MIDI

MIDI kratica pomeni Musical Instrument Digital Interface. Je elektronski standardni protokol, ki Omogoča npr. komunikacijo med sintetizatorjem zvoka in drugo opremo, kot so računalnik, zvočne kartice in druga elektronika, ki se uporablja pri ustvarjanju ali obdelavi glasbe. Definira vmesnik med serijskimi vrati računalnika in instrumenti. Je oblika zapisa glasbe

Ima 2 glavni komponenti:
1. fizične in električne povezave med instrumentom in računalnikom;
2. podatkovni format za kodiranje informacij, ki potujejo med instrumentom in računalnikom (instrument, note – 10 oktav, glasnost…).

Glasbeni studio by Pixabay is licensed under CC CC0 1.0

Standard MIDI določa podatke za proženje zvoka. Pri zvoku kot opisu se uporablja MIDI vmesnik, ki ni format za zvočne datoteke ampak za datoteke z zapisom, ki pove zvočni kartici, katere note naj igra: proži zvočne vzorce, ki so shranjeni na zvočni kartici ali drugi audio napravi. Te datoteke (.MIDI) so mnogo manjše kot zvočne datoteke in »igrajo« na večini zvočnih kartic. Novejši sintetizatorji delajo na principu valovne sinteze (wave synthesis). Za 10 minut glasbe potrebuje tako le približno 200 kB podatkov, kar je veliko manj kot vzorčen zvok.

 

ZGODOVINA

MIDI standard je prvič predstavil Dave Smith (1981), komercialno pa se uporablja od leta 1983. Pred midi zapisom so na podoben način uporabljali star analogni sint (synths), control (CV). 1982 je ekipa sedmih elektronsko-glasbenih proizvajalcev (YAMAHA …) razvila standardni protokol MIDI. Prvi midi synth je bil Yamaha DX7, malo kasneje pa je na tržišče prišel legendarni Prophet 5.

 

UPORABA

MIDI je bil prvotno le za profesionalne glasbenike in producente plošč, ki so želeli uporabljati elektronske instrumente pri produkciji popularne glasbe. Standard je različnim instrumentom omogočal komunikacijo med seboj in z računalniki, kar je spodbudilo hitro širitev prodaje in proizvodnje elektronskih instrumentov in glasbene programske opreme. Ta je omogočila nadzor ene naprave iz druge, kar je zmanjšalo količino potrebne strojne opreme. Predstavitev MIDI je sovpadla z začetkom obdobja osebnih računalnikov in predstavitvijo vzorčevalnikov in digitalnih sintetizatorjev.

MIDI omogoča uporabniku brez znanja o notah, zgraditi zapletene aranžmaje. Glasbeno dejanje z enim ali dvema članoma, od katerih vsak upravlja več naprav, ki podpirajo MIDI, lahko predstavi podobno kot večja skupina glasbenikov. Stroške najema zunanjih glasbenikov za projekt je mogoče zmanjšati ali odpraviti, in zapletene produkcije je mogoče realizirati v tako majhnem sistemu, kot je sintetizator z vgrajeno tipkovnico in sekvencerjem.

MIDI je prav tako pomagal vzpostaviti domače snemanje. Z izvajanjem predprodukcije v domačem okolju lahko umetnik zmanjša stroške snemanja, tako da pride v snemalni studio z delno dokončano skladbo.

Če si za ustvarjanje glasbe, ti bo zanimiva stran Chrome Music Lab. Sama nisem preveč glasbenica, ampak sem se malo poigrala in na strani ustvarila spodnjo glasbo (če bi se temu lahko tako reklo ; – P). 

MIDI OPREMA

Štiri glavne skupine MIDI programske opreme:

  • snemanje glasbe,
  • zapisovanje glasbe z uporabo standardne notacije,
  • programiranje sintetizatorjev,
  • glasbeno izobraževanje.

Za poslušanje MIDI glasbenih datotek na osebnem računalniku potrebujete:

  • zvočno kartico,
  • slušalke oz. zvočnike z ojačevalcem,
  • program, ki pošilja MIDI ukaze zvočni kartici (syntesizer).

MIDI “SEKVENCER”

MIDI “sekvencer” oziroma urejevalnik je programska oprema, ki omogoča snemanje, urejanje in predvajanje večine vrst sporočil. Še posebej usmerjajte glasovnih sporočil okoli notnih dogodkov.

Danes lahko programska oprema kombinira sekvence MIDI z zvokom. To je torej popolnoma opremljena digitalna avdio delovna postaja (ali DAW). Večina DAW ima tudi notacijski pogled. Skozi DAW imate dostop do številnih “virtualnih instrumentov”. To so programski instrumenti in vzorci, ki jih je mogoče “predvajati” prek podatkov MIDI. Tako iz skromnega računalnika lahko oddate popolnoma poljuben zvok in “zaigrate” poljuben instrument. Primeri so Cakewalk, Cubase, Orchestrator, Musicator, …

Sekvencer by Pixabay is licensed under CC CC0 1.0

POVEZAVE NAPRAV

Naprave, ki tekoče uporabljajo MIDI, o katerem razmišljamo kot o jeziku – kar pomeni, da lahko pošljejo ali sprejmejo podatke MIDI, se sporazumevajo skozi vtičnice za kable, imenovane vrata.

Vrata MIDI OUT omogočajo napravi, da pošlje podatke MIDI in vrata MIDI IN omogočajo napravi, da sprejme podatke MIDI. Na nekaterih MIDI napravah obstaja tudi tretja vrsta vrat, imenovana MIDI THRU. Ta omogočajo napravi, da kopira dohodne podatke MIDI in pošlje niz enakih podatkov. Zato je lahko v veliko pomoč, če povežete več naprav MIDI. Omogočijo na primer, da se več sintetizatorjev sinhronizira v popolnoma enakem tempu.

Podatki MIDI se razlikujejo od zvoka. Zato za prenos podatkov MIDI ne moremo uporabljati tradicionalnih zvočnih kablov, ampak uporabljamo posebne MIDI kable, ki imajo pet miniaturnih zatičev oziroma pinov. So enosmerni , zato v takem MIDI sistemu povežemo MIDI kable z MIDI vmesnikom, ta pa se nato poveže z računalnikom s pomočjo USB kabla. 

 

Vrata by Wikimedia is licensed under CC CC0 1.0

MIDI kabel by Wikimedia is licensed under CC CC0 1.0

MIDI lahko komunicirate tudi prek USB-ja. To se lahko zgodi na več različnih načinov. Eden je, da lahko podatke MIDI pošljete v vmesnik MIDI, ki je zasnovan prav za to. Podatke MIDI pretvori v navodila, ki jih lahko prebere računalnik. Nato pa podatke pošlje na DAW prek USB-ja.

Lahko pa uporabite tudi poseben kabel MIDI-to-USB, ki omogoča, da obidete vmesnik MIDI in podatke pošljete neposredno iz naprave v računalnik. Ta kabel ima na enem koncu vtič MIDI, na drugem pa vtič USB.

Nekatere naprave MIDI imajo celo lastna vrata USB, ki omogočajo uporabo kabla USB-USB.

Vmesnik by Wikimedia is licensed under CC CC0 1.0

MIDI SPOROČILA

MIDI ni le  način povezovanja aparatur. Ta standard vsebuje tudi obširno množico »glasbenih ukazov«, s katerimi elektronski instrumenti krmilijo eden drugega.  MIDI ukaz je sestavljen iz nekaj (običajno 2 do 3) »podatkovnih bajtov«. Ti podatkovni bajti so v bistvu zaporedja števk 0 in 1, ki tvorijo sporočilo. Imajo en statusni bajt in 1 ali 2 podatkovna bajta (za vrednosti 0…127). Stiskanjese pojavi ob ponavljanju sporočil, kjer navajamo samo podatkovne zloge, ki se vedno začenjajo z 0. Ločijo se na kanalska (glasovna in načinovna) sporočila ter sistemska sporočila (več tipov). Različna MIDI sporočila so povezana s specifično glasbeno akcijo. Tako ena skupina števil pomeni, da naj instrument tvori zvok (torej to ustreza prej omenjenem obvestilu »Vklop tona«. Druga kombinacija pa pove, da naj instrument preneha tvoriti ton. Spomnimo se, da ima klavir 88 not. MIDI instrumenti pa imajo lahko do 128 različnih not.

Veliko elektronskih instrumentov se ne le odziva na sprejemanja MIDI sporočil, temveč jih tudi sama tvori medtem, ko tako glasbilo uporabljamo. Taka sporočila seveda posreduje preko izhodnih MIDI vrat.

MIDI je še precej več kot le vklapljanje in izklapljanje tonov. Sporočil je še precej več. Tako imamo obvestilo, da naj instrument – sprejemnik dvigne višino note (pitch). Drugo obvestilo pove, da naj sprejemnik dvigne ali spusti »sustain« pedal. Tretje pove, za koliko naj sprejemnik poveča ali zmanjša glasnost. S primernimi ukazi zahtevamo, da sprejemni instrument zamenja svoj tip glasbila (na primer izbobna v kitaro ipd). Tudi taki ukazi se tvorijo in posredujejo avtomatično, ko glasbenik igra na svoj instrument (ki oddaja MIDI ukaze).

 

MIDI KANALI

Z MIDI kabli lahko povežemo drugi instrument na tretjega preko vrat MIDI THRU na drugem instrumentu. Tako bo drugi instrument posredoval prejemane ukaze na tretji instrument in vsi trije bodo soglasno igrali.  V tak o verigo lahko navežemo še četrti, peti, šesti,… instrument.

Vendar ni nujno, da verižno povezani instrumenti igrajo enoglasno. Vsak lahko igra svojo melodijo, čeprav potujejo MIDI sporočila skozi vsak instrument. Imamo namreč 16 MIDI kanalov. Tako lahko obvestilo za noto C pošljemo po kanalu 1 ali 2 ipd. Glasbenik lahko nastavi svojo klaviaturo, da bo pošiljala na določen MIDI kanal in nato igra. Prav tako lahko večina MIDI instrumentov izbere, katere kanale sprejema in katere ignorira. Po drugi strani vsak MIDI instrument tvori MIDI sporočila le na enem izbranem kanalu.

 

Instrumenti MIDI imajo pogosto različne načine:

1) Omni On / Poly: instrument odzove na vsa MIDI sporočila, ki jih prejme. Nato bo poskusil predvajati vse dele vseh instrumentov, pritrjenih na MIDI krmilnik. Te note lahko predvajate hkrati, saj je nastavljena na večglasje.

2) Omni On / Mono: instrument sprejema podatke iz vseh kanalov, vendar lahko predvaja samo monofono.

3) Omni Off / Poly: polifoničen, vendar se odziva samo na signale na kanalih, za katere je nastavljen, da jih sprejema.

4) Omni Off / Mono: prejema podatke na enem kanalu in lahko predvaja samo monofono. To ima prednost, če želite posneti zvok inštrumenta, ki v resničnem življenju ne zmore akordov.

Stiskanje MIDI datoteke

Cilja istiskanja MIDI datotek sta izboljšati zvočne lastnosti mobilnih telefonov in drugih elektronskih naprav  in olajšati ustvarjanje in spreminjanje zapletenih melodij, ki jih lahko predvajajo te naprave.

Za stiskanje datoteke formata MIDI se pretvori v datoteko formata 0. Datoteka formata 0 pa se nato optično prebere, da se število možnih instrumentov zmanjša na 16. Ukazi MIDI, ki nimajo zvoka, se nato izločijo, ukazi NoteOn in NoteOff pa se nadomestijo z ukazom PlayNote. S tem se odstranijo primeri Δtime, enaki 0. Na podlagi značilnosti naprave, ki mora predvajati stisnjeno datoteko, se opombe razvrstijo v pasovno širino, združljivo z napravo, nato pa se datoteka pregleda, da se poišče primere večglasja. Če primerek večglasja preseže zmogljivosti naprave, se zmanjša v skladu s seznamom prioritet instrumenta in višino tona.

Natančneje, metoda stiskanja datoteke MIDI vključuje korak EVENT, ki obsega:

  • skeniranje datoteke MIDI za iskanje začetnega dogodka in z njim povezanega končnega dogodka in nadomestitev tako najdenega para z enim časovno omejenim dogodkom;
  • Posamezni dogodek ima popolnoma enak učinek kot par, vendar je velikost posameznega dogodka manjša od velikosti para. Ta preobrazba izvirne datoteke MIDI je popolnoma reverzibilna v smislu izhodnega zvoka;
  • v metodi je začetni dogodek dogodek “NoteOn”, ki ga definira standard MIDI, s tem pa končni dogodek dogodek “NoteOff”, definiran s standardom MIDI.

 

Ugodno je, da metoda nadalje vključuje tudi POLY korak, ki obsega:

  • opredelitev potrebnih virov v smislu pomnilnika in računalniške moči za igranje note na določenem instrumentu;
  • opredelitev virov reprodukcijskih sredstev, ki so na voljo za predvajanje datoteke MIDI;
  • strukturiranje spominske tabele za določanje relativnih prioritet instrumentov;
  • odkrivanje v datoteki MIDI primerov večglasja, ki presegajo zmožnosti reprodukcijskega sredstva;
  • določitev virov za reprodukcijo glasbe;
  • odstranjevanje iz zaznanega primera večglasja toliko opomb, ki ustrezajo instrumentom z najnižjo relativno prednostjo tistih, ki prispevajo k večglasju, kolikor je potrebno za zmanjšanje polifonije na raven, sprejemljivo z reprodukcijskimi sredstvi.

 

Metoda po možnosti nadalje vključuje korak BAND, ki obsega:

  • določanje pasovne širine, ki jo naprava lahko reproducira;
  • odstranjevanje opomb zunaj reprodukcijskih zmogljivosti naprave.

 

Koraki EVENT, POLY in BAND se lahko izvedejo v poljubnem vrstnem redu.

Za boljšo predstavo o delovanju MIDI formata, si lahko pogledate še spodnji video:

Prednosti

1) velikost

Datoteke MIDI so v primerjavi z zvočnimi datotekami v računalniku majhne. To je zato, ker so shranjene kot niz preprostih številk in ne kot zapletena zvočna datoteka (MP3 ali WAV). Z manjšimi datotekami se zmanjša tudi količino dela, ki ga mora opraviti sistem, in pri zapletenih skladbah bo vse skupaj teklo bolj gladko. To je tudi prednost, če glasbeniki sodelujejo in želijo medsebojno pošiljati datoteke, bo uporaba MIDI veliko hitrejša kot pošiljanje ogromnih zvočnih datotek. 

2) urejenost

Skladbe MIDI shranjene v DAW kot niz številk lahko urejate po svoji meri, tudi potem ko vnesete podatke. Pri snemanju v čistem zvoku, lahko te stvari spremenite s prenašanjem ali spreminjanjem glasnosti, vendar to ni tako enostavno ali hitro in nikoli ne bo tako natančno pri spreminjanju zelo specifičnih elementov kot pri MIDI.

3) proračun

Verjetno najpomembnejša prednost za domače glasbenike je, da s proračunom odpremo svet glasbenih priložnosti. Z MIDI lahko od doma posname en sam glasbenih polifonijo oziroma skladbo z glasbili celega orkestra.

4) različni načini vnosa

Signali MIDI se lahko pošiljajo prek vseh vhodnih naprav, ki so lahko oblikovane za glasbene potrebe. Lahko je tipkovnica ali pa elektronski bobni, ki na primer pošiljajo sporočila prek MIDI. Če močneje udarite po bobnu, boste na primer dobili višjo vrednost hitrosti in tako kot pri tipkovnici je ta vrednost zapisana v DAW.

 

Slabosti

1) zvoki niso realistični

Virtualni instrumenti in toni so zelo podobni resničnim zvokom, a vseeno niso enaki. Res pa je, da so pomembni tudi pogoji pri snemanju, ki v realnem svetu tudi ne morejo biti idealni.

2) ni mogoče uporabiti za prenos vokalnih podatkov

Ker gre le za niz števk, vokala ni mogoče poslati prek MIDI. Še vedno boste morali snemati svoj vokal v zvočne datoteke, običajno z uporabo XLR vhoda in ne MIDI.

3) natančno samo, če je naprava za predvajanje enaka tisti, ki se uporablja za produkcijo

Predvajanje temelji na sprejemniku datoteke, ki ima v svoj DAW tudi naložen ustrezen digitalni instrument ali vtičnike, da bo pošiljateljeva skladba zvenela enako kot sprejemniku, mora imeti naložene iste virtualne instrumente. To je lahko moteče pri skupni rabi datotek med glasbeniki.