Musical Instrument Digital Interface

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
(přesměrováno z MIDI)
Skočit na: Navigace, Hledání
Jména a čísla MIDI not

MIDI (Musical Instrument Digital Interface) je volně přístupný průmyslový standard, který spravuje organizace MIDI Manufacturers Association (MMA). Tento standard obsahuje specifikace hardware i software pro digitální komunikaci mezi hudebními nástroji navzájem a dalšími zařízeními jako jsou sequencery, počítače, mixery nebo i jevištní technika, třeba ovládání reflektorů[1]. Digitální MIDI komunikace nahradila předchozí analogovou komunikaci VC/Trig, která nebyla standardizována a nebyla proto kompatibilní mezi nástroji různých výrobců elektronických hudebních nástrojů.

MIDI standard mimo jiné obsahuje specifikace pro hardware (obvod s proudovou smyčkou, konektor), pro komunikační protokol (sériový) a pro datový protokol. V dnešní době je nejdůležitější specifikace datového protokolu, protože k přenosu dat se dnes běžně používají i nestandardní (z pohledu MIDI specifikace) transportní vrstvy. Například USB nebo Bluetooth rozhraní.

Historie[editovat | editovat zdroj]

Všechno začalo už v roce 1981 na výstavě NAMM (National Association of Music Merchants) v USA. Finální MIDI verze 1.0 se poprvé objevila 5. srpna 1983. Prvním výrazným propagátorem MIDI mimo výrobce hudebních nástrojů se stala americká společnost Atari, která rozhraním MIDI vybavila své počítače Atari ST a STE.

Technická specifikace[editovat | editovat zdroj]

Hardware[editovat | editovat zdroj]

Přenos dat je sériový a asynchronní (podobný např. RS-232) s rychlostí 31250 bit/s. Používá proudovou smyčku s proudem 5 mA a galvanickým oddělením na vstupu.

MIDI konektory a kabely.

Pro propojení přístrojů se používají 5-pólové konektory DIN a dvojžilové stíněné kabely. Komunikace je jednosměrná, pro obousměrnou komunikaci musí být přístroje vybaveny více konektory. Některé přístroje obsahují až tři konektory označené In, Out a Thru. Konektor In je vstupní, přes konektor Out jsou vysílány MIDI zprávy generované zařízením a na konektor Thru jsou kopírována data přicházející na vstup. Některá MIDI zařízení používají funkci Soft Thru, která slučuje vstupní data s interně generovanými daty a vše posílá na konektoru Out.

Moderní přístroje podporují obousměrnou MIDI komunikaci přes nestandardní rozhraní, např. přes USB pro propojení k PC nebo Bluetooth pro propojení s mobilními zařízeními typu iPad.

Komunikace[editovat | editovat zdroj]

Komunikace MIDI nepřenáší mezi hudebními nástroji audio signál (zvuk), ale informace o událostech. Typicky informace, co hudebník se svým nástrojem dělá. Například u keyboardu o stisku nebo puštění klávesy či použití jiného kontroleru, jako je třeba pedál nebo potenciometr. Událost může mít několik parametrů. Například stisk klávesy má dva parametry. Která klávesa byla stisknuta a jak rychle/silně byla stisknuta.

Nástroj může MIDI události jen vysílat (má jen vysílač), nebo jen přijímat nebo vysílat i přijímat. Jen vysílač mají typicky master keyboardy, kterými se ovládají ostatní MIDI nástroje a které nejsou vybaveny vlastním syntezátorem. Přijímač i vysílač mají typicky keyboardy, které umožňují posílat hru hráče třeba do nahrávacího sequenceru, ale mohou být i ovládány z master keyboardu a fungovat jako syntezátor. Je také možné nechat keyboard ovládat ze sequenceru, kdy keyboard na základě přijímaných událostí hraje hudební podklad a do toho na něm současně hraje živě hudebník.

Komunikace se přenáší pomocí stavových a datových bytů. Datový byte může nabývat hodnot 0x00 až 0x7F a stavový byte může nabývat hodnot 0x80 až 0xFF. Na první pohled se tak od sebe liší stavem 8 bitu. Událost začíná typicky stavovým bytem, který specifikuje o jakou jde událost a za ním může následovat jeden nebo více datových byte. V době vzniku MIDI se šetřilo každým byte, takže protokol je navržen datově velmi úsporně. Je to nutné i pro pomalost sériové komunikace, aby bylo možno skrz dráty dostat co nejvíc událostí. Z toho důvodu se stavový byte nevysílá zbytečně opakovaně za sebou, ale jen při změně události. Je-li událost stejná, posílají se jen datové byte, nazývá se ti Running Status.

MIDI kanály

Události se přenáší v tzv. kanálech, kde každý kanál představuje jeden hudební nástroj, ať reálný (fyzický) nebo virtuální (zvuková banka v klávesách). MIDI specifikace definuje 16 kanálů jako maximální počet. Tento limit umožňuje použít spolu max. 16 reálných hudebních nástrojů. V elektronických klávesách a podobně pak může současně hrát max. 16 různých virtuálních nástrojů. Stejné omezení platí i pro MIDI soubory (SMF). Kanál 10 je vyhrazen pro bicí, ostatním kanálům lze přiřadit libovolné nástroje. Je-li počet kanálů omezující, mohou se v jednom kanálu střídat různé virtuální nástroje.

Hra na kláviaturu keyboardu se může přenášet i do několika kanálů, běžně až do čtyř. Záleží na keyboardu a jeho nastavení. To umožňuje, aby hudebník současně ovládal několik nástrojů. Buď přes rozdělenou klaviaturu (hudebník každou rukou může hrát na jiný nástroj, třeba basu a kytaru), nebo přes vrstvy, kdy stisknutím jedné klávesy zazní několik nástrojů současně, třeba klavír a housle.

MIDI události

MIDI události jsou rozděleny na kanálové a systémové. Kanálové události se týkají jen nástroje pro daný kanál, systémové události se týkají všech nástrojů (platí pro všechny kanály).

Kanálové události:

0x8n - NOTE-OFF - note no - velocity

0x9n - NOTE-ON - note no - velocity'

0xAn - AFTERTOUCH - note no - pressure

0xBn - CONTROLLER - controller no - data'

0xCn - PROGRAM CHANGE - program no

0xDn - CHANNEL PRESSURE - pressure

0xEn - PITCH WHEEL - data1 - data2

n: 0 až F, číslo kanálu

note no: 0 až 127, číslo noty, střední C je 60

controller no: 0 až 127, adresa kontroleru. Adresy běžných kontrolerů jsou definovány, ale i tak je to zdroj možných nekompatibilit. Hodnotou je jeden datový byte, tedy číslo 0 až 127. U kontrolerů, kde je hodnota 0 až 127 nedostatečná, se věc řeší použitím dvouhodnotového kontroleru, což jsou v praxi dva kontrolery, jenž se považují za jeden a jejichž hodnoty se bitově sečtou. Tím je ale počet adres pro kontrolery omezen na pár desítek, což nemusí být dostačující. Omezení počtu adres kontrolerů se řeší mechanismem speciálního kontroleru, jenž sám představuje volbu kontroleru, tj. jeho hodnota je adresa kontroleru. Tento speciální kontroler je dvouhodnotový, což dává možnost adresovat přes 16 000 kontrolerů.

program no: 0 až 127, číslo nástroje. Přiřazení čísel nástrojům definuje norma General Midi (GM). Dnešní nástroje jsou ale mnohdy vybavený stovkami různých nástrojů. Řeší se to přepínáním banky nástrojů, kdy PROGRAM vybírá nástroj ze zvolené banky. Banka se volí pomocí speciálního dvouhodnotového kontroleru, tj. počet bank může být přes 16 000. Není-li zvolena banka, pak se považuje za defaultní banku banka číslo 0, která podléhá adresaci nástrojů dle GM. Ostatní banky jsou v rukou výrobců nástrojů a nejsou kompatibilní. Tj. v bance 10 na adrese 5 mohou být u různých výrobců různé nástroje. Existují různé další normy jako GS nebo XG, které jsou ale firemní a nejsou podporovány napříč všemi výrobci. To omezuje nebo stěžuje používání ne-GM nástrojů, midi souborů a podobně.

pitch wheel: to je kontroler, který jakýmsi řízením osudu dostal vlastní událost. Datové byty 1 a 2 se bitově sčítají, takže výsledkem těchto hodnot je jedna 14 bitová hodnota.

Systémové události:

0xF0 - SYSTEM EXCLUSIVE START - id výrobce - ... - 0xF7 0xF1 - MTC Quarter Frame Message - da 0xF2 - Song Position - data1 - data2 0xF3 - Song Select - data 0xF4 - 0xF5 - 0xF6 - Tune Request 0xF7 - SYSTEM EXCLUSIVE STOP 0xF8 - MIDI Clock 0xF9 - 0xFA - MIDI Start 0xFB - MIDI Continue 0xFC - MIDI Stop 0xFD - 0xFE - Active Sense 0xFF - Reset

MIDI v osobních počítačích[editovat | editovat zdroj]

15-pinový game port.

U osobních počítačů bývaly MIDI signály vyvedeny na game port, který byl obvykle součástí zvukové karty. Jedná se o 15-pinový konektor typu D-SUB „samice“. Pin 12 slouží jako výstup, pin 15 jako vstup. U game portu je použita TTL logika, takže kabel pro připojení MIDI zařízení ke zvukové kartě musí být doplněn o převodník mezi proudovou smyčkou a TTL. Některé zvukové karty obsahují přímo úplné MIDI rozhraní s konektory MIDI-In a MIDI-Out. Dnes jsou nejčastější MIDI převodníky připojované prostřednictvím rozhraní USB.

Pro zpracování MIDI-dat je nabízena celá řada aplikací a pro jejich uložení je používán formát SMF (Standard MIDI File).

MIDI klávesnice (Novation MM10) sloužicí pouze jako snímač stisků jednotlivých kláves a nahoře připojený MIDI sekvencer (Yamaha QY10) umožňující záznam a editaci stisků kláves. (Yamaha QY10 může navíc sloužit jako tónový generátor a také obsahuje miniaturní klávesnici.)

Pro méně technicky nadané hudebníky malé vysvětlení. Pro jednoduchost si představíme dva klávesové nástroje, propojené přes MIDI rozhraní. Jeden z nich je tedy řídící (master)(MIDI kabel připojený v konektoru OUT), druhý je řízený (slave)(kabel v konektoru IN). Začneme-li hrát na řídící nástroj, ten začne vysílat po MIDI kabelu data. Nejedná se o žádný zvuk, proudí tam pouze informace o tom, která klávesa byla právě stisknuta, jak silně a kdy byla uvolněna. (Těch dat je samozřejmě mnohem víc, ale pro hrubou představu je možné si představit, že klávesy řídícíno nástroje jsou jakoby táhly spojeny se stejnými klávesami řízeného nástroje). Řízený nástroj tedy přijme informaci, že na řídím nástroji byla právě stisknuta např. klávesa c1. Protože má zrovna nastaven zvuk dejme tomu trumpety, tak zahraje tón c1 trumpetovým zvukem a drží ho tak dlouho, dokud hudebník na řídícím nástroji tu klávesu neuvolní. Informace o stisknutých klávesách jsou ideální pro uložení v počítači. Program vám je hezky zobrazí, např. jako podlouhlé otvory (podle délky tónu) v "papírovém pásu" (tak to většinou vypadá a je to grafické znázornění papírového pásu,na který hrály pianoly),můžete je všelijak upravovat, mazat, připisovat další a nakonec si v dalším editoru nastavit i zvuk, kterým se mají přehrávat, jeho hlasitost, umístění v panoramě, úroveň hallu a chorusu a další údaje. Těchto "pásů" ( označují se jako kanály 1-16) máte k dispozici 16. Takže je možné si na první pás nahrát třeba part basy, na druhý piáno, na desátý bicí. Tato data pustíte z počítače do klávesového nástroje. Ten zjistí, že na prvním kanálu má nastavit zvuk basy a zahrát tón c1. Současně na druhém kanálu má nastavit zvuk klavíru a zahrát tóny c2,e2,g2. A na desátém kanálu sputit zvuk velkého bubnu a činelu. Je jasné, že když budete stejnou skladbu přehrávat přes různé klávesové nástroje nebo expandery (expander je pouze generátor zvuků, tedy jako klávesový nástroj bez klávesnice) výsledný zvuk se bude výrazně lišit podle jejich kvality přesto, že ta skladba bude pokaždé přehrána naprosto stejně.

Nástroje General MIDI - GM[editovat | editovat zdroj]

Následující tabulka obsahuje český překlad anglických názvů. Některé MIDI nástroje číslují nástroje takto, jiné mají číslování posunuté o jednotku, tzn. klavír je 1.

Číslo Anglicky Česky
Piano klavír
0 Acoustic Grand Piano koncertní křídlo
1 Bright Acoustic Piano ostře znějící klavír
2 Electric Grand Piano elektrické křídlo
3 Honky-tonk Piano honky-tonk pianino
4 Rhodes Piano Rhodes piano
5 Chorused Piano klavír s chorusem
6 Harpsichord cembalo
7 Clavinet klavinet
Pitched percussion melodické bicí
8 Celesta celesta
9 Glockenspiel zvonkohra
10 Music Box hrací skříňka
11 Vibraphone vibrafon
12 Marimba marimba
13 Xylophone xylofon
14 Tubular Bells trubicové zvony
15 Dulcimer dulcimer (trsátkem)
Organ varhany
16 Hammond Organ Hammondovy varhany
17 Percussive Organ perkusivní varhany
18 Rock Organ rockové varhany
19 Church Organ kostelní varhany
20 Reed Organ jazýčkové varhany
21 Accordion akordeon
22 Harmonica harmonika
23 Tango Accordion tango akordeon
Guitar kytara
24 Acoustic Guitar (nylon) akustická kytara (nylonové struny)
25 Acoustic Guitar (steel) akustická kytara (ocelové struny)
26 Electric Guitar (jazz) elektrická kytara (jazz)
27 Electric Guitar (clean) elektrická kytara (čistá)
28 Electric Guitar (muted) elektrická kytara tlumená
29 Overdriven Guitar přebuzená elektrická kytara
30 Distortion Guitar zkreslená elelektrická kytara
31 Guitar Harmonics flažolet
Bass strunné basy
32 Acoustic Bass kontrabas (pizzicato)
33 Electric Bass (finger) elektrická baskytara (prsty)
34 Electric Bass (pick) elektrická baskytara (trsátkem)
35 Fretless Bass bezpražcová baskytara
36 Slap Bass 1 slap baskytara 1
37 Slap Bass 2 slap baskytara 2
38 Synth Bass 1 syntetická baskytara 1
39 Synth Bass 2 syntetická baskytara 2
Strings smyčcové nástroje
40 Violin housle
41 Viola viola
42 Cello violoncello
43 Contrabass kontrabas (arco)
44 Tremolo Strings smyčce tremolo
45 Pizzicato Strings smyčce pizzicato
46 Orchestral Harp orchestrální harfa
47 Timpani tympány
soubory
48 String Ensemble smyčcový soubor
49 String Ensemble Slow smyčcový soubor (pomalé nasazení tónu)
50 SynthStrings 1 syntetické smyčce 1
51 SynthStrings 2 syntetické smyčce 2
52 Choir Aahs sbor, vokál A
53 Voice Oohs hlas U
54 Synth Voice syntetický hlas
55 Orchestra Hit orchestrální akcent
žesťové dechové nástroje
56 Trumpet trumpeta
57 Trombone pozoun (trombon)
58 Tuba tuba
59 Muted Trumpet trumpeta s dusítkem
60 French Horn lesní roh
61 Brass Section žesťová sekce
62 Synth Brass 1 syntetické žestě 1
63 Synth Brass 2 syntetické žestě 2
dřevěné dechové nástroje
64 Soprano Sax sopránsaxofon
65 Alto Sax altsaxofon
66 Tenor Sax tenorsaxofon
67 Baritone Sax barytonsaxofon
68 Oboe hoboj
69 English Horn anglický roh
70 Bassoon fagot
71 Clarinet klarinet
píšťaly
72 Piccolo pikola
73 Flute příčná flétna
74 Recorder zobcová flétna
75 Pan Flute Panova flétna (syrinx)
76 Bottle Blow foukání přes láhev
77 Shakuhachi šakuhači
78 Whistle píšťalka
79 Ocarina okarina
elektronické sólové zvuky
80 Square Wave syntetické sólo 1 (čtverec)
81 Sawtooth Wave syntetické sólo 2 (pila)
82 Synth calliope syntetické sólo 3 (calliope)
83 Chiffer lead syntetické sólo 4 (chiff, se vzduchem)
84 Charang syntetické sólo 5 (charang)
85 Solo Voice syntetické sólo 6 (hlas)
86 5th Sawtooth Wave syntetické sólo 7 (pila s kvintou)
87 Bass & Lead syntetické sólo 8 (bas + sólo)
elektronické doprovodné zvuky
88 Fantasia plocha 1 (fantazie)
89 Warm Pad plocha 2 (teplá)
90 Polysynth plocha 3 (polyfonní syntetizér)
91 Space Voice plocha 4 (kosmický sbor)
92 Bowed Glass plocha 5 (skleněná harmonika)
93 Metal Pad plocha 6 (kovová)
94 Halo Pad plocha 7 (halo)
95 Sweep Pad plocha 8 (sweep)
elektronické zvukové efekty
96 Ice Rain FX1 (ledový déšť)
97 Soundtrack FX 2 (soundtrack)
98 Crystal FX 3 (křišťál)
99 Atmosphere FX 4 (atmosféra)
100 Brightness FX 5 (jas)
101 Goblin FX 6 (goblins, skřítci)
102 Echo Drops FX 7 (ozvěny)
103 Star Theme FX 8 (sci-fi)
etnické
104 Sitar sitár
105 Banjo bendžo
106 Shamisen šamisen
107 Koto koto
108 Kalimba kalimba
109 Bagpipe dudy
110 Fiddle skřipky
111 Shanai šenai
perkusivní
112 Tinkle Bell rolničky
113 Agogo agogo
114 Steel Drums ocelové bubny
115 Woodblock ozvučná dřívka
116 Taiko Drum buben taiko
117 Melodic Tom melodický tom
118 Synth Drum syntetický buben
119 Reverse Cymbal činel pozpátku
zvukové efekty
120 Guitar Fret Noise zvuk kytarového pražce
121 Breath Noise zvuk dechu
122 Seashore příboj
123 Bird Tweet ptačí zpěv
124 Telephone Ring telefonní zvonek
125 Helicopter vrtulník
126 Applause potlesk
127 Gun Shot výstřel

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. Scalex. MIDI - Musical Instruments Digital Interface. ZX Magazín. 1994, čís. 3-4/94, s. 33-36. ISSN 1210-4833.  

Související články[editovat | editovat zdroj]

Standard MIDI File (zkráceně SMF)

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]