Выбор MIDI-клавиатуры. Теория и природа MIDI В предыдущей статье мы познакомились с историей возникновения MIDI и с причинами этого возникновения. Теперь же необходимо разобраться, как, собственно говоря, устроен этот стандарт и в чем причина его успешного долгожительства.
Теория и природа MIDI Итак, стандарт MIDI - это средство коммуникации между различными устройствами, понимающими этот «язык» (так называемые MIDI-совместимые устройства). MIDI-сообщения (команды, записываемые в форме двоичного кода) представляют собой описания сведений о звуке - тембр, высота, уровень громкости и т. д., - но не сам звук. И на это следует обратить особое внимание. Говоря метафорически, MIDI - это своего рода дирижер, обеспечивающий исполнение партитуры музыкального произведения - MIDI-сообщений - с помощью имеющегося у него под рукой «оркестра», то есть определенного банка звуков. Говоря философски, MIDI - это исключительно формальное, логическое описание тех условий (положение различных регуляторов), которые необходимы для получения соответствующего звука. Самого же звука - субстанции, так сказать - MIDI не содержит. Говоря языком электронщиков, MIDI - это событийно ориентированный протокол связи инструментов, где каждому событию - действию, производимому с инструментом - соответствует другое событие, являющееся электронным «слепком» с физического действия. Соответственно, вопрос о качестве звучания MIDI-файлов попросту лишен смысла: если инструменты «оркестра» хороши, а музыканты - умелы, результат звучания будет высоким; если нет - наоборот. В этой связи стоит отличать формат MIDI от формата, скажем, WAV: последний представляет собой способ хранения звука, тогда как MIDI - способ представления партитуры (в традиционном понимании - нотной записи) в форме цифрового двоичного кода. Правда, в отличие от обычной партитуры здесь сохраняются абсолютно все нюансы и все штрихи, использованные конкретным исполнителем. Так что вернее будет говорить о потоке MIDI-сообщений как о партитуре, сохраняющей детализированный контур некой интерпретации произведения, а не просто музыкальный материал. Поскольку MIDI предназначен для переведения физического процесса в цифровую форму, постольку он имеет две стороны: физическую (аппаратная спецификация собственно интерфейса) и электронную (спецификация формата данных). В сумме они составляют спецификацию MIDI как таковую, однако могут использоваться и автономно, а не только «в паре». С точки зрения первой составляющей, MIDI - это последовательный интерфейс, по которому осуществляется передача данных со скоростью 32,35 килобод. Физически MIDI-соединение реализуется с помощью пятиконтактных DIN-разъемов (в наши дни, безусловно, выглядящих уже как анахронизм) и экранированного кабеля с двумя проводниками (зачастую имеется также возможность USB-соединения). Первоначально появились два MIDI-порта, IN и ОUT (вход и выход), затем к ним присоединился третий - THRU (англ. trough, «через»), служащий посредником для передачи информации, минуя одно (или несколько) из устройств, соединенных в единую цепь (каскадирование, возможное благодаря способности одного MIDI-передатчика подключаться сразу к четырем MIDI-приемникам). Одно физическое MIDI-соединение вмещает в себя 16 логических автономных MIDI-каналов, за каждым из которых закрепляется определенный тембр. Это предоставило возможность мультитембрального звучания в одновременности даже для однотембровых, то есть очень древних, инструментов. Впоследствии же инструменты стали поддерживать все шестнадцать каналов и оснащаться более чем одним MIDI-интерфейсом. По традиции, все каналы, кроме десятого, отводятся для инструментов с фиксированной звуковысотностью, десятый же предназначается для ударных. Если аппаратный интерфейс служит для обеспечения физического взаимодействия источника MIDI-сообщений и их приемника, то формат данных MIDI (вторая составляющая спецификации MIDI) позволяет создавать, хранить и передавать сами эти сообщения. Как выглядит этот формат? По сути, MIDI, как уже говорилось, - это описание пространственной конфигурации определенных органов управления звуковым модулем - контроллеров. То есть MIDI-события представляют собой команды определенному контроллеру. Шкала значений для MIDI-информации составляет 128 единиц: либо от 0 до 127, либо от -64 до 64. Среди базовых контроллеров стоит упомянуть: Note On, служащий для нажатия клавиши; Note Off для отпускания ее; Aftertouch, срабатывающий при надавливании на нажатую клавишу (Channel Aftertouch воздействует на весь MIDI-канал вне зависимости от трека, Note Aftertouch влияет только на одну ноту); Control Change №№1-127. На каждый такой контроллер можно вывести определенный параметр управления (иногда контроллер строго закреплен за определенным органом управления, например №1 - Modulation, №64 - Sustain и т. п.), а также Pitch Bender, Program Change, Volume, Chorus и др. (о действии этих и других контроллеров более подробно речь пойдет при описании возможностей MIDI-клавиатур). В схематическом изложении получение звука с помощью MIDI происходит следующим образом. Инструмент получает сообщение Note On, состоящее из трех байтов, в каждом из которых кодируются следующие сведения: 1 - тип сообщения и номер канала (от нулевого до пятнадцатого), 2 - высота ноты (исходя из 128-ступенной шкалы с интервалом в полтона между ступенями) и 3 - громкость (также 128-ступенная шкала). Для прекращения звучания используется почти так же структурированная команда Note Off. Большинство других сообщений - это контроллеры, дело которых - изменять звучание в реальном времени, то есть работать со звуком. Вообще же, все MIDI-сообщения дифференцируются на канальные (к ним относятся вышеуказанные Note On и Note Off, а также Control Change (смена значения контроллера), Program Change (смена программы - тембра, инструмента) и др.) и системные (к примеру, System Exclusive (SysEx, системное исключительное сообщение), Song Position Pointer (указатель позиции в партитуре), Timing Clock (синхронизация по времени) и т. д.). Всякая последовательность событий, составляющая поток MIDI-данных, организуется во времени: ведь музыка - искусство временное. Структурирование этого времени осуществляется как с помощью традиционных музыкальных единиц - тактов и долей, так и посредством более мелкого дробления долей на тики (ticks). Каждая доля может вмещать в себя от 96 до 1000 тиков. Последовательность MIDI-сообщений сохраняется в виде определенного файла, разновидностью которого является, в частности, SMF (Standart MIDI File). 96 тиков на долю - это формат именно SMF. Для музыкальных целей этого количества может быть недостаточно: длительности меньше 1/32 и мелизмы (украшения вроде трелей, мордентов и т. п.) могут звучать некорректно, ибо ноты будут озвучиваться так, как если бы находились не на своем месте, то есть неровно. На практике данная проблема вполне решаема за счет удвоения темпа. Однако SMF создает и другие проблемы. В частности, порождает сложность с распределением каналов. Каждое из MIDI-событий предназначено для определенного MIDI-канала (всего их, напомню, шестнадцать) и содержит в себе соответствующий номер. Один трек может объединять в себе ноты из разных MIDI-каналов сообразно формату: SMF формат 1 - это шестнадцать MIDI-каналов в шестнадцати треках (обычно каждому треку соответствует отдельная партия произведения), SMF формат 0 - это все каналы в одном треке (номер канала для каждого MIDI-события необходим именно здесь). «Выровнять» это поканальное распределение для отдельных нот и задать номер канала на весь трек позволяют MIDI-редакторы. Имеется также SMF формат 2, позволяющий сохранять совокупность произведений, каждое из которых занимает несколько треков. Из этих трех форматов SMF 1 является наиболее удобным и, как следствие, наиболее популярным. SMF содержит также MIDI-события, задающие параметры трека и выставляемые в его начале, а иногда и на его протяжении, учитывая ограниченное количество каналов (Program Change, Volume, Pan, Reverb, Chorus), SysEx, служащую командой для включения/выключения режима GM либо же дающую информацию о настройках конкретного саунд-модуля, и т. д. Для осуществления этих операций требуется немало предосторожностей, так как во время изменения параметра звучания сам звук зачастую пропадает. Избежать таких сложностей позволяют опять же хорошие MIDI-редакторы. Однако в определенных случаях с несовершенствами SMF приходится мириться. Таким случаем может быть перенос информации из одного MIDI-редактора в другой или же запись MIDI-файла для воспроизведения его на синтезаторе. Кроме MIDI-событий в данном файле содержатся так называемые мета-события (Meta-Events, от греч. meta - «после; возле»), или фиктивные события. Называются так они потому, что не передаются по интерфейсу, а служат лишь для оформления файла. Это сведения о метрике и темпе (значения от 30 до 250 ВРМ - ударов в минуту) и его изменениях, названия партий, текст песни и т. п. Запись MIDI-информации осуществляется с помощью секвенсора - уже не автономного «железного» устройства, но особой программы, где музыкальный материал фиксируется либо на традиционном нотном стане... ...либо на так называемом пианоролле (pianoroll) - сетке, на которой вместо нот изображаются квадратики. Зачастую функции этой программы выполняет DAW (программа звукозаписи и сведения), то есть секвенсоры как таковые, с их сравнительно небольшими возможностями, используются достаточно редко. Информация в секвенсор может заноситься и с компьютерной клавиатуры, и с MIDI-клавиатуры, и с подключенного через MIDI-вход синтезатора. В двух последних случаях воспроизводимая партия автоматически записывается в секвенсор в виде нот (или квадратиков в пианоролле) и подлежит последующему редактированию (если что-либо было сыграно неверно). Воспроизводиться все это будет теми тембрами, которые имеются в распоряжении MIDI. Если же целью соединения компьютера с синтезатором является не только запись партии, но и сохранение звучания данного синтезатора, последний используют уже не в качестве MIDI-клавиатуры, подключая его через MIDI-порт или USB, но применяют как самостоятельный инструмент и подключают через аналоговый вход. Соответственно, сохраняться здесь будет уже не просто партитура, а звук, для чего вам понадобится не MIDI, а, скажем, WAV. И исправлению записанный материал уже подлежать не будет. Вот так выглядит MIDI в первом приближении. Внутри синтезатора он обеспечивает сообщение клавиатуры и секвенсора со звуковым модулем, внутри компьютера - предоставляет возможность управления синтезатором, встроенным в саунд-карту или же являющимся эмуляцией популярной «железной» модели. С его же помощью программный секвенсор управляет виртуальными инструментами. Все варианты управления звуковыми модулями (с помощью секвенсора синтезатора, MIDI-клавиатуры или MIDI-программы компьютера) также реализуются посредством MIDI. Некоторые из функций MIDI устарели и практически не используются (как то синхронизация двух секвенсоров или двух программ - аудиоредактора и секвенсора), другие же не теряют своей актуальности. Возможности MIDI оказываются кстати и для синхронизации аудио- и видеоустройств, и для управления световыми эффектами (так называемые DMX-технологии). Несмотря на недостатки MIDI (стандарт ведь как-никак старый и по нынешним меркам медленный и малоинформативный), по-прежнему побеждают его достоинства: интерактивность (позволяет в реальном времени управлять множеством параметров - и «скопом», и детализированно), универсальность (залог чему - SMF), а также небольшой размер файла и низкие системные требования к его прочтению. Возможно, именно по этим причинам стандарта, альтернативного MIDI, пока никто не предложил (ну, или, во всяком случае, не имел сил внедрить). А может, причина в том, что в данный стандарт изначально были заложены возможности к расширению путем стандартизации новых команд (предложения производителей рассматривает специальная организация - MIDI Manufacturers Association), а также использования каждым производителем нестандартизированных команд (если устройство «чужое» и таких команд не знает, оно их проигнорирует или передаст по разъему THRU своему более компетентному в данном вопросе «собрату»).
Теперь, когда мы уже имеем представление о том, что такое MIDI, можно обратиться собственно к выбору MIDI-клавиатуры. Речь о ее характеристиках, достоинствах и недостатках пойдет в следующей статье. |
31.05.2012
Все статьи
Синтезаторы Casio для продвинутых аматоров
Синтезаторы Casio для детей и аматоров
Выбор MIDI-клавиатуры: характеристики и типологии
Выбор MIDI-клавиатуры. История и природа MIDI
Мир губной гармошки
Волшебная флейта: истинное дыхание музыки
Размещение товарных предложений Личный кабинет