Тема 2. Midi-интерфейс

Musical Instrument Digital Interface — цифровой интерфейс музыкальных инструментов. Создан в 1983 году ведущими производителями электронных музыкальных инструментов Yamaha, Roland, Korg, E-mu и другими. MIDI представляет собой так называемый событийно-ориентированный протокол связи между инструментами. Всякий раз, когда исполнитель производит какое-либо воздействие на органы управления (нажатие/отпускание клавиш, педалей, изменение положений регуляторов и т.п.), инструмент формирует соответствующее MIDI-сообщение. Другие инструменты, получая сообщения, отрабатывают их так же, как и при воздействии на их собственные органы управления. Таким образом, поток MIDI-сообщений представляет собой как бы слепок с действий исполнителя, сохраняя присущий ему стиль исполнения — динамику, технические приемы и т.п. При записи на устройства хранения информации MIDI-сообщения снабжаются временными метками, образуя своеобразный способ представления партитуры. При воспроизведении по этим меткам полностью и однозначно восстанавливается исходный MIDI-поток. MIDI-данные представляют собой сообщения или события (events), каждое из которых является командой для музыкального инструмента. Стандарт предусматривает 16 независимых и равноправных логических каналов, внутри каждого из которых действуют свои режимы работы; изначально это было предназначено для монотембральных инструментов, способных в каждый момент времени воспроизводить звук только одного тембра — каждому инструменту присваивался номер канала, что давало возможность многотембрального исполнения. С появлением многотембровых (multi-timbral) инструментов они стали поддерживать несколько каналов (современные инструменты поддерживают все 16 каналов и могут иметь более одного MIDI-интерфейса), поэтому сейчас каждому каналу обычно назначается свой тембр, называемый по традиции инструментом, хотя возможна комбинация нескольких тембров в одном канале. Канал 10 по традиции используют для ударных инструментов. Различные ноты соответствуют различным ударным звукам фиксированной высоты. Остальные каналы используют для мелодических инструментов, когда различные ноты соответствуют различной высоте тона одного и того же инструмента.

MIDI-сообщения делятся на канальные, относящиеся к конкретному каналу, и системные, относящиеся к системе (устройству) в целом.

1.1. Описание канальных сообщений

Note On (nn — номер ноты, vv — скорость (velocity) нажатия)

Note Off (nn — номер ноты, vv — скорость отпускания)

Происходит сообщение о включении/выключении звучания ноты. MIDI-клавиатура генерирует эти сообщения при нажатии/отпускании клавиш, MIDI-синтеза­тор запускает или останавливает работу соответствующего генератора звука. Номер ноты задается абсолютным номером полутона в диапазоне 0...127, при этом центральной фортепианной клавише ноте «До» первой ок­тавы соответствует десятичный номер 60 (в MIDI принята нумерация октав с нуля, поэтому она обозначается как C-5). Скорость нажатия/отпускания задается числом в диапазоне 0..127, отражающим скорость перемещения клавиши (обычно используется логарифмическая шкала). Скорость нажатия косвенно отражает силу удара по кла­више. Чувствительная к скорости нажатия (динамическая) клавиатура выдает реальные значения, нечувствительная должна выдавать десятичные значения 64. Значение 0 в сообщении Note On полностью эквивалентно сообщению Note Off для этой же клавиши — это позволяет при передаче только нажатий и отпусканий использовать режим Running Status.

Простые синтезаторы используют скорость нажатия для управления громкостью извлекаемого звука, более сложные ― также для управления фильтрами (более громким звукам соответствует более звонкое звучание) либо выбора разных самплов, пропорции смешивания нескольких самплов, и т.п. При поступлении повторного сообщения Note On для уже нажатой ноты различные инструменты ведут себя по-разному: одни автоматически отрабатывают перед этим Note Off, прекращая звучание «зависшей» ноты; другие запускают отдельный генератор, оставляя зависшую ноту звучать. Звучание зависшей ноты в этом случае может быть прекращено только командами All Sounds Off или Reset.

Control Change (cc — номер, vv — значение контроллера)

Сообщает об изменении состояния органов управления (контроллеров). MIDI-контроллеры делятся на непрерывные (continuous) ― рукоятки, движки, имеющие диапазон непрерывного изменения, и переключатели (switches) — педали, кнопки, тумблеры, имеющие два дискретных состояния (On/Off ― включено/выключено). Значения 0..63 означают выключенное состояние пе­реключателя, значения 64..127 — включенное.

Program Change (pp — номер тембра)

Служит для смены программы синтеза (чаще называемой тембром или инструментом) в канале. Параметр задает номер тембра (0..127) в текущем выбранном банке. Последующие ноты будут исполняться выбранным тем­бром, тембр уже звучащих в канале нот не изменяется.

Pitch Bend Change (ll — младший, mm — старший байт значения)

Задает смещение высоты тона для всех нот в канале — как звучащих, так и последующих. Значение, образованное двумя 7-разрядными величинами, изменяется в диапазоне 0..16383; среднее значение 8192 принимается за относительный нуль, что дает условный диапазон изменения -8192..8191.