Kodierung von Musik - MIDI (c) 2004 Niko Plath

Inhalt Einführung Die Hardware Das Datenformat Die MIDI-Nachrichten

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

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

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)

Hardware Die Anschlüsse Das Interface Vorgänge auf einer MIDI-Leitung

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

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

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

Vorgänge auf einer MIDI-Leitung Konventionen laut Schnittstellenprotokoll Übertragungsgeschw.: 31250 Bits pro Sekunde Zeitrahmen für ein Bit: 32 Mikrosekunden Ruhezustand ist „high“ / “1“, 5mA Übertragung erfolgt byteweise

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

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)

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

Statusbytes Befehle

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

Datenbytes höchstwertiges Bit immer „0“ sieben restliche Bits - Werte 0 - 127

typische MIDI-Nachricht

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

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

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

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

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

Program Change Umschalten der Programme eines MIDI-Gerätes Verursacht z.B. Soundwechsel oder Presetwechsel bei Effektgeräten Nur ein Datenbyte - 128 mögliche Programme direkt anwählbar

Channel Pressure Nachdruckstärke irgendeiner Taste wird auf ganzen Kanal übertragen Ein Datenbyte - 128 Werte, 0 = kein Druck, 127 = stärkster Druck

Pitchbend Tonhöhenbeugung verändert Tonhöhe aller auf dem Kanal gerade hörbaren Töne überträgt Werte mit zwei Datenbytes 14 Bits - Wertebereich 0 - 16383 1. Byte: Bits 1 - 7 (Least-Significant-Byte) 2. Byte: Bits 8 - 14 (Most-Significant-Byte)

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

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

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

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

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

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

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)

Fragen?

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“: http://www.harmony-central.com/MIDI/Doc/tutorial.html „MIDIÜbersicht“: http://home.snafu.de/sicpaul/midi/midiy.htm