Александр Загуменнов - Компьютерная обработка звука

MIDIрасшифровывается как Musical Instruments Digital Interface(Цифровой интерфейс музыкальных инструментов). Это стандартный цифровой интерфейс обмена данными между электронными музыкальными инструментами. По MIDI передается не сам звуковой сигнал, а различные управляющие сигналы: нажатие и отпускание клавиши, сила удара по клавише, громкость, вибрато, плавное изменение высоты звука, а также – для обеспечения синхронизации – информация о времени (тайм-коды, коды времени) и даже цифровая звуковая информация (семплы) и т. п. Простейший случай использования MIDI – генерация главным устройством (MIDI-секвенсором) управляющих команд и передача их в управляемое устройство (чаще всего синтезатор). Сигналы передаются как цифровая последовательность, разбитая на байты. В отличие от цифровой записи звуковой информации запись MIDI-последовательности чзанимает небольшой объем памяти. Отдельное MlDl-сообщение обычно состоит из одного, двух или трех байтов (кроме исключительных системных сообщений). Когда вы берете на клавиатуре или слушаете записанный в секвенсор аккорд, все ноты аккорда передаются и воспроизводятся по очереди. Однако мы слышим цельный аккорд, так как достаточно высока скорость передачи команд. На слух запаздывание звуков незаметно, и MIDI-интерфейс способен передать подавляющее большинство нюансов игры музыканта.

Для одновременного управления мультитембровыми музыкальными инструментами и другими устройствами, поддерживающими связь по MIDI-протоколу, используется система MlDl-каналов. Считается, что каждое MIDI-сообщение передается по одному из шестнадцати MIDI-каналов и каждому каналу может быть задан свой инструмент или тембр. Информация о MIDI-канале содержится в младших четырех битах первого байта MIDI-сообщения.

Среди всего многообразия MIDI-сообщений можно выделить те, которые передаются только по своему MIDI-каналу. Это Channel Messages(Сообщения канала): команды Note On(Взять ноту) и Note Off(Отпустить), различные MIDI-контроллеры, команды переключения звуков и смены режимов Program Change(Смена программы). Помимо этого, существуют сообщения, которые передаются без привязки к конкретным каналам – System Messages(Системные сообщения). Это System Real Time Messages(Сообщения реального времени): Timing Clock(MIDI-системная тактовая частота), ряд других команд, служащих для поддержания стабильной работы системы, и System Exclusive Messages(Исключительные системные сообщения) – обособленная от всех остальных группа MIDI-сообщений.

Первоначальным назначением MIDI была возможность управления сразу несколькими инструментами с клавиатуры одного инструмента. Сейчас большое распространение получили MlDl-секвенсоры, или просто секвенсоры – устройства или программы, позволяющие записывать музыкальную пьесу как последовательность MIDI-сообщений. Воспроизводя ее впоследствии с применением тех же самых устройств, с которых велась запись, мы получим идентичный звуковой результат.

MIDI-каналы и каналы секвенсора – это не одно и то же. Обычно секвенсорные каналы называют треками. MIDI-каналов всего 16, а виртуальных секвенсорных, как правило, значительно больше, поэтому несколько секвенсорных треков можно направить по одному MIDI-каналу. Это может быть полезно, например, для переключения с одной записанной партии на другую или для «забивки» барабанов, когда необходимо каждый ударный инструмент пустить по своему треку и при этом не занимать дефицитные MIDI-каналы.

В последнее время получил распространение также стандарт General MIDI.Он предполагает, что в музыкальных устройствах различных производителей сходные по звучанию тембры имеют одинаковые номера. Например, обычный рояль – тембр № 1, литавры – тембр № 49, и т. д. Таким образом, если имеется MIDI-последовательность, записанная на General MIDI-устройствах, ее можно воспроизводить на любых устройствах, поддерживающих этот стандарт. Звуковой результат при этом будет лишь незначительно отличаться от исходного материала.

Итак, чисто технически MIDI – это последовательный интерфейс. Но при работе с MIDI удобнее представлять эту систему в «параллельном» виде, то есть в виде одновременно существующих шестнадцати каналов.

В простейших программах возможности редактирования MIDI-партитуры сводятся к назначению инструментов на каждую записывающую дорожку и определению их относительной громкости, а также пространственной локализации. Если музыкальный материал вводится с MIDI-клавиатуры в реальном времени (то есть в режиме обычной записи), исполнитель практически всегда допускает нежелательные ритмические сбивки. Для их устранения во многих секвенсорах предусмотрена функция Quantize(Выравнивание, или Квантизация, как мы ее будем называть в дальнейшем). Однако пользоваться ею следует с известной долей осторожности: небольшая ошибка в параметрах выравнивания иногда приводит к непоправимой порче ритмического рисунка.