции Национальной Ассоциации производителей музыкальной аппаратуры

(National Association of Music Manufacturers), в которой участвовали ведущие фирмы-производители электронной музыкальной аппаратуры, такие как Roland, Yamaha, E-mu, Oberheim, Korg и др.

По сути MIDI представляет собой универсальный интерфейс, позволяющий элементам звукового тракта обмениваться между собой самой разнообразной информацией. Принцип MIDI состоит в том, что любые действия (нажатие клавиши на клавиатуре, манипулирование фейдером громкости на микшере, управление регулятором глубины эффекта в процессоре и т.д.) кодируются и описываются с помощью цифр. Оперируя набором стандартизированных MIDI-команд (сообщений), система управляет всем комплексом приборов воспроизведения и обработки звука. Таким образом, поток MIDI-сообщений представляет собой как бы «слепок» с действий исполнителя, сохраняя присущий ему стиль исполнения – динамику, технические приемы и т.п.

Каждое MIDI-сообщение представляет собой число, определяющее некоторое действие и содержащее дополнительные численно выраженные характеристики этого действия. Например, действие «включить ноту», отвечающую следующим характеристикам: «нота Е4», «скорость нажатия клавиши – 127». Получивший такую команду синтезатор начнет воспроизведение указанной ноты и прекратит его только тогда, когда поступит следующая команда – «выключить ноту, обладающую указанными характеристиками».

Выполнение команд может осуществляться как в реальном времени (например, при игре на синтезаторе), так и с помощью запрограммированной последовательности команд или секвенции. Для работы с последовательностью MIDI-команд созданы специальные устройства, имеющие как аппаратное, так и виртуальное воплощение – секвенсеры. В их функции входит запись и воспроизведение MIDI-партитур, отображение их в различных вариантах, редактирование как нот (транспонирование (transposition), квантование (quantization), сдвиг фрагмента (sliding) и т.п.), так и управляющих событий – смены инструментов, генерации серий значений контроллеров, имитирующих движение регуляторов, вставки SysEx и т.п.

Существует несколько типов MIDI-информации, описывающих различные типы операций.

• При нажатии клавиши на динамической MIDI-клавиатуре производятся три сообщения, которые описывают исполнение ноты: Pitch (высота ноты), Velocity (скорость нажатия клавиши) и Duration (длительность). Эти сообщения могут передаваться по одному из каналов в звуковой модуль, а могут направляться и в секвенсер, который запишет их в определенное место композиции. Такая группа сообщений, привязанная к одному из моментов времени композиции и каналу называется Event (Событие). Надо четко понимать разницу между сообщением и событием. Устройства в MIDI-системе обмениваются сообщениями, но как только эти сообщения записываются в секвенсер, они получают два дополнительных параметра – время воспроизведения и номер канала – и становятся событиями.

• Контроллеры (Controllers)– средство управления любыми параметрами MIDI-оборудования. С помощью контроллеров можно посредством секвенсера управлять эквалайзерами, усилителями, процессорами эффектов и т.д. Также с помощью контроллеров управляют различными параметрами синтезаторов типа громкости или панорамы выбранного канала. Стандарт MIDI предусматривает наличие 127 контроллеров, каждый из которых может принимать значения от 0 до 127. Но реально из них используется не более 20. Самые главные из них – это Volume (громкость), Pan (панорама) и Modulation (модуляция).

• SysEx.Как и контроллеры, этот тип сообщений предназначен для управления различными параметрами синтезаторов или другого студийного оборудования. Однако SysEx «персонифицированы», то есть они работают только в пределах одного конкретного устройства. Если контроллеры чаще всего используются в стандартных ситуациях (указать громкость и панораму на канале, выставить уровень посыла на эффекты, изменить частоту среза и резонанс фильтра и т.д.), то для управления процессорами эффектов, «глубинными» параметрами синтеза или операциями по обслуживанию инструмента применяются SysEx.

Помимо стандартов на аппаратную часть и характер сигналов существуют стандарты на наборы синтезируемых музыкальных инструментов (тембров) и системы их нумерации. Ведущие фирмы-производители вводят эти дополнительные стандарты для того, чтобы партитура музыкального произведения (представленная в виде последовательности MIDI-сообщений) без изменения переносилась на любой синтезатор, поддерживающий этот стандарт, и звучание партитуры было аппаратно-независимым.

Так, стандарт GM (General MIDI),разработанный фирмой Roland, регламентирует набор тембров (набор инструментов в музыкальных синтезаторах) и является на настоящее время основным MIDI-стандартом, совместимость с которым обязательна для любых музыкальных устройств – компьютерных звуковых карт, звуковых модулей, электронных синтезаторов и т.д. В соответствии с этим стандартом GM-синтезаторы должны иметь 128 мелодических инструментов с возможностью воспроизведения звуков разной высоты в каналах 129 и 11216, а также 46 ударных инструментов на 102м канале. За всеми инструментами закреплены номера.

General MIDI имеет подвиды:

– Basic MIDI (используются каналы 13-16, ударные – в 16-м канале);

– Extended MIDI (используются каналы 1-10, ударные – в 10-м канале);

– GS (General Sound) – расширение General MIDI (стандарт фирмы Roland).

У стандарта GM есть единственная более-менее равноценная альтернатива – стандарт XG (eXtended General), разработанный фирмой Yamaha для популярных во всем мире синтезаторов Yamaha и компьютерных звуковых карт (см. ниже описание карт Yamaha DB и SW1000). Он представляет собой дальнейшее расширение GM и GS в сторону увеличения количества банков и инструментов в памяти и количества эффектов.

Для хранения MIDI-партитур на носителях данных разработаны форматы SMF (Standard MIDI File – стандартный MIDI-файл) трех типов:

0 – непосредственно MIDI-поток в том виде, в каком он передается по интерфейсу;

1– совокупность параллельных «дорожек», каждая из которых обычно представляет собой отдельную партию произведения, исполняемую на одном MIDI-канале;

2 – совокупность нескольких произведений, каждое из которых состоит из нескольких дорожек.

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.