Kodierung von Musik - MIDI

Präsentation zum Thema: "Kodierung von Musik - MIDI"—  Präsentation transkript:

1 Kodierung von Musik - MIDI
(c) 2004 Niko Plath

2 Inhalt Einführung Die Hardware Das Datenformat Die MIDI-Nachrichten

3 Einführung MIDI, Abk. „Musical Instrument Digital Interface“
digitale serielle Schnittstelle dient Informationsaustausch / Steuerung elektronischer Instrumente und audiotechnischer Geräte

4 Einführung 1982: Gespräche von Sequential-Circuits, Roland und Oberheim zur Standardisierung eines digitalen Schnittstellenformates 1983: MIDI Spezification1.0 wird als firmenübergreifende Norm von der MIDI Manufacturers Association veröffentlicht

5 MIDI-Standard wird mehrmals erweitert:
Speicherung von MIDI-Daten (Standard MIDI File) Vereinheitlichung von Klangerzeugern (General MIDI) Kommunikation mit Aufnahmegeräten (MIDI Machine Control) zeitliche Synchronisation (MIDI Time Code)

6 Hardware Die Anschlüsse Das Interface Vorgänge auf einer MIDI-Leitung

7 Die Anschlüsse Verbindung - Kabel
fünfpolige DIN-Buchsen, nur zwei Pole verdrahtet Spezifikation schreibt vor: je eine MIDI-In- und eine MIDI-Out-Buchse optional MIDI-Thru-Buchse

8 Das Interface seriell - pro Zeiteinheit wird ein Bit über die Leitung übertragen Stromschleife mit 5mA bei Verkabelung Ausgangstreiber des Outputs schickt 5mA in Optokoppler Diode und Wiederstände zum Schutz vor Kurzschlüssen und Verpolungen

9 Das Interface 5mA entspricht digitaler „1“
für „0“ wird der Strom für eine Zeiteinheit unterbrochen Im Optokoppler enthaltene LED blinkt im entsprechenden Rhythmus gegenüber liegende Fotozelle registriert und gibt Info an Elektronik Galvanische Trennung zur Vermeidung von Masseschleifen

10 Vorgänge auf einer MIDI-Leitung
Konventionen laut Schnittstellenprotokoll Übertragungsgeschw.: Bits pro Sekunde Zeitrahmen für ein Bit: 32 Mikrosekunden Ruhezustand ist „high“ / “1“, 5mA Übertragung erfolgt byteweise

11 Vorgänge auf einer MIDI-Leitung
10 Bit Wortbreite Startbit „0“, Byte, Stopbit „1“ Empfänger vermerkt Zustand der Leitung in Schieberegister. Nach 8 Bit: Schieberegister wird ausgelesen, Stopbit stellt Ruhezustand her

12 Das Datenformat MIDI-Befehl - eins oder mehrere Bytes
Bytes werden nacheinander gesendet, dürfen nicht getrennt werden Empfänger: wann endet ein Befehl, wann beginnt ein neuer? Anfang eines Befehls: Statusbyte darauf folgen Datenbyte(s)

13 Statusbyte unterteilt in zwei Nibbles höchstwertiges Bit immer „1“
Befehlstyp + Adresse drei Bits - acht verschiedene Befehlsmöglichkeiten

14 Statusbytes Befehle

15 Statusbytes zweites Nibble - MIDI-Kanal 4 Bits - 16 MIDI-Kanäle
Wenn Sendekanal ungleich Empfangskanal.. Möglichkeit: Daisy-Chains

16 Datenbytes höchstwertiges Bit immer „0“
sieben restliche Bits - Werte

17 typische MIDI-Nachricht

18 MIDI-Nachrichten Kanalbezogen - Channel Messages
Systembezogen - System Common Messages Gerätebezogen - System Exclusive Messages

19 Kanalbezogen - Channel Messages
Note On/Off Key Pressure Control Change Program Change Channel Pressure Pitchbend

20 Note On/Off herkömmliche Notation - Notenlänge
MIDI zwei Befehle: „Note an!“, „Note aus!“ Note On Befehl: Kanal, Anschlagen einer Taste, Notenwert, Anschlagstärke Note Off Befehl: Kanal, Loslassen einer Taste, Notenwert, Geschwindigkeit des Loslassens der Taste

21 Key Pressure Druckstärke nach dem Anschlag
einzelne Taste / pro Anschlag ständiges messen / senden - datenintensiv Aftertouch

22 Control Change Steuerelemente - Regler, Tasten, Pedale
1. Datenbyte: Controller-Nummer 2. Datenbyte: Controller-Wert Für viele Regler Standardbelegung

23 Program Change Umschalten der Programme eines MIDI-Gerätes
Verursacht z.B. Soundwechsel oder Presetwechsel bei Effektgeräten Nur ein Datenbyte mögliche Programme direkt anwählbar

24 Channel Pressure Nachdruckstärke irgendeiner Taste wird auf ganzen Kanal übertragen Ein Datenbyte Werte, 0 = kein Druck, 127 = stärkster Druck

25 Pitchbend Tonhöhenbeugung
verändert Tonhöhe aller auf dem Kanal gerade hörbaren Töne überträgt Werte mit zwei Datenbytes 14 Bits - Wertebereich 1. Byte: Bits (Least-Significant-Byte) 2. Byte: Bits (Most-Significant-Byte)

26 Systembezogen - System Common Messages
MIDI Time Code Song Position Pointer Song Select Tune Request End of Exclusive (EOX)

27 MIDI Time Code Synchronisationsverfahren SMPTE analog - MTC digital
zeitbezogen Stunden, Minuten, Sekunden, Frames

28 Song Position Pointer Synchronisationsverfahren taktbezogen
Master sendet 24 Impulse (Clicks) pro Viertel-Note wird mit zwei Datenbytes übertragen (LSB + MSB)

29 Song Select Ein Datenbyte
Anwählen eines von 128 vom Sequenzer verwalteten Songs

30 Tune Request Korrektur der durch Erwärmung der elektronischen Bauteile verursachten Verstimmung der Tongeneratoren relevant nur für analoge Geräte

31 End of Exclusive (EOX) signalisiert Ende der Übertragung einer System-Exclusive-Message

32 Gerätebezogen - System-Exclusive-Messages (Sys-Ex)
Übertragung hersteller- und gerätespezifischer Informationen z.B. Parameterwerte oder MIDI-Sequenzen zwischen Instrument und Computer Normen: MIDI-Sample-Dump, Standard-MIDI-File (SMF), MIDI-Machine-Control (MMC)

33 Fragen?

34 Weiterführende Literatur
Andre Ruschkowski, „Elektronische Klänge und musikalische Entdeckungen“, Reclam, Stuttgart, 1998 Martin Supper, „Elektroakustische Musik und Computermusik“, Wissenschaftliche Buchgesellschaft, Darmstadt, 1997 Philipp Ackermann, „Computer und Musik“, Springer Verlag, Wien, 1991 „Tutorial on MIDI and Music Synthesis“: „MIDIÜbersicht“: