Oops! It appears that you have disabled your Javascript. In order for you to see this page as it is meant to appear, we ask that you please re-enable your Javascript!

Что такое МИДИ и с чем его едят

midiВ настоящее время появилось много различных периферийных устройств, подключаемых по миди-интерфейсу. И естественно, что многие начинают интересоваться: а что это вообще за такой миди-интерфейс и с чем его кушать? Многие энциклопедии дают чисто техническое объяснение, но этого часто бывает мало для общего понимания сути процесса. Многие не до конца понимают, для чего он нужен, некоторые догадываются, но не до конца, и только немногие, видевшие рождение этого формата знают, что это такое. Так что же это за зверь такой — МИДИ?

MIDI — это аббревиатура от Music Instrument Digital Interface (он же МИДИ) — цифровой протокол передачи данных между электромузыкальными инструментами (ЭМИ). ЭМИ это инструмент, звучащий в результате электронного синтеза (в народе — синтезатор).
Впервые был реализован на инструменте с фортепианной клавиатурой. Позже на этой основе появились кнопочные инструменты (электро-баяны) и некоторые духовые (флейта, саксофон).

Суть формата.

Не все знают, что формат MIDI создавался вовсе не для звукового сопровождения в играх или как способ передачи музыки между компьютерами. Изначально он был придуман для того, чтобы электромузыкальные инструменты (синтезаторы) разных производителей могли управлять звуками друг друга. А синтезаторы это ведь те же компьютеры: есть клавиатура, есть куча кнопок, есть процессор, есть генератор звука и есть приборы вывода результата (на экран и на аудиовыход). И внутри этого компьютера постоянно передаётся определённая информация от клавиатуры и управляющих кнопок в процессор и потом передаётся генератору для последующей обработки. Не вся информация передаётся генератору: есть информация от клавиатуры и регуляторов, а есть некоторая информация только для визуального графического отображения на дисплее.

Задача клавиатуры — максимально честно и качественно передать все нюансы игры на клавиатуре. Т.е. какая клавиша была нажата, сколько времени она была нажатой, с каким характером (нюансом) нажалась и как именно отпустилась, каким инструментом это всё игралось… и т.д. и т.п.
Задача генератора — всю эту информацию оперативно принять и качественно выдать на выходе.

История формата.

MIDI как отдельный протокол (пока ещё не стандарт) был задуман фирмами Roland и Sequential Circuits для своих синтезаторов.

До момента создания стандарта MIDI каждая фирма-производитель синтезаторов имела свою систему хранения всех этих данных (секвенцеры). Тогда были в моде дискеты (да и щас они ещё есть). Их объёма в 1,5 Мб (а HDD = 2 Мб) с лихвой хватало как для сохранения всех параметров регуляторов и кнопок, так и для полноценного хранения информации о целых композициях, сыгранных на этом синтезаторе. В целом на одну дискету можно было поместить до 30 отдельных полномасштабных композиций.

Но вся проблема оказалась в том, что эта информация читалась только на том синтезаторе, на котором она и была создана. Даже в рамках одной фирмы её синтезаторы имели различные, несовместимые между собой, системы хранения данных.. Т.е. определённой системы как стандарта ещё не было, и каждый производитель придумывал свои фишки и особенности. И поэтому когда ломался синтезатор, или надо было срочно менять его на другой (например, на концерте), информация со старого не читалась в новом.

В 80-х годах эта проблема выросла достаточно сильно: многие музыканты были вынуждены покупать синтезаторы разных фирм только из-за пары фишек на их синтезаторе, возить всё это хозяйство становилось накладно, каждый синтезатор (а тогда они были ещё аналоговыми) были каждый размером с холодильник, а подключения перед концертами больше походили на фронтовые бои с выжившими и побеждёнными…

19849

Тогда ведущие производители Roland, Sequential Circuits,Yamaha и Oberheim собрались и договорились о некоторых стандартах в плане формата сохранения данных. Так появился General MIDI первого поколения (GM1). Был создан типовой генератор и типовой протокол передачи данных для этого генератора. И теперь синтезатор с аббревиатурой GM мог уже более-менее сыграть то, что было сделано на другом GM-совместимом синтезаторе. В силу тогдашнего ограничения пропускной способности IBM PC компьютеров в данный стандарт вошло описание 2 банков звуков в 8 категориях по 8 инструментов в каждой (всего 128 стандартных звуков), и 127 контроллеров для каждого инструмента (громкость, панорама, эффект и т.д) со шкалой от 0 до 127. Но на деле этих контроллеров оказалось не более 20ти: остальные ячейки остались незанятыми (т.е. при передаче определённого сигнала в эти ячейки ничего не происходило).

Первая звуковая карта для PC компьютера была разработана фирмой Roland и называлась MPU-401 (MPU — Music Processing Unit). Этот интерфейс стал стандартом для подобного рода устройств на долгие годы и остается таковым и по сей день. В любой современной звуковой карте поддерживается режим эмуляции MPU-401. Если у вас Windows, то в «Информации о системе» в разделе «Звуковые, Видео и Игровые Контроллеры» вы наверняка найдете для своей звуковой карты эмуляцию MPU-401.

В 1988 году по предложению фирмы Opcode был принят формат Standard MIDI File (SMF) для полной совместимости синтезаторов с компьютерами. Этот файл с расширениями .mid или .smf и есть тот самый стандартный МИДИ файл. Модифицированная его версия используется для передачи букв и слов (то есть содержит и музыку и текст к ней), и имеет расширение .kar поскольку такие файлы широко используются в караоке.

Для поддержания стандарта и его дальнейшего расширения была учреждена независимая организация — MIDI Manufacturer’s Association (MMA). Позже, с развитием компьютерных технологий, в 1998 году стандарт General MIDI был доработан до 2 поколения. В новом стандарте расширили полифонию и палитру доступных инструментов до 256, добавили ряд новых контроллеров. С тех пор, для совместимости синтезаторов и появившихся компьютеров, в звуковые карты последних стали ставить банки звуков стандарта GM1 и GM2. Так стало возможным без самого синтезатора прослушать на компьютере то, что было сочинено на синтезаторе. Качество звуков стандарта GM естественно было далеко (и сейчас уже очень далеко) от реального звука, но тогда это было лучше, чем совсем ничего.

Возможности этого стандарта всё-таки не совсем удовлетворяли запросам многих производителей: у многих были свои фишки и маркетинговые ходы для своих покупателей. Так у Yamaha появился XG (Xtended General, по сути добавленный к GM ряд фирменных ямаховских звуков и улучшенная их обработка) и такой же фирменный GS (General Synth) у Roland. Таким образом формат GM формально был соблюдён: во многих синтезаторах Yamaha игрались дискеты от Roland. И наоборот.
Но с родным форматом XG (GS) звук был лучше. Так фирмы привязывали своих покупателей к продукции только своей фирмы.

Технологии.

В 90-е годы некоторые производители поняли, что технология MIDI применима не только к ЭМИ:
во-первых, клавиатура может быть не только аналогичной музыкальному инструменту, но и любой другой (в том числе, компьютерной). Так появились многочисленные контроллеры, пады (как ручные, так и ножные), электронные ударные установки, семплеры, секвенсеры…
во-вторых, оказалось, что через MIDI можно передавать не только информацию от клавиатуры к генератору, но и любую другую техническую информацию для совершенно разных устройств. Так, вдобавок к разъёмам IN и OUT, добавился «транзитный» разъём THRU, через который можно было передать информацию с первого синтезатора третьему синтезатору через второй транзитом. Т.е. можно было к двум синтезаторам подключить третий, который реагировал только на команды, предназначенные именно для него. Первые два синтезатора на них не реагировали.

Технически MIDI представляет собой последовательный интерфейс передачи данных со скоростью 32,25 килобод. Используются 5-контактные DIN-разъемы и экранированный кабель с двумя проводниками. На большинстве современных синтезаторов существует три MIDI-порта — IN, OUT и THRU.

midi_ports_and_cable

Назначение первых двух понятно из названия (вход и выход), на порт THRU (от английского through, через) в неизменном виде подается информация, приходящая на вход (IN) устройства. Это позволяет каскадировать приборы один за другим.

По одному физическому MIDI-соединению передается 16 «виртуальных» MIDI-каналов. На синтезаторе для каждого из MIDI-каналов устанавливается нужный тембр и инструмент может играть одновременно разные музыкальные партии (каждая на отдельном канале) несколькими звуками.

Для того чтобы некоторая нота зазвучала на определенном MIDI-канале, синтезатор должен получить сообщение «Note On». Оно состоит из трех байтов — в первом кодируется тип сообщения (Note On) и номер канала (0-15), во втором высота ноты (128 ступеней по полтона), а в третьем громкость взятой ноты (тоже 128 ступеней). Почти такое же сообщение (только с типом Note Off) необходимо для того, чтобы инструмент прекратил воспроизводить данную ноту. Такая простая организация позволяет довольно эффективно использовать не очень высокую пропускную способность MIDI, при этом иметь до 16 каналов в одном последовательном интерфейсе. Из-за «последовательности» в MIDI невозможно сделать так, чтобы две ноты звучали абсолютно одновременно. Однако задержки между одновременно взятыми нотами в аккорде минимальны (единицы миллисекунд) и становятся заметны только в очень насыщенных произведениях.

Кроме команд «Note On» и «Note Off» в MIDI предусмотрено множество других сообщений. Прежде всего это контроллеры, с их помощью можно в реальном времени изменять звучание тембра (если последний это поддерживает). Например, можно плавно менять высоту взятой ноты, создавать эффект вибрато и делать множество других вещей. Вообще живучесть MIDI (почти 30 лет) объясняется тем, что разработчики заложили в стандарт возможности к расширению. В MIDI существует множество не стандартизированных команд, которые каждый производитель может использовать по своему усмотрению (при этом не понимающий этих команд прибор их просто проигнорирует или передаст третьему через THRU), а кроме того до сих пор возможно расширение формата при помощи стандартизации новых команд по предложению производителей (этим и занимается MMA в настоящее время). Сейчас формат MIDI используется не только по своему прямому назначению (игра на синтезаторах), но и во многих смежных областях, таких как синхронизация аудио/видеоустройств и даже управление световыми эффектами (DMX технологии).

Бум подобного подключения синтезаторов между собой пришёлся на пик творчества Жана Мишеля Жарра: именно он впервые в мире смог подключить (и запрограммировать) более 10 синтезаторов в одну MIDI-цепь, где каждый из синтезаторов имел свою чётко написанную программу включения/выключения заданных параметров в заданное время (т.е. мог менять звук на синтезаторе в заданное время без вмешательства со стороны исполнителя: последний мог спокойно продолжать играть на инструменте, только уже другим звуком и с другими параметрами.
Тогда многие поняли, что за миди-технологией большое будущее: ведь только эта технология на зарождавшихся тогда свето-звуковых шоу могла точно, секунда в секунду, поменять звук на синтезаторе и сдетонировать залп фейерверка и ещё много чего сделать в эту секунду. Что практически невозможно сделать вживую, живым оператором.

Перспективы.

В настоящее время на рынке миди-устройств наблюдается всё более и более глубокое разделение по классам:
1. появились отдельные миди-клавиатуры (как фортепианного типа, так и баянного), это те же синтезаторы, только без встроенного генератора, с различным количеством всевозможных регулировок и механикой, от обычной до максимально приближенной к реальности (молоточковая клавиатура и прочие фишки),
2. появились отдельные миди-интерфейсы, призванные обеспечить совместимость форматов USB-to-MIDI и передачу информации от одного устройства в другой (компьютер) и обратно,
3. появились звуковые модули (тот же синтезатор, только без клавиатуры) с огромными библиотеками звуков и с возможностью размещения модуля в студийной рэковой стойке,
4. появились многочисленные миди-контроллеры (тот же синтезатор, только без клавиатуры и генератора), призванные облегчить жизнь оператора и имеющие возможность аппаратной регулировки практически любого параметра звукового модуля (№3) либо компьютерного звукового редактора (DAW),
5. появились драм-машины (разновидность того же синтезатора, только с клавиатурой в виде падов (pad) и набором семплов),
6. появились сэмплеры (бывшие секвенсоры), позволяющие запрограммировать на любую клавишу любой звук, реально записанный с оригинала (звуки природы, людей, машин, реальных музыкальных инструментов),
7. появились электронные барабанные установки (сочетание падов и миди-контроллера с генератором)
8. появились мобильные миди-рекордеры (те же секвенсоры) — приборы для совместной работы с клавиатурами (№1), контроллерами (№4) и модулями (№3) , записывающие в своей памяти в реальном времени всю историю манипуляций с клавиатуры и регуляторов, с целью сохранения/редакции и повторного использования/воспроизведения, но уже без исполнителя и без участия компьютера…

Настоящее.

Сегодня самое большое распространение технология MIDI получила в живых концертах, в виде отдельных семплеров. Например, активно использует семплеры группа Linkin Park. С помощью семплера многие барабанщики сейчас могут сыграть любым звуком, который можно заранее загрузить в семплер. Суть проста: к пластику каждого барабана крепится миди-триггер, который при ударе по пластику передаёт сигнал семплеру. В итоге получается два звука — звук самого пластика и звук из семплера. Смесь этих звуков может дать фантастические краски и драйв, чем многие барабанщики и пользуются повсеместно (и так же скрывают истинную природу звучания барабанов на концерте). Точно так же можно говорить и о гитаристах: миди-триггеры на гитаре уже не редкость. Да и педаль не нужно так часто нажимать для переключения звука: если смена этого звука запрограммирована заранее в тайм-коде звучащей композиции, то семплер может сам переключить нужный звук в нужное время в нужном месте. Именно благодаря технологии МИДИ сейчас стали возможны потрясающие и грандиозные свето-звуковые шоу многих исполнителей…

Сейчас при прямом подключении устройств к компьютеру наличие разъёмов  именно MIDI абсолютно не обязательно: эти миди-сигналы спокойно можно передавать и через обычную шину USB, что ещё более удобно. Тем более что сейчас подобных миди-устройств с USB выпускается довольно много. Хотя при подключении двух независимых совместимых устройств, наличие родных миди-разъёмов пока обязательно.

Ошибки.

Самая распространённая ошибка многих пользователей — они пытаются подключить аудио-аппаратуру между собой через миди-разъёмы, не понимая, что звук (потоковое аудио) никаким образом не может передаваться по миди-каналу. По миди передаётся ТОЛЬКО ИНФОРМАЦИЯ о нажатом (повёрнутом) контроллере. Миди это не оцифрованный звук, это набор стандартизированных команд для генератора.

Точно так же бессмысленно говорить о «плохом или хорошем звучании миди-музыки». MIDI-файл — не музыка, это набор команд по управлению электронными музыкальными инструментами и ничего более. Вспомним классический духовой орган. Здесь исполнитель посредством сложнейшей механики управляет подачей воздуха в комбинации звучащих труб. MIDI — электронный аналог такой механики. Это просто инструмент, при помощи которого исполнитель реализует свои замыслы. Поэтому совершенно бессмысленно говорить о качестве MIDI в плане музыки, имеет место лишь разговор о возможностях управления, предоставляемого этим цифровым интерфейсом.

Сейчас для реализации всех возможностей технологии миди в домашней студии достаточно 4 вещей:
1) компьютер с установленным редактором (DAW) и VST-плагинами,
2) миди-интерфейс, который может быть в звуковой карте (PCI, USB, FireWire), либо реализован на шине USB (отдельный кабель),
3) миди-контроллер для управления DAW (чтобы многочисленные регуляторы не крутить мышкой) тоже бывает на USB-шине,
4) миди-клавиатура, обычно фортепианного типа, для наигрывания мелодий (рисовать мелодию мышкой не очень удобно).

Дополнительно можно подключить электронные ударные,  либо драм-машину, либо отдельный звуковой модуль и управлять ими по миди.
Функционал и ценовой диапазон современных миди-устройств поражает воображение: от обычного кабеля E-MU XMIDI 1X1 USB до монстра Euphonix MC Media Application Controller

Практические примеры и настройки будут в ближайших статьях

читать дальше
подписаться на обновления
[ratings]

25
Оставить комментарий

Оставить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

  Подписаться  
Уведомление о
trackback

[…] сегодня день рождения формата MIDI, аж юбилей: 30 лет! Ура, […]

trackback

[…] в профессиональной звуковой карте внутренних банков MIDI звуков стандарта GM и GM2. Объясняется тоже просто – […]

trackback

[…] снабжают акустическими триггерами, включенными в MIDI конвертер, который в свою очередь подключается к […]

na-a-af
Гость
na-a-af

здравствуйте Антон. На руках купленный за 200 рублей легендарный чешский микрофон Tesla (я помню что Вы о нем впервые слышите). Дело в том, что сзади у него не обычный кэнон, а DIN 5/180° (я так понимаю они в миди используются). И как его соединить с XLR входом звуковой карты? Помогите, пожалуйста.

каменев
Гость
каменев

Жаль,что моя искренность воспринимается за флуд.У меня такое ощущение,что мы всё делаем,да чтото не то.
…вырезано администратором…

каменев
Гость
каменев

Взял на савёловском рынке миди конроллер Keystation 88es.В упаковке и драйвера и программа.Напротив бутик с софтом,взял Cubase 5.1+русификатор.Скачал драйвера на винду7,ASSIO4 Возился 4 месяца-ничего не получалось.Потом думаю запустить Cubas,на моё удивление заработало,но русификатор только для интерфейса,а вся учебная литература на английском,опять тупик.Как настраивать эти VST?
…флуд вырезан администратором…
Сейчас перед детьми стоит такая задача.Надо сразу музыцировать,анимировать и заниматься стихосложением.
…флуд вырезан администратором…
Ребятки,ну давайте начнём!

каменев
Гость
каменев

Миленький ты мой!Keystation 88es.Звуковая карта:E-MU 0404.12 гигов оперативки(почемуто Winda7 фиксирует 8 гигов,а работает вообще на шесть,люди вообще работают на 24 гига?)Процессор ich7 920.Видеокарта-Zotac480.Я готовлю революционный переворот в компьютерном мире.Принимали решение интеловцы о принцыпе ввода.Среди них не было музыканта-баяниста пятирядника.У пятирядного баяна есть удивительная особенность!Которой не обладает ни один музыкальный инструмент.В любой тональности можно играть в одной хватке,если конечно играть в пять пальцев.Вот и получается тоника-это основное приложение,доминанта-приложение посредник,септа-переход,Какая бы небыла информация,она из себя представляет основную,доминирующую.В доминирующей есть факты,которые создают напряжение.Это и есть септаккорд,таким образом создаётся новая тоника,тоесть мы переходим на новый уровень.Музыка гармонична и описывает ментальный подход.Отношения между людьми-ментальные отношения,их… Подробнее »

каменев
Гость
каменев

Очень благодарен.Уже почти 20 лет меня мучает эта проблемма,и вот так просто сказанул!Столько денг я угрохал,нервов и только на этой неделе запустил кассио,но играть невозможно,слишком велика латентность.Как с ней бороться?И самое главное.Мне надо всё это запустить,с клавишных перейти на кнопочный,как у пятирядного баяна,а схожесть велика,сделать кнопки свободно праграммируемые,вот вам и клавиатура и музыкальный инструмент,наконцто я выполню свою миссию!Помоги пожалуста!

Ән Орда
Гость
Ән Орда

Огромное спасибо, я вообще в этом деле новичок, поэтому для таких как я это просто находка. Все ясно и понятно. Буду ждать новых статей

Павел
Гость
Павел

Действительно очень полезно, спасибо за труд.

Artem
Гость
Artem

Ура!!! Новая статья, ждем-с следующих))
Большое спасибо, Антон! Статьи супер!

Димитрий
Гость
Димитрий

Отличная статья, Антон! Одно пожелание: — не останавливайся, продолжай рихтовку наших мозгов! )))

Алексей
Гость
Алексей

точно! глупость спросил))) извеняюсь)

Алексей
Гость
Алексей

Антон, а как предпочтительнее делать запись с синтезатора? через MIDI или USB?

Алексей
Гость
Алексей

Огромное спасибо за статью! очень понравилось.