MIDI ( / ˈ mɪ d i / ; цифровой интерфейс музыкальных инструментов ) — технический стандарт , описывающий протокол связи , цифровой интерфейс и электрические разъёмы , которые соединяют широкий спектр электронных музыкальных инструментов , компьютеров и связанных с ними аудиоустройств для воспроизведения, редактирования и записи музыки. [1]
Один кабель MIDI может передавать до шестнадцати каналов данных MIDI, каждый из которых может быть направлен на отдельное устройство. Каждое взаимодействие с клавишей, кнопкой, ручкой или слайдером преобразуется в событие MIDI, которое определяет музыкальные инструкции, такие как высота тона ноты , время и громкость . Одним из распространенных приложений MIDI является воспроизведение на клавиатуре MIDI или другом контроллере и использование его для запуска цифрового звукового модуля (содержащего синтезированные музыкальные звуки) для генерации звуков, которые аудитория слышит, как они производятся усилителем клавиатуры . Данные MIDI могут передаваться через кабель MIDI или USB или записываться на секвенсор или цифровую звуковую рабочую станцию для редактирования или воспроизведения. [2]
MIDI также определяет формат файла , который хранит и обменивается данными. Преимущества MIDI включают небольшой размер файла , простоту модификации и манипулирования и широкий выбор электронных инструментов и синтезаторов или цифровых сэмплированных звуков . [3] : 4 MIDI-запись исполнения на клавиатуре может звучать как пианино или другой клавишный инструмент; однако, поскольку MIDI записывает сообщения и информацию о нотах, а не конкретные звуки, эту запись можно изменить на множество других звуков, начиная от синтезированной или сэмплированной гитары или флейты и заканчивая полным оркестром.
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 любая совместимая с MIDI клавиатура (или другое устройство управления) может быть подключена к любому другому совместимому с MIDI секвенсору, звуковому модулю, драм-машине , синтезатору или компьютеру, даже если они были сделаны разными производителями.
Технология MIDI была стандартизирована в 1983 году группой представителей музыкальной индустрии и поддерживается Ассоциацией производителей MIDI (MMA). Все официальные стандарты MIDI совместно разрабатываются и публикуются MMA в Лос-Анджелесе и Комитетом MIDI Ассоциации музыкальной электронной промышленности (AMEI) в Токио. В 2016 году MMA основала Ассоциацию MIDI (TMA) для поддержки мирового сообщества людей, которые работают, играют или творят с помощью MIDI. [4]
В начале 1980-х годов не существовало стандартизированных средств синхронизации электронных музыкальных инструментов , производимых разными компаниями. [5] Производители имели свои собственные стандарты для синхронизации инструментов, такие как CV/gate , DIN sync и Digital Control Bus (DCB). [6] Икутаро Какехаши , президент Roland , считал, что отсутствие стандартизации ограничивает рост индустрии электронной музыки. [6] В июне 1981 года он предложил разработать стандарт основателю Oberheim Electronics Тому Оберхайму , [5] который разработал свой собственный интерфейс, Oberheim System. [7]
Какехаши 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 идею в октябре. [5] Первоначально интерес проявили только Sequential Circuits и японские компании. [8]
Используя DCB компании Roland в качестве основы [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 Universal Synthesizer Interface [9] на выставке Audio Engineering Society в октябре 1981 года. [10] [11] : 4 Стандарт обсуждался и модифицировался представителями Roland, Yamaha, Korg, Kawai и Sequential Circuits. [5] [12] : 20 Какехаши отдавал предпочтение названию Universal Musical Interface (UMI), произносимому как you-me , [7] но Смит посчитал, что это «немного банально». [13] Однако ему понравилось использование instrument вместо synthrator , и он предложил Music Instrument Digital Interface (MIDI). [13] [11] : 4 Роберт Муг , президент Moog Music , анонсировал MIDI в октябрьском выпуске Keyboard за 1982 год . [14] : 276
На зимней выставке NAMM 1983 года Смит продемонстрировал соединение MIDI между синтезаторами Prophet 600 и Roland JP-6 . Спецификация MIDI была опубликована в августе 1983 года. [5] Стандарт MIDI был представлен Какехаши и Смитом, которые получили премию Technical Grammy Awards 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 были выпущены первая MIDI- драм-машина , Roland TR-909 , [18] [19] и первый MIDI- секвенсор , Roland MSQ-700. [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 второй встрече MMA на летней выставке NAMM 1985 года. Стандарт продолжал развиваться, добавляя стандартизированные файлы песен в 1991 году ( General MIDI ) и адаптируясь к новым стандартам подключения, таким как USB и FireWire . В 2016 году была сформирована 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 года. [22]
BBC назвала MIDI ранним примером технологии с открытым исходным кодом . Смит считал, что MIDI может быть успешным только в том случае, если каждый производитель примет его, и поэтому «нам пришлось отдать его бесплатно». [23]
Первоначально привлекательность MIDI была ограничена профессиональными музыкантами и продюсерами , которые хотели использовать электронные инструменты в создании популярной музыки . Стандарт позволял различным инструментам взаимодействовать друг с другом и с компьютерами, и это стимулировало быстрое расширение продаж и производства электронных инструментов и музыкального программного обеспечения. [12] : 21 Эта совместимость позволяла управлять одним устройством с другого, что сокращало количество необходимого музыкантам оборудования. [24] Внедрение MIDI совпало с рассветом эры персональных компьютеров и появлением сэмплеров и цифровых синтезаторов . [25] Творческие возможности, предоставленные технологией MIDI, помогли возродить музыкальную индустрию в 1980-х годах. [26]
MIDI предоставил возможности, которые изменили способ работы многих музыкантов. MIDI-секвенирование позволяет пользователю, не имеющему навыков нотной записи, создавать сложные аранжировки. [27] Музыкальное выступление, в котором участвует всего один или два участника, каждый из которых использует несколько устройств с поддержкой MIDI, может обеспечить выступление, аналогичное выступлению более крупной группы музыкантов. [28] Расходы на найм внешних музыкантов для проекта могут быть сокращены или устранены, [2] : 7 , а сложные постановки могут быть реализованы на такой маленькой системе, как синтезатор со встроенной клавиатурой и секвенсором.
MIDI также помогла установить домашнюю запись . Выполняя предварительную подготовку в домашних условиях, артист может сократить расходы на запись, придя в студию звукозаписи с частично готовой песней. [2] : 7–8 В 2022 году The 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 сегодняшние крупные технологические компании практически вытеснили в пользу закрытых рынков». По состоянию на 2022 год оригинальный дизайн MIDI 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, совместимый с MIDI секвенсор может запускать биты, производимые модулем звука барабана . Аналоговые синтезаторы, которые не имеют цифрового компонента и были созданы до разработки MIDI, могут быть модернизированы с помощью наборов, которые преобразуют сообщения MIDI в аналоговые управляющие напряжения. [14] : 277 Когда нота воспроизводится на инструменте MIDI, он генерирует цифровое сообщение MIDI, которое может использоваться для запуска ноты на другом инструменте. [2] : 20 Возможность дистанционного управления позволяет заменять полноразмерные инструменты меньшими звуковыми модулями и позволяет музыкантам комбинировать инструменты для достижения более полного звука или создавать комбинации синтезированных звуков инструментов, таких как акустическое пианино и струнные. [30] MIDI также позволяет дистанционно 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 способ, которым звук развивается с течением времени после срабатывания ноты. [31] Частота фильтра и атака огибающей (время, необходимое для достижения звуком максимального уровня) являются примерами параметров синтезатора и могут управляться удаленно через MIDI. Устройства эффектов имеют различные параметры, такие как задержка обратной связи или время реверберации. Когда номер непрерывного контроллера MIDI (CCN) назначается одному из этих параметров, устройство реагирует на любые полученные им сообщения, которые идентифицируются этим номером. Для отправки этих сообщений можно использовать такие элементы управления, как ручки, переключатели и педали. Набор отрегулированных параметров можно сохранить во внутренней памяти устройства в виде патча , и эти патчи можно удаленно выбирать с помощью изменений программы MIDI. [a] [32]
События MIDI могут быть секвенированы с помощью компьютерного программного обеспечения или в специализированных аппаратных музыкальных рабочих станциях . Многие цифровые звуковые рабочие станции (DAW) специально разработаны для работы с MIDI в качестве неотъемлемого компонента. MIDI- фортепианные роллы были разработаны во многих DAW, так что записанные сообщения MIDI можно легко изменять. [33] [ требуется лучший источник ] Эти инструменты позволяют композиторам прослушивать и редактировать свои работы гораздо быстрее и эффективнее, чем это делали старые решения, такие как многодорожечная запись . [ требуется цитата ] Композиции могут быть запрограммированы для MIDI, которые не могут быть воспроизведены людьми-исполнителями. [34]
Поскольку MIDI-исполнение представляет собой последовательность команд, создающих звук, MIDI-записями можно манипулировать способами, которые невозможны для аудиозаписей. Можно изменить тональность, инструментовку или темп MIDI-аранжировки, [35] : 227 и изменить порядок ее отдельных разделов, [36] или даже редактировать отдельные ноты. Возможность сочинять идеи и быстро слышать их воспроизведение позволяет композиторам экспериментировать. [37] : 175
Программы алгоритмической композиции обеспечивают компьютерную генерацию произведений, которые можно использовать в качестве идей для песен или аккомпанемента. [2] : 122
Некоторые композиторы могут воспользоваться стандартным, переносимым набором команд и параметров в MIDI 1.0 и General MIDI (GM) для обмена музыкальными файлами данных между различными электронными инструментами. Данные, составленные с помощью секвенсированных записей MIDI, могут быть сохранены как стандартный файл MIDI (SMF), распространены в цифровом виде и воспроизведены любым компьютером или электронным инструментом, который также придерживается тех же стандартов MIDI, GM и SMF. Файлы данных MIDI намного меньше, чем соответствующие записанные аудиофайлы . [ необходима цитата ]
Рынок персональных компьютеров стабилизировался в то же время, когда появился MIDI, и компьютеры стали жизнеспособным вариантом для создания музыки. [14] : 324 В 1983 году компьютеры начали играть роль в массовом производстве музыки. [38] В годы, непосредственно после ратификации спецификации MIDI в 1983 году, функции MIDI были адаптированы к нескольким ранним компьютерным платформам. Yamaha CX5M представила поддержку MIDI и секвенсирование в системе MSX в 1984 году. [39]
Распространению MIDI на домашних компьютерах в значительной степени способствовала MPU-401 от Roland Corporation , выпущенная в 1984 году как первая звуковая карта с поддержкой MIDI , способная обрабатывать звук MIDI [40] и секвенсировать его. [41] [42] После того, как Roland продала звуковые чипы MPU другим производителям звуковых карт, [40] она создала универсальный стандартный интерфейс MIDI-ПК. [43] Широкое распространение MIDI привело к разработке программного обеспечения MIDI на базе компьютеров. [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 частью базовой системы.
В 2015 году Retro Innovations выпустила первый интерфейс MIDI для VIC-20 , впервые сделав четыре голоса компьютера доступными для электронных музыкантов и энтузиастов ретро-компьютеров. [44] Retro Innovations также выпускает картридж с интерфейсом MIDI для компьютеров Tandy Color Computer и Dragon . [45]
Музыканты Chiptune также используют ретро-игровые консоли для сочинения, создания и исполнения музыки с использованием интерфейсов MIDI. Пользовательские интерфейсы доступны для Nintendo Entertainment System (NES)/Famicom, [46] Game Boy, [47] Game Boy Advance [48] и Sega Genesis (Mega Drive). [49]
Файл MIDI не является аудиозаписью. Скорее, это набор инструкций — например, для высоты тона или темпа — и может использовать в тысячу раз меньше дискового пространства, чем эквивалентная записанная аудиозапись. [50] [51] Из-за своего крошечного размера файлы, созданные фанатами MIDI-аранжировки стали привлекательным способом обмена музыкой в Интернете, до появления широкополосного доступа в Интернет и многогигабайтных жестких дисков. [52] Главным недостатком этого является большой разброс в качестве звуковых карт пользователей и в фактическом звуке, содержащемся в виде сэмплов или синтезированного звука на карте, к которому данные MIDI относятся только символически. Даже звуковая карта, которая содержит высококачественные сэмплированные звуки, может иметь непостоянное качество от одного сэмплированного инструмента к другому. [50] Ранние бюджетные карты, такие как AdLib и Sound Blaster и совместимые с ними, использовали урезанную версию технологии синтеза частотной модуляции (FM-синтез) Yamaha [53], воспроизводимую через низкокачественные цифро-аналоговые преобразователи. Низкокачественное воспроизведение [50] этих вездесущих [53] карт часто считалось свойством самого MIDI. Это создавало восприятие MIDI как низкокачественного аудио, тогда как в действительности само MIDI не содержит звука, [54] а качество его воспроизведения полностью зависит от качества звуковоспроизводящего устройства. [35] : 227
Стандартный файл MIDI ( SMF ) — это формат файла , который обеспечивает стандартизированный способ сохранения, транспортировки и открытия музыкальных последовательностей в других системах. Стандарт был разработан и поддерживается MMA и обычно использует .midрасширение. [56] Компактный размер этих файлов привел к их широкому использованию в компьютерах, рингтонах мобильных телефонов , веб-страницах и музыкальных поздравительных открытках. Эти файлы предназначены для универсального использования и включают в себя такую информацию, как значения нот, хронометраж и названия треков. Тексты песен могут быть включены в качестве метаданных и могут отображаться на караоке- машинах. [57]
SMF-файлы создаются как экспортный формат программных секвенсоров или аппаратных рабочих станций. Они организуют MIDI-сообщения в один или несколько параллельных треков и помечают события временем, 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 на одном треке, в то время как файлы типа 1 могут содержать любое количество треков, которые исполняются синхронно. Файлы типа 2 используются редко [58] и хранят несколько аранжировок, причем каждая аранжировка имеет свой собственный трек и предназначена для последовательного воспроизведения.
Microsoft Windows объединяет SMF вместе с загружаемыми звуками (DLS) в оболочке Resource Interchange File Format (RIFF) как файлы RMID с .rmiрасширением. RIFF-RMID устарел в пользу Extensible Music Files ( XMF ). [59]
Главное преимущество персонального компьютера в системе MIDI заключается в том, что он может выполнять ряд различных задач в зависимости от загруженного программного обеспечения. [2] : 55 Многозадачность позволяет одновременно работать программам, которые могут обмениваться данными друг с другом. [2] : 65
Программное обеспечение для секвенирования позволяет манипулировать записанными MIDI-данными с помощью стандартных функций компьютерного редактирования, таких как вырезание, копирование и вставка , а также перетаскивание . Для упрощения рабочего процесса можно использовать сочетания клавиш , а в некоторых системах функции редактирования могут вызываться событиями MIDI. Секвенсор позволяет настроить каждый канал на воспроизведение разного звука и дает графический обзор аранжировки. Доступны различные инструменты редактирования, включая дисплей нот или партитуру , которые можно использовать для создания печатных партий для музыкантов. Такие инструменты, как циклирование , квантизация , рандомизация и транспонирование, упрощают процесс аранжировки.
Создание битов упрощается, и шаблоны грувов могут использоваться для дублирования ритмического ощущения другого трека. Реалистичное выражение может быть добавлено посредством манипуляции контроллерами реального времени. Может быть выполнено микширование, и MIDI может быть синхронизирован с записанными аудио- и видеодорожками. Работа может быть сохранена и перемещена между различными компьютерами или студиями. [60] [61] : 164–6
Секвенсоры могут принимать альтернативные формы, такие как редакторы шаблонов ударных, которые позволяют пользователям создавать биты, нажимая на сетки шаблонов, [2] : 118 и секвенсоры циклов, такие как ACID Pro , которые позволяют объединять MIDI с предварительно записанными аудиоциклами, темпы и тональности которых соответствуют друг другу. Секвенирование списков реплик используется для запуска диалогов, звуковых эффектов и музыкальных реплик в сценическом и вещательном производстве. [2] : 121
С помощью MIDI ноты, сыгранные на клавиатуре, могут быть автоматически транскрибированы в ноты . [12] : 213 Программное обеспечение для написания партитур , как правило, не имеет расширенных инструментов секвенирования и 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, которое может печатать партитуры шрифтом Брайля . [62]
Программы для записи нот 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] которые содержали несколько тысяч программируемых параметров, но имели интерфейс, состоящий из пятнадцати крошечных кнопок, четырех ручек и небольшого ЖК-дисплея. [65] Цифровые инструменты обычно отпугивают пользователей от экспериментов из-за отсутствия обратной связи и прямого управления, которые обеспечивали бы переключатели и ручки, [66] : 393 но редакторы патчей предоставляют владельцам аппаратных инструментов и устройств эффектов те же функции редактирования, которые доступны пользователям программных синтезаторов. [67] Некоторые редакторы предназначены для определенного инструмента или устройства эффектов, в то время как другие, универсальные редакторы, поддерживают разнообразное оборудование и в идеале могут управлять параметрами каждого устройства в настройке с помощью сообщений System Exclusive. [2] : 129 Сообщения System Exclusive используют протокол MIDI для отправки информации о параметрах синтезатора.
Библиотекари патчей имеют специализированную функцию организации звуков в коллекции оборудования и обмена 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 можно делиться пользовательскими патчами с другими владельцами того же инструмента. [68] Универсальные редакторы/библиотекари, которые объединяют две функции, когда-то были распространены и включали Opcode Systems' Galaxy, eMagic 's SoundDiver и MOTU's Unisyn. Хотя эти старые программы были в значительной степени заброшены с тенденцией к компьютерному синтезу с использованием виртуальных инструментов, несколько редакторов/библиотекарей остаются доступными, включая Coffeeshopped Patch Base, [69] Sound Quest's Midi Quest и несколько редакторов от Sound Tower. Kore от Native Instruments был попыткой перенести концепцию редактора/библиотекаря в эпоху программных инструментов, [70] но был заброшен в 2011 году. [71]
Программы, которые могут динамически генерировать треки аккомпанемента, называются программами автоаккомпанемента . Они создают полноценную аранжировку в стиле, который выбирает пользователь, и отправляют результат на устройство генерации звука MIDI для воспроизведения. Сгенерированные треки могут использоваться в качестве учебных или практических инструментов, как аккомпанемент для живых выступлений или как помощь в написании песен. [72] : 42
Компьютеры могут использовать программное обеспечение для генерации звуков, которые затем передаются через цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) в усилитель мощности и акустическую систему. [12] : 213 Количество звуков, которые могут воспроизводиться одновременно ( полифония ), зависит от мощности процессора компьютера , как и частота дискретизации и битовая глубина 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 фоновыми задачами, как операционные системы настольных компьютеров . Эти проблемы синхронизации могут вызывать проблемы синхронизации, а также щелчки и треск при прерывании воспроизведения сэмпла. Программные синтезаторы также могут демонстрировать дополнительную задержку при генерации звука. [74]
Корни программного синтеза 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] Reality, разработанный компанией Dave Smith's Seer Systems, был одним из первых синтезаторов, работавших непосредственно на центральном процессоре компьютера. Reality достигал низкой задержки благодаря тесной интеграции драйверов и, следовательно, мог работать только на звуковых картах Creative Labs . [76] [77] Alpha Syntauri от Syntauri Corporation был еще одним ранним программным синтезатором. Он работал на компьютере Apple IIe и использовал комбинацию программного обеспечения и аппаратного обеспечения компьютера для создания аддитивного синтеза. [78] Некоторые системы используют специальное оборудование для снижения нагрузки на центральный процессор, как в случае с системой Kyma от Symbolic Sound Corporation [75] и системами Creamware / Sonic Core Pulsar/SCOPE [79] , которые обеспечивают питанием целую студию звукозаписи, состоящую из инструментов, блоков эффектов и микшеров . [80] Возможность создания полных MIDI-аранжировок полностью в компьютерном программном обеспечении позволяет композитору напрямую воспроизводить окончательный результат в виде аудиофайла. [30]
Ранние игры для ПК распространялись на дискетах, а небольшой размер файлов MIDI делал их жизнеспособным средством предоставления саундтреков. Игры эпохи DOS и ранних Windows обычно требовали совместимости с аудиокартами Ad Lib или Sound Blaster . Эти карты использовали синтез FM , который генерирует звук посредством модуляции синусоидальных волн . Джон Чоунинг , пионер этой технологии, предположил, что технология будет способна точно воссоздать любой звук, если использовать достаточно синусоидальных волн , но бюджетные компьютерные аудиокарты выполняли синтез FM только с двумя синусоидальными волнами. В сочетании с 8-битным звуком карт это приводило к звуку, описываемому как «искусственный» [81] и «примитивный». [82]
Дочерние платы Wavetable , которые стали доступны позже, предоставляли аудиосэмплы, которые можно было использовать вместо звука FM. Они были дорогими, но часто использовали звуки с уважаемых MIDI-инструментов, таких как E-mu Proteus . [82] В середине 1990-х годов компьютерная индустрия перешла к звуковым картам на основе волновых таблиц с 16-битным воспроизведением, но стандартизировала хранилище волновых таблиц на 2 МБ, что было слишком мало для размещения качественных сэмплов 128 инструментов General MIDI и наборов ударных. Чтобы максимально использовать ограниченное пространство, некоторые производители хранили 12-битные сэмплы и расширяли их до 16 бит при воспроизведении. [83]
Несмотря на свою связь с музыкальными устройствами, MIDI может управлять любым электронным или цифровым устройством, которое может считывать и обрабатывать MIDI-команды. MIDI был принят в качестве протокола управления в ряде немузыкальных приложений. MIDI Show Control использует команды MIDI для управления системами сценического освещения и для запуска запланированных событий в театральных постановках. Виджеи и вертушки используют его для запуска клипов и синхронизации оборудования, а системы записи используют его для синхронизации и автоматизации . Уэйн Лайтл, основатель Animusic , вывел систему, которую он назвал MIDIMotion, чтобы создать серию Animusic компьютерно-анимированных музыкальных видеоальбомов; Animusic позже разработала собственное программное обеспечение для анимации специально для MIDIMotion под названием Animotion. [84] Apple Motion позволяет осуществлять аналогичное управление параметрами анимации через MIDI. Игра- шутер от первого лица MIDI Maze 1987 года и компьютерная игра-головоломка Oxyd 1990 года для Atari ST использовали MIDI для объединения компьютеров в сеть.
Согласно оригинальному стандарту MIDI 1.0, кабели заканчиваются 180° пятиконтактным разъемом DIN (DIN 41524). Типичные приложения используют только три из пяти проводников: заземляющий провод (контакт 2) и сбалансированную пару проводников (контакты 4 и 5), которые передают сигнал MIDI в виде электрического тока . [85] [72] : 41 Такая конфигурация разъема может передавать сообщения только в одном направлении, поэтому для двусторонней связи необходим второй кабель. [2] : 13 Некоторые фирменные приложения, такие как контроллеры ножных переключателей с фантомным питанием , используют свободные контакты для передачи постоянного тока (DC). [86]
Оптоизоляторы электрически отделяют MIDI-устройства от их MIDI-подключений, что предотвращает образование контуров заземления [87] : 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 . [88]
Для экономии места некоторые MIDI-устройства (особенно небольшие) начали использовать 3,5-мм телефонные разъемы TRS (также известные как аудиоразъемы minijack). [89] Это стало настолько распространенным, что Ассоциация производителей MIDI стандартизировала проводку. [90] Документ стандартов MIDI-over-minijack также рекомендует использовать 2,5-мм разъемы вместо 3,5-мм, чтобы избежать путаницы с аудиоразъемами. [91]
Большинство устройств не копируют сообщения со своего входа на свой выходной порт. Третий тип порта, thru- порт, выдает копию всего, что получено на входном порту, позволяя пересылать данные на другой инструмент [14] : 278 в каскадном расположении. [92] Не все устройства оснащены thru-портами, а устройства, не способные генерировать MIDI-данные, такие как блоки эффектов и звуковые модули, могут не включать out-порты. [66] : 384
Каждое устройство в последовательной цепи добавляет задержку в систему. Этого можно избежать, используя MIDI thru box, который содержит несколько выходов, которые обеспечивают точную копию входного сигнала box. MIDI merger может объединять вход с нескольких устройств в один поток и позволяет подключать несколько контроллеров к одному устройству. MIDI switcher позволяет переключаться между несколькими устройствами и устраняет необходимость физического переподключения кабелей. MIDI routers объединяют все эти функции. Они содержат несколько входов и выходов и позволяют направлять любую комбинацию входных каналов на любую комбинацию выходных каналов. Настройки маршрутизации могут быть созданы с помощью компьютерного программного обеспечения, сохранены в памяти и выбраны с помощью команд изменения программы MIDI. [2] : 47–50 Это позволяет устройствам функционировать как автономные MIDI routers в ситуациях, когда компьютер отсутствует. [2] : 62–3 [93] MIDI data processings используются для служебных задач и спецэффектов. К ним относятся MIDI-фильтры, которые удаляют нежелательные MIDI-данные из потока, и MIDI-задержки — эффекты, которые отправляют повторную копию входных данных в установленное время. [2] : 51
Основная функция компьютерного MIDI-интерфейса — синхронизация коммуникаций между MIDI-устройством и компьютером. [92] Некоторые компьютерные звуковые карты включают стандартный MIDI-разъем, 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-to-USB, которые могут передавать MIDI-каналы на компьютеры, оборудованные USB. Некоторые контроллеры MIDI-клавиатур оснащены USB-разъемами и могут быть подключены напрямую к компьютерам, на которых запущено музыкальное программное обеспечение.
Последовательная передача MIDI приводит к проблемам синхронизации. Для передачи трехбайтового сообщения MIDI требуется около 1 миллисекунды. [94] 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 быть передано, 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 интерфейсов MIDI с несколькими входными и выходными портами, поскольку синхронизация улучшается, когда события распределяются между несколькими портами, а не несколькими каналами на одном порту. [74] Термин MIDI slop относится к слышимым ошибкам синхронизации, которые возникают при задержке передачи MIDI. [95]
Существует два типа MIDI-контроллеров: контроллеры производительности, которые генерируют ноты и используются для исполнения музыки, [96] и контроллеры, которые могут не отправлять ноты, но передавать другие типы событий в реальном времени. Многие устройства представляют собой некоторую комбинацию двух типов.
Клавиатуры являются, безусловно, наиболее распространенным типом MIDI-контроллера. [68] MIDI был разработан с учетом клавиатур, и любой контроллер, который не является клавиатурой, считается «альтернативным» контроллером. [97] Это рассматривалось как ограничение композиторами, которые не были заинтересованы в музыке, основанной на клавиатуре, но стандарт оказался гибким, и совместимость с MIDI была введена для других типов контроллеров, включая гитары и другие струнные инструменты, контроллеры барабанов и духовых инструментов , которые эмулируют 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 охватывают возможности других инструментов; Джарон Ланье приводит стандарт в качестве примера технологической «закрепленности», которая неожиданно ограничила то, что можно было выразить. [98] Некоторые из этих недостатков были устранены в расширениях протокола.
Программные синтезаторы предлагают большую мощность и универсальность, но некоторые игроки считают, что разделение внимания между MIDI-клавиатурой и компьютерной клавиатурой и мышью лишает игровой опыт части непосредственности. [99] Устройства, предназначенные для управления MIDI в реальном времени, обеспечивают эргономическое преимущество и могут обеспечить большее чувство связи с инструментом, чем интерфейс, доступ к которому осуществляется через компьютер. Контроллеры могут быть устройствами общего назначения, которые предназначены для работы с различным оборудованием, или они могут быть предназначены для работы с определенным программным обеспечением. Примерами последнего являются контроллер Akai APC40 для Ableton Live и контроллер MS-20ic от Korg, воспроизведение панели управления на их аналоговом синтезаторе MS-20 . Контроллер MS-20ic включает соединительные кабели , которые можно использовать для управления маршрутизацией сигнала в их виртуальном воспроизведении синтезатора MS-20, а также может управлять сторонними устройствами. [100]
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 быть автономным модулем (без клавиатуры в стиле фортепиано), состоящим из звуковой платы General MIDI (GM, GS и XG), встроенного редактирования, включая транспонирование, выбор MIDI-инструмента и регулировку громкости, панорамирования, уровней реверберации и других MIDI-контроллеров. Обычно MIDI-модуль включает в себя экран, поэтому пользователь может просматривать информацию о текущей выбранной функции.
Синтезаторы могут использовать любую из множества техник генерации звука. Они могут включать встроенную клавиатуру или могут существовать как звуковые модули, которые генерируют звуки при запуске внешним контроллером, таким как MIDI-клавиатура. Звуковые модули обычно предназначены для установки в 19-дюймовую стойку . [2] : 70–72 Производители обычно выпускают синтезаторы как в автономном, так и в стоечном исполнении и часто предлагают версию с клавиатурой в различных размерах.
Сэмплер может записывать и оцифровывать аудио, сохранять его в оперативной памяти (ОЗУ) и воспроизводить. Сэмплеры обычно позволяют пользователю редактировать сэмпл и сохранять его на жестком диске, применять к нему эффекты и формировать его с помощью тех же инструментов, которые используют субтрактивные синтезаторы . Они также могут быть доступны в виде клавиатуры или стойки. [2] : 74–8 Инструменты, которые генерируют звуки посредством воспроизведения сэмпла, но не имеют возможности записи, известны как « ROMplers ».
Сэмплеры не стали так быстро признанными MIDI-инструментами, как синтезаторы, из-за дороговизны памяти и вычислительной мощности в то время. [14] : 295 Первым недорогим MIDI-семплером был Ensoniq Mirage , представленный в 1984 году. [14] : 304 MIDI-семплеры, как правило, ограничены дисплеями, которые слишком малы для редактирования сэмплированных волновых форм, хотя некоторые из них можно подключить к монитору компьютера. [14] : 305
Драм-машины обычно являются устройствами воспроизведения сэмплов, которые специализируются на звуках ударных и перкуссии. Они обычно содержат секвенсор, который позволяет создавать паттерны ударных и позволяет аранжировать их в песню. Часто есть несколько аудиовыходов, так что каждый звук или группа звуков могут быть направлены на отдельный выход. Отдельные голоса барабанов могут воспроизводиться с другого MIDI-инструмента или с секвенсора. [2] : 84
Технология секвенсора предшествовала MIDI. Аналоговые секвенсоры используют сигналы CV/Gate для управления аналоговыми синтезаторами до MIDI. MIDI-секвенсоры обычно управляются транспортными функциями, смоделированными по образцу функций магнитофонов . Они способны записывать MIDI-исполнения и упорядочивать их в отдельные дорожки, используя парадигму многодорожечной записи . Музыкальные рабочие станции объединяют контроллерные клавиатуры с внутренней генерацией звука и секвенсором. Их можно использовать для создания полных аранжировок и их воспроизведения с использованием собственных внутренних звуков, а также они функционируют как автономные студии музыкального производства. Они обычно включают в себя возможности хранения и передачи файлов. [2] : 103–4
Некоторые блоки эффектов могут управляться дистанционно через MIDI. Например, Eventide H3000 Ultra-harmonizer позволяет осуществлять столь обширное управление MIDI, что на нем можно играть как на синтезаторе. [14] : 322 Drum Buddy , драм-машина педального формата , имеет MIDI-подключение, так что ее темп может быть синхронизирован с педалью лупера или временными эффектами, такими как задержка.
Сообщения MIDI состоят из 8-битных байтов , передаваемых со скоростью 31 250 [б] (±1%) бод с использованием асинхронной последовательной связи 8-N-1, как показано на рисунке. Первый бит каждого байта определяет, является ли байт байтом состояния или байтом данных , а за ним следуют семь бит информации. [2] : 13–14
MIDI-ссылка может содержать шестнадцать независимых каналов, пронумерованных от 1 до 16. Устройство может прослушивать определенные каналы и игнорировать сообщения на других каналах ( режим omni off ), или оно может прослушивать все каналы, фактически игнорируя адрес канала ( omni on ).
Устройство, которое является полифоническим, может воспроизводить несколько нот одновременно, пока не будет достигнут предел полифонии устройства, или пока ноты не достигнут конца своей огибающей затухания , или пока не будут получены явные команды MIDI -выключения ноты . Устройство, которое является монофоническим , вместо этого завершает любую предыдущую ноту, когда поступают новые команды включения ноты .
Некоторые приемные устройства могут быть настроены на все четыре комбинации режимов «всенаправленный» (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 сообщениями канала, отправленными 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 имеющие отношения к его функции. [66] : 384 Существует пять типов сообщений: Channel Voice, Channel Mode, System Common, System Real-Time и System Exclusive. [102]
Сообщения Channel Voice передают данные о производительности в реальном времени по одному каналу. Примерами служат сообщения note-on , которые содержат номер ноты MIDI, определяющий высоту тона ноты, значение скорости, указывающее, насколько сильно была сыграна нота, и номер канала; сообщения note-off , которые заканчивают ноту; сообщения program change, которые изменяют патч устройства; и изменения управления, которые позволяют настраивать параметры инструмента. Ноты MIDI пронумерованы от 0 до 127, назначенные на C −1 до G 9 . Это выходит за рамки 88-нотного диапазона фортепиано от A 0 до C 8 и соответствует диапазону частот от 8,175799 до 12543,85 Гц. [c]
Сообщения System Exclusive ( SysEx ) передают информацию о функциях синтезатора, а не данные о производительности, такие как какие ноты воспроизводятся и насколько громко. Поскольку они могут включать функциональность, выходящую за рамки стандарта MIDI, они являются основной причиной гибкости и долговечности стандарта MIDI. Производители используют их для создания собственных сообщений, которые контролируют их оборудование более тщательно, чем ограничения стандартных сообщений MIDI. [14] : 287
Ассоциация производителей MIDI выдает уникальный идентификационный номер компаниям, выпускающим MIDI. [103] Они включаются в сообщения SysEx, чтобы гарантировать, что только конкретно адресованное устройство ответит на сообщение, в то время как все остальные будут знать, что его нужно игнорировать. Многие инструменты также включают настройку SysEx ID, поэтому контроллер может адресовать два устройства одной и той же модели независимо. [104]
Универсальные системные эксклюзивные сообщения — это особый класс сообщений SysEx, используемых для расширений MIDI, которые не предназначены для использования исключительно одним производителем. [105]
Устройства обычно не реагируют на каждый тип сообщений, определенных спецификацией MIDI. Таблица реализации MIDI была стандартизирована MMA как способ для пользователей увидеть, какие конкретные возможности имеет инструмент и как он реагирует на сообщения. [2] : 231 Заполненная таблица реализации MIDI обычно публикуется как часть документации для устройств MIDI.
Электрический интерфейс MIDI 1.0 основан на полностью изолированной токовой петле [101] вдоль красной и синей линий на следующей схеме :
«DIN / TRS» на этой схеме означает, что может использоваться либо разъем DIN [d] , либо телефонный разъем TRS [e] . [106] [107]
Для передачи логического 0 и стартового бита UART отправителя [f] вырабатывает низкое напряжение. Это приводит к номинальному току 5 миллиампер [101], полученному от источника высокого напряжения отправителя, [g], который течет вправо по красным линиям через экранированный [h] витой кабель и 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 служит для защиты. [109] 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 вольт , 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 многочисленным усовершенствованиям стандарта и сделали возможным его применение для целей, выходящих за рамки тех, для которых он изначально предназначался.
MIDI позволяет выбирать звуки инструмента через сообщения об изменении программы, но нет гарантии, что любые два инструмента будут иметь одинаковый звук в заданном месте программы. [110] Программа № 0 может быть фортепиано на одном инструменте или флейтой 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, организованных в 16 семейств по восемь связанных инструментов, и назначает каждому инструменту определенный номер программы. [111] Любое заданное изменение программы выбирает тот же звук инструмента на любом совместимом с GM инструменте. [112] Ударные инструменты размещаются на канале 10, и определенное значение ноты MIDI сопоставляется с каждым ударным звуком.
Стандарт GM устраняет вариации в отображении нот. Некоторые производители не согласились с тем, какой номер ноты должен представлять среднюю C, но GM указывает, что нота номер 69 играет A440 , что в свою очередь фиксирует среднюю C как ноту номер 60.
Устройства, совместимые с GM, должны предлагать 24-голосную полифонию. [113] Устройства, совместимые с GM, должны реагировать на скорость, послекасание и изменение высоты тона, должны быть установлены на указанные значения по умолчанию при запуске и поддерживать определенные номера контроллеров, такие как педаль сустейна и зарегистрированные номера параметров (RPN). [114]
Упрощенная версия GM, называемая GM Lite , используется для устройств с ограниченной вычислительной мощностью. [110] [115]
Быстро сформировалось общее мнение, что набор звуков GM из 128 инструментов был недостаточно большим. Roland General Standard, или Roland GS , включал дополнительные звуки, наборы ударных и эффекты, предоставлял команду выбора банка , которая могла использоваться для доступа к ним, и использовал незарегистрированные номера параметров MIDI (NRPN) для доступа к своим новым функциям. Yamaha Extended General MIDI, или Yamaha XG , последовал в 1994 году. XG также предлагал дополнительные звуки, наборы ударных и эффекты, но использовал стандартные контроллеры вместо NRPN для редактирования и увеличил полифонию до 32 голосов. Оба стандарта имеют обратную совместимость со спецификацией GM, но несовместимы друг с другом. [116] Ни один из стандартов не был принят после своего создателя, но оба обычно поддерживаются музыкальным программным обеспечением.
Компании-члены японской AMEI разработали спецификацию General MIDI Level 2 в 1999 году. GM2 сохраняет обратную совместимость с GM, но увеличивает полифонию до 32 голосов, стандартизирует несколько номеров контроллеров, таких как для состенуто и мягкой педали ( una corda ), RPN и универсальных системных эксклюзивных сообщений, а также включает стандарт настройки MIDI. [117] GM2 является основой механизма выбора инструмента в Scalable Polyphony MIDI (SP-MIDI), варианте MIDI для маломощных устройств, который позволяет масштабировать полифонию устройства в соответствии с его вычислительной мощностью. [110]
Большинство MIDI-синтезаторов используют равномерную темперацию . Стандарт настройки MIDI (MTS), ратифицированный в 1992 году, допускает альтернативные настройки. [118] MTS допускает микронастройки , которые могут быть загружены из банка, содержащего до 128 патчей, и позволяет в реальном времени настраивать высоту нот. [119] Производители не обязаны поддерживать стандарт. Те, кто поддерживает, не обязаны реализовывать все его функции. [118]
Секвенсор может управлять системой MIDI с помощью внутренних часов, но когда система содержит несколько секвенсоров, они должны синхронизироваться с общими часами. Временной код MIDI (MTC), разработанный Digidesign , [120] реализует сообщения SysEx , [121] разработанные специально для целей синхронизации, и может преобразовываться в стандарт временного кода SMPTE и обратно . [14] : 288 интерфейсов MIDI, таких как MIDI Timepiece от Mark of the Unicorn, могут преобразовывать код SMPTE в MTC. [122] В то время как часы MIDI основаны на темпе, временной код основан на кадрах и не зависит от темпа. MTC, как и код SMPTE, включает информацию о положении и может восстанавливаться в случае выпадения . [123]
MIDI Machine Control (MMC) состоит из набора команд SysEx [124] , которые управляют транспортными элементами управления аппаратных записывающих устройств. MMC позволяет секвенсору отправлять команды Start , Stop и Record на подключенную ленточную деку или систему записи на жесткий диск, а также перематывать устройство вперед или назад для начала воспроизведения с той же точки, что и секвенсор. Данные синхронизации не задействованы, хотя устройства могут синхронизироваться через MTC. [125]
MIDI Show Control (MSC) — это набор команд SysEx для упорядочивания и удаленного управления устройствами управления шоу, такими как освещение, воспроизведение музыки и звука, а также системы управления движением . [127] Приложения включают сценические постановки, музейные экспозиции, системы управления студиями звукозаписи и аттракционы в парках развлечений . [126]
Одним из решений проблем синхронизации MIDI является маркировка событий MIDI временем, которое они должны воспроизвести, их предварительная передача и сохранение в буфере в принимающем устройстве. Предварительная отправка данных снижает вероятность того, что загруженный проход перегрузит канал передачи. После сохранения в приемнике информация больше не подвержена проблемам синхронизации, связанным с интерфейсами MIDI или USB, и может воспроизводиться с высокой степенью точности. [128] Временная метка MIDI работает только тогда, когда ее поддерживают и оборудование, и программное обеспечение. MTS от MOTU, AMT от eMagic и Midex 8 от Steinberg имели реализации, которые были несовместимы друг с другом, и для работы требовали, чтобы пользователи владели программным обеспечением и оборудованием, произведенным одной и той же компанией. [74] Временная метка встроена в интерфейсы FireWire MIDI, [129] 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 дампа сэмпла (SDS), который установил новый формат SysEx для передачи сэмплов. [14] : 287 SDS был позже дополнен парой команд, которые позволяют передавать информацию о точках цикла сэмпла, не требуя передачи всего сэмпла. [130]
Спецификация Downloadable Sounds (DLS), ратифицированная в 1997 году, позволяет мобильным устройствам и компьютерным звуковым картам расширять свои волновые таблицы с помощью загружаемых наборов звуков. [131] Спецификация DLS Level 2 последовала в 2006 году и определила стандартизированную архитектуру синтезатора. Стандарт Mobile DLS призывает к объединению банков DLS с SP-MIDI в качестве автономных файлов Mobile XMF. [132]
MIDI Polyphonic Expression (MPE) — это метод использования MIDI, который позволяет непрерывно регулировать высоту тона и другие параметры выразительного управления для отдельных нот. [133] MPE работает, назначая каждую ноту своему собственному MIDI-каналу, чтобы сообщения контроллера можно было применять к каждой ноте индивидуально. [134] [133] Спецификации были выпущены в ноябре 2017 года AMEI и в январе 2018 года MMA. [135] Такие инструменты, как Continuum Fingerboard , LinnStrument , ROLI Seaboard , Sensel Morph и Eigenharp, позволяют пользователям контролировать высоту тона, тембр и другие нюансы для отдельных нот в аккордах. [136]
Помимо использования токовой петли со скоростью 31,25 кбит/с через разъем DIN , те же данные могут передаваться с помощью различных аппаратных средств передачи данных, таких как USB , FireWire и Ethernet .
Члены USB-IF в 1999 году разработали стандарт для MIDI через USB, «Определение класса устройств универсальной последовательной шины для MIDI-устройств». [137] MIDI через USB становится все более распространенным, поскольку другие интерфейсы, которые использовались для подключений MIDI ( карта ISA , игровой порт и т. д.), исчезли с персональных компьютеров. Операционные системы Linux, Microsoft Windows, Macintosh OS X и Apple iOS включают стандартные драйверы классов для поддержки устройств, которые используют «Определение класса устройств универсальной последовательной шины для MIDI-устройств».
Apple Computer разработала интерфейс FireWire в 1990-х годах. Он начал появляться на цифровых видеокамерах (DV) к концу десятилетия и на моделях G3 Macintosh в 1999 году. [138] Он был создан для использования с мультимедийными приложениями. [129] В отличие от USB, FireWire использует интеллектуальные контроллеры, которые могут управлять собственной передачей без внимания со стороны основного процессора. [139] Как и стандартные устройства MIDI, устройства FireWire могут взаимодействовать друг с другом без присутствия компьютера. [140]
Синтезатор Octave-Plateau Voyetra-8 был ранней реализацией MIDI, использующей разъемы XLR3 вместо 5-контактного DIN . Он был выпущен в годы до MIDI и позже был модернизирован с помощью интерфейса MIDI, но сохранил свой разъем XLR. [141]
По мере того, как компьютерные студийные установки становились обычным явлением, стали доступны MIDI-устройства, которые можно было напрямую подключать к компьютеру. Обычно они использовали 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 возможность этих последовательных портов работать на скорости, в 20 раз превышающей стандартную скорость MIDI. [2] : 62–3 [140] Порты mini-DIN были встроены в некоторые MIDI-инструменты конца 1990-х годов и позволяли подключать такие устройства напрямую к компьютеру. [142] Некоторые устройства подключались через параллельный порт DB-25 ПК или через порт джойстика DA-15 , который есть во многих звуковых картах ПК. [140]
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 каналов MIDI вместе с многоканальным цифровым звуком, передачи файлов данных и временного кода. [138] [139] Протокол mlan использовался в ряде продуктов Yamaha, в частности, в цифровых микшерных пультах и синтезаторе Motif , а также в продуктах сторонних производителей, таких как PreSonus FIREstation и Korg Triton Studio . [143] С 2007 года не было выпущено ни одного нового продукта на базе протокола mlan.
Интерфейс устройств SCSI MIDI (SMDI) использовался некоторыми сэмплерами и устройствами записи на жесткие диски в 1990-х годах (например, Kurzweil K2000 и синтезатор воспроизведения сэмплов Peavey SP [144] ) для быстрой двунаправленной передачи сэмплов на жесткие диски и магнитооптические приводы . [145] [146]
Реализации MIDI в компьютерных сетях предоставляют возможности сетевой маршрутизации и канал с высокой пропускной способностью, который были предназначены для более ранних альтернатив MIDI, таких как ZIPI . Запатентованные реализации существуют с 1980-х годов, некоторые из них используют оптоволоконные кабели для передачи. [2] : 53–4 Открытая спецификация RTP-MIDI от Internet Engineering Task Force получила поддержку отрасли. Apple поддерживает этот протокол с Mac OS X 10.4 и далее, а драйвер Windows , основанный на реализации Apple, существует для Windows XP и более новых версий. [147]
Системы для беспроводной передачи MIDI доступны с 1980-х годов. [2] : 44 Несколько имеющихся в продаже передатчиков позволяют осуществлять беспроводную передачу сигналов MIDI и OSC по Wi-Fi и Bluetooth . [148] Устройства iOS могут функционировать как управляющие поверхности MIDI, используя Wi-Fi и OSC. [149] Радио XBee может использоваться для создания беспроводного приемопередатчика MIDI в качестве проекта «сделай сам». [150] Устройства Android могут функционировать как полноценные управляющие поверхности MIDI, используя несколько различных протоколов по Wi-Fi и Bluetooth . [151]
Стандарт MIDI 2.0 был представлен 17 января 2020 года на зимней выставке NAMM в Анахайме, Калифорния. Представители Yamaha, Roli , Microsoft, Google и MIDI Association представили обновление, [152] которое обеспечивает двунаправленную связь при сохранении обратной совместимости. [153]
Исследования нового протокола начались в 2005 году. [54] [154] [155] Прототипы устройств, демонстрирующих проводные и беспроводные соединения, были показаны в частном порядке на выставке NAMM. [154] Были разработаны политики лицензирования и сертификации продукции, [156] хотя предполагаемая дата выпуска не была объявлена. [157] Предлагаемый физический уровень и транспортный уровень включали протоколы на основе Ethernet , такие как RTP MIDI и Audio Video Bridging / Time-Sensitive Networking , [140] а также транспорт на основе User Datagram Protocol (UDP). [155]
AMEI и MMA объявили, что полные спецификации будут опубликованы после тестирования совместимости прототипов реализаций от крупных производителей, таких как Google , Yamaha , Steinberg , Roland , Ableton , Native Instruments и ROLI , среди прочих. [21] [135] [158] В январе 2020 года Roland анонсировала контроллер клавиатуры A-88mkII, поддерживающий MIDI 2.0. [159]
MIDI 2.0 включает спецификацию MIDI Capability Inquiry для обмена свойствами и профилями, а также новый формат Universal MIDI Packet для высокоскоростной передачи данных, который поддерживает голосовые сообщения MIDI 1.0 и MIDI 2.0.
Некоторые устройства, работающие с MIDI 1.0, могут «модернизировать» некоторые функции 2.0. С момента его выпуска в начале января 2020 года Ассоциацией производителей MIDI более подробная информация о новом обновлении еще не появилась. В настоящее время существует пять компонентов MIDI, таких как: Обзор спецификаций M2-100-U v1.0 MIDI 2.0, Спецификация M2-101-UM v1.1 MIDI-CI, Общие правила M2-102-U v1.0 для профилей MIDI-CI, Общие правила M2-103-UM v1.0 для MIDI-CI PE и Спецификация протокола M2-104-UM v1.0 UMP и MIDI 2.0. Другие спецификации, касающиеся MIDI 2.0, включают: возможность использования 32 000 контроллеров и широкие нотные улучшения. Эти улучшения улучшаются за счет обмена свойствами. [160]
Обмен свойствами в MIDI 2.0 использует JSON или JavaScript Object Notation. Это обеспечивает понятный человеку формат для обмена наборами данных. При этом это открывает широкий спектр возможностей для 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 человек, управляющий им, менял 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 не менять их настройки вручную. Любой музыкальный компонент, используемый в одном устройстве, будет сохранен и может быть автоматически изменен в другом. [160]
MIDI Capability Inquiry (MIDI-CI) определяет универсальные сообщения SysEx для реализации профилей устройств, обмена параметрами и согласования протокола MIDI. [135] Спецификации были выпущены в ноябре 2017 года AMEI и в январе 2018 года MMA.
Обмен параметрами определяет методы для запроса возможностей устройства, таких как поддерживаемые контроллеры, имена патчей, профили инструментов, конфигурация устройства и другие метаданные, а также для получения или установки параметров конфигурации устройства. Обмен свойствами использует системные эксклюзивные сообщения, которые несут данные в формате JSON . Профили определяют общие наборы контроллеров MIDI для различных типов инструментов, таких как органы с тяговыми штангами и аналоговые синтезаторы, или для определенных задач, улучшая взаимодействие между инструментами разных производителей. Согласование протоколов позволяет устройствам использовать протокол следующего поколения или протоколы, специфичные для производителя. [158]
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 пакета поддерживает в общей сложности 256 каналов MIDI, организованных в 16 групп по 16 каналов; каждая группа может переносить либо поток протокола MIDI 1.0, либо новый поток протокола MIDI 2.0, а также может включать системные сообщения, системные эксклюзивные данные и временные метки для точного отображения нескольких одновременных нот. Для упрощения первоначального внедрения существующим продуктам явно разрешено реализовывать только сообщения MIDI 1.0. Универсальный пакет MIDI предназначен для высокоскоростной передачи, такой как USB и Ethernet, и не поддерживается на существующих 5-контактных соединениях DIN. [158] Сообщения System Real-Time и System Common такие же, как определены в MIDI 1.0. [158]
По состоянию на январь 2019 года проект спецификации нового протокола поддерживает все основные сообщения, которые также существуют в MIDI 1.0, но расширяет их точность и разрешение; он также определяет множество новых высокоточных сообщений контроллера. [158] Спецификация определяет правила трансляции по умолчанию для преобразования между сообщениями MIDI 2.0 Channel Voice и MIDI 1.0 Channel Voice, которые используют разное разрешение данных, а также отображает 256 потоков MIDI 2.0 в 16 потоков MIDI 1.0. [161] [162]
Сообщения System Exclusive 8 используют новый 8-битный формат данных, основанный на сообщениях Universal System Exclusive. Сообщения Mixed Data Set предназначены для передачи больших наборов данных. Сообщения System Exclusive 7 используют предыдущий 7-битный формат данных. [158]
{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )Тип 2 также был указан изначально, но так и не прижился
{{cite web}}: CS1 maint: url-status ( ссылка )