MIDI, opis standardu MIDI

TROCHĘ HISTORII
W roku 1981 opracowany został tzw. Uniwersał Synthesizer Interface, system wymiany informacji miedzy syntezatorami. Rok później wielu liczących się producentów sprzętu muzycznego rozważało możliwość przyjęcia USI jako powszechnie obowiązującego standardu. Należało znaleźć rozwiązanie dostatecznie tanie, aby uruchomić masową produkcję, ale też gwarantujące jakość umożliwiającą zastosowania profesjonalne. Ostatecznie prace ukończono w 1963 roku, a ich wynik to właśnie MIDI. Musical Instruments Digital Interface, czyli cyfrowe złącze instrumentów muzycznych ma za sobą dziewięć lat dynamicznego rozwoju. Jest używane przez muzyków i kompozytorów na całym świecie. Stanowi niezbędny element wyposażenia wszystkich studiów nagraniowych. Korzystanie z MIDI daje olbrzymie udogodnienia oraz nowe możliwości w tworzeniu muzyki, począwszy od komponowania, a skończywszy na realizacji dźwięku. Niesłuszna jest opinia, że muzyka kreowana przy pomocy MIDI musi być mechaniczna i pozbawiona życia. Z pewnością taka będzie przy niewłaściwym korzystaniu z techniki tzn. nadużywaniu jej w warstwie wykonawczej i kompozytorskiej. Nie można zastąpić kwalifikacji sprzętem, lecz dla osób posiadających prawdziwy warsztat muzyczny MIDI jest nieocenioną pomocą.
Istnieje kilka organizacji kontrolujących rozwój standardu MIDI. Dwie producentów sprzętu: American/European MIDI Manufactureres Association (MMA) i Japan MIDI Standards Committee (JMSC) oraz stowarzyszenie uży-towników MIDI - International MIDI Association (IMA).
ODROBINA TEORII
Standard MIDI określa, jakie informacje mogą być wysyłane i odbierane przez urządzenia muzyczne, ustala ich postać i sposób przesyłania.
Dzięki MIDI jedna osoba może zapanować nad wieloma instrumentami połączonymi siecią przewodów, zdalnie sterować ich pracą i grać na wszystkich jednocześnie (praktycznie do 4 instrumentów w sieci). Nie to jest jednak najważniejsze. Istotne jest, że komunikaty MIDI można zapamiętywać i przetwarzać jak każde inne dane komputerowe. Można je też przetwarzać w czasie rzeczywistym tzn. na bieżąco, w trakcie gry. Pozwala to nagrywać, dogrywać, kasować poszczególne partie, poprawiać je, dzielić na kawałki, mieszać, przenosić w inne miejsca, zmieniać głośność, brzmienie, tonację dowolnych fragmentów. Można usuwać, dodawać pojedyncze nuty, zmieniać ich wysokość, długość, położenie, głośność. A więc komponować i aranżować. W trakcie odtwarzania można dowolnie wybierać instrumenty i przełączać brzmienia dla każdej partii, ściszać, pogłaśniać, ustawiać w panoramie, dodawać efekty, dublować brzmienia, transponować, zmieniać tempo utworu. Możliwości kreacji są nieograniczone. Na scenie i w studiu wykonanie muzyki można całkowicie zautomatyzować.
Inną ważną rzeczą jest to, że poprzez złącze MIDI można obsługiwać dostępne funkcje urządzenia. Umożliwia to przesyłanie pojedynczych parametrów lub całych zbiorów danych powodując jego momentalne przeprogramowanie np. wprowadzanie w trakcie gry nowych brzmień do instrumentów.
CO PRZESYŁAMY...
Teraz w skrócie o tym, co może być przesyłane złączem MIDI. Grając na instrumencie używamy jego klawiatury oraz wielu manipulatorów, takich jak klawiaturę nożną, pokrętła, jo-ysticki do zmiany barwy lub wysokości tonu, przyciski wybierające kolejne brzmienia. Większość tych czynności jest standardowa. Instrument wysyła przez złącze MIDI wyniki naszych działań (np. naciskanie klawiszy), pod postacią określonych komunikatów (kodów cyfrowych). I tak np. uderzenie klawisza powoduje wysłanie komunikatu o tym, który klawisz został uderzony i z jaką szybkością. Każde pokrętło, joystick, przycisk, klawiatura nożna czy suwak na określoną liczbę możliwych położeń, a ich zmiana powoduje nadanie komunikatu o każdym kolejnym położeniu. A więc MIDI przesyła informację odzwierciedlającą nasze czynności wykonywane w trakcie grania na instrumencie. Inny instrument, który odbiera takie komunikaty gra to samo co my gramy na pierwszym instrumencie, używając oczywiście własnych brzmień. Keyboard "nie wie" czy nadchodzące komunikaty pochodzą z jego własnej klawiatury czy z zewnątrz.
Poza tym przez MIDI można przekazać parametry określające ustawienia poszczególnych funkcji urządzenia. Dzięki temu można zdalnie programować instrument. Możliwe jest przesłanie całej pamięci lub jej części np. brzmienia, grupy brzmień, ustawienia efektu itd. Oczywiście dane te zrozumiałe będą tylko dla urządzeń tego samego typu. Nie jest możliwe wymienianie brzmień lub innych danych systemowych między różnymi urządzeniami.
Można również przesyłać cyfrowe próbki dźwięku, czyli tzw. sample. Tę możliwość wykorzystują samplery - urządzenia zdolne do zamiany dźwięku na postać cyfrową i odtwarzania go oraz urządzenia mogące przetwarzać próbki np. Atari ST(E) wyposażone w interfejs MIDI i odpowiednie oprogramowanie np. Cubase Audio i Yamaha CPX-80.
Kolejna grupa komunikatów MIDI służy do zsynchronizowania pracy niezależnych urządzeń np. kilku automatów perkusyjnych. Są też kody synchronizujące urządzenia MIDI z taśmą video lub magnetofonową . Do tego cełu potrzebne są dodatkowe moduły zmieniające stosowane powszechnie kody czasowe (SMPTE, EBU) na komunikaty zegarowe MIDI lub MTC. Wszystkie dane mogą być zapamiętywane i przechowywane w pamięciach masowych tj. dyskietkach, twardych dyskach itp.
WTYCZKOLOGIA STOSOWANA
Interfejs MIDI jest złączem szeregowym (podobnym do RS 232). Komunikaty przesyłane są po kolei. Gdy zagramy akord, z naszego punktu widzenia kilka jednocześnie wydobytych dźwięków, w istocie instrument ustala ich kolejność i w takiej wysyła odpowiadające im kody. Szybkość transmisji jest jednak na tyle duża, że jest to niezauważalne. Przykładowo przesłanie komunikatu o wciśnięciu jednego klawisza trwa jedną tysiączną sekundy. Trzeba jednak mieć świadomość tego, że możliwości MIDI mają granice. Zbyt duża gęstość informacji przekazywanej przez jeden port może powodować, tzw. MIDI choke (ang. dusić, dławić się), opóźnienia w przesyłaniu danych, sprzęt sprawia wrażenie jakby miał czkawkę. Z tego względu urządzenia operujące dużymi ilościami danych np. sekwencery posiadają często kilka niezależnych portów. Daje to podwójną korzyść. Po pierwsze zwiększa się "przepustowość", po drugie do jednego sekwensera (np. Atari ST/STE) można podłączyć większą liczbę instrumentów.
Interfejs MIDI posiada najczęściej trzy pięcioszpilkowe gniazda w standardzie DIN (często stosowane w polskim sprzęcie Audio i TV). Urządzenia łączy się tzw. przewodem mikrofalowym (dwie żyły plus ekran) wysokiej jakości, zakończonym pięcioszpilkowymi wtykami DIN. Używane są nóżki 4 i 5 (pętla prądowa) oraz 2 (masa). Nóżek 1 i 3 nie należy podłączać (są wyjątki, m.in. w ATARI ST gniazdo THRU jest wbudowane w gniazdo OUT i używa nóżek 1 i 3 dla pętli prądowej).
Gniazdo IN odbiera dane, OUT wysyła. Gniazdo THRU umożliwia rozdzielenie sygnału do kilku urządzeń. Odebrany przez IN jest regenerowany i w niezmienionej treści przesyłany dalej przez THRU. Pozwala to łączyć urządzenia w łańcuch. Z powyższego wynika, że sygnał biegnie zawsze od OUT do IN lub od THRU do IN. Inne połączenia nie mają żadnego sensu.
Przy pomocy MIDI jedno źródło może kontrolować dowolną liczbę urządzeń. W praktyce do czterech instrumentów na jedno wyjście MIDI OUT. Do ich rozróżniania służą m.in. tzw. kanały MIDI. Jest ich szesnaście. Część komunikatów zawiera w czołówce informację o numerze kanału, dla którego są przeznaczone. Poszczególne urządzenia mogą odbierać na określonym kanale, dowolnej ich kombinacji lub na wszystkich jednocześnie.