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)

На сообщения, передающие значение старшего или младшего байта параметра, устройства реагируют немедленно, используя в качестве недостающего байта либо ранее переданное, либо установленное по умолчанию значение. Это можно использовать для передачи значений, отличающихся только одним байтом, передавая только изменившийся байт.

Для отмены ранее зафиксированных номеров RPN и NRPN служит резервный номер RPN 16383 — после посылки контроллеров 100 и 101 со значениями 127 контроллеры Data Entry отключаются от ранее назначенных RPN и NRPN.

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

Стандарты MIDI-систем

9.1. Стандарт General MIDI (MMA)

Стандарт General MIDI (единый MIDI, GM) разработан ассоциацией MIDI-производителей (MMA) в 1991 г. в целях обеспечения частичной совместимости выпускаемых MIDI-устройств и облегчения переноса партитур между устройствами различных производителей. Устройство, совместимое с GM Level 1, должно удовлетворять следующим требованиям:

· полифония не менее 24 голосов;

· наличие 128 мелодических и 47 ударных тембров;

· раздельный выбор тембров по всем 16 MIDI-каналам;

· поддержка специальных канальных контроллеров 121 и 123;

· выделение канала 10 для ударных тембров, остальных каналов — для мелодических тембров.

Мелодическим и ударным тембрам присвоены постоянные номера. Мелодические тембры распределены по 16 группам с 8 тембрами в каждой и выбираются сообщением Program Change в каналах 1-9 и 11-16:

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

 

Ударные тембры выбираются номером ноты 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

 

Полифония в 24 голоса устанавливается либо общей для всех каналов, либо с разделением на 16 голосов для мелодических каналов и 8 — для ударных. Поведение системы при исчерпании свободных голосов стандартом не определено.

В GM обязательна поддержка следующих контроллеров:

1 — Modulation (глубина частотной модуляции)

7 — Main Volume (громкость всех звуков в канале)

10 — Pan (панорама — положение инструмента на стереопанораме)

11 — Expression (экспрессивность, выразительность звука)

64 — Sustain Pedal (удержание звучания всех отпущенных нот)

Контроллер Main Volume служит для долговременной установки громкости в канале, а Expression — для управления громкостью звучания отдельных нот или партий.

Для устройств, поддерживающих, кроме GM, другие стандарты синтеза, введен SysEx «General MIDI On» для переключения в режим GM: F0 7E 7F 09 01 F7.

 

9.2. Стандарт General Synthesis (Roland)

Стандарт General Synthesis (единый синтез, GS) разработан фирмой Roland в 1991 г., практически одновременно с GM. Целью создания стандарта было обеспечение совместимости не только базового набора тембров и способов управления, но и более тонких методов воздействия на звук. Требования к устройству, поддерживающему GS:

· поддержка стандарта GM Level 1;

· поддержка 98 дополнительных тембров и 8 наборов ударных;

· приоритетное назначение голосов каналам — вначале 10, далее — с 1;

· назначение дополнительных ударных каналов через SysEx;

· резервирование голосов в канале через SysEx;

· наличие управляемого резонансного фильтра в каждом канале;

· поддержка эффектов Reverb, Chorus и Delay.

Выбор банков осуществляется передачей старшего байта номера (контроллер 0). Младший байт (контроллер 32) при этом либо не используется, либо переключает режимы совместимости (например, SC55/SC88). Основной набор тембров (General MIDI) выбирается банком 0. Дополнительны мелодические тембры и звуковые эффекты распределены по 12 банкам, именуемым Variation Tones: 1..9, 16, 24 и 32. Дополнительные наборы ударных и набор звуковых эффектов имеют нумерацию (начиная с нуля):

8 Room Kit

16 Power Kit

24 Electronic Kit

25 TR-808 Kit

32 Jazz Kit

40 Brush Kit

48 Orchestra Kit

56 SFX Kit

Cтандартом введены дополнительные контроллеры:

5 — Portamento Time (время скольжения от ноты к ноте)

6 — Data Entry MSB (ввод данных, старший байт)

65 — Portamento (включение/выключение режима портаменто)

66 — Sostenuto Pedal (удержание звучания отдельных нот (аккорда))

67 — Soft Pedal (приглушение звука)

84 — Portamento Control (номер ноты начала скольжения)

91 — Reverb Level (глубина реверберации)

93 — Chorus Level (глубина хорового эффекта)

98 — NRPN LSB (номер незарегистрированного параметра, младший байт)

99 — NRPN MSB (номер незарегистрированного параметра, старший байт)

а также — 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)

и 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 (контроллер 6).

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.

Устройства, совместимые с GS, должны поддерживать SysEx «General Synth On» (переключение в режим Roland GS): F0 41 10 42 12 40 00 7F 00 41 F7.

 

9.3. Стандарт Extended General (Yamaha)

Стандарт Extended General (расширенный единый, XG) разработан фирмой Yamaha в 1994 г. в виде расширения стандарта GS. Целью расширения стандарта было в первую очередь внесение развитого управления эффект-процессором и значительное увеличение количества тембров. Устройства, удовлетворяющие XG, способны самостоятельно создавать достаточно современное звучание без применения дополнительных тонгенераторов и модулей обработки, и к тому же гарантируют переносимость партитур с младших моделей на старшие практически без доработки. Требования к устройству, поддерживающему базовый уровень XG (Level 1):

· 32-голосная полифония;

· поддержка стандартов GM и GS;

· наличие 676 мелодических тембров и 21 набора ударных/эффектов;

· независимая подстройка высоты каждой ступени звукоряда;

· поддержка плавного скольжения высоты тона (портаменто);

· управление чувствительностью тембра к силе удара (Velocity);

· синхронное и независимое управление высотой и амплитудой звука,

· частотой среза фильтра от нескольких MIDI-контроллеров;

· наличие трех эффект-процессоров — Reverb, Chorus и Variation.

Возможные расширения XG:

· до 64 MIDI-каналов (до четырех раздельных MIDI-портов с возможностью управления всем устройством по любому из них);

· до 64 AD-каналов — аналоговых каналов с АЦП на входе, сигналы с которых поступают на обработку эффект-процессорами;

· дополнительный трехполосный эквалайзер;

· дополнительные эффект-процессоры — Distortion, Harmonizer и т.п.

Набор тембров состоит из двух перекрывающихся наборов: 480/10 в режиме XG и 579/11 в режиме TG300B (GS).

В режиме GM доступны 128 стандартных мелодических тембров, стандартный набор ударных и стандартные контроллеры RPN. В режиме XG доступны дополнительные банки, контроллеры, NRPN и SysEx.

Выбор банков осуществляется передачей обоих байтов номера; при этом старший байт (контроллер 0) задает тип банка, а младший байт (контроллер 32) — номер банка указанного типа. В XG определено четыре типа банков:

0 Normal (мелодические)

64 SFX (звуковые эффекты с переменной высотой)

126 SFX (звуковые эффекты с фиксированной высотой)

127 Drums (ударные)

Любой MIDI-канал путем выбора банка может быть установлен в мелодический или ударный режим.

В режиме XG доступны 44 банка мелодических тембров:

0 Standard (General MIDI)

1 KSP (Key Scale Panning — панорамирование по клавиатуре)

3 Stereo (стереофонические)

6 Single

8 Slow (имитация медленного звукоизвлечения)

12 Fast Decay (с быстрым затуханием)

14 Double Attack (сдвоенные)

16-17 Bright (яркие)

18-19 Dark (тусклые)

20 Resonant (с резонансом)

24 Attack (с мягкой атакой)

25 Release (с послезвучием при отпускании клавиши)

27 Rezo Sweep (со скользящим резонансом)

28 Muted (приглушенные)

32 Detune 1 (с расстройкой слоев)

33 Detune 2

34 Detune 3

35 Octave 1 (слои настроены в октаву)

36 Octave 2

37 5th 1 (слои настроены в квинту)

38 5th 2

39 Bend

40-42 Tutti (слои из разных звуков)

43 Velo-Switch (с переключением по силе удара)

45 Velo-Xfade (с плавным переходом по силе удара)

64-72,

96-101 Other wave (прочие тембры)

9 банков ударных тембров:

0 Standard Kit 1

1 Standard Kit 2

8 Room Kit

16 Rock Kit

24 Electro Kit

25 Analog Kit

32 Jazz Kit

40 Brush Kit

48 Classic Kit

и 2 банка звуковых эффектов:

0 SFX 1

1 SFX 2

В режиме TG300B/GS раскладка банков и инструментов совпадает с GS.

Стандартом XG введены контроллеры, дополнительные к GS:

38 — Data Entry LSB (ввод данных, младший байт)

71 — Harmonic Content (содержание гармоник, добротность фильтра)

72 — Release Time (время затухания звука после выключения ноты)

73 — Attack Time (время нарастания звука после включения ноты)

74 — Brightness (яркость, частота среза фильтра)

94 — Variation Level (глубина эффекта Variation)

96 — Data Increment (увеличение xRPN на 1, значение игнорируется)

97 — Data Decrement (уменьшение xRPN на 1, значение игнорируется)

Почти все контроллеры, стандартизированные в XG, до этого успели стать стандартом де-факто во многих инструментах.

Стандартом также введены дополнительные к GS 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)

Три эффект-процессора являются полностью независимыми, каждый из них может обрабатывать сигнал от произвольного количества каналов. Reverb и Chorus являются системными (System) эффектами — через них проходит сигнал от каждого канала с возможностью независимой регулировки глубины эффекта. Variation может работать в режиме как системного, так и выделенного (Insertion) эффекта, когда процессор обрабатывает сигнал только одного канала.

XG Level 1 определяет по 8 эффектов типа Reverb и Chorus и 36 эффектов типа Variation, в число которых также входит по 8 таких же типов Reverb и Chorus. Параметры каждого из трех выбранных эффектов управляются посредством набора SysEx.

Устройства, совместимые с XG, должны поддерживать SysEx «XG System On» (переключение в режим Yamaha XG): F0 43 1n 4C 00 00 7E 00 F7, где n — номер устройства в сети (устанавливается по-разному для разных устройств, по умолчанию 0). Для полной инициализации MIDI-системы необходима подача этого сообщения из режима GM.