MIDI ( / ˈm ɪ d i / ; Musical Instrument Digital Interface ) — технический стандарт , описывающий протокол связи , цифровой интерфейс и электрические разъемы , которые соединяют самые разнообразные электронные музыкальные инструменты , компьютеры и соответствующие аудиоустройства для игры, монтаж и запись музыки. [1]
Один MIDI-кабель может передавать до шестнадцати каналов MIDI-данных, каждый из которых может быть направлен на отдельное устройство. Каждое взаимодействие с клавишей, кнопкой, ручкой или ползунком преобразуется в MIDI-событие, которое определяет музыкальные инструкции, такие как высота ноты , время и громкость . Одним из распространенных MIDI-приложений является игра на MIDI- клавиатуре или другом контроллере и использование его для запуска цифрового звукового модуля (который содержит синтезированные музыкальные звуки) для генерации звуков, которые слышит аудитория, создаваемых усилителем клавиатуры . MIDI-данные можно передавать через MIDI-кабель или USB- кабель, а также записывать на секвенсор или цифровую аудиостанцию для редактирования или воспроизведения. [2]
Также определен формат файла , в котором данные хранятся и обмениваются ими. Преимущества MIDI включают небольшой размер файла , простоту модификации и манипулирования, а также широкий выбор электронных инструментов и синтезаторов или звуков, сэмплированных в цифровом формате . [3] : 4 MIDI-запись исполнения на клавиатуре может звучать как фортепиано или другой клавишный инструмент; однако, поскольку MIDI записывает сообщения и информацию об их нотах, а не конкретные звуки, эту запись можно изменить на множество других звуков, от синтезированной или семплированной гитары или флейты до полного оркестра.
До появления MIDI электронные музыкальные инструменты разных производителей вообще не могли взаимодействовать друг с другом. Это означало, что музыкант не мог, например, подключить клавиатуру Roland к модулю синтезатора Yamaha. С помощью MIDI любую MIDI-совместимую клавиатуру (или другое устройство-контроллер) можно подключить к любому другому MIDI-совместимому секвенсору, звуковому модулю, драм-машине , синтезатору или компьютеру, даже если они произведены разными производителями.
Технология MIDI была стандартизирована в 1983 году группой представителей музыкальной индустрии и поддерживается Ассоциацией производителей MIDI (MMA). Все официальные стандарты MIDI разрабатываются и публикуются совместно MMA в Лос-Анджелесе и Комитетом MIDI Ассоциации индустрии музыкальной электроники (AMEI) в Токио. В 2016 году ММА учредила Ассоциацию MIDI (TMA) для поддержки глобального сообщества людей, которые работают, играют или творят с помощью MIDI. [4]
В начале 1980-х годов не существовало стандартизированных средств синхронизации электронных музыкальных инструментов, выпускаемых разными компаниями. [5] У производителей были свои собственные стандарты для синхронизации инструментов, такие как CV/gate , синхронизация DIN и цифровая шина управления (DCB). [6] Икутаро Какехаси , президент Roland , считал, что отсутствие стандартизации ограничивает рост индустрии электронной музыки. [6] В июне 1981 года он предложил разработать стандарт основателю Oberheim Electronics Тому Оберхейму , [5] который разработал свой собственный интерфейс, Oberheim System. [7]
Какехаси посчитал, что система Оберхайма слишком громоздка, и поговорил с Дэйвом Смитом , президентом Sequential Circuits , о создании более простой и дешевой альтернативы. [7] Пока Смит обсуждал концепцию с американскими компаниями, Какехаши обсуждал ее с японскими компаниями Yamaha , Korg и Kawai . [5] Представители всех компаний встретились, чтобы обсудить эту идею в октябре. [5] Первоначально в проекте были заинтересованы только Sequential Circuits и японские компании. [8]
Взяв за основу DCB компании Roland, [6] Смит и инженер Sequential Circuits Чет Вуд разработали универсальный интерфейс, позволяющий осуществлять связь между оборудованием разных производителей. Смит и Вуд предложили этот стандарт в статье « Универсальный интерфейс синтезатора» [9] на выставке Audio Engineering Society в октябре 1981 года. [10] [11] : 4 Стандарт обсуждался и изменялся представителями Roland, Yamaha, Korg, Каваи и последовательные схемы. [5] [12] : 20 Какехаши предпочитал название Universal Musical Interface (UMI), произносившееся как «ты-я» , [7] но Смит посчитал это «немного банальным». [13] Однако ему понравилось использование инструмента вместо синтезатора , и он предложил цифровой интерфейс музыкальных инструментов (MIDI). [13] [11] : 4 Роберт Муг , президент Moog Music , анонсировал MIDI в октябрьском номере журнала Keyboard за 1982 год . [14] : 276
На зимней выставке NAMM Show 1983 года Смит продемонстрировал MIDI-соединение между Prophet 600 и синтезаторами Roland JP-6 . Спецификация MIDI была опубликована в августе 1983 года. [5] Стандарт MIDI был представлен Какехаши и Смитом, которые получили премию «Техническая Грэмми» в 2013 году за свою работу. [15] [16] [17] В 1983 году были выпущены первые инструменты с MIDI, Roland Jupiter-6 и Prophet 600. В 1983 году появилась первая MIDI- драм-машина , Roland TR-909 , [18] [19 ] ] и первый MIDI- секвенсор Roland MSQ-700 были выпущены. [20]
Ассоциация производителей MIDI (MMA) была сформирована после встречи «всех заинтересованных компаний» на летней выставке NAMM 1984 года в Чикаго. Подробная спецификация MIDI 1.0 была опубликована на втором заседании ММА на летней выставке NAMM 1985 года. Стандарт продолжал развиваться, добавляя в 1991 году стандартизированные файлы песен (General MIDI) и адаптируясь к новым стандартам подключения, таким как USB и FireWire . В 2016 году была создана Ассоциация MIDI для продолжения надзора за стандартом. [8] Инициатива по созданию стандарта 2.0 была объявлена в январе 2019 года. [21] Стандарт MIDI 2.0 был представлен на зимней выставке NAMM 2020. [22]
BBC назвала MIDI одним из первых примеров технологии с открытым исходным кодом . Смит считал, что MIDI сможет добиться успеха только в том случае, если каждый производитель примет его, и поэтому «нам пришлось отказаться от него». [23]
Привлекательность MIDI изначально была ограничена профессиональными музыкантами и продюсерами , которые хотели использовать электронные инструменты при создании популярной музыки . Стандарт позволил различным инструментам взаимодействовать друг с другом и с компьютерами, что стимулировало быстрое расширение продаж и производства электронных инструментов и музыкального программного обеспечения. [12] : 21 Такая совместимость позволяла управлять одним устройством с другого, что уменьшало количество необходимого музыкантам оборудования. [24] Появление MIDI совпало с рассветом эры персональных компьютеров и появлением сэмплеров и цифровых синтезаторов . [25] Творческие возможности, открывающиеся благодаря технологии MIDI, помогли возродить музыкальную индустрию в 1980-х годах. [26]
MIDI представил возможности, которые изменили методы работы многих музыкантов. MIDI-секвенирование позволяет пользователю без навыков нотации создавать сложные аранжировки. [27] Музыкальное представление, состоящее всего из одного или двух участников, каждый из которых управляет несколькими устройствами с поддержкой MIDI, может обеспечить исполнение, аналогичное выступлению большой группы музыкантов. [28] Затраты на наем сторонних музыкантов для проекта могут быть уменьшены или устранены, [2] : 7 , а сложные произведения могут быть реализованы на такой маленькой системе, как синтезатор со встроенной клавиатурой и секвенсором.
MIDI также помог наладить домашнюю запись . Выполняя предпродакшн в домашней обстановке, артист может сократить затраты на запись, придя в студию звукозаписи с частично готовой песней. [2] : 7–8 В 2022 году газета Guardian написала, что MIDI остается таким же важным для музыки, как USB для вычислений, и представляет собой «важнейшую систему ценностей сотрудничества и взаимной выгоды, которую сегодня практически отвергают крупные технологические компании в мире». пользу кэптивных рынков». По состоянию на 2022 год оригинальный MIDI-дизайн Смита все еще использовался. [29]
MIDI был изобретен для того, чтобы электронные или цифровые музыкальные инструменты могли взаимодействовать друг с другом и чтобы один инструмент мог управлять другим. Например, MIDI-совместимый секвенсор может запускать ритмы, создаваемые звуковым модулем ударных . Аналоговые синтезаторы, которые не имеют цифровых компонентов и были созданы до разработки MIDI, могут быть оснащены комплектами, которые преобразуют MIDI-сообщения в аналоговое управляющее напряжение. [14] : 277 Когда нота воспроизводится на MIDI-инструменте, генерируется цифровое MIDI-сообщение, которое можно использовать для запуска ноты на другом инструменте. [2] : 20 Возможность дистанционного управления позволяет заменять полноразмерные инструменты звуковыми модулями меньшего размера, а также позволяет музыкантам комбинировать инструменты для достижения более полного звучания или создавать комбинации синтезированных звуков инструментов, таких как акустическое фортепиано и струнные. . [30] MIDI также позволяет удаленно управлять другими параметрами инструмента (громкостью, эффектами и т. д.).
Синтезаторы и сэмплеры содержат различные инструменты для формирования электронного или цифрового звука. Фильтры регулируют тембр , а огибающие автоматизируют изменение звука с течением времени после срабатывания ноты. [31] Частота фильтра и атака огибающей (время, необходимое звуку для достижения максимального уровня) являются примерами параметров синтезатора и могут управляться удаленно через MIDI. Устройства эффектов имеют разные параметры, такие как обратная связь задержки или время реверберации. Когда номер непрерывного MIDI-контроллера (CCN) назначен одному из этих параметров, устройство отвечает на любые получаемые сообщения, которые идентифицируются этим номером. Для отправки этих сообщений можно использовать такие элементы управления, как ручки, переключатели и педали. Набор настроенных параметров можно сохранить во внутренней памяти устройства в виде патча , и эти патчи можно удаленно выбирать путем изменения MIDI-программы. [а] [32]
MIDI-события могут быть упорядочены с помощью компьютерного программного обеспечения или специализированных музыкальных рабочих станций . Многие цифровые звуковые рабочие станции (DAW) специально разработаны для работы с MIDI как с неотъемлемым компонентом. MIDI- ролики фортепиано были разработаны во многих DAW, чтобы можно было легко изменять записанные MIDI-сообщения. [33] [ нужен лучший источник ] Эти инструменты позволяют композиторам прослушивать и редактировать свои произведения гораздо быстрее и эффективнее, чем старые решения, такие как многодорожечная запись . [ нужна цитация ] Композиции могут быть запрограммированы для MIDI, которые невозможно воспроизвести людям-исполнителям. [34]
Поскольку MIDI-исполнение представляет собой последовательность команд, создающих звук, MIDI-записями можно манипулировать способами, недоступными для аудиозаписей. Можно изменить тональность, инструментарий или темп MIDI-аранжировки, [35] : 227 , а также изменить порядок ее отдельных разделов, [36] или даже отредактировать отдельные ноты. Способность сочинять идеи и быстро слышать их исполнение позволяет композиторам экспериментировать. [37] : 175
Программы алгоритмической композиции предоставляют сгенерированные компьютером исполнения, которые можно использовать в качестве идей для песен или аккомпанемента. [2] : 122
Некоторые композиторы могут использовать преимущества стандартного переносимого набора команд и параметров MIDI 1.0 и General MIDI (GM) для совместного использования файлов музыкальных данных между различными электронными инструментами. Данные, составленные с помощью секвенированных записей MIDI, могут быть сохранены в виде стандартного MIDI-файла (SMF), распространены в цифровом виде и воспроизведены на любом компьютере или электронном инструменте, который также соответствует тем же стандартам MIDI, GM и SMF. Файлы MIDI-данных намного меньше соответствующих записанных аудиофайлов . [ нужна цитата ]
Рынок персональных компьютеров стабилизировался одновременно с появлением MIDI, и компьютеры стали жизнеспособным вариантом для производства музыки. [14] : 324 В 1983 году компьютеры начали играть роль в массовом производстве музыки. [38] Сразу после ратификации спецификации MIDI в 1983 году функции MIDI были адаптированы к нескольким ранним компьютерным платформам. В 1984 году Yamaha CX5M представила поддержку MIDI и секвенирование в системе MSX . [39]
Распространению MIDI на домашних компьютерах во многом способствовала MPU-401 компании Roland Corporation , выпущенная в 1984 году как первая звуковая карта , оснащенная MIDI , способная обрабатывать MIDI-звук [40] и секвенировать. [41] [42] После того, как компания Roland продала звуковые чипы MPU другим производителям звуковых карт, [40] она установила универсальный стандартный интерфейс MIDI-to-PC. [43] Широкое распространение MIDI привело к разработке компьютерного программного обеспечения MIDI . [38] Вскоре после этого ряд платформ начали поддерживать MIDI, включая Apple II , Macintosh , Commodore 64 , Amiga , Acorn Archimedes и совместимые с IBM PC . [14] : 325–7 Atari ST 1985 года поставлялась с портами MIDI как часть базовой системы.
В 2015 году Retro Innovations выпустила первый MIDI-интерфейс для VIC-20 , впервые сделав четыре голоса компьютера доступными электронным музыкантам и энтузиастам ретро-компьютеров. [44] Retro Innovations также производит картриджи с MIDI-интерфейсом для компьютеров Tandy Color Computer и Dragon . [45]
Музыканты Chiptune также используют ретро-игровые консоли для сочинения, создания и исполнения музыки с использованием MIDI-интерфейсов. Пользовательские интерфейсы доступны для Nintendo Entertainment System (NES)/Famicom, [46] Game Boy, [47] Game Boy Advance [48] и Sega Genesis (Mega Drive). [49]
MIDI-файл не является аудиозаписью. Скорее, это набор инструкций – например, для высоты тона или темпа – и он может использовать в тысячу раз меньше дискового пространства, чем эквивалентный записанный звук. [50] [51] Из-за небольшого размера файла MIDI-аранжировки, созданные фанатами, стали привлекательным способом обмена музыкой в Интернете до появления широкополосного доступа в Интернет и жестких дисков емкостью несколько гигабайт. [52] Основным недостатком этого является большое различие в качестве звуковых карт пользователей, а также в реальном звуке, содержащемся в виде сэмплов или синтезированного звука на карте, к которому MIDI-данные относятся только символически. Даже звуковая карта, содержащая высококачественные сэмплы, может иметь нестабильное качество от одного сэмплированного инструмента к другому. [50] Ранние недорогие карты, такие как AdLib и Sound Blaster и совместимые с ними, использовали урезанную версию технологии синтеза частотной модуляции Yamaha (FM-синтез) [53] , воспроизводимую посредством низкокачественного цифрового преобразования. аналоговые преобразователи. Низкое качество воспроизведения [50] этих вездесущих [53] карт часто считалось каким-то свойством самого MIDI. Это создало представление о MIDI как о низкокачественном звуке, тогда как на самом деле MIDI само по себе не содержит звука, [54] и качество его воспроизведения полностью зависит от качества звуковоспроизводящего устройства. [35] : 227
Стандартный MIDI-файл ( SMF ) — это формат файла , который обеспечивает стандартизированный способ сохранения, транспортировки и открытия музыкальных последовательностей в других системах. Стандарт был разработан и поддерживается ММА и обычно использует .midрасширение. [56] Компактный размер этих файлов привел к их широкому использованию в компьютерах, рингтонах для мобильных телефонов , создании веб-страниц и музыкальных поздравительных открытках. Эти файлы предназначены для универсального использования и содержат такую информацию, как значения нот, тайминг и названия треков. Тексты песен могут быть включены в виде метаданных и отображаться караоке -машинами. [57]
SMF создаются как формат экспорта программных секвенсоров или аппаратных рабочих станций. Они организуют MIDI-сообщения в одну или несколько параллельных дорожек и снабжают события отметками времени, чтобы их можно было воспроизводить последовательно. Заголовок содержит количество треков аранжировки, темп и индикатор того , какой из трех форматов SMF использует файл. Файл типа 0 содержит все исполнение, объединенное в одну дорожку, а файлы типа 1 могут содержать любое количество дорожек, исполняемых синхронно. Файлы типа 2 используются редко [58] и хранят несколько аранжировок, каждая из которых имеет свою собственную дорожку и предназначена для последовательного воспроизведения.
Microsoft Windows объединяет файлы SMF вместе с загружаемыми звуками (DLS) в оболочке формата файла обмена ресурсами (RIFF) в виде файлов RMID с .rmiрасширением. RIFF-RMID устарел в пользу расширяемых музыкальных файлов ( XMF ). [59]
Основное преимущество персонального компьютера в MIDI-системе заключается в том, что он может служить множеству различных целей, в зависимости от загруженного программного обеспечения. [2] : 55 Многозадачность позволяет одновременно работать программам, которые могут обмениваться данными друг с другом. [2] : 65
Программное обеспечение секвенсора позволяет манипулировать записанными MIDI-данными с помощью стандартных функций компьютерного редактирования, таких как вырезание, копирование и вставка , а также перетаскивание . Сочетания клавиш можно использовать для оптимизации рабочего процесса, а в некоторых системах функции редактирования могут вызываться MIDI-событиями. Секвенсор позволяет настроить каждый канал на воспроизведение отдельного звука и дает графическое представление аранжировки. Доступны различные инструменты редактирования, включая отображение нот или партитуру , которые можно использовать для создания печатных частей для музыкантов. Такие инструменты, как зацикливание , квантование , рандомизация и транспонирование , упрощают процесс аранжировки.
Создание битов упрощено, а шаблоны грувов можно использовать для дублирования ритмического ощущения другого трека. Реалистичного выражения можно добавить посредством манипулирования контроллерами реального времени. Можно выполнять микширование, а MIDI можно синхронизировать с записанными аудио- и видеодорожками. Работу можно сохранять и переносить между разными компьютерами или студиями. [60] [61] : 164–6
Секвенсоры могут принимать альтернативные формы, такие как редакторы барабанных паттернов, которые позволяют пользователям создавать биты, щелкая по сеткам паттернов, [2] : 118 и секвенсоры циклов, такие как ACID Pro , которые позволяют комбинировать MIDI с заранее записанными аудиолупами, темпы и клавиши которых соответствуют друг другу. Последовательность списков реплик используется для запуска диалогов, звуковых эффектов и музыкальных реплик на сцене и в эфире. [2] : 121
С помощью MIDI ноты, воспроизводимые на клавиатуре, можно автоматически транскрибировать в ноты . [12] : 213 В программном обеспечении для написания партитур обычно отсутствуют расширенные инструменты секвенирования, и оно оптимизировано для создания аккуратной профессиональной распечатки, предназначенной для живых инструменталистов. [61] : 157 Эти программы обеспечивают поддержку маркировки динамики и экспрессии, отображения аккордов и текста, а также сложных стилей партитуры. [61] : 167 Доступно программное обеспечение, позволяющее печатать партитуры шрифтом Брайля . [62]
Программы нотации включают Finale , Encore , Sibelius , MuseScore и Dorico . Программное обеспечение SmartScore может создавать MIDI-файлы из отсканированных нот. [63]
Редакторы патчей позволяют пользователям программировать свое оборудование через компьютерный интерфейс. Они стали необходимы с появлением сложных синтезаторов , таких как Yamaha FS1R [64] , который содержал несколько тысяч программируемых параметров, но имел интерфейс, состоящий из пятнадцати крошечных кнопок, четырех ручек и небольшого ЖК-дисплея. [65] Цифровые инструменты обычно отговаривают пользователей от экспериментов из-за отсутствия обратной связи и прямого управления, которые могли бы обеспечить переключатели и ручки, [66] : 393 , но редакторы патчей предоставляют владельцам аппаратных инструментов и устройств эффектов те же функции редактирования, которые доступен пользователям программных синтезаторов. [67] Некоторые редакторы предназначены для конкретного инструмента или устройства эффектов, в то время как другие, универсальные редакторы поддерживают различное оборудование и в идеале могут управлять параметрами каждого устройства в настройке посредством использования эксклюзивных системных сообщений. [2] : 129 сообщений System Exclusive используют протокол MIDI для отправки информации о параметрах синтезатора.
Библиотекари патчей имеют специализированную функцию по организации звуков в коллекции оборудования и обмену целыми банками звуков между инструментом и компьютером. Таким образом, ограниченное хранилище патчей устройства дополняется гораздо большей емкостью диска компьютера. [2] : 133 После переноса на компьютер пользовательские патчи можно использовать совместно с другими владельцами того же инструмента. [68] Универсальные редакторы/библиотекари, сочетающие эти две функции, когда-то были распространены и включали Galaxy от Opcode Systems, SoundDiver от eMagic и Unisyn от MOTU. Хотя от этих старых программ в значительной степени отказались из-за тенденции к компьютерному синтезу с использованием виртуальных инструментов, несколько редакторов/библиотекарей остаются доступными, в том числе Coffeeshopped Patch Base, [69] Midi Quest от Sound Quest и несколько редакторов от Sound Tower. Kore от Native Instruments была попыткой перенести концепцию редактора/библиотекаря в эпоху программных инструментов, [70] , но от нее отказались в 2011 году. [71]
Программы, которые могут динамически генерировать дорожки аккомпанемента, называются программами автоаккомпанемента . Они создают полнополосную аранжировку в стиле, выбранном пользователем, и отправляют результат на устройство генерации звука MIDI для воспроизведения. Сгенерированные треки можно использовать в качестве образовательных или практических инструментов, в качестве сопровождения живых выступлений или в качестве помощника в написании песен. [72] : 42
Компьютеры могут использовать программное обеспечение для генерации звуков, которые затем передаются через цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) на усилитель мощности и акустическую систему. [12] : 213 Количество звуков, которые могут воспроизводиться одновременно ( полифония ), зависит от мощности процессора компьютера , равно как и частота дискретизации и разрядность воспроизведения, которые напрямую влияют на качество звука. [73] Синтезаторы, реализованные в программном обеспечении, подвержены проблемам синхронизации, которые не обязательно присутствуют в аппаратных инструментах, чьи специализированные операционные системы не подвержены прерываниям из-за фоновых задач, как настольные операционные системы . Эти проблемы с синхронизацией могут вызвать проблемы с синхронизацией, а также щелчки и треск при прерывании воспроизведения сэмпла. Программные синтезаторы также могут иметь дополнительную задержку при генерации звука. [74]
Корни синтеза программного обеспечения уходят в 1950-е годы, когда Макс Мэтьюз из Bell Labs написал язык программирования MUSIC-N , который был способен генерировать звук не в реальном времени. [75] Реальность, Дэйв Смит. Seer Systems была одним из первых синтезаторов, работавших непосредственно на процессоре главного компьютера. Reality достигла низкой задержки благодаря тесной интеграции драйверов и, следовательно, могла работать только на звуковых картах Creative Labs . [76] [77] Alpha Syntauri корпорации Syntauri был еще одним ранним программным синтезатором. Он работал на компьютере Apple IIe и использовал комбинацию программного обеспечения и аппаратного обеспечения компьютера для проведения аддитивного синтеза. [78] Некоторые системы используют специальное оборудование для снижения нагрузки на центральный процессор, как, например, система Kyma System от Symantic Sound Corporation , [75] и системы Creamware / Sonic Core Pulsar/SCOPE, [79] , которые питают всю студию звукозаписи. количество инструментов, блоков эффектов и микшеров . [80] Возможность создавать полные MIDI-аранжировки полностью с помощью компьютерного программного обеспечения позволяет композитору визуализировать окончательный результат непосредственно в виде аудиофайла. [30]
Ранние игры для ПК распространялись на дискетах, а небольшой размер MIDI-файлов делал их жизнеспособным средством создания саундтреков. Игры эпохи DOS и ранних версий Windows обычно требовали совместимости со звуковыми картами Ad Lib или Sound Blaster . В этих картах использовался FM-синтез , который генерирует звук посредством модуляции синусоидальных волн . Джон Чоунинг , пионер этой технологии, предположил, что эта технология способна точно воссоздать любой звук, если будет использоваться достаточное количество синусоидальных волн , но бюджетные компьютерные звуковые карты выполняли FM-синтез только с двумя синусоидальными волнами. В сочетании с 8-битным звуком карты это привело к получению звука, описываемого как «искусственный» [81] и «примитивный». [82]
Дочерние платы Wavetable , которые были доступны позже, предоставляли образцы звука, которые можно было использовать вместо звука FM. Они были дорогими, но часто использовали звуки уважаемых MIDI-инструментов, таких как E-mu Proteus . [82] В середине 1990-х годов компьютерная индустрия перешла на звуковые карты на основе волновых таблиц с 16-битным воспроизведением, но стандартизированные на 2 МБ хранилища волновых таблиц, что слишком мало для размещения качественных сэмплов 128 инструментов General MIDI. плюс ударные установки. Чтобы максимально эффективно использовать ограниченное пространство, некоторые производители сохраняли 12-битные сэмплы и расширяли их до 16 бит при воспроизведении. [83]
Несмотря на связь с музыкальными устройствами, MIDI может управлять любым электронным или цифровым устройством, которое может читать и обрабатывать MIDI-команды. MIDI был принят в качестве протокола управления во многих немузыкальных приложениях. MIDI Show Control использует MIDI-команды для управления системами освещения сцены и запуска событий в театральных постановках. Виджеи и вертушки используют его для прослушивания клипов и синхронизации оборудования, а системы записи используют его для синхронизации и автоматизации . Apple Motion позволяет управлять параметрами анимации через MIDI. Шутер от первого лица 1987 года MIDI Maze и компьютерная игра-головоломка Atari ST 1990 года Oxyd использовали MIDI для объединения компьютеров в сеть.
Согласно исходному стандарту MIDI 1.0, кабели заканчиваются пятиконтактным разъемом DIN 180 ° (DIN 41524). В типичных приложениях используются только три из пяти проводников: заземляющий провод (контакт 2) и симметричная пара проводников (контакты 4 и 5), по которым MIDI-сигнал передается в виде электрического тока . [84] [72] : 41 Эта конфигурация разъема может передавать сообщения только в одном направлении, поэтому для двусторонней связи необходим второй кабель. [2] : 13 Некоторые собственные приложения, такие как контроллеры ножных переключателей с фантомным питанием , используют запасные контакты для передачи энергии постоянного тока (DC). [85]
Оптоизоляторы электрически отделяют MIDI-устройства от их MIDI-соединений, что предотвращает образование контуров заземления [86] :63 и защищает оборудование от скачков напряжения. [14] : 277 В MIDI нет возможности обнаружения ошибок , поэтому максимальная длина кабеля установлена на уровне 15 метров (49 футов) для ограничения помех . [87]
Чтобы сэкономить место, некоторые MIDI-устройства (особенно меньшие по размеру) начали использовать телефонные разъемы TRS 3,5 мм (также известные как аудиоразъемы мини-джек). [88] Это стало настолько распространенным, что Ассоциация производителей MIDI стандартизировала проводку. [89] Документ стандартов MIDI-over-minijack также рекомендует использовать разъемы 2,5 мм вместо разъемов 3,5 мм, чтобы избежать путаницы с аудиоразъемами. [90]
Большинство устройств не копируют сообщения со своего входного порта на выходной порт. Третий тип порта, сквозной порт, передает копию всего, что получено на входном порту, позволяя пересылать данные на другой прибор [14] : 278 в последовательном порядке. [91] Не все устройства имеют сквозные порты, а устройства, у которых нет возможности генерировать MIDI-данные, такие как блоки эффектов и звуковые модули, могут не иметь выходных портов. [66] : 384
Каждое устройство в последовательном подключении добавляет задержку в систему. Этого можно избежать, используя MIDI-блок, который содержит несколько выходов, которые обеспечивают точную копию входного сигнала блока. Слияние MIDI позволяет объединить входные данные от нескольких устройств в один поток и позволяет подключать несколько контроллеров к одному устройству. MIDI-переключатель позволяет переключаться между несколькими устройствами и устраняет необходимость физического подключения кабелей. MIDI-маршрутизаторы сочетают в себе все эти функции. Они содержат несколько входов и выходов и позволяют направлять любую комбинацию входных каналов на любую комбинацию выходных каналов. Настройки маршрутизации можно создавать с помощью компьютерного программного обеспечения, сохранять в памяти и выбирать с помощью команд изменения программы MIDI. [2] : 47–50 Это позволяет устройствам работать как автономные MIDI-маршрутизаторы в ситуациях, когда компьютер отсутствует. [2] : 62–3 [92] Процессоры MIDI-данных используются для выполнения служебных задач и создания специальных эффектов. К ним относятся MIDI-фильтры, которые удаляют ненужные MIDI-данные из потока, и MIDI-задержки — эффекты, которые отправляют повторяющуюся копию входных данных в установленное время. [2] : 51
Основная функция компьютерного MIDI-интерфейса — синхронизировать связь между MIDI-устройством и компьютером. [91] Некоторые компьютерные звуковые карты оснащены стандартным разъемом MIDI, тогда как другие подключаются любым из различных способов, включая игровой порт D-subminiature DA-15 , USB , FireWire , Ethernet или фирменное соединение. Растущее использование USB- разъемов в 2000-х годах привело к появлению интерфейсов данных MIDI-USB, которые могут передавать MIDI-каналы на компьютеры, оснащенные USB. Некоторые контроллеры MIDI-клавиатуры оснащены разъемами USB и могут быть подключены напрямую к компьютерам, на которых установлено музыкальное программное обеспечение.
Последовательная передача MIDI приводит к проблемам с синхронизацией. Для передачи трехбайтового MIDI-сообщения требуется около 1 миллисекунды. [93] Поскольку MIDI является последовательным, он может отправлять только одно событие за раз. Если событие отправляется по двум каналам одновременно, событие на втором канале не может передаваться до тех пор, пока не завершится первый, и поэтому задерживается на 1 мс. Если событие отправляется по всем каналам одновременно, передача последнего канала задерживается на целых 16 мс. Это способствовало появлению MIDI-интерфейсов с несколькими входными и выходными портами, поскольку синхронизация улучшается, когда события распределяются между несколькими портами, а не несколькими каналами на одном и том же порту. [74] Термин «спад MIDI» относится к слышимым ошибкам синхронизации, которые возникают при задержке передачи MIDI. [94]
Существует два типа MIDI-контроллеров: контроллеры исполнения, которые генерируют ноты и используются для исполнения музыки, [95] и контроллеры, которые не могут отправлять ноты, но передают другие типы событий в реальном времени. Многие устройства представляют собой комбинацию этих двух типов.
Клавиатуры на сегодняшний день являются наиболее распространенным типом MIDI-контроллера. [68] MIDI был разработан с учетом клавиатуры, и любой контроллер, не являющийся клавиатурой, считается «альтернативным» контроллером. [96] Композиторы, которые не интересовались клавишной музыкой, восприняли это как ограничение, но стандарт оказался гибким, и совместимость MIDI была введена для других типов контроллеров, включая гитары и другие струнные инструменты, контроллеры барабанов и духовые инструменты . контроллеры , эмулирующие игру на ударной установке и духовых инструментах соответственно, а также специализированные и экспериментальные контроллеры. [12] : 23 Тем не менее, некоторые особенности игры на клавиатуре, для которых был разработан MIDI, не полностью отражают возможности других инструментов; Джарон Ланье приводит стандарт как пример технологической «привязки», которая неожиданно ограничила то, что можно было выразить. [97] Некоторые из этих недостатков были устранены в расширениях протокола.
Программные синтезаторы предлагают большую мощность и универсальность, но некоторые музыканты считают, что разделение внимания между MIDI-клавиатурой и компьютерной клавиатурой и мышью лишает некоторой непосредственности игрового процесса. [98] Устройства, предназначенные для управления MIDI в реальном времени, обеспечивают эргономическое преимущество и могут обеспечить большее ощущение связи с инструментом, чем интерфейс, доступ к которому осуществляется через компьютер. Контроллеры могут быть устройствами общего назначения, предназначенными для работы с различным оборудованием, или они могут быть предназначены для работы с определенным программным обеспечением. Примеры последних включают контроллер APC40 от Akai для Ableton Live и контроллер MS-20ic от Korg, копию панели управления их аналогового синтезатора MS-20 . В комплект контроллера MS-20ic входят патч-кабели , которые можно использовать для управления маршрутизацией сигналов при их виртуальном воспроизведении синтезатором MS-20, а также можно управлять сторонними устройствами. [99]
MIDI-инструмент содержит порты для отправки и получения MIDI-сигналов, процессор для обработки этих сигналов, интерфейс, позволяющий пользователю программировать, аудиосхему для генерации звука и контроллеры. Операционная система и заводские звуки часто хранятся в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ). [2] : 67–70
MIDI-инструмент также может представлять собой автономный модуль (без клавиатуры фортепианного типа), состоящий из деки General MIDI (GM, GS и XG), встроенного редактирования, включая транспонирование, выбор MIDI-инструмента и регулировку громкости, панорамирования и уровней реверберации. и другие MIDI-контроллеры. Обычно MIDI-модуль включает в себя экран, на котором пользователь может просматривать информацию о выбранной в данный момент функции.
Синтезаторы могут использовать любой из множества методов генерации звука. Они могут включать в себя встроенную клавиатуру или могут существовать в виде звуковых модулей, генерирующих звуки при запуске от внешнего контроллера, например MIDI-клавиатуры. Звуковые модули обычно предназначены для установки в 19-дюймовую стойку . [2] : 70–72 Производители обычно выпускают синтезаторы как в автономной, так и в стоечной версии и часто предлагают клавиатурную версию различных размеров.
Сэмплер может записывать и оцифровывать звук, сохранять его в оперативной памяти (ОЗУ) и воспроизводить. Сэмплеры обычно позволяют пользователю редактировать сэмпл и сохранять его на жесткий диск, применять к нему эффекты и придавать ему форму с помощью тех же инструментов, которые используют субтрактивные синтезаторы . Они также могут быть доступны как с клавиатурой, так и в форме, монтируемой в стойку. [2] : 74–8 Инструменты, которые генерируют звуки посредством воспроизведения сэмплов, но не имеют возможности записи, известны как « ROMplers ».
Сэмплеры не стали жизнеспособными MIDI-инструментами так быстро, как синтезаторы, из-за затрат памяти и вычислительной мощности в то время. [14] : 295 Первым недорогим MIDI-сэмплером был Ensoniq Mirage , представленный в 1984 году . [14] : 304 MIDI-семплеры обычно ограничены дисплеями, которые слишком малы для редактирования сэмплированных сигналов, хотя некоторые из них можно подключить к монитор компьютера. [14] : 305
Драм-машины обычно представляют собой устройства воспроизведения сэмплов, специализирующиеся на звуках барабанов и перкуссии. Обычно они содержат секвенсор, который позволяет создавать паттерны ударных и объединять их в песню. Часто имеется несколько аудиовыходов, поэтому каждый звук или группу звуков можно направить на отдельный выход. Отдельные голоса ударных можно воспроизводить с другого MIDI-инструмента или секвенсора. [2] : 84
Технология секвенсора предшествовала MIDI. Аналоговые секвенсоры используют сигналы CV/Gate для управления аналоговыми синтезаторами pre-MIDI. MIDI-секвенсоры обычно управляются транспортными функциями, смоделированными по образцу кассетных дек . Они способны записывать MIDI-исполнения и организовывать их в отдельные треки, используя парадигму многодорожечной записи . Музыкальные рабочие станции сочетают в себе контроллер клавиатуры, встроенную систему генерации звука и секвенсор. Их можно использовать для создания полных аранжировок и их воспроизведения с использованием собственных внутренних звуков, а также функционировать как автономные студии по производству музыки. Обычно они включают в себя возможности хранения и передачи файлов. [2] : 103–4
Некоторыми блоками эффектов можно управлять удаленно через MIDI. Например, ультра-гармонизатор Eventide H3000 обеспечивает настолько обширное управление MIDI, что его можно воспроизводить как синтезатор. [14] : 322 The Drum Buddy , драм- машина педального формата , имеет MIDI-соединение, поэтому ее темп можно синхронизировать с педалью лупера или временными эффектами, такими как задержка.
MIDI-сообщения состоят из 8-битных байтов , передаваемых со скоростью 31 250 [b] (±1%) бод с использованием асинхронной последовательной связи 8-N-1 , как описано на рисунке. Первый бит каждого байта определяет, является ли этот байт байтом состояния или байтом данных , за ним следуют семь битов информации. [2] : 13–14
MIDI-канал может передавать шестнадцать независимых каналов, пронумерованных от 1 до 16. Устройство может прослушивать определенные каналы и игнорировать сообщения на других каналах ( режим omni off ) или может прослушивать все каналы, фактически игнорируя адрес канала ( omni on ).
Полифоническое устройство может одновременно воспроизводить несколько нот до тех пор, пока не будет достигнут предел полифонии устройства, или пока ноты не достигнут конца своей огибающей затухания , или пока не будут получены явные MIDI -команды отключения ноты . Вместо этого монофоническое устройство завершает любую предыдущую ноту при поступлении новой команды включения ноты .
Некоторые приемные устройства могут быть настроены на все четыре комбинации режимов «выкл/вкл» и «моно/поли» . [2] : 14–18
MIDI-сообщение — это инструкция, которая управляет некоторыми аспектами принимающего устройства. MIDI-сообщение состоит из байта состояния, который указывает тип сообщения, за которым следуют до двух байтов данных, содержащих параметры. [35] MIDI-сообщения могут быть канальными сообщениями , отправляемыми только по одному из 16 каналов и отслеживаемыми только устройствами на этом канале, или системными сообщениями , которые получают все устройства. Каждое принимающее устройство игнорирует данные, не относящиеся к его функции. [66] : 384 Существует пять типов сообщений: «Речевой канал», «Режим канала», «Общее системное», «Системное реальное время» и «Системное эксклюзивное». [101]
Канал Голосовые сообщения передают данные о производительности в реальном времени по одному каналу. Примеры включают сообщения о включении ноты, которые содержат номер MIDI-ноты, который определяет высоту ноты, значение скорости, которое указывает, насколько сильно была сыграна нота, и номер канала; сообщения об отмене заметки , завершающие заметку; сообщения об изменении программы, которые меняют патч устройства; и контролировать изменения, которые позволяют корректировать параметры инструмента. MIDI-ноты пронумерованы от 0 до 127, назначенные от C -1 до G9 . Это выходит за пределы 88-нотного диапазона фортепиано от A 0 до C 8 и соответствует диапазону частот от 8,175799 до 12543,85 Гц. [с]
Сообщения System Exclusive ( SysEx ) отправляют информацию о функциях синтезатора, а не данные о производительности, например, какие ноты воспроизводятся и насколько громко. Поскольку они могут включать в себя функциональные возможности, выходящие за рамки стандарта MIDI, они являются основной причиной гибкости и долговечности стандарта MIDI. Производители используют их для создания собственных сообщений, которые управляют их оборудованием более тщательно, чем ограничения стандартных MIDI-сообщений. [14] : 287
Ассоциация производителей MIDI выдает компаниям MIDI уникальный идентификационный номер. [102] Они включаются в сообщения SysEx, чтобы гарантировать, что только конкретно адресованное устройство отвечает на сообщение, в то время как все остальные знают, что его следует игнорировать. Многие приборы также имеют настройку SysEx ID, поэтому контроллер может независимо обращаться к двум устройствам одной и той же модели. [103]
Сообщения Universal System Exclusive — это особый класс сообщений SysEx, используемый для расширений MIDI, которые не предназначены для использования исключительно одним производителем. [104]
Устройства обычно не отвечают на все типы сообщений, определенные спецификацией MIDI. Схема реализации MIDI была стандартизирована MMA как способ для пользователей увидеть, какие конкретные возможности имеет инструмент и как он реагирует на сообщения. [2] : 231 Заполненная схема реализации MIDI обычно публикуется как часть документации для MIDI-устройств.
Электрический интерфейс MIDI 1.0 основан на полностью изолированной токовой петле [100] вдоль красной и синей линий на следующей схеме :
«DIN / TRS» на этой схеме означает, что можно использовать либо разъем DIN [d] , либо телефонный разъем TRS [e] . [105] [106]
Для передачи логического 0 и стартового бита UART отправителя [f] выдает низкое напряжение. В результате получается номинальный ток 5 миллиампер [100] , исходящий от источника высокого напряжения отправителя, [g] , который проходит вправо вдоль красных линий через экранированную витую пару [h] и попадает в оптоизолятор приемника. Ток выходит из оптоизолятора и возвращается обратно влево по синим линиям в UART отправителя, который поглощает ток. [i] Резисторы R1 и R2 ограничивают ток и равны для обеспечения сбалансированного импеданса . Диод нужен для защиты . [108] Этот ток включает светодиод [j] оптоизолятора и фототранзистор , поэтому UART приемника может считывать сигнал с помощью подтягивающего резистора R3 к источнику напряжения приемника. Хотя в исходной спецификации напряжение питания составляет 5 В , приемник и отправитель могут использовать разные уровни напряжения.
Для передачи логической 1, стопового бита и в режиме ожидания UART отправителя вырабатывает такое же высокое напряжение, как и его источник напряжения , что приводит к отсутствию тока. Это позволяет избежать потери мощности в режиме ожидания.
Гибкость и широкое распространение MIDI привели к множеству усовершенствований стандарта и позволили его применять в целях, выходящих за рамки тех, для которых он изначально предназначался.
MIDI позволяет выбирать звуки инструмента с помощью сообщений об изменении программы, но нет гарантии, что любые два инструмента будут иметь одинаковый звук в данном месте программы. [109] Программа №0 может представлять собой фортепиано на одном инструменте или флейту на другом. Стандарт General MIDI (GM) был установлен в 1991 году и предоставляет стандартизированный звуковой банк, который позволяет стандартному MIDI-файлу, созданному на одном устройстве, звучать одинаково при воспроизведении на другом. GM определяет банк из 128 звуков, сгруппированных в 16 семейств по восемь связанных инструментов, и присваивает каждому инструменту определенный номер программы. [110] Любое изменение программы выбирает тот же звук инструмента на любом GM-совместимом инструменте. [111] Ударные инструменты размещаются на канале 10, и каждому звуку ударных присваивается определенное значение MIDI-ноты.
Стандарт GM исключает различия в отображении нот. Некоторые производители разошлись во мнениях по поводу того, какой номер ноты должен обозначать ноту «до», но GM указывает, что нота с номером 69 звучит как A440 , что, в свою очередь, фиксирует ноту «до» как ноту под номером 60.
Устройства, соответствующие требованиям GM, должны обеспечивать 24-нотную полифонию. [112] GM-совместимые устройства должны реагировать на скорость нажатия, послекасание и изменение высоты тона, устанавливать заданные значения по умолчанию при запуске и поддерживать определенные номера контроллеров, например, для педали сустейна и номера зарегистрированных параметров. [113]
Упрощенная версия GM, называемая GM Lite , используется для устройств с ограниченной вычислительной мощностью. [109] [114]
Быстро сложилось общее мнение, что звуковой набор GM из 128 инструментов недостаточно велик. Система общего стандарта Roland, или GS , включала дополнительные звуки, наборы ударных и эффекты, предоставляла команду «выбора банка», которую можно было использовать для доступа к ним, и использовала номера незарегистрированных MIDI-параметров (NRPN) для доступа к своим новым функциям. Расширенный General MIDI от Yamaha, или XG , появился в 1994 году. XG аналогичным образом предлагал дополнительные звуки, ударные установки и эффекты, но для редактирования использовал стандартные контроллеры вместо NRPN и увеличил полифонию до 32 голосов. Оба стандарта имеют обратную совместимость со спецификацией GM, но несовместимы друг с другом. [115] Ни один стандарт не был принят за пределами его создателя, но оба обычно поддерживаются музыкальными программами.
Компании-члены японской AMEI разработали спецификацию General MIDI Level 2 в 1999 году. GM2 поддерживает обратную совместимость с GM, но увеличивает полифонию до 32 голосов, стандартизирует несколько номеров контроллеров, например, для состенуто и мягкой педали ( una corda ), RPN и Universal System Exclusive. Сообщения и включает стандарт настройки MIDI. [116] GM2 лежит в основе механизма выбора инструментов в Scalable Polyphony MIDI (SP-MIDI), варианте MIDI для устройств с низким энергопотреблением, который позволяет масштабировать полифонию устройства в соответствии с его вычислительной мощностью. [109]
Большинство MIDI-синтезаторов используют равную настройку темперации. Стандарт настройки MIDI (MTS), ратифицированный в 1992 году, допускает альтернативные настройки. [117] MTS позволяет выполнять микронастройки , которые можно загрузить из банка, содержащего до 128 патчей, и позволяет регулировать высоту нот в реальном времени. [118] Производители не обязаны поддерживать стандарт. Те, кто это делает, не обязаны реализовывать все его функции. [117]
Секвенсор может управлять MIDI-системой с помощью своих внутренних часов, но если система содержит несколько секвенсоров, они должны синхронизироваться с общими часами. Временной код MIDI (MTC), разработанный Digidesign , [119] реализует сообщения SysEx [120] , которые были разработаны специально для целей синхронизации, и способен преобразовывать в стандарт тайм-кода SMPTE и обратно . [14] : 288 MIDI Clock основан на темпе, но временной код SMPTE основан на кадрах в секунду и не зависит от темпа. MTC, как и код SMPTE, включает информацию о местоположении и может корректироваться в случае потери синхронизирующего импульса. [121] MIDI-интерфейсы, такие как MIDI Timepiece от Mark of the Unicorn, могут преобразовывать код SMPTE в код MTC. [122]
MIDI Machine Control (MMC) состоит из набора команд SysEx [123] , которые управляют транспортировкой аппаратных записывающих устройств. MMC позволяет секвенсору отправлять команды Start , Stop и Record на подключенную кассетную деку или систему записи на жесткий диск, а также перематывать устройство вперед или назад, чтобы оно начинало воспроизведение с той же точки, что и секвенсор. Никакие данные синхронизации не используются, хотя устройства могут синхронизироваться через MTC. [124]
MIDI Show Control (MSC) — это набор команд SysEx для упорядочения и удаленного управления устройствами управления шоу, такими как освещение, воспроизведение музыки и звука, а также системы управления движением . [126] Приложения включают сценические постановки, музейные экспонаты, системы управления студиями звукозаписи и аттракционы в парках развлечений . [125]
Одним из решений проблем с синхронизацией MIDI является пометка событий MIDI с указанием времени их воспроизведения и заблаговременное сохранение их в буфере интерфейса MIDI. Предварительная отправка данных снижает вероятность того, что загруженный проход может отправить большой объем информации, которая перегрузит канал передачи. После сохранения в интерфейсе информация больше не подвержена проблемам синхронизации, связанным с джиттером USB и прерываниями операционной системы компьютера, и может передаваться с высокой степенью точности. [127] Временные метки MIDI работают только в том случае, если их поддерживают как аппаратное, так и программное обеспечение. MTS от MOTU, AMT от eMagic и Midex 8 от Steinberg имели несовместимые друг с другом реализации и для работы требовали от пользователей наличия программного и аппаратного обеспечения, произведенного одной и той же компанией. [74] Временные метки встроены в MIDI-интерфейсы FireWire, [128] Mac OS X Core Audio и Linux ALSA Sequencer.
Непредвиденной возможностью сообщений SysEx было их использование для транспортировки аудиосэмплов между инструментами. Это привело к разработке стандарта дампов образцов (SDS), который установил новый формат SysEx для передачи образцов. [14] : 287 Позже SDS был дополнен парой команд, которые позволяют передавать информацию о точках цикла выборки, не требуя передачи всей выборки. [129]
Спецификация загружаемых звуков (DLS), ратифицированная в 1997 году, позволяет мобильным устройствам и звуковым картам компьютеров расширять свои волновые таблицы за счет загружаемых наборов звуков. [130] В 2006 году последовала спецификация DLS Level 2, определяющая стандартизированную архитектуру синтезатора. Стандарт Mobile DLS требует объединения банков DLS с SP-MIDI как автономных файлов Mobile XMF. [131]
MIDI Polyphonic Expression (MPE) — это метод использования MIDI, который позволяет непрерывно регулировать высоту звука и другие аспекты выразительного управления для отдельных нот. [132] MPE работает путем назначения каждой ноты на собственный MIDI-канал, так что определенные сообщения могут применяться к каждой ноте индивидуально. [133] [132] Спецификации были опубликованы AMEI в ноябре 2017 года и MMA в январе 2018 года. [134] Такие инструменты, как Continuum Fingerboard , LinnStrument , ROLI Seaboard , Sensel Morph и Eigenharp , позволяют пользователям контролировать высоту звука, тембр и другие нюансы отдельных нот в аккордах. [135]
Помимо использования токовой петли со скоростью 31,25 кбит/с через 5-контактный разъем DIN или TRS, одни и те же данные можно передавать по различным аппаратным транспортным средствам, таким как USB , IEEE 1394 (также известный как FireWire ) и Ethernet .
Члены USB-IF в 1999 году разработали стандарт для MIDI через USB, «Определение класса устройств универсальной последовательной шины для MIDI-устройств». [136] MIDI через USB становится все более распространенным, поскольку другие интерфейсы, которые использовались для MIDI-соединений (последовательный, джойстик и т. д.), исчезли из персональных компьютеров. Операционные системы Linux, Microsoft Windows, Macintosh OS X и Apple iOS включают драйверы стандартного класса для поддержки устройств, использующих «Определение класса устройства универсальной последовательной шины для MIDI-устройств». Некоторые производители предпочитают реализовывать MIDI-интерфейс через USB, работа которого отличается от спецификации класса, с использованием специальных драйверов.
Apple Computer разработала интерфейс FireWire в 1990-х годах. Он начал появляться на цифровых видеокамерах к концу десятилетия, а на моделях G3 Macintosh — в 1999 году. [137] Он был создан для использования с мультимедийными приложениями. [128] В отличие от USB, FireWire использует интеллектуальные контроллеры, которые могут управлять собственной передачей без участия основного процессора. [138] Как и стандартные MIDI-устройства, устройства FireWire могут взаимодействовать друг с другом без присутствия компьютера. [139]
Синтезатор Octave-Plateau Voyetra-8 был ранней реализацией MIDI, в которой использовались разъемы XLR3 вместо 5-контактного DIN . Он был выпущен в годы, когда еще не было MIDI, а затем был оснащен MIDI-интерфейсом, но сохранил разъем XLR. [140]
Когда компьютерные студийные установки стали обычным явлением, стали доступны MIDI-устройства, которые можно было подключать напрямую к компьютеру. Обычно в них использовался 8-контактный разъем mini-DIN, который использовался Apple для последовательных портов до появления моделей Blue & White G3 . MIDI-интерфейсы, предназначенные для использования в качестве центрального элемента студии, такие как Mark of the Unicorn MIDI Time Piece, стали возможными благодаря «быстрому» режиму передачи, который мог использовать преимущества способности этих последовательных портов работать со скоростью, в 20 раз превышающей стандартную. Скорость MIDI. [2] : 62–3 [139] Порты Mini-DIN были встроены в некоторые MIDI-инструменты конца 1990-х годов и позволяли подключать такие устройства напрямую к компьютеру. [141] Некоторые устройства подключаются через параллельный порт DB-25 ПК или через порт джойстика, который имеется на многих звуковых картах ПК. [139]
Yamaha представила протокол mLAN в 1999 году. Он был задуман как локальная сеть для музыкальных инструментов, использующая FireWire в качестве транспорта, и был разработан для передачи нескольких MIDI-каналов вместе с многоканальным цифровым звуком, передачей файлов данных и временным кодом. [137] [138] mLan использовался в ряде продуктов Yamaha, в частности в цифровых микшерных консолях и синтезаторе Motif , а также в продуктах сторонних производителей, таких как PreSonus FIREstation и Korg Triton Studio . [142] С 2007 года новых продуктов mLan не выпускалось.
Интерфейс MIDI-устройства SCSI (SMDI) использовался некоторыми сэмплерами и устройствами записи на жесткий диск в 1990-х годах (например, Kurzweil K2000 и Peavey SP Sample Playback Synthesizer [143] ) для быстрой двунаправленной транспортировки сэмплов на жесткие диски и магнитооптические приводы . [144] [145]
Реализации MIDI в компьютерных сетях обеспечивают возможности сетевой маршрутизации и канал с высокой пропускной способностью, который были предназначены для более ранних альтернатив MIDI, таких как ZIPI . Собственные реализации существуют с 1980-х годов, в некоторых из них для передачи данных используются оптоволоконные кабели. [2] : 53–4 Открытая спецификация RTP-MIDI Internet Engineering Task Force получила поддержку отрасли. Apple поддерживает этот протокол, начиная с Mac OS X 10.4, а драйвер Windows , основанный на реализации Apple, существует для Windows XP и более поздних версий. [146]
Системы беспроводной передачи MIDI доступны с 1980-х годов. [2] : 44 Некоторые имеющиеся в продаже передатчики позволяют осуществлять беспроводную передачу сигналов MIDI и OSC через Wi-Fi и Bluetooth . [147] Устройства iOS могут функционировать как поверхности управления MIDI, используя Wi-Fi и OSC. [148] Радио XBee можно использовать для создания беспроводного MIDI-трансивера в виде проекта «сделай сам». [149] Устройства Android могут функционировать как полноценные панели управления MIDI, используя несколько различных протоколов через Wi-Fi и Bluetooth . [150]
Стандарт MIDI 2.0 был представлен 17 января 2020 года на зимней выставке NAMM Show в Анахайме, Калифорния. Представители Yamaha, Roli , Microsoft, Google и MIDI Association представили обновление, [151] которое обеспечивает двустороннюю связь при сохранении обратной совместимости. [152]
Исследования нового протокола начались в 2005 году. [54] [153] [154] Прототипы устройств, демонстрирующих проводные и беспроводные соединения, были в частном порядке показаны на NAMM. [153] Была разработана политика лицензирования и сертификации продукции, [155] хотя предполагаемая дата выпуска не была объявлена. [156] Предлагаемый физический уровень и транспортный уровень включали протоколы на основе Ethernet , такие как RTP MIDI и аудио-видео мосты / чувствительные к времени сети , [139] , а также транспорт на основе протокола пользовательских дейтаграмм (UDP). [154]
AMEI и MMA объявили, что полные спецификации будут опубликованы после тестирования совместимости реализаций прототипов от крупных производителей, таких как Google , Yamaha , Steinberg , Roland , Ableton , Native Instruments и ROLI и других. [21] [134] [157] В январе 2020 года компания Roland анонсировала клавиатуру-контроллер A-88mkII, поддерживающую MIDI 2.0. [158]
MIDI 2.0 включает спецификацию запроса возможностей MIDI для обмена свойствами и профилями, а также новый формат универсального пакета MIDI для высокоскоростной передачи, который поддерживает голосовые сообщения MIDI 1.0 и MIDI 2.0.
Некоторые устройства, работающие с MIDI 1.0, могут «модифицировать» некоторые функции версии 2.0. С момента его выпуска Ассоциацией производителей MIDI в начале января 2020 года более подробная информация о новом обновлении еще не появилась. В настоящее время существует пять компонентов MIDI, таких как; M2-100-U v1.0 Обзор спецификации MIDI 2.0, M2-101-UM v1.1 Спецификация MIDI-CI, M2-102-U v1.0 Общие правила для профилей MIDI-CI, M2-103-UM v1.0 Общие правила для MIDI-CI PE и M2-104-UM v1.0 UMP и спецификации протокола MIDI 2.0. Другие спецификации MIDI 2.0 включают в себя; позволяя использовать 32 000 контроллеров и широкий диапазон улучшений нот. Эти улучшения становятся лучше благодаря обмену недвижимостью. [159]
Обмен свойствами в MIDI 2.0 использует нотацию объектов JSON или JavaScript. Это обеспечивает удобочитаемый формат для обмена наборами данных. При этом открывается широкий спектр возможностей MIDI 2.0. JSON позволяет любому подключенному устройству, будь то клавиатура, пианино или любое другое электрическое устройство, описывать, что оно делает и что оно может делать, вместо того, чтобы заставлять человека, работающего с ним, изменять свои настройки каждый раз, когда он управляет новым устройством. Например, MIDI-клавиатуру, подключенную к устройству iOS с определенными настройками MIDI, теперь можно подключить к устройству Windows, и их настройки не придется изменять вручную. Любой музыкальный компонент, используемый в одном устройстве, будет сохранен и может быть автоматически изменен в другом. [159]
Запрос возможностей MIDI (MIDI-CI) определяет сообщения Universal SysEx для реализации профилей устройств, обмена параметрами и согласования протокола MIDI. [134] Спецификации были опубликованы AMEI в ноябре 2017 года и MMA в январе 2018 года.
Обмен параметрами определяет методы запроса возможностей устройства, таких как поддерживаемые контроллеры, имена исправлений, профили инструментов, конфигурация устройства и другие метаданные, а также для получения или установки параметров конфигурации устройства. Обмен свойствами использует эксклюзивные сообщения системы, содержащие данные формата JSON . Профили определяют общие наборы MIDI-контроллеров для различных типов инструментов, таких как органы и аналоговые синтезаторы, или для конкретных задач, улучшая совместимость между инструментами разных производителей. Согласование протокола позволяет устройствам использовать протокол следующего поколения или протоколы, специфичные для производителя. [157]
MIDI 2.0 определяет новый формат универсального пакета MIDI, который содержит сообщения различной длины (32, 64, 96 или 128 бит) в зависимости от типа полезной нагрузки. Этот новый формат пакетов поддерживает в общей сложности 256 MIDI-каналов, организованных в 16 групп по 16 каналов; каждая группа может нести либо поток протокола MIDI 1.0, либо новый поток протокола MIDI 2.0, а также может включать в себя системные сообщения, эксклюзивные системные данные и временные метки для точного рендеринга нескольких одновременных нот. Чтобы упростить первоначальное внедрение, существующим продуктам явно разрешено реализовывать только сообщения MIDI 1.0. Универсальный MIDI-пакет предназначен для высокоскоростной передачи данных, такой как USB и Ethernet, и не поддерживается существующими 5-контактными разъемами DIN. [157] Системные сообщения реального времени и общие системные сообщения такие же, как определено в MIDI 1.0. [157]
По состоянию на январь 2019 года проект спецификации нового протокола поддерживает все основные сообщения, которые также существуют в MIDI 1.0, но увеличивает их точность и разрешение; он также определяет множество новых высокоточных сообщений контроллера. [157] Спецификация определяет правила трансляции по умолчанию для преобразования между голосовыми сообщениями канала MIDI 2.0 и голосовыми сообщениями канала MIDI 1.0, которые используют различное разрешение данных, а также отображает 256 потоков MIDI 2.0 на 16 потоков MIDI 1.0. [160] [161]
В сообщениях System Exclusive 8 используется новый 8-битный формат данных, основанный на сообщениях Universal System Exclusive. Сообщения смешанного набора данных предназначены для передачи больших наборов данных. Сообщения System Exclusive 7 используют предыдущий 7-битный формат данных. [157]
{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)Первоначально также был указан Тип 2, но он так и не прижился.