Что же это такое - MIDI? Для начала скажем так: MIDI (Musical Instrument Digital Interface - Цифровой интерфейс музыкальных инструментов) - это то, что позволяет 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, то есть воспроизводит ноту 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 можно подключать бесконечное число инструментов таким образом, но на практике при соединении более трех происходят задержки сигнала и прочие неприятности. Если 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 - секвенсоры.

В отличии от магнитофона, секвенсор 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 десятом 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 звуками нового инструмента.

Кроме того, секвенсоры позволяют редактировать записанную информацию способами, немыслимыми на магнитофоне. Можно 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 многодорожечный магнитофон, запустить секвенсор и записать все, что он воспроизведет, на пленку. Но, во-первых, это займет минимум две дорожки, а если мы хотим впоследствии 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 секвенсора и магнитофона. Вы записываете на одну дорожку магнитофона некий временной код, который содержит информацию о том, в каком месте секвенсор должен начать воспроизведение и с какой скоростью. Это можно сделать с помощью специального устройства под названием синхронизатор (некоторые аппаратные секвенсоры имеют встроенную систему синхронизации, впрочем, некоторые многодорожечные магнитофоны тоже). С помощью протокола MIDI Machine Control (Управление устройствами по MIDI) можно не только синхронизировать секвенсор с магнитофоном, но и управлять магнитофоном (перемоткой, включением записи и воспроизведения) с секвенсора.

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

Что еще может MIDI?
На MIDI-совместимых процессорах эффектов можно не только переключать пэтчи, но и изменять их параметры в реальном времени. Например, можно 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, соответствующих стандарту MIDI Sample Dump (чаще всего это семплеры), вы можете передавать между ними семплы по MIDI. Это происходит довольно медленно, и вы не сможете передать пэтчи полностью (область клавиш, динамическое реагирование, огибающую), а только сами семплы. Тем не менее, и это может быть очень полезно.

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).

Оценка статьи

Что такое MIDI?

Musical Instrument Digital Interface - цифровой интерфейс музыкальных инструментов. Создан в 1982 году ведущими производителями электронных музыкальных инструментов - Yamaha, Roland, Korg, E-mu и др. Изначально был предназначен для замены принятого в то время управления музыкальными инструментами при помощи аналоговых сигналов управлением при помощи информационных сообщений, передаваемых по цифровому интерфейсу. Впоследствии стал стандартом де-факто в области электронных музыкальных инструментов и компьютерных модулей синтеза.

MIDI представляет собой так называемый событийно-ориентированный протокол связи между инструментами. Всякий раз, когда исполнитель производит какое-либо воздействие на органы управления (нажатие/отпускание клавиш, педалей, изменение положений регуляторов и т.п., инструмент формирует соответствующее MIDI-сообщение, в тот же момент посылаемое по интерфейсу. Другие инструменты, получая сообщения, отрабатывают их так же, как и при воздействии на их собственные органы управления. Таким образом, поток MIDI-сообщений представляет собой как бы слепок с действий исполнителя, сохраняя присущий ему стиль исполнения - динамику, технические приемы и т.п. При записи на устройства хранения информации MIDI-сообщения снабжаются временнЫми метками, образуя своеобразный способ представления партитуры. При воспроизведении по этим меткам полностью и однозначно восстанавливается исходный MIDI-поток.

Спецификация MIDI состоит из аппаратной спецификации самого интерфейса и спецификации формата данных - описания системы передаваемых сообщений. Соответственно, различается аппаратный MIDI-интерфейс и формат MIDI-данных (так называемая MIDI-партитура); интерфейс используется для физического соединения источника и приемника сообщений, формат данных - для создания, хранения и передачи MIDI-сообщений. В настоящее время эти понятия стали самостоятельными и обычно используются отдельно друг от друга - по MIDI-интерфейсу могут передаваться данные любого другого формата, а MIDI-формат может использоваться только для обработки партитур, без вывода на устройство синтеза.

Аппаратная спецификация MIDI

Интерфейс - старт-стопный последовательный "токовая петля" (активный передатчик, 5 мА, токовая посылка - 0, бестоковая - 1), скоростью передачи 31250 ±1% бит/с и протоколом 8-N-1 (один стартовый бит, 8 битов данных, один бит стопа, без четности). Передатчики и приемники должны обеспечивать длительность фронтов менее 2 мкс.

Каждый инструмент имеет три соединительных разъема: In (вход), Out (выход) и Thru (копия сигнала с In через буфер). Все разъемы - типа female DIN-5 (СГ-5), вид с наружной стороны (стороны соединения):

Контакты 4 и 5 - сигнальные, контакт 2 - экран. Полярность сигналов дается относительно источника тока: контакт 4 - плюс (ток вытекает из вывода), контакт 5 - минус (ток втекает в вывод). Таким образом, для разъемов Out и Thru назначение то же, для разъема In - обратное. Для соединения используется двужильный экранированный кабель длиной до 50 футов (около 15 м). Экран необходим только для защиты от излучаемых помех - кабель практически нечувствителен к наводкам извне. Соединение разъемов на двух концах кабеля - прямое (2-2, 4-4, 5-5).

Один MIDI-передатчик допускает подключение до четырех приемников.

Описанная схема позволяет создавать сеть MIDI-устройств, подключая их по цепочке и нескольким направлениям:

В этой схеме устройство 1 служит источником сообщений, которые получает устройство 2 и через его ретранслятор - устройство 3. Устройство 4 получает сообщения, посылаемые устройством 2 (они могут как включать, так и не включать получаемые самим устройством 2) и ретранслирует их на вход устройства 5.

Спецификация формата данных MIDI

MIDI-данные представляют собой сообщения, или события (events), каждое из которых является командой для музыкального инструмента. Стандарт предусматривает 16 независимых и равноправных логических каналов, внутри каждого из которых действуют свои режимы работы; изначально это было предназначено для однотембровых инструментов, способных в каждый момент времени воспроизводить звук только одного тембра - каждому инструменту присваивался свой номер канала, что давало возможность многотембрового исполнения. С появлением многотембровых (multi-timbral) инструментов они стали поддерживать несколько каналов (современные инструменты поддерживают все 16 каналов и могут иметь более одного MIDI-интерфейса), поэтому сейчас каждому каналу обычно назначается свой тембр, называемый по традиции инструментом, хотя возможна комбинация нескольких тембров в одном канале. Канал 10 по традиции используется для ударных инструментов - различные ноты в нем соответствуют различным ударным звукам фиксированной высоты; остальные каналы используются для мелодических инструментов, когда различные ноты, как обычно, соответствуют различной высоте тона одного и того же инструмента.

Поскольку MIDI-сообщения представляют собой поток данных в реальном времени, их кодировка разработана для облегчения синхронизации в случае потери соединения. Для этого первый байт каждого сообщения, называемый также байтом состояния (status byte), содержит "1" в старшем разряде, а все остальные байты содержат в нем "0" и называются байтами данных (data bytes). Если после получения всех байтов данных последнего сообщения на вход приемника поступает байт, не содержащий "1" в старшем разряде - это трактуется как повторение информационной части сообщения (подразумевается такой же первый байт). Такой метод передачи носит название "Running Status" и широко используется для уменьшения объема передаваемых данных - например, передается один байт команды "Controller Change" с нужным номером канала, а затем - серия байтов данных с номерами и значениями контроллеров для этого канала.

MIDI- сообщения делятся на канальные - относящиеся к конкретному каналу, и системные - относящиеся к системе в целом. Кодировка MIDI-сообщений (шестнадцатеричная, n в первом байте обозначает номер канала):

Канальные сообщения:

• 8n nn vv - Note Off (выключение ноты)
• 9n nn vv - Note On (включение ноты)
• An nn pp - Key Pressure (Polyphonic Aftertouch, давление на клавишу)
• Bn cc vv - Control Change (смена значения контроллера)
• Cn pp - Program Change (смена программы (тембра, инструмента))
• Dn pp - Channel Pressure (Channel Aftertouch, давление в канале)
• En ll mm - Pitch Bend Change (смена значения Pitch Bend)

Системные сообщения:

• F0 - System Exclusive (SysEx, системное исключительное сообщение)
• F1 - резерв
• F2 ll mm - Song Position Pointer (указатель позиции в партитуре)
• F3 ss - Song Select (выбор партитуры)
• F4 - резерв
• F5 - резерв
• F6 - Tune Request (запрос подстройки)
• F7 - EOX (End Of SysEx, конец системного исключительного сообщения)
• F8 - Timing Clock (синхронизация по времени)
• F9 - резерв
• FA - Start (запуск игры по партитуре)
• FB - Continue (продолжение игры по партитуре)
• FC - Stop (остановка игры по партитуре)
• FD - резерв
• FE - Active Sensing (проверка соединений MIDI-сети)
• FF - System Reset (сброс всех устройств сети)

На основе MIDI позднее был разработан стандарт GM (General MIDI - единый MIDI), устанавливающий условия обязательной совместимости инструментов и интерпретации номеров программ и контроллеров, а затем и другие стандарты (GS, XG), расширяющие GM. Однако общность инструментов внутри каждого стандарта подразумевает только основные звуковые характеристики. "Одинаковые" тембры на различных инструментах почти всегда имеют различную окраску, динамику, яркость, громкость по умолчанию и другие особенности, а "синтетические" тембры могут совершенно отличаться друг от друга. Кроме этого, у разных инструментов различается зависимость характера звука от силы удара по клавише, динамика работы MIDI-контроллеров, положения контроллеров по умолчанию и прочие "тонкие" параметры. Поэтому MIDI-партитура, подготовленная для конкретного инструмента, на других инструментах (даже внутри стандарта) часто звучит совершенно по-другому, и это необходимо учитывать при переносе партитур с между инструментами различных моделей.

Инструменты, поддерживающие стандарты GM и GS, почти всегда имеют дополнительные средства управления синтезом и обработкой звука, расширяющие рамки стандарта. При этом используемые способы управления, как правило, сохраняются внутри одной линии инструментов и внутри инструментов одного производителя.

Описание работы контроллеров

Контроллеры Bank Select

Многие устройства могут работать с большим количеством встроенных и дополнительных тембров (инструментов) и звуковых эффектов, которые для удобства объединены в банки. В каждый момент времени в одном канале может использоваться только один банк; для переключения банков служат контроллеры:

• 0 - Bank Select MSB (выбор банка, старший байт)
• 32 - Bank Select LSB (выбор банка, младший байт)

Одни устройства требуют для переключения банков только один из этих контроллеров, другие требуют оба. Поведение некоторых устройств в этом отношении может изменяться в различных режимах работы.

По умолчанию устанавливается нулевой банк. После смены банка обязательна посылка сообщения Program Change для выбора тембра (инструмента).

Обработка устройством команды смены банка и инструмента может занять значительное время (десятки миллисекунд и более). Некоторые устройства при получении команд смены банков и инструментов гасят звучащие ноты в канале.

Контроллер Modulation

Задает глубину частотной модуляции в канале. Управление абсолютное. Значение 0 отключает модуляцию, значение 127 устанавливает максимальную глубину. Стандартное значение - 0. Действует на последующие и уже звучащие ноты.

Контроллер Portamento Time

Задает время плавного скольжения от частоты предыдущей ноты до частоты очередной ноты. Управление абсолютное. Значение 0 соответствует минимальному времени, 127 - максимальному. Стандартное значение не определено.

Контроллер Main Volume

Задает громкость звучания внутри канала. Управление абсолютное. Стандартное значение - обычно 100. Действует на последующие и уже звучащие ноты.

Контроллер Pan

Задает соотношение уровня стереоканалов (точку стереопанорамы) для канала. Управление абсолютное. Значение 0 - крайняя левая позиция, 64 - средняя, 127 - крайняя правая. Стандартное значение - 64. Действует на последующие и уже звучащие ноты.

Контроллер Expression

Задает степень выразительности звука. Управление абсолютное. На простых инструментах дублирует контроллер Main Volume и действует и на последующие, и на уже звучащие ноты. На инструментах с развитым синтезом управляет более тонкими параметрами выразительности, и действует только на последующие ноты. Стандартное значение - обычно 127.

Контроллер Harmonic Content

Задает добротность (глубину резонанса) фильтра канала, позволяющего подчеркнуть высокочастотные гармоники тембра. Увеличение добротности увеличивает крутизну характеристики фильтра в области среза, усиливая частоты, лежащие непосредственно ниже частоты среза. Управление относительное (0..64..127). Стандартное значение - 64.

Контроллер Release Time

Задает время концевого затухания звучания нот с момента отработки Note Off (явного или автоматического) до полного исчезновения звука. Управление относительное (0..64..127). Стандартное значение - 64.

Контроллер Attack Time

Задает время начальной атаки - нарастания громкости звучания нот с момента отработки Note On до максимального значения громкости. Управление относительное (0..64..127). Стандартное значение - 64.

Контроллер Brightness

Задает частоту среза фильтра канала, управляющую ослаблением высоких частот звука. Управление относительное (0..64..127). Стандартное значение - 64.

Контроллер Portamento Control

Задает номер ноты, от которой выполняется плавная перестройка частоты в режиме Portamento, и позволяет установить исходную высоту, отличную от определяемой последним сообщением Note On.

Контроллер Reverb Level

Задает глубину выбранного эффекта типа реверберации (основанного на постоянной задержке сигнала) - Room, Hall, Delay, Echo и т.п. Управление - абсолютное или относительное в зависимости от инструмента.

Контроллер Chorus Level

Задает глубину эффекта типа хорового (основанного на переменной задержке сигнала) - Chorus, Flanger, Phaser и т.п. Управление - абсолютное или относительное в зависимости от инструмента.

Контроллер Variation Level

Задает глубину эффекта, выбранного в качестве Variation. Управление - абсолютное или относительное в зависимости от инструмента.

Контроллер-переключатель Sustain

Во включенном состоянии вызывает удержание звучания для всех клавиш, отпущенных во время действия контроллера - по аналогии с правой педалью фортепиано. Иными словами, в режиме Sustain канал задерживает отработку последнего поступившего для каждой ноты сообщения Note Off. В момент отключения одновременно отрабатываются все задержанные таким образом Note Off; на явно удерживаемые в этот момент клавиши (для которых последним поступившим сообщением является Note On) отключение режима не влияет.

Контроллер-переключатель Sostenuto

Действует подобно Sustain, но удерживает звучание только тех нот, которые были нажаты на момент включения контроллера. Последующие нажатия и отпускания отрабатываются в обычном порядке. Иначе говоря, откладывается отработка Note Off только для тех нот, Note On для которых поступили до включения режима.

Контроллер-переключатель Soft

По аналогии с левой педалью фортепиано, вызывает смягчение звучания для нот, нажатых во время действия режима. Способ реализации - простое уменьшение громкости или более тонкое управление - определяется инструментом.

Контроллер-переключатель Portamento

При выключенном режиме каждая нажатая нота начинает звучать на частоте, определяемой высотой ноты и установленными на данный момент значениями контроллеров управления высотой (Pitch Bend Change и Coarse/Fine Tune и т.п.). При включенном режиме очередная нота начинает звучать на частоте, определяемой последним сообщением Note On или контроллером Portamento Control, затем ее высота плавно изменяется до нужной со скоростью, определяемой контроллером Portamento Time. Вне зависимости от того, было ли скольжение выполнено до конца или прервано по отпусканию ноты, последнее сообщение Note On всегда фиксируется в качестве исходной высоты для последующих нот. Это означает, что если, например, после ноты C2 была нажата нота C7, а затем - нота C4, то высота второй ноты будет плавно повышаться от C2 до C7, а высота третьей в то же время - понижаться от C7 до 50, и в качестве исходной для последующих нот будет принята нота 50. В момент нажатия C7 эта нота зазвучит в унисон с C2 и начнет скользить в сторону C7, а в момент нажатия ноты C4 та зазвучит с высотой C7 и начнет скользить к C4. Все скольжения выполняются независимо.

Контроллеры RPN, NRPN и Data Entry

Дополнительно для расширенного управления синтезом введены зарегистрированные (Registered Parameter Number - RPN) и незарегистрированные (Non-Registered Parameter Number - NRPN) номера параметров, передаваемые при помощи контроллеров:

• 98 - NRPN LSB (младший байт NRPN)
• 99 - NRPN MSB (старший байт NRPN)
• 100 - RPN LSB (младший байт RPN)
• 101 - RPN MSB (старший байт RPN)

Устройство запоминает однажды переданные ему RPN или NRPN, после которых могут передаваться значения выбранного параметра при помощи контроллеров:

• 6 - Data Entry MSB (ввод данных, старший байт)
• 38 - Data Entry LSB (ввод данных, младший байт)
• 96 - RPN Increment (увеличение RPN на 1, значение игнорируется)
• 97 - RPN Decrement (уменьшение RPN на 1, значение игнорируется)

Таким образом, механизм представляет собой "контроллер в контроллере". Стандартом General MIDI определена интерпретация только трех RPN, значения которых задаются старшими байтами параметров Data Entry:

• RPN 0 - Pitch Bend Sensitivity (чувствительность Pitch Bend)
• RPN 1 - Fine Tuning (точная подстройка)
• RPN 2 - Coarse Tuning (грубая подстройка)

Чувствительность Pitch Bend определяет количество полутонов, на которое смещается высота тона при получении сообщения Pitch Bend Change с предельным верхним или нижним значением параметра. По умолчанию принимается диапазон в два полутона в любую сторону.

RPN подстройки позволяют сместить строй инструмента в канале на заданное количество полутонов при грубой, или центов (сотых долей полутона) - при точной подстройке. За относительный нуль принимается значение 64.

Интерпретация остальных параметров стандартом GM не определена. В ряде инструментов для раздельной подстройки отдельных инструментов в различных банках используются также два дополнительных RPN:

• RPN 3 - Tuning Program Select
• RPN 4 - Tuning Bank Select

Стандартом GS введен набор NRPN для управления генераторами огибающих и резонансными фильтрами (номера NRPN даны в виде значений старшего и младшего байтов):

• NRPN 1/8 - Vibrato Rate (частота вибрато)
• NRPN 1/9 - Vibrato Depth (глубина вибрато)
• NRPN 1/10 - Vibrato Delay (задержка до включения вибрато)
• NRPN 1/32 - Filter Cutoff Frequency (частота среза фильтра)
• NRPN 1/33 - Filter Resonance (глубина резонанса фильтра)
• NRPN 1/99 - Attack Time (длительность атаки)
• NRPN 1/100 - Decay Time (длительность первичного спада)
• NRPN 1/102 - Release Time (длительность концевого затухания)

а также - для раздельной настройки параметров ударных инструментов (nn - номер ноты инструмента):

• NRPN 24/nn - Drum Pitch Coarse Tune (грубая подстройка высоты)
• NRPN 26/nn - Drum TVA Level (уровень громкости)
• NRPN 28/nn - Drum Pan (панорамная позиция)
• NRPN 29/nn - Drum Reverb Send Level (глубина эффекта reverb)
• NRPN 30/nn - Drum Chorus Send Level (глубина эффекта chorus)
• NRPN 31/nn - Drum Delay Send Level (глубина эффекта delay)

Значения параметров задаются старшими байтами Data Entry.

Стандартом XG введены дополнительные NRPN для ударных:

• NRPN 20/nn - Drum Filter Cutoff (частота среза фильтра)
• NRPN 21/nn - Drum Filter Resonance (глубина резонанса фильтра)
• NRPN 22/nn - Drum Attack Time (длительность атаки)
• NRPN 23/nn - Drum Decay Time (длительность первичного спада)
• NRPN 25/nn - Drum Pitch Fine Tune (точная подстройка высоты)

Специальные канальные сообщения

Задаются контроллерами 120..127 и управляют обработкой сообщений в каналах:

• 120 - All Sounds Off
• 121 - Reset All Controllers
• 122 vv - Local Control
• 123 - All Notes Off
• 124 - Omni Off
• 125 - Omni On
• 126 nn - Mono
• 127 - Poly

Обязательными к реализации в General MIDI определены только контроллеры 121 и 123; реализация остальных перечисленных контроллеров определяется производителем. Кроме этого, многие устройства требуют, чтобы неиспользуемые значения контроллеров были нулевыми.

Сообщение All Notes Off имитирует выключение всех включенных нот и полностью эквивалентно посылке сообщения Note Off для каждой звучащей ноты; будет ли при этом прекращено звучание ноты - зависит от состояния режимов Sustain и Sostenuto. Сообщение All Sounds Off действует так же, но не зависит от режимов Sustain/Sostenuto; кроме того, оно немедленно прекращает звучание всех нот, находящихся в стадии концевого затухания (Release). Состояние самих режимов Sustain/Sostenuto эти сообщения не затрагивают.

Сообщение Reset All Controllers устанавливает все контроллеры в значения по умолчанию, и используется для начальной установки устройства перед проигрыванием партитуры.

Сообщение Local Control служит для запрета/разрешения управления устройством с локальной панели. Нулевое значение параметра запрещает управление с панели (устройство управляется только по MIDI), значение 127 разрешает его.

Сообщения Omni On/Off служат для включения/выключения режима Omni - реакции устройства на канальные сообщения. При включенном режиме Omni устройство обрабатывает сообщения для всех каналов, при отключенном - только сообщения для выбранного канала (Basic Channel). Это позволяет разделить устройства между каналами. Канал назначается устройству либо с его панели управления, либо при помощи сообщений SysEx. Режим Omni имеет смысл в основном для старых инструментов, имеющих один MIDI-канал и не поддерживающих разделение тембров.

Сообщения Mono/Poly служат для переключения одноголосного и многоголосного (полифонического) режимов. В одноголосном режиме в каждый момент времени может звучать только одна нота; включение новой ноты приводит к принудительному отключению предыдущей. В полифоническом режиме включение каждой новой ноты запускает очередной свободный генератор, а при исчерпании генераторов новые ноты либо игнорируются, либо приводят к принудительному выключению наиболее "старых" нот.

Значение nn в сообщении Mono воспринимается некоторыми устройствами, как количество MIDI-каналов, по которым, начиная с Basic Channel, распределяются ноты в одноголосном режиме при выключенном режиме Omni. Смысл этой группы каналов различен для передающих и принимающих устройств. Передающее устройство направляет первую ноту в Basic Channel, следующую за ней - в Basic Channel + 1, и так далее, затем очередная нота снова направляется в Basic Channel, и цикл повторяется. Приемное устройство воспринимает канальные сообщения только внутри заданной группы каналов, каждый из которых работает в одноголосном режиме. Такой прием позволяет реализовать многоголосное исполнение на синтезаторах, имеющих жесткую привязку голосов (генераторов) к MIDI-каналам.

Контроллеры Omni, Mono и Poly вызывают также отработку контроллера All Sounds Off.

От различных сочетаний режимов Omni, Poly и Mono происходят четыре основных режиме работы (mode) MIDI-устройств:

• 1 - Omni On, Poly
• 2 - Omni On, Mono
• 3 - Omni Off, Poly
• 4 - Omni Off, Mono

Большинство современных устройств работает в mode 3 - полифонический режим с независимой работой каналов.

Program Change (pp - номер тембра или инструмента)

Служит для смены инструмента в канале. Параметр задает номер инструмента (0–127) в текущем выбранном банке. Стандартом General MIDI определены 128 основных мелодических и 47 ударных инструментов, собранных в нулевом банке; устройства с расширенным набором инструментов имеют дополнительные банки, а также могут иметь частично измененный основной набор.

Стандартные мелодические инструменты General MIDI разделены на 16 групп по 8 инструментов в каждой группе:

Piano	Chrom Percussion
0 Acoustic Grand Piano	8 Celesta
1 Bright Acoustic Piano	9 Glockenspiel
2 Electric Grand Piano	10 Music Box
3 Honky-tonk Piano	11 Vibraphone
4 Electric Piano 1	12 Marimba
5 Electric Piano 2	13 Xylophone
6 Harpsichord	14 Tubular Bells
7 Clavinet	15 Dulcimer
Organ	Guitar
16 Drawbar Organ	24 Acoustic Guitar (nylon)
17 Percussive Organ	25 Acoustic Guitar (steel)
18 Rock Organ	26 Electric Guitar (jazz)
19 Church Organ	27 Electric Guitar (clean)
20 Reed Organ	28 Electric Guitar (muted)
21 Accordion	29 Overdriven Guitar
22 Harmonica	30 Distortion Guitar
23 Tango Accordion	31 Guitar Harmonics
Bass	Strings
32 Acoustic Bass	40 Violin
33 Electric Bass (finger)	41 Viola
34 Electric Bass (pick)	42 Cello
35 Fretless Bass	43 Contrabass
36 Slap Bass 1	44 Tremolo Strings
37 Slap Bass 2	45 Pizzicato Strings
38 Synth Bass 1	46 Orchestral Harp
39 Synth Bass 2	47 Timpani
Ensemble	Brass
48 String Ensemble 1	56 Trumpet
49 String Ensemble 2	57 Trombone
50 Synth Strings 1	58 Tuba
51 Synth Strings 2	59 Muted Trumpet
52 Choir Aahs	60 French Horn
53 Voice Oohs	61 Brass Section
54 Synth Voice	62 Synth Brass 1
55 Orchestra Hit	63 Synth Brass 2
Reed	Pipe
64 Soprano Sax	72 Piccolo
65 Alto Sax	73 Flute
66 Tenor Sax	74 Recorder
67 Baritone Sax	75 Pan Flute
68 Oboe	76 Bottle Blow
69 English Horn	77 Shakuhachi
70 Bassoon	78 Whistle
71 Clarinet	79 Ocarina
Synth Lead	Synth Pad
80 Lead 1 (square)	88 Pad 1 (new age)
81 Lead 2 (sawtooth)	89 Pad 2 (warm)
82 Lead 3 (calliope)	90 Pad 3 (polysynth)
83 Lead 4 (chiff)	91 Pad 4 (choir)
84 Lead 5 (charang)	92 Pad 5 (bowed)
85 Lead 6 (voice)	93 Pad 6 (metallic)
86 Lead 7 (fifths)	94 Pad 7 (halo)
87 Lead 8 (bass + lead)	95 Pad 8 (sweep)
Synth Effects	Ethnic
96 FX 1 (rain)	104 Sitar
97 FX 2 (soundtrack)	105 Banjo
98 FX 3 (crystal)	106 Shamisen
99 FX 4 (atmosphere)	107 Koto
100 FX 5 (brightness)	108 Kalimba
101 FX 6 (goblins)	109 Bagpipe
102 FX 7 (echoes)	110 Fiddle
103 FX 8 (sci-fi)	111 Shanai
Percussive	Sound Effects
112 Tinkle Bell	120 Guitar Fret Noise
113 Agogo	121 Breath Noise
114 Steel Drums	122 Seashore
115 Woodblock	123 Bird Tweet
116 Taiko Drum	124 Telephone Ring
117 Melodic Tom	125 Helicopter
118 Synth Drum	126 Applause
119 Reverse Cymbal	127 Gunshot

Стандартные ударные инструменты General MIDI доступны в канале 10:

35 Acoustic Bass Drum	59 Ride Cymbal 2
36 Bass Drum 1	60 High Bongo
37 Side Kick	61 Low Bongo
38 Acoustic Snare	62 Mute High Conga
39 Hand Clap	63 Open High Conga
40 Electric Snare	64 Low Conga
41 Low Floor Tom	65 High Timbale
42 Closed High-Hat	66 Low Timbale
43 High Floor Tom	67 High Agogo
44 Pedal High Hat	68 Low Agogo
45 Low Tom	69 Cabasa
46 Open High Hat	70 Maracas
47 Low-Mid Tom	71 Short Whistle
48 High-Mid Tom	72 Long Whistle
49 Crash Cymbal 1	73 Short Guiro
50 High Tom	74 Long Guiro
51 Ride Cymbal 1	75 Claves
52 Chinese Cymbal	76 High Wood Block
53 Ride Bell	77 Low Wood Block
54 Tambourine	78 Mute Cuica
55 Splash Cymbal	79 Open Cuica
56 Cowbell	80 Mute Triangle
57 Crash Cymbal 2	81 Open Triangle
58 Vibraslap

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

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. Чувствительность Pitch Bend может изменяться при помощи RPN 0; по умолчанию принимается предельное смещение на два полутона в любую сторону.

Системные сообщения

System Exclusive (SysEx)

Служат для передачи специальной информации определенным устройствам. В сообщении SysEx может передаваться любое количество байтов. Признаком конца сообщения служит байт F7. Первые три байта SysEx обычно содержат идентификатор производителя устройства (присваивается Ассоциацией Производителей MIDI-устройств - MMA), номер устройства в сети (задается с пульта) и код модели устройства (присваивается производителем). В остальном формат сообщений определяется производителем - это могут быть команды, параметры, оцифрованные инструменты, партитуры и т.п.

Шестнадцатеричные идентификаторы наиболее известных производителей:

Sequential Circuits		01
Big Briar		02
Octave / Plateau		03
Moog		04
Passport Designs		05
Lexicon		06
PAIA		11
Simmons		12
Gentle Electric		13
Fairlight		14
Bon Tempi		20
S.I.E.L.		21
SyntheAxe		23
Kawai		40
Roland		41
Korg		42
Yamaha		43

SysEx "General MIDI On" (переключение в режим GM для устройств, поддерживающих дополнительные стандарты): F0 7E 7F 09 01 F7.

SysEx "General Synth On" (переключение в режим Roland GS для устройств, поддерживающих этот стандарт): F0 41 10 42 12 40 00 7F 00 41 F7.

SysEx "XG System On" (переключение в режим Yamaha XG для устройств, поддерживающих этот стандарт): F0 43 1n 4C 00 00 7E 00 F7, где n - номер устройства в сети (устанавливается по-разному для разных устройств, по умолчанию 0).

Ряд устройств требует, чтобы включение режимов GS и XG выполнялось из режима GM. Переключение между режимами обычно занимает несколько десятков миллисекунд и вызывает также полный сброс MIDI-системы устройства.

Tune Request

Предписывает выполнить автоматическую подстройку устройствам, нуждающимся в ней. Обычно это относится к аналоговым синтезаторам, строй которых может смещаться из-за нестабильности управляющих элементов.

Song Position Pointer (ll - младший, mm - старший байт)

Служит для установки позиции в партитуре для устройств, имеющих встроенный секвенсор, автоаккомпанемент или ритм-блок. Задается номером четвертной (quarter) ноты с начала партитуры.

Song Select (ss - условный номер партитуры)

Определяет, какая из существующих партитур будет проигрываться при получении сообщения Start.

Start

Запускает прогрывание или запись выбранной партитуры с начала.

Stop

Останавливает проигрывание или запись партитуры.

Continue

Запускает проигрывание или запись партитуры с прерванного места, либо с позиции, установленной с помощью Song Position Pointer.

Timing Clock

Служит для синхронизации устройств и передается с частотой 6 сообщений на четвертную ноту. Генерация этого сообщения не является обязательной для передающего устройства.

Active Sensing

Используется для проверки наличия связи внутри MIDI-сети. Генерация сообщения не является обязательной для передающих устройств. В случае получения этого сообщения каждое приемное устройство переходит в режим слежения за MIDI-потоком, и в случае отсутствия любых сообщений в течение 300 мс автоматически отрабатывает контроллеры All Notes Off, All Sounds Off и Reset All Controllers. Это позволяет прекратить работу в случае нарушения связи в сети. Однако до первого прохождения этого сообщения по сети устройства не следят за длительностью пауз между сообщениями.

Применения MIDI

Основное применение MIDI - хранение и передача музыкальной информации. Это может быть управление электронными музыкальными инструментами в реальном времени, запись MIDI-потока, формируемого при игре исполнителя, на носитель данных с последующим редактированием и воспроизведением (так называемый MIDI-секвенсор), синхронизация различной аппаратуры (синтезаторы, ритм-машины, магнитофоны, блоки обработки звука, световая аппаратура, дымогенераторы и т.п.).

Устройства, предназначенные только для создания звука по MIDI-командам, не имеющие собственных исполнительских органов, называются тон-генераторами. Многие тон-генераторы имеют панель управления и индикации для установки основных режимов работы и наблюдения за ними, однако создание звука идет под управлением поступающих MIDI-команд.

Устройства, предназначенные только для формирования MIDI-сообщений, не содержащие средств синтеза звука, называются MIDI-контроллерами. Это может быть клавиатура, педаль, рукоятка с несколькими степенями свободы, ударная установка с датчиками способа и силы удара, а также - струнный или духовой инструмент с датчиками и анализаторами способов воздействия и приемов игры. Тон-генератор с достаточными возможностями по управлению может весьма точно воспроизвести оттенки звучания инструмента по сформированному контроллером MIDI-потоку.

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 обыч- но представляет собой отдельную партию произведения, исполняемую на одном MIDI-канале.
• 2 - совокупность нескольких произведений, каждое из которых сос- тоит 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.

Что такое MIDI.

Вначале о том, что такое MIDI. Большинство людей знакомы с этими четырьмя буквами как с "форматом файлов" для веселых мелодий к мобильным телефонам. MIDI расшифровывается как Musical Instrument Digital Interface. Это протокол, или способ обмена данными между устройствами (либо программами), поддерживающими этот протокол. Что за данные? Эти данные называются MIDI-сообщениями. Они содержат в себе ноты, а также дополнительные сведения о них - инструмент, громкость и другие.

Допустим, проигрыватель в мобилке считывает MIDI-файл и передает из него данные на простенький синтезатор, встроенный в мобильник. А синтезатор, получая эти MIDI-команды, выполняет их.

Есть несколько стандартов MIDI, и самый распространенный - это General MIDI (GM). Он определяет, кроме прочего, таблицу инструментов. Таблица эта ни что иное, как пронумерованный список из 128 названий инструментов. Например, под номером 1 идет акустическое пианино, под 69 - гобой, на номере 20 - церковный орган. По приведенной выше ссылке вы можете получить полный пронумерованный список инструментов.

Партии в MIDI распределены между 16 каналами. У вас есть 16 каналов, чтобы посылать в них ноты. Однако, это не ограничивает количество партий в песне. Канал номер 10 канал отведен для ударных. Все ноты, посылаемые на этот канал, будут воспроизведены виртуальной ударной установкой MIDI-синтезатора. При работе с виртуальными синтезаторами (а не встроенным в звуковую карту), каналы, как правило, не имеют значения, если только синтезатор не многоканальный. Например, у Edirol Orchestra - 16 каналов, на каждом по инструменту. И можно посылать партии на тот или иной канал.

"Железные" синтезаторы поддерживают GM, равно как и мобильные телефоны (в той или иной мере). Получается так - проигрыватель в мобилке просит встроенный синтезатор - сыграй-как мне инструментом номер такой-то такую-то ноту на такой-то громкости.

Для того, чтобы записать партии в MIDI, нужна программа, называемая секвенсером (sequencer). Есть много разных секвенсеров, о них я расскажу ниже, в разделе о DAW (программе звукозаписи и сведения). Применение "чистых" секвенсеров ограниченно, обычно их функциями обладают DAW, где и вы будете работать с MIDI. В секвенсере вы можете прописывать партию нотами, а можете квадратиками на особой сетке, именуемой пианороллом (pianoroll). В некоторых DAW/секвенсерах нет нотного стана, а есть только пианоролл. Секвенсер также позволяет записывать MIDI-ноты (и другие команды), играемые с MIDI-клавиатуры или синтезатора, подключенного через MIDI-вход.

Секвенсер умеет воспроизводить MIDI-партии как через синтезатор, встроенный в звуковую карту, так и на виртуальных инструментах, подключенных к секвенсеру. Эти инструменты обычно являются плагинами формата VSTi. В сети есть бесплатные такие плагины, а есть и большие коммерческие пакеты. Об этом поведаю в свое время. Таким образом, при работе с MIDI у вас всегда под рукой целый оркестр из 128 стандартных инструментов (из "прошивки" синтезатора звуковой карты) и неограниченного количества дополнительных. И конечно же, вы можете создавать песни, где используются как MIDI, так и "живые" партии.

Отдельный разговор - качество звучания MIDI-партий. Всё зависит от того, на какой программный или железный синтезатор посылаются MIDI-сообщения. В старых звуковухах и мобилках были синтезаторы на основе FM (частотно-модуляционного) синтеза, который плох в попытках воспроизвести естественные инструменты, поэтому MIDI-файлы звучали в основном как набор писков. Сам по себе FM-синтез может давать удивительные красивые тембры, но звуковые карты с FM-синтезаторами звучали немногим лучше музыки с игровых консолей вроде NES - у нас более известен её клон "Денди". Там тоже, кстати, FM-синтезатор. Есть еще синтез на основе волновых таблиц (wavetable). Вместо попыток синтезировать тембр инструмента, воспроизводится его сэмпл. Существуют и другие виды синтеза, о которых я, вероятно, расскажу в новых редакциях книги.

Перейдем теперь к "железным" синтезаторам и MIDI-клавиатурам. Железный синтезатор нужен, чтобы ходить с ним на репетицию или играть на концерте, где нельзя использовать компьютер с секвенсером (конечно, если у вас есть такой ноутбук "на вынос"). В синтезаторе все звуки вшиты в сам синтезатор - он автономен, но ограничен в наборе инструментов. Да, в дорогие модели вы можете засовывать дополнительные инструменты, но эти "дорогие модели" стоят во много раз больше, чем навороченный компьютер. А дешевый синтезатор стоит до 100 долларов. Пригоден для квартирников.

MIDI-клавиатура - это фортепианная, "синтезаторная" клавиатура, подключаемая к компьютеру. Грубо говоря, это синтезатор без начинки. MIDI-клава просто посылает сообщения на программу-секвенсер, запущенную на компьютере. А уж секвенсер передает эти сообщения синтезатору звуковой карты или виртуальному инструменту. Кстати, и "железный" синтезатор можно использовать в качестве MIDI-клавы, если у такого синта есть MIDI-выход. MIDI-клавиатуры стОят начиная от ста с чем-то баксов.

Если вы соединили MIDI-клаву или синтезатор с секвенсером через MIDI-порты (либо USB), то секвенсер будет получать от клавиатуры играемую вами партию в виде нот, которые потом можно будет свободно понотно редактировать в секвенсере. Если вы сфальшивите - ничего страшного, исправите позже. Однако, если вы хотите сыграть партию тембрами вашего "железного" синтезатора, то его придется соединить с компьютеров уже через аналоговый вход, и запись будет сделана в формате цифрового звука, в WAV - то есть уже не ноты, и вы сможете разве что наложить какие-то эффекты, а не исправить мелодию в случае фальши.

Для домашней записи больше подходит MIDI-клавиатура, чем полновесный синтезатор. В последнем вы быстро наиграетесь со вшитыми звуками и всё равно будете использовать его как MIDI-клаву, играя виртуальными инструментами. Так стоит ли тратить деньги? С другой стороны, если вы выступаете где-то на концерте и хотите играть на клавишах, то понадобится либо "железный" синт, либо ноутбук с той же MIDI-клавой, что по цене, однако, дешевле мощного "железного" синтезатора. Я говорю о мощном.

Хотя в этой книге речь идет о любительской звукозаписи, однако давайте посмотрим на современный и, что называется - профессиональный - синтезатор KORG Oasis ценой около 8500 долларов. Что там внутри? Процессор Pentium 4 на 2.8 гигагерца, винчестер на 40 гигабайтов да 1 гигабайт оперативки, плюс сенсорный дисплей на 10.4 дюйма, ну и фортепианная клавиатура с разными дополнительными регуляторами. Всё это работает под управлением системы Linux. Конечно, есть еще звуковое сердце - сам собственно музыкальный синтезатор, основанный на уйме методов синтеза и сэмплинга. Эта звуковая начинка придет синтезатору своё, особое звучание.

А в случае использования MIDI-клавы вы вольны выбирать "начинку", используя виртуальные, программные синтезаторы, которые парой щелчков мыши подключаются к программе звукозаписи. О таких виртуальных синтезаторах речь пойдет немного позже. Выбираете нужный программный синт и играете на нем с MIDI-клавы.

MIDI-клава втыкается через кабель в MIDI-порт звуковухи или по USB. В последнем случае питание поступает тоже по USB. Синтезатор подключается через MIDI-порт - на которых звуковых картах он есть, на некоторых (встроенных) иногда отсутствует. Продаются еще кабели-переходники с MIDI на USB.

Большинство MIDI-клавиатур продаются только с USB-кабелем, без MIDI-кабеля и блока питания. Для подключения MIDI-клавы по USB нужен драйвер, прилагаемый на диске в коробке с клавиатурой. В Windows с этим трудностей нет, а под Linux такие дрова есть не ко всем клавам - спасибо производителям клавиатур за заботу! Для работы MIDI-клавы под Linux вам скорее всего понадобится блок питания и MIDI-кабель.

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.

Подключение MIDI-клавиатуры к звуковой карте, установленной в компьютер, осуществляется посредством MIDI-интерфейса. Для того чтобы выполнить необходимые соединения, совсем не обязательно вызывать специалиста. Вы в состоянии сделать это сами. А все, что необходимо знать о MIDI-интерфейсе, вы сейчас прочтете.

Musical Instrument Digital Interface (MIDI)

Начнем со слова "интерфейс". Интерфейс (Interface) - система унифицированных связей и сигналов, посредством которых устройства или программы взаимодействуют между собой.

Musical Instrument Digital Interface (MIDI) - цифровой интерфейс музыкальных инструментов. Стандарт на интерфейс создан ведущими производителями музыкальных инструментов: Yamaha, Roland, Korg, E-mu и др.

Различают аппаратный MIDI-интерфейс и формат MIDI-данных. Аппаратный интерфейс используется для физического соединения источника и приемника сообщений, формат данных - для создания, хранения и передачи MIDI-сообщений. Вопросы, связанные с форматом данных, мы рассмотрим в разд. 1.2, а сейчас познакомимся с аппаратной составляющей MIDI-интерфейса.

MIDI-интерфейс - это старт-стопный последовательный асинхронный интерфейс "токовая петля".

Словосочетание "старт-стопный" означает, что в каждом передаваемом сообщении обязательно должны содержаться признаки того, что процесс передачи начат (сигнал "Старт") и завершен (сигнал "Стоп").

В последовательном интерфейсе двоичные данные передаются не одновременно, а поочередно (последовательно).

Асинхронность интерфейса состоит в том, что начало передачи данных в нем не привязано к какому-либо определенному моменту времени. Передача осуществляется тогда, когда в этом возникает необходимость. Нажали на клавишу - в интерфейсе появилось сообщение об этом. Передающая сторона интерфейса активна, на ней имеется источник тока и коммутирующий элемент (в конечном счете, выключатель), а приемная - пассивна, на ней расположен только прибор-приемник тока. Принцип токовой петли заключается в том, что как только цепь выключателя будет замкнута, ток через нее потечет от положительного полюса источника (на передающей стороне) через "прямой" соединительный проводник кабеля, далее через приемник тока (на приемной стороне) и по "обратному" проводнику кабеля возвратится на приемную сторону ("втечет" в отрицательный полюс источника). Вот вам и токовая петля. Проходя сквозь приемник, ток выполнит предписанную ему роль: приведет в действие чувствительный элемент, в результате чего в приемнике и будет зафиксирован пришедший сигнал.

Структура элементарного MIDI-сигнала

Активный передатчик формирует токовую посылку с силой тока 5 мА. Токовая посылка соответствует логическому нулю, бестоковая - логической единице. Структура элементарного MIDI-сигнала (рис. 1.1) характеризуется следующими признаками: 7 битов данных, один бит (старший) статусный, один бит старта, один бит стопа. Проверка на четность отсутствует.

Вы видите, что столовый бит - единичный, а не нулевой. То есть в состоянии "Стоп" ток в цепи не течет. Это очень разумно. Экономится энергия и ресурсы элементов интерфейса. Ведь основную часть времени в M1DI-системе никаких событий не происходит: в среднем протяженность пауз значительно больше, чем протяженность тех интервалов времени, когда вы играете на MIDI-клавиатуре. Правда, ток может отсутствовать в цепи не только потому, что нет сообщений, но и из-за ее обрыва. Для своевременного выявления неисправного состояния MIDI-сети предусмотрена периодическая передача специального тестового сигнала. Если по прошествии определенного времени приемник его не обнаружит, то это будет считаться аварией, после чего MIDI-система отработает заранее обусловленную последовательность действий.

Рис. 1.1.Структура элементарного MIDI-сигнала:

Пропускная способность MIDI-канала 3,125 кбайт/с. Команды могут быть одно-, двух- и трехбайтными. Первый байт - статусный. Он определяет действие команды. За ним могут следовать 1 - 2 байта данных. Старший бит статусного байта 1, а байта данных - 0.

Соединительные MIDI-разъемы и MIDI-кабель

Полноценное MIDI-устройство имеет три соединительных разъема: MIDI In (вход), MIDI Out (выход) и MIDI Thru (на разъем MIDI Thru через буфер ретранслируется копия сигнала, поступающего с внешнего MIDI-устройства на вход MIDI In). Все разъемы - пятиконтактные. Контакты 4 и 5 - сигнальные, контакт 2 - экран. Полярность сигналов определяется относительно источника тока: контакт 4 - плюс (ток вытекает из вывода), контакт 5 - минус (ток втекает в вывод). Таким образом, для разъемов MIDI Out и MIDI Thru назначение контактов одно и то же, для разъема MIDI In - обратное.

Рис. 1.2. Схема распайки разъемов MIDI-кабеля:

Для соединения используется двужильный экранированный кабель. Соединение разъемов на двух концах кабеля - прямое (2-2, 4-4, 5-5). Схема распайки разъёмов MIDI-кабеля представлена на рис. 1.2.

Принцип соединения MIDI-устройств

Принцип соединения двух MIDI-устройств показан на рис. 1.3. Контакт передатчика, с которого во внешнюю цепь снимается сигнал, называется MIDI TXD (Transmitter Data). Контакт приемника, на который из внешней цепи должен поступать сигнал, - MIDI RXD (Receiver Data).

Рис. 1.3. Принцип соединения двух MIDI-устройств:

Аппаратная часть интерфейса MIDI замечательна тем, что разработчики предусмотрели в ней несколько мер, направленных на снижение уровня шума и помех. К простейшим, но достаточно эффективным мерам относится обязательное экранирование кабелей, соединяющих MIDI-устройства. Экран представляет собой проволочную оплетку, которая защищает проводники от проникновения в них электромагнитных волн, несущих помехи. И, что не менее важно, экран предотвращает излучение электромагнитных волн в окружающее пространство самим MIDI-кабелем. Посредством экрана помехи не проникают с одного инструмента на другой, так как в соответствии со стандартом MIDI исключено электрическое соединение экрана с корпусами одновременно двух MIDI-устройств. Самое главное, помехи не могут попасть с одного инструмента на другой еще и потому, что даже сигнальные провода не имеют непосредственной (говорят: гальванической) связи одновременно и с прибором-передатчиком, и с прибором-приемником MIDI-сообщений. Разумеется, здесь нет парадокса: если по проводам передается информация, значит, связь есть, но эта связь в действительности не гальваническая, а оптическая. Во входной цепи интерфейса MIDI включена пара оптоэлектронных приборов. Светодиод начинает светиться, когда по кабелю передается логический ноль, и гаснет, если передается логическая единица. Свет направлен на фотодиод, ток через который тем сильнее, чем сильнее этот прибор освещен. Цепочка преобразования сигналов такова: электрический ток - свет - электрический ток. Таким способом создается непреодолимое препятствие на пути протекания токов, несущих в себе помехи (величины этих токов недостаточно, чтобы светодиод стал излучать свет), в то же время цифровые сигналы проходят совершенно свободно.

Стандартом предусмотрено, что в сети MIDl-устройств в одно и то же время только одно из них может быть передатчиком MIDI-сообщений, а все остальные - только приемниками. Один MIDI-передатчик допускает подключение до четырех приемников. На рис. 1.4 представлен вариант подключения MIDI-устройств к MIDI-интерфейсу звуковой карты, установленной в компьютер.

Рис. 1.4. Подключение MIDI-устройств к звуковой карте:

MIDI-сигналы в разъеме игрового порта звуковой карты

Следует заметить, что у звуковых карт, как правило, отсутствуют стандартные MIDI-разъемы. Это связано с тем, что габариты не позволяют разместить их в прорезях на задней стенке компьютера, предназначенных для закрепления плат расширения. "Полуфабрикаты" MIDI-сигналов (MIDI RXD и MIDI TXD) выводятся на контакты разъема игрового порта (рис. 1.5).

Для правильной ориентации в номерах контактов нужно учесть, что разъем показан таким, каким он представлялся бы наблюдателю, сидящему внутри компьютера. Не очень удобная точка наблюдения, но именно ей соответствует рисунок, обычно приводимый в описании звуковой карты. Чтобы не запутать вас, на рис. 1.5 мы не стали менять направления взгляда.

Рис. 1.5. Назначение некоторых контактов разъема игрового порта:

Большинство контактов предназначено для подключения джойстика, однако, они нас сейчас не интересуют. Обратите внимание на следующие контакты:

• 4, 5 - соединенные с общим проводом блока питания компьютера или, как иногда говорят, с корпусом, с землей (на схемах это соединение обозначают GND);
• 1, 8, 9 - соединенные с выводом +5 В источника питания компьютера;
• 15 - на который из внешних цепей должен поступать сигнал MIDI RXD (Receiver Data);
• 12 - с которого во внешнюю цепь снимается сигнал MIDI TXD (Transmitter Data).

Наличие контактов 12 и 15, а также соответствующих им сигналов позволяет производителям и продавцам утверждать, что данная звуковая карта снабжена интерфейсом MIDI. Однако на деле сигналы MIDI TXD и MIDI RXD следует рассматривать как полуфабрикаты настоящих MIDI-сигналов. С их помощью можно принимать и передавать информацию, представленную стандартными для компьютеров значениями напряжения (говорят, уровнями транзисторно-транзисторной логики - TTL). И даже если заменить один из пятиконтактных разъемов MIDI-кабеля на разъем, соответствующий тому, что изображен на рис. 1.8, то подключить через этот кабель синтезатор к звуковой карте не удастся. Дело в том, что сигнал MIDI TXD не будет правильно восприниматься светодиодом, с помощью которого в интерфейсе MIDI передают полезные сигналы и прерывают гальваническую связь MIDI-устройств друг с другом.

Для подключения звуковой карты к MlDI-устройствам необходим переходной кабель-адаптер, содержащий оптронную развязку. При соединении MIDI-устройств нужно придерживаться несложного правила: кабель не должен соединять одноименные разъемы двух устройств, т. е. нельзя соединять MIDI Out одного устройства с MIDI Out другого, также MIDI In с MIDI In. Однако если вы случайно ошиблись, ничего страшного не случится: в схеме MIDI-интерфейса есть необходимая защита.

А вот один кабель или два следует протягивать между MlDI-устройствами, зависит от того, что это за устройства и в каких целях они используются.

Сначала рассмотрим наиболее вероятную ситуацию. Допустим, вы приобрели MIDI-клавиатуру и хотите подключить ее к звуковой карте, воспользовавшись MIDI-интерфейсом. Нет ничего проще, однако прежде необходимо разобраться, чем же отличается MIDI-клавиатура от клавишного электронного музыкального инструмента (синтезатора). Последний содержит и клавиатуру, и блок синтеза, поэтому в состоянии самостоятельно формировать звуки. Все современные синтезаторы оснащены MIDI-интерфейсом. MIDI-клавиатура не обладает способностью синтезировать звук. Она предназначена лишь для того, чтобы посредством MIDI-интерфейса управлять работой внешнего (по отношению к ней) синтезатора. Это, прежде всего, наиболее дешевый вариант совместного использования нескольких синтезаторов. В этом случае они могут не иметь собственных клавиатур, чем и определяется их относительно низкая стоимость. Синтезатор, который не имеет собственной клавиатуры, принято называть тон-генератором.

Подключение к звуковой карте MIDI-клавиатуры и MIDI-синтезатора

Вернемся к вопросу о подключении MIDI-клавиатуры к звуковой карте (рис. 1.6). Действительно, сделать это очень просто: в гнездо MIDI Out клавиатуры вставьте вилку MIDI In адаптера, а 15-контактный разъем MIDI-адаптера соедините с разъемом игрового порта, расположенным на звуковой карте. MIDI-клавиатура здесь будет играть роль ведущего MIDI-устройства, а звуковая карта - ведомого.

Рис. 1.6. Подключение MIDI-клавиатуры к звуковой карте:

Если у вас уже имеется современная, с широкими функциональными возможностями звуковая карта и вы хотите исполнять музыку не с помощью мыши, а проверенным дедовским способом, перебирая белые и черные клавиши, то MIDI-клавиатура - это выход из положения. Заметим, что в продаже имеются музыкальные синтезаторы с клавиатурой и MIDI-интер-фейсом. Некоторые из них (относительно простые) немногим дороже MIDI-клавиатур. В режимах исполнения и записи композиции синтезатор можно использовать в качестве MIDI-клавиатуры. Для этого следует выполнить такое же соединение, как и в случае подключения MIDI-клавиатуры: MIDI Out синтезатора соединить с входом MIDI In адаптера.

При проигрывании композиции внешний синтезатор с клавиатурой можно использовать как дополнение к звуковой карте и извлекать из него звуки тех инструментов, которые отсутствуют в палитре звуковой карты. Для реализации этой возможности выход MIDI Out адаптера следует соединить со входом MIDI In синтезатора (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Схема подключения внешнего синтезатора к звуковой карте:

Решение проблемы самовозбуждения MIDI-системы

При некорректном выборе режима работы музыкального редактора соединение по схеме, приведенной на рис. 1.7, может вызвать неприятный эффект: поданное с клавиатуры сообщение, например нажатие клавиши, поступит на звуковую карту, а оттуда вновь в синтезатор, а с синтезатора вновь на звуковую карту... И так до бесконечности. Система зациклится, возбудится и перегрузится. Звуки будут слышны неинтересные. Что следует сделать, чтобы избежать этого?

Из рис. 1.7 следует, что оба устройства - и звуковая карта и синтезатор - одновременно оказываются и MIDI-приемниками и MIDI-передатчиками. Это недопустимо. Тривиальный выход - отключить второй кабель на время использования синтезатора в качестве MIDI-клавиатуры и подключить его при воспроизведении записанной ранее мелодии, - крайне неудобен. Все эти отключения, подключения, поверьте, кончатся плохо. Проще и безопасней для аппаратуры и вашего кошелька выполнить необходимую коммутацию на логическом уровне. Делается это или непосредственно в синтезаторе (выключателем Local Off), или в музыкальном редакторе.

Однако было бы правильнее решить проблему зацикливания, манипулируя опциями ретрансляции MIDI-сообщений. Суть дела состоит в том, что MIDI-информация, поступающая на вход устройства (или программы, в нашем случае Cubase SX), транслируется на его выход. Рассмотрим классический пример, когда синтезатор звуковой карты используется совместно с внешним синтезатором, который, в свою очередь, еще и выполняет функции MIDI-клавиатуры. Зацикливание неминуемо возникнет в том случае, если вы выберете трек, у которого в качестве портов ввода/вывода заданы порты, физически подключенные к внешнему синтезатору. Последовательность возникновения нежелательного эффекта зацикливания такова:

1. Вы нажимаете на синтезаторе клавишу, синтезатор воспроизводит соответствующую ноту.
2. MIDI-сообщение типа Note On (см. разд. 1.2.1) поступает в звуковой редактор.
3. В звуковом редакторе, благодаря ретрансляции MIDI-сообщений, это же сообщение передается на входной порт синтезатора.
4. Синтезатор, получив сообщение Note On, отрабатывает его, воспроизводя соответствующую ноту (заметьте, уже не в первый раз).
5. В синтезаторе тоже работает ретрансляция MIDI-сообщений (можно ли ее отключить и как это сделать - ищите в руководстве пользователя), поэтому дальше см. п. 2.

Чтобы разорвать эту цепочку, следует отключить ретрансляцию MIDI-сообщений или в синтезаторе, или в программе (как правило, в музыкальных редакторах эта опция по умолчанию включена). В Cubase SX следует поступить так: откройте меню File , выберите команду Preferences . Откроется диалоговое окно Preferences . В дереве, находящемся в левой части окна, выберите ветвь MIDI. На открывшейся вкладке MIDI сбросьте флажок MIDI Thru Active . Теперь зацикливания не будет. Убедиться в этом можно, нажав ОК , после чего диалоговое окно Preferences закроется. Можно также нажать кнопку Apply , окно Preferences останется открытым, а изменения, внесенные вами, будут применены.

При сброшенном флажке MIDI Thru Active теряется возможность использовать внешний синтезатор в качестве MIDI-клавиатуры для управления встроенным синтезатором звуковой карты.