Приемы организации MIDI-соединений

Интерфейс определяет три типа портов: MIDI-In, MIDI-Out и MIDI-Thru.

Входной порт MIDI-In представляет собой вход интерфейса «токовая петля 10 мА», гальванически развязанного от приемника оптроном с быстродействием не хуже 2 мкс. Устройство отслеживает информационный поток на этом входе и реагирует на адресованные ему команды и данные.

Выходной порт MIDI-Out представляет собой выход источника тока 10 мА, гальванически связанного со схемой устройства. Ограничительные резисторы предохраняют выходные цепи от повреждения при замыкании на землю или источник 5 В. На выход подается информационный поток от данного устройства. В потоке может содержаться и транслированный входной поток.

Транзитный порт MIDI-Thru (не обязателен) служит для ретрансляции входного сигнала.

В качестве разъемов применяются 5-контактные разъемы DIN, распространенные в бытовой звуковой аппаратуре. На всех устройствах устанавливаются розетки, на кабелях — вилки. Все соединительные кабели MIDI унифицированы (рис. 13.1). Контакт 2 — экран кабеля — соединяется с общим проводом только на стороне передатчика (на разъемах MIDI-Out и MIDI-Thru).

Рис. 13.1. Соединительные кабели MIDI

В маркировке входов и выходов, указанной около разъемов, бывают разночтения. Одни производители пишут «In» или «Out» в соответствии с функцией разъема данного устройства (и это, правильно), тогда любой кабель соединяет «In» и «Out». Другие считают, что подпись должна обозначать функцию подключаемого устройства. Тогда кабель будет соединять разъемы с обозначениями «In» — «In» и «Out» — «Out».

Интерфейс позволяет объединить группу до 16 устройств в локальную сеть. Топология должна подчиняться правилу: вход MIDI-In одного устройства должен подключаться к выходу MIDI-Out или MIDI-Thru другого. При планировании MIDI-сети необходимо руководствоваться информационными потоками и связью устройств. Управляющие устройства — клавиатуры, секвенсоры (в режиме воспроизведения), источники синхронизации — должны находиться перед управляемыми. Если устройства нуждаются в двунаправленном обмене, они соединяются в кольцо. Возможно применение специальных мультиплексоров, позволяющих логически коммутировать несколько входных потоков в один выходной. Вырожденным случаем кольца является двунаправленное соединение двух устройств. Несколько вариантов соединения приведено на рис. 13.2.

Рис. 13.2. Варианты топологии сети MIDI:
a) цепь; б) кольцо с мультиплексором

Мультиплексор [multiplexer] —устройство, обеспечивающее сопряжение (мультиплексирование) нескольких каналов передачи данных в один общий канал путем использования одного из методов цифрового мультиплексирования.

 

14. Наиболее часто встречающиеся вопросы по MIDI

MIDI — это аббревиатура английских слов: Musical Instruments Digital Interface, или Цифровой Интерфейс Музыкальных Инструментов. Это обмен цифровыми электронными сигналами между музыкальными инструментами, к которым можно отнести и звуковую карту. Все данные передаются в двоичном цифровом коде, т.е. в виде «1» и «0». MIDI — это не формат файлов, а способ обмена сообщениями между различным музыкальным оборудованием, а сами файлы, содержащие MIDI сообщения, имеют формат SMF (Standard MIDI File). Сообщения эти выглядят так: инструмент №1 посылает ноту номер 43, длительностью 99, сыгранную программой 1 на канале 16; или инструмент № 2 устанавливает громкость в 100, на канале 16; или инструмент № 1 посылает сообщение <12345 87654 97976 87654> инструменту № 16.

MIDI устройства обмениваются между собой сообщениями вида: Передатчик сообщения, приемник(и) сообщения, тип сообщения (нота, параметр, текст, цифры и т.п.). При этом сам смысл сообщений расшифровывается теми, кому они были посланы. Например, команда для светового пульта: сменить красный цвет на синий.

Музыкальные звуки реализуют специальные устройства — звуковые (музыкальные) модули. Обычно их называют синтезаторами (хотя большинство из них таковыми не являются, поскольку не создают, а только воспроизводят заранее записанные разными способами звуки). Они превращают MIDI-сообщения в звучание нот.

Звучание музыки, записанной в формате MIDI, целиком и полностью определяется имеющимся у вас оборудованием. При этом следует заметить, что разные синтезаторы будут по-разному воспроизводить один и тот же MIDI-файл.

Synthesizer — Синтезатор. Устройство для создания музыкальных тонов.

WaveTable — Таблица Волн. Наиболее точный вид синтеза.

Это запись всего спектра волн, возникающих при всех способах звукоизвлечения и описания степени их присутствия во все моменты звучания инструмента при всех положениях рабочих органов. В реальных синтезаторах вместо таблицы волн применяется формантный синтез, при котором используются не все, а только характерные волны. Стоит такой вид синтеза дорого и используется в профессиональном оборудовании.

Sample — Сэмпл (образец звука). Очень часто бывает достаточно записать звуки и потом просто воспроизводить их в нужный момент — например, записав звук всех клавиш рояля.

SamplePlayback — Способ генерации, основанный на вышеуказанной методике проигрывания предварительно записанных звуков. Весь набор инструментов, воспроизводимых с помощью имеющихся звуков, называют банком. Устройства этого типа наиболее распространены. Многие синтезаторы других типов также используют этот метод как основу.

Samlper — устройство для воспроизведения фрагментов звучания (сэмплов). Обычно выполняет функции SamplePlayback-устройств. В отличие от синтезаторов, здесь нет готовых звуков.

Physical Modelling — Физическое моделирование (имитация физических процессов, приводящих к определенному звучанию инструмента). Основными способами синтеза звука являются:

– аддитивный синтез путем добавления гармоник к основному сигналу,

– субтрактивное удаление лишних гармоник из основного сигнала,

– формантное сложение сигнала из отдельных гармоник.

В чистом виде эти виды синтеза для создания звуков не используются из-за отсутствия чистых музыкальных тонов. Основной создания звука из отдельных составляющих является обычно комбинацией этих методов. Применяется моделирование при помощи различных алгоритмов физических устройств: генераторов, усилителей, фильтров.

Analog — Аналоговый (подобный). Природный сигнал, характеризующийся непрерывностью и соответствием записи своему оригиналу. При помощи современного оборудования запись, а главное хранение таких сигналов без искажения невозможны. Тем не менее, это наиболее натуральная форма представления сигнала (все природные процессы и звук в том числе — аналоговые).

Digital — Цифровой. Представление сигнала числовыми значениями уровня — характеризуется дискретностью (прерывистостью). В этом случае исходный сигнал записывается в виде значений уровня через определенные промежутки. Частота промежутков (дискретизация) определяет близость записи к форме оригинала, а разрядность используемых чисел — соответствие амплитуде. Основное преимущество такого сигнала — возможность хранения и обработки без потери качества.

Virtual Synthesizer — Виртуальный (ненастоящий) синтезатор. Реализация функций синтезатора на имеющемся оборудовании (например, в виде программы для компьютера или при помощи функций другого синтезатора).

General MIDI (GM) — Описание стандартного набора звуков и команд для MIDI-устройств.

GM2 (General MIDI Level 2) — Обновленная версия стандарта GM с увеличенным числом звуков и команд.

Extended General (XG) — Расширение стандарта General MIDI, используемое в инструментах фирмы Yamaha.

General Synthesis (GS) — Расширение стандарта General MIDI, используемое в инструментах фирмы Roland. Это расширение поддерживается подавляющим большинством инструментов других производителей.

Sequencer — Секвенсер. Устройство или программа для записи/воспроизведения последовательностей звуков синтезатора (MIDI сообщений).

Bank — Банк. Набор или объединение звуков и их параметров. Банками называют объединения номеров инструментов, наборы звуков, наборы характеристик звучания и т.п.

Polyphony — Полифония. Характеристика, отражающая количество одновременно воспроизводимых звуков (например, сколько нот одновременно способен воспроизводить синтезатор) Для General MIDI устройств полифония обычно составляет от 32 до 128 нот.

Multitibral — Мультитембральность. Определяет количество воспроизводимых разных звуков (например, количество инструментов единовременно воспроизводимых синтезатором). Для General MIDI устройств обычны значения от 16 до 32, что позволяет одновременно воспроизводить на 16 каналах разные инструменты.

Channel — канал. В MIDI передаваемым сообщениям присваивается номер канала (от 1 до 16). Получается как бы 16 дорожек воспроизведения. На каждой свой инструмент и свои ноты. Многие инструменты позволяют управлять распределением каналов и их характеристиками.

Port — Порт. Так обозначаются интерфейсы приема/передачи MIDI-сообщений. Обычно используются традиционные обозначения IN (Вход) OUT (Выход) и THRU (Сквозной, или транзитный). Выход одного устройства соединяется с входом другого устройства.

RPN — Registered Parameter Number (Значение известного параметра). Сообщения, изменяющие значения каких-либо параметров.

NRPN — Non-Registered Parameter Number (Значение неизвестного параметра). Сообщения, определяющие значения параметров. С точки зрения исполнителя сообщения RPN и NRPN несут одинаковую нагрузку изменение/задание параметров работы модуля.

SysEx — System Exclusive message (Эксклюзивное системное сообщение). Как явствует из названия — это сообщение специально для определенного устройства. Эти сообщения часто используются для задания режимов работы вместо NRPN и RPN, поскольку позволяют точно адресовать устройство, которому предназначены. Все модели MIDI-устройств имеют специальные идентификаторы, при том, что существуют идентификаторы групп, например GM-сообщения будут приняты всеми устройствами, совместимыми с General MIDI. Сообщения, адресованные Roland XP, будут приняты всеми модулями этой серии, а сообщения для XP-50 будут приняты только модулями этой модели. Если сообщения NRPN и RPN будут обрабатываться всеми устройствами, способными их принимать и обрабатывать, то SysEx только теми, которым они предназначались. При этом у NRPN и RPN есть большое преимущество: они быстрее обрабатываются модулем, поскольку однозначно указывают, какие параметры меняются. Для SysEx нужно дополнительное время, чтобы выяснить, что за параметры там указаны (поскольку эти сообщения могут передавать в модуль еще много разной информации). В выборе способа управления параметрами лучше опираться на инструкцию к модулю, обычно там указаны оптимальные методы.

SMF (Type 0, Type 1, Type 2) — Standard MIDI File (Стандартный MIDI-файл). Стандартный файл, содержащий MIDI-сообщения. Обычно SMF-файлы имеют расширение.MID (но необязательно, могут быть и.RMI). Эти файлы позволяют хранить записи и использовать их на разном оборудовании (при этом устройства могут использовать и собственные форматы хранения записей). Например, музыка на сайте MIDI.Ru. Некоторые мелодии, предназначенные для определенных синтезаторов, могут звучать некорректно на вашем синтезаторе, но их можно адаптировать к любому другому.