MIDI cz.1.pdf

K U R S

MIDI – cyfrowy interfejs

instrumentów muzycznych ,

część 1

Akronim MIDI jest

prawdopodobnie znany

wszystkim Czytelnikom EP.

Choć kojarzymy go głównie

z plikami dźwiękowymi,

jego znaczenie w świecie

muzyki i sztuki jest znacznie

większe. W cyklu artykułów,

który właśnie rozpoczynamy,

postaramy się przybliżyć

stronę techniczną standardu

MIDI. Po teorii przyjdzie czas

na narzędzia, które ułatwiają

samodzielną budowę urządzeń

wyposażonych w ten interfejs.

Na koniec zaprezentujemy

układ interfejsowy, który

posłuży do zbudowania w pełni

funkcjonalnego instrumentu.

MIDI – cyfrowy interfejs instru-

mentów muzycznych ( Musical In-

strument Digital Interface ) – wpro-

wadzono niemal ćwierć wieku

temu w odpowiedzi na potrzebę

łączenia elektronicznych urządzeń

muzycznych różnych producentów.

Choć początkowo chodziło głównie

o łączenie klawiatur muzycznych

z urządzeniami syntetyzującymi

dźwięk (syntezatorami), MIDI zy-

skało znacznie większe znaczenie.

Nie jest możliwe, aby współ-

czesne kompozycje muzyczne były

tworzone bez udziału technik elek-

tronicznej syntezy. Powodem jest

mnogość powstających utworów,

podkładów ﬁlmowych i innych

kompozycji służących rozrywce.

Dodatkowe problemy stwarza po-

trzeba synchronizacji, w szczególno-

ści w przypadku przedstawień cza-

su rzeczywistego. Ze względu na

ograniczenia organizacyjne, a cza-

sem niewystarczające umiejętności,

muzycy nie zawsze są w stanie

sprostać wszystkim problemom sa-

modzielnie. Na ratunek przychodzi

wówczas MIDI.

Dzisiejsze systemy MIDI dają

muzykom niezwykle duże możli-

wości. Komponowanie muzyki sta-

je się prostsze, gdyż powstające

utwory mogą być łatwo zapisy-

wane, parametrycznie odtwarzane

i są łatwo edytowalne. Co więcej,

ułatwiona jest również współpra-

ca członków zespołu – wszystkie

części utworu mogą być tworzo-

ne oddzielnie, a następnie łączone

w sposób cyfrowy. Pomyłki i trudne

fragmenty kompozycji nie stanowią

przy tym problemu – mogą być

łatwo poprawiane lub dodawane

manualnie, bez potrzeby ponowne-

go nagrywania.

MIDI to jednak nie tylko in-

terfejs instrumentów muzycznych.

Standard ten został rozbudowany

o protokoły, które umożliwiają ste-

rowanie urządzeniami i zarządza-

nie przedstawieniami. W połączeniu

z podprotokołami synchronizacji daje

to ogromne możliwości. Właśnie

dzięki tym rozszerzeniom MIDI wy-

korzystuje się nawet w takich miej-

scach, jak teatry i parki rozrywki.

Choć zalety są niepodważalne,

należałoby odsłonić również drugą

stronę zagadnienia. MIDI z deﬁni-

cji dotyczy elektronicznej dziedziny

muzyki. Mimo że syntetyzowany

dźwięk może obecnie niemalże do-

wolnie wiernie imitować brzmienie

instrumentów klasycznych, to zna-

czenie naturalnie tworzonej muzyki

pozostaje niezachwiane. Czy w przy-

szłości się to zmieni – zobaczymy.

Trochę historii

Z historią MIDI nieodłącznie

związane są przynajmniej dwie

ﬁrmy muzyczne – Roland i Sequ-

ential Circuits. Już w początku lat

osiemdziesiątych produkowały one

elektroniczny sprzęt muzyczny na

skalę masową. Sprzedawane urzą-

dzenia co prawda miały możliwość

łączenia, ale wyłącznie z produkta-

mi tego samego producenta. W ro-

ku 1982, w trakcie targów przemy-

słu muzycznego wymienione ﬁrmy

wykorzystały okazję i postanowiły

połączyć siły w celu stworzenia in-

terfejsu uniwersalnego. Efekt prac

zaprezentowano na kolejnych tar-

gach 1983 roku. Pomysł łączenia

urządzeń różnych producentów

spotkał się z dużą aprobatą, a inne

ﬁrmy (jako pierwsza Yamaha) rów-

nież zapragnęły MIDI na pokładzie

swojego sprzętu. Aby uniezależnić

standard od producentów, powo-

Elektronika Praktyczna 11/2005

K U R S

Tab. 1. Wiadomości dźwiękowe

Wiadomość Bajt statusu I bajt danych

II bajt danych Komentarz

generacji dźwięku

(note on event)

1001 kkkk

k – kod kanału

0nnn nnnn

n – kod nuty*

0sss ssss

s – siła uderzenia

(głośność)

W przypadku nastawy zerowej głośności (s=0),

wiadomość ta jest równoznaczna z wiadomością

wygaszenia dźwięku.

wygaszenia dźwięku

(note off event)

1000 kkkk

k – kod kanału

0nnn nnnn

n – kod nuty*

0sss ssss

s – szybkość

puszczenia Wygasza wygenerowany wcześniej dźwięk.

modulacji dźwięku

(polyphonic

key pressure /

aftertouch)

1010 kkkk

k – kod kanału

0nnn nnnn

n – kod nuty*

0sss ssss

s – wartość siły

Dotyczy dźwięku już wybrzmiewającego, dostarczając

informacji o sile nacisku na klawisz (jeśli klawiatura

posiada taką opcję). Interpretacja zależy od

syntezatora (zachodzi przykładowo modulacja

obwiedni lub częstotliwości).

modulacji kanału

(channel pressure /

aftertouch)

1101 kkkk

k – kod kanału

0sss ssss

s – wartość siły

[brak]

Dotyczy wszystkich dźwięków wybrzmiewających na

danym kanale, dostarczając informacji o sile nacisku

na całą klawiaturę (jeśli klawiatura posiada taką

opcję). Interpretacja jak wyżej.

zmiany brzmienia

kanału

(program change)

1100 kkkk

k – kod kanału

0bbb bbbb

b – kod brzmienia** [brak]

Zmienia brzmienie, jakie będzie przyporządkowywane

dźwiękom generowanym na danym kanale

w przyszłości.

zmiany tonu kanału

(pitch bend)

1110 kkkk

k – kod kanału

0zzz zzzz

z – poziom zmiany [LSB]

0zzz zzzz

z – poziom

zmiany [MSB]

Przesuwa ton wszystkich wybrzmiewających na

danym kanale dźwięków w górę lub w dół względem

ich tonów podstawowych, domyślnie w zakresie

+/– 2 półtonów (lub zależnie od zerowego

sterownika RPN). Wiadomość ta odpowiada pokrętłu

modulacji tonu, w które wyposażona jest większość

klawiatur muzycznych.

z = 0x0000 – przesunięcie o –2 półtony

z = 0x2000 – brak zmiany

z = 0x3FFF – przesunięcie o +2 półtony

sterująca

(control change)

1011 kkkk

k – kod kanału

0sss ssss

s – kod sterownika***

0www wwww

– nowa wartość

sterownika

Wiadomość zmieniająca właściwości danego kanału

poprzez manipulowanie wartościami sterowników.

Więcej informacji w dalszej części artykułu.

* – patrz tabela 2

** – patrz tabela 3

*** – patrz tabela 4

łano organizację pod nazwą MIDI

Manufacturers Association (MMA).

To ona do dziś zajmuje się rozwi-

janiem standardu MIDI, dbaniem

o jego spójność i rozprowadzaniem

dokumentacji na jego temat.

Trzeba przyznać, że w deﬁni-

cja standardu udała się wzorowo.

Do dziś nie ma tu znaczących

odstępstw czy rozłamów. Wersja

standardu MIDI z roku 1983 była

oznaczana numerem 1.0 i – co

ciekawe – numer ten wciąż nie

został zmieniony! Oczywiście, po-

wstało wiele rozszerzeń, a niektó-

re zagadnienia doprecyzowano, ale

dzisiejsze MIDI jest wciąż zgodne

ze swoim poprzednikiem sprzed

dwudziestu kilku lat.

W roku 1991 wprowadzono for-

malne rozszerzenie o nazwie General

MIDI. Określało ono wymogi stawia-

ne syntezatorom (minimalną możli-

wą liczbę wspólnie wygrywanych

dźwięków, liczbę obsługiwanych ka-

nałów itp.), „na stałe” przyporząd-

kowywało kody różnym brzmieniom

instrumentów oraz wprowadzało kil-

ka rozszerzeń funkcjonalnych. Dzięki

GM urządzenia stały się zgodne nie

tylko z punktu widzenia techniczne-

go, ale również muzycznego. Utwór

odtwarzany na jednym syntezatorze

powinien był brzmieć podobnie na

innych, zgodnych z rozszerzeniem

GM urządzeniach.

Kolejne rozszerzenie wprowadzo-

no w roku 1999 i nazwano GM2.

Jest ono kompatybilne ze swoim po-

przednikiem, dodając MIDI jeszcze

więcej funkcjonalności. W rozszerze-

niu GM2 wprowadzono nowe ele-

menty protokołu (uniwersalne komu-

nikaty SysEx) i dodatkowe sterowni-

ki, o których powiemy wkrótce.

Innym rozsze-

rzeniem standardu

MIDI 1.0 jest GM

Lite. Jest to w rze-

czywistości GM1

o zmniejszonych

możliwościach. GM

Lite jest implemen-

towany w prostszym

sprzęcie, w którym

pełna funkcjonalność

GM1 byłaby zbędna.

Dalsza część ar-

tykułu poświęco-

na jest standardo-

wi MIDI 1.0 wraz z rozszerzenia-

mi GM1 i GM2. Będzie to miało

znaczenie w przypadku zagadnienia

banków brzmień, sterowników i pro-

tokołu wiadomości specjalnych.

Sprzętowe tło

By zrozumieć, czym jest MIDI,

należy w pierwszej kolejności przyj-

rzeć się urządzeniom je wykorzy-

stującym. Historycznie pierwszym

i najbardziej oczywistym jest klawia-

tura muzyczna. Zbiera ona informa-

cje o działaniach podejmowanych

przez artystę i przetwarza je na ko-

Rys. 1. Sposób łączenia klawiatury muzycznej z sekwen-

cerem i modułami dźwiękowymi

Elektronika Praktyczna 11/2005

K U R S

Kody nut

C C# D D# E F F# G G# A A# B

–1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

0 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

1 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

2 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47

3 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59

4 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71

5 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83

6 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95

7 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107

8 108 109 110 111 112 113 114 115

116

117

118

119

9 120 121 122 123 124 125 126 127

munikaty MIDI, o których dalej. Ta-

kie „nieme” klawiatury (nie mające

możliwości syntetyzowania dźwięku)

są spotykane rzadziej niż urządze-

nia uniwersalne i zaliczają się ra-

czej do sprzętu profesjonalnego.

Urządzeniem umożliwiającym

syntetyzowanie dźwięku jest moduł

dźwiękowy (syntezator lub sampler).

Może to być na przykład „czarna

skrzynka”, wyposażona w złącza

MIDI, wyjścia głośnikowe i interfejs

użytkownika, poprzez który zacho-

dzi konﬁguracja urządzenia. Dopie-

ro połączenie wolnostojącego modu-

łu dźwiękowego i niemej klawiatury

muzycznej (dokonywane poprzez

MIDI) daje w wyniku w pełni funk-

cjonalny instrument. W rzeczywi-

stości jednak większość klawiatur

MIDI posiada wbudowany moduł

dźwiękowy. Klawiatury tego typu

nazywa się często syntezatorami,

co bywa nieco mylące.

Syntezator i sampler to funk-

cjonalnie te same urządzenia, róż-

niące się jednak sposobem syn-

tezy dźwięku. Syntezator tworzy

dźwięki sztucznie, poprzez syntezę

częstotliwościową i manipulowanie

obwiednią. Sampler to natomiast

urządzenie posiadające w swej pa-

mięci nieulotnej cyfrowo zapisane

próbki dźwięku wygenerowane-

go przez instrument rzeczywisty.

W jego przypadku synteza pole-

ga na odtwarzaniu próbek z szyb-

kością zależną od wygrywanego

tonu. W efekcie można otrzymać

brzmienie przypominające instru-

ment rzeczywisty, bazując tylko na

kilku zbiorach próbek różnych to-

nów i informacji o obwiedni (jedna

próbka to zbyt mało, by odtworzyć

naturalne brzmienie kilu oktaw).

Kolejnym urządzeniem MIDI jest

sekwencer. Również on może mieć

postać skrzynki wyposażonej w złą-

cza MIDI i interfejs użytkownika

(czy stację dysków). Sekwencery

używa się do cyfrowego zapisy-

wania lub parametrycznego odtwa-

rzania ciągu komunikatów MIDI.

Jest to zatem układ, mający swój

odpowiednik w klasycznej technice

audio w postaci magnetofonu. Rów-

nież sekwencer może być wbudo-

wany w klawiaturę muzyczną.

Co ciekawe, jednym z najszybciej

wprowadzonych urządzeń z interfej-

sem MIDI była karta

rozszerzeń dla kom-

putera PC. Urządzenia

tego typu mogą praco-

wać jako sekwencery,

syntezatory, samplery,

urządzenia interfejso-

we i inne, zależnie od

oprogramowania ste-

rującego komputerem

(lub sprzętowego po-

ziomu skomplikowa-

nia karty w przypadku

wersji profesjonalnych).

Krótko scharakte-

ryzowane urządzenia

należą do najbardziej popular-

nych. Należy mieć świadomość, że

w rzeczywistości rodzajów urządzeń

z interfejsem MIDI jest multum.

Zaliczają się do nich urządzenia

przetwarzające sygnał dźwiękowy

na komunikaty MIDI, urządze-

nia interfejsowe (na podobieństwo

switch –y w sieciach Ethernet), czy

nawet układy automatyki.

Od strony użytkownika

Urządzenia wyposażone w inter-

fejs MIDI posiadają na swojej obu-

dowie zwykle trzy złącza o nastę-

pujących oznaczeniach: MIDI IN,

MIDI OUT i MIDI THRU (są to

gniazda starego typu – DIN545).

W przypadku sekwencerów, synte-

zatorów i urządzeń interfejsowych

liczba wymienionych gniazd może

być większa od jedności.

MIDI IN to wejście interfejsu.

Przykładowo, poprzez złącze to

syntezator otrzymuje wiadomości

dźwiękowe, czego wynikiem jest

generacja dźwięku, a klawiatura

Słowa dwubajtowe

Ze względu na umowę, według której

bajty danych wiadomości MIDI muszą

posiadać wyzerowany najstarszy bit, część

informacyjna wiadomości jest zawsze

złożona z bajtów o wartościach z zakresu

0...127 (0x00...0x7F). Przy przesyłaniu

dwubajtowego słowa dwa kolejne bajty

danych składają się na wartość 14–bitową,

z czego najczęściej pierwszy tworzy jego

część LSB, a drugi – MSB (są wyjątki

od tej reguły, dlatego kolejność będzie

w artykule zawsze określana). Przykładowo,

jeśli mówimy, że należy przesłać wartość

0x12EF, to w rzeczywistości trzeba przesłać

kolejno bajty 0x6F i 0x25. Zagadnienie to

ma szczególne znaczenie przy określaniu

wartości sterowników i we wiadomościach

specjalnych podprotokołu MTC.

Rys. 2. Sposób łączenia klawiatur muzycznych z kom-

puterem PC

Elektronika Praktyczna 11/2005

Tab. 2. Kody nut dla wiadomości dźwiękowych (wg GM2)

Numer

oktawy

K U R S

Tab. 3. Skrócona lista kodów brzmień

banku podstawowego (wg GM2)

Zakres

kodów

Kategoria

Rys. 4. Postać ramki MIDI w warstwie fizycznej

0...7 pianino i fortepian

8...15 instrumenty perkusyjne

16...23 instrumenty organowe

24...31 gitary

32...39 gitary basowe

40...47 instrumenty smyczkowe

48...55 instrumenty zespołowe

56...63 blaszane instrumenty dęte

64...71 drewniane instrumenty dęte

72...79 fujarki

80...95 instrumenty elektroniczne

96...103 instrumenty elektroniczne FX

104...111 instrumenty tradycyjne

112...119 Perkusje

120...127 efekty dźwiękowe

IN). Po połączeniu i odpowiednim

skonﬁgurowaniu obydwu urządzeń,

w odpowiedzi na uderzenia kla-

wiszy moduł powinien generować

odpowiednie dźwięki. Dodając do

łańcucha sekwencer i dodatkowe

moduły dźwiękowe (odpowiedzial-

ne za generację dźwięku o różnych

barwach) otrzymamy zestaw przed-

stawiony na rys. 1 . Sekwencer

może tutaj pracować jako cyfrowy

magnetofon lub być przezroczy-

sty, czyli może kopiować sygnały

z wejścia IN na wyjście OUT.

Przedstawiony zestaw ma dzisiaj

małe znaczenie praktyczne. Moduły

dźwiękowe produkowane są obecnie

w postaci modułów wielobrzmienio-

wych ( multitimbral ), czyli mogą-

cych generować jednocześnie wiele

dźwięków o różnych barwach (stąd

łańcuch modułów dźwiękowych

można byłoby zastąpić pojedynczym

urządzeniem). Co więcej, zarówno

wielobrzmieniowe moduły dźwię-

kowe, jak i sekwencery wbudowy-

wane są obecnie w klawiatury mu-

zyczne. Duże znaczenie mają przy

tym komputery PC, które mogą

pracować jako sekwencery, moduły

dźwiękowe, urządzenia interfejsowe

itd. Przykład zestawu zawierającego

komputer jako jedno z ogniw łańcu-

cha MIDI przedstawiono na rys. 2 .

W przedstawio-

nym przypadku

PC–et pracuje

jako sekwencer.

DIN. Standard MIDI określono tak-

że dla szybkiego medium, jakim

jest FireWire (IEEE1394). Ma ono

znaczenie w przypadku wykorzysty-

wania komputera PC w roli ogniwa

rozgałęzionego łańcucha MIDI. Fi-

reWire pozwala przeskoczyć ograni-

czenie prędkości, jakim obarczony

jest interfejs MIDI DIN. W artykule

skupimy się jednak tylko na tym

drugim, ponieważ jest on (i praw-

dopodobnie jeszcze długo będzie)

podstawą świata MIDI.

MIDI DIN ma postać asynchro-

nicznego interfejsu szeregowego

z izolacją galwaniczną, pracującego

w konﬁguracji pętli prądowej. Izola-

cja galwaniczna pozwala wyelimino-

wać problem pętli masy, występują-

cej przy łączeniu urządzeń, znajdu-

jących się na różnych potencjałach.

Dzięki konﬁguracji pętli prądowej,

w roli izolacji galwanicznej mogą

być stosowane transoptory.

Sposób zagospodarowania wy-

prowadzeń złącza DIN545 (złą-

cze 5–stykowe z rozstawem w ką-

cie 180 stopni) przedstawiono na

rys. 3 . Końcówki o numerach 1

i 3 nie są wykorzystane, natomiast

wyprowadzenie 2 (potencjał masy,

ekran) powinno być dołączone do

masy wyłącznie po stronie nadaj-

nika (MIDI OUT). Oznacza to, że

wyprowadzenie 2 gniazda MIDI IN

wewnątrz urządzenia pozostawia

się zawsze bez połączenia.

Kable połączeniowe powinny

mieć prostą postać, tj. końcówki

powinny być łączone według re-

guły 1:1. Należy przy tym stoso-

wać dwużyłowy przewód ekrano-

wany (łączyć wyłącznie końcówki

4. i 5.), a ekran dołączać do koń-

cówek o numerze 2 po obu stro-

nach kabla. Długość przewodu nie

powinna przekraczać 15 m.

Prędkość bitowa interfejsu MIDI

DIN wynosi 31,250 kbd (z tolerancją

1%). Przesyłane dane mają postać

10–bitowych ramek, składających

się z: bitu startu, 8 bitów danych

i bitu stopu (patrz rys. 4 ). Przesył

pojedynczej ramki trwa zatem około

320 ms. Logicznemu zeru odpowia-

da przepływ prądu o wartości około

5 mA (minimalna wartość, gwaran-

tująca przełączenie transoptorów),

natomiast logicznej jedynce – prze-

muzyczna może odbierać za jego

pośrednictwem komunikaty sterują-

ce jej pracą. MIDI THRU jest wyj-

ściem, dostarczającym bezpośred-

niej kopii sygnału z wejścia MIDI

IN i służy do łączenia urządzeń

w łańcuch ( daisy chain, o którym

dalej). MIDI OUT to natomiast

właściwe wyjście danego urządze-

nia. Przykładowo, w przypadku kla-

wiatury muzycznej poprzez złącze

to nadawane są wiadomości dźwię-

kowe, odpowiadające działaniom

podejmowanym przez artystę.

Najprostszym przykładem prak-

tycznym jest połączenie klawiatu-

ry muzycznej (złącza MIDI OUT)

z modułem dźwiękowym (do MIDI

Rys. 3. Sposób zagospodarowania styków złącza DIN545

dla interfejsu MIDI DIN (widok złączy i gniazd od strony

czołowej)

Warstwa

ﬁzyczna

MIDI zde-

ﬁniowano na

dwóch płaszczy-

znach. Pierwsza

dotyczy podsta-

wowej, histo-

rycznie pierw-

szej jego wersji,

umożliwiającej

łączenie typo-

wych urządzeń

MIDI. Ten ro-

dzaj interfejsu

kojarzony jest

z 5–stykowym

złączem DIN545

i nazywany

w skrócie MIDI

Elektronika Praktyczna 11/2005

K U R S

rwa w przepływie. Czasy narastania

i opadania zboczy sygnałowych po-

winny być krótsze niż 2 ms.

Jak łatwo zauważyć, ramka

warstwy ﬁzycznej jest podobna do

właściwej dla jednego z wariantów

interfejsu RS–232. Oznacza to, że

do obsługi MIDI wykorzystywać

można (z zastosowaniem konwerte-

rów napięciowo–prądowych z opto-

izolacją) moduły UART mikrokon-

trolerów oraz komputerów PC.

przyporządkowują kanałowi 10

funkcję specjalną (GM2 dopuszcza

tę opcję również dla kanału 11).

Jest on przypisywany instrumentom

perkusyjnym, przez co interpreta-

cja wiadomości generacji dźwięku

odbieranych na kanale 10 prze-

biega nieco inaczej niż na reszcie

kanałów. Ponieważ typowe instru-

menty perkusyjne generują dźwięk,

którego nie opisuje się w kategorii

tonalnej, w GM założono, że infor-

macja o tonie na kanale 10 będzie

interpretowana jako informacja

o rodzaju instrumentu perkusyjnego.

Przykładowo, tonowi F3 na kanale

10 odpowiada dzwon, a tonowi B3

– talerz.

stanowi zakodowany numer kana-

łu, na którym są przesyłane. Zwy-

kle zawierają one jeden lub dwa

bajty danych. Zestawienie dostęp-

nych wiadomości dźwiękowych

wraz z niezbędnymi komentarzami

przedstawiono w tab. 1 .

Ponieważ wiadomości należące

do kategorii dźwiękowej są wyko-

rzystywane najczęściej, mogą być

one przesyłane w tzw. trybie bie-

żącym (ang. running status ). Ozna-

cza to, że bajt statusu ostatnio

transmitowanej wiadomości jest

pamiętany przez urządzenie od-

biorcze i jeśli następna wiadomość

jest identycznego typu, nie musi

być ona poprzedzana bajtem sta-

tusu. Innymi słowy, jeśli zachodzi

potrzeba przesłania dwu lub wię-

cej wiadomości tego samego typu

(np. „generuj dźwięk”), wystarczy

raz nadać odpowiedni bajt statusu,

a następnie przesyłać ciąg bajtów

danych (np. naprzemian bajt okre-

ślający ton i jego głośność). Funk-

cję tę wykorzystuje się najczęściej

przy przesyłaniu wiadomości gene-

racji dźwięku, która może służyć

również do jego wygaszania (przy

nastawie zerowej głośności „gene-

rowanego” dźwięku). Działanie to

pozwala zmniejszyć liczbę bajtów

przesyłanych poprzez interfejs,

a ponieważ jego pasmo jest ogra-

niczone (31,25 kbd), możliwość ta

bywa cenna.

Według rozszerzenia GM1 urzą-

dzenie syntetyzujące dźwięk po-

winno mieć możliwość jednocze-

snej interpretacji minimum 24

dźwięków o minimum 16 różnych

brzmieniach. GM2 narzuca jeszcze

surowszy nakaz, aby moduł mógł

symultanicznie odtwarzać mini-

mum 32 dźwięki. Jak już wspo-

mniano, zarówno GM1 jak i GM2

przypisują kanał 10 (i ewentualnie

11 w przypadku GM2) instrumen-

tom perkusyjnym.

Rafał Baranowski, EP

Rafal.Baranowski@ep.com.pl

Protokół i kanały

Wartości przesyłane poprzez in-

terfejs MIDI można podzielić na

bajty statusu i bajty danych. Ich

połączenie daje w wyniku tzw.

wiadomość (komunikat). Bajt sta-

tusu określa rodzaj i przeznaczenie

wiadomości, natomiast bajty da-

nych stanowią jej część informa-

cyjną. Wiadomości mogą składać

się wyłącznie z bajtu statusu lub

posiadać nieokreśloną liczbę bajtów

danych. W najczęstszym przypadku

komunikat stanowi jednak jeden

bajt statusu i dwa bajty danych.

Aby móc odróżnić bajt statusu

od bajtów danych (w celu wyróżnie-

nia początku wiadomości), najstarszy

bit tego pierwszego musi przyjmo-

wać zawsze wartość wysoką. Analo-

gicznie, bajty danych muszą posia-

dać wyzerowany bit MSB, tj. muszą

zawierać się w przedziale 0...127.

Interfejs MIDI jest logicznie

dzielony na 16 kanałów , nume-

rowanych od 1 do 16. W rozpo-

czynającym większość wiadomości

bajcie statusu kodowany jest nu-

mer kanału, na którym dany ko-

munikat jest przesyłany. Podział

logiczny jest świetnym pomysłem

i stwarza ciekawe możliwości.

Przede wszystkim umożliwia ko-

munikację z wieloma urządzeniami

połączonymi w łańcuch tak, jakby

każde urządzenie wykorzystywało

osobne łącze ﬁzyczne. Wybór adre-

sata wiadomości zachodzi więc po-

przez wybór kanału (kodu kanału

w bajcie statusu), na którym dana

informacja jest przesyłana (urządze-

nia powinny ignorować wiadomo-

ści odbierane na kanałach innych

niż własne). Co więcej, każdemu

kanałowi przyporządkowywany jest

osobny zestaw ustawień. Innymi

słowy, wiadomości mogą być inter-

pretowane w sposób zależny od ka-

nału, na którym zostały odebrane.

Choć kanały są w ogólności

równoprawne, rozszerzenia GM

Rodzaje wiadomości

Jak już wspomniano, rodzaj

wiadomości dźwiękowej jest deter-

minowany przez jej pierwszą część

– bajt statusu. Wiadomości mogą

przy tym należeć do jednej z opi-

sywanych dalej kategorii:

– wiadomości dźwiękowych (ang.

channel voice messages ),

– wiadomości zmiany trybu (ang.

channel mode messages ),

– wiadomości systemowych (ang.

system common messages ),

– wiadomości czasu rzeczywistego

(ang. system real–time messages ).

Wiadomości dźwiękowe i wiado-

mości zmiany trybu przesyła się

zawsze na jednym z dostępnych

kanałów. Numer kanału (1...16) ko-

duje się na młodszej części bajtu

statusu danej wiadomości w po-

staci czterobitowej (bajt statusu

wiadomości kanałowej ma postać

0x*0...0x*F).

Wiadomości systemowe i czasu

rzeczywistego nie są wiadomościa-

mi kanałowymi. Ich bajt statusu

nie zawiera informacji o kanale,

ponieważ wiadomości te są adreso-

wane z reguły do wszystkich połą-

czonych urządzeń.

Wiadomości dźwiękowe

Kategoria wiadomości dźwięko-

wych jest dość obszerna. Zawie-

ra ona wyłącznie te wiadomości,

które bezpośrednio dotyczą gene-

racji dźwięku. Za ich pośrednic-

twem można dźwięk wygenerować,

ustalić jego parametry (jak ton,

głośność, barwę, obwiednię itp.)

i ostatecznie go wygasić.

Wiadomości dźwiękowe są wia-

domościami kanałowymi, stąd

młodszą część ich bajtu statusu

Przydatne adresy internetowe:

[1] http://www.midi.org – witryna

organizacji MMA

[2] http://www.borg.com/~jglatt

– obszerny zbiór artykułów na te-

maty MIDI

[3] http://www.epanorama.net/

links/music.html#midi – zbiór cie-

kawych odnośników

Elektronika Praktyczna 11/2005

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: