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MIDI

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音乐数字接口(MIDI)
MIDI标识,出自MIDI制造商协会
扩展名.midi
互联网媒体类型audio/rtp-midi
初始版本1981年11月1日,​39年前​(1981-11-01
标准RFC6295
网站www.midi.org
MIDI音乐键盘
MIDI音乐键盘

音乐数字接口(Musical Instrument Digital Interface,简称MIDI)是一个工业标准的电子通信协议,为电子乐器等演奏设备(如合成器)定义各种音符或弹奏码,容许电子乐器电脑手机或其它的舞台演出配备彼此连接,调整和同步,得以即时交换演奏资料。

MIDI不发送声音,只发送像是音调和音乐强度的数据,音量,颤音和相位[1]等参数的控制信号,还有设置节奏的时脉信号。在不同的电脑上,输出的声音也因音源器不同而有差异。

MIDI演出控制协议(MSC Protocol)是为MIDI而设的工业标准,由MIDI产业协会在1991年制定。它允许不同种类的媒体控制设备在相互之间的通信,借助电脑可以现场进行演出控制的功能与娱乐应用。与音乐MIDI相同,MSC并不传输实际显示的媒体- 它只是简单地传输有关多媒体性能的指令。

现在几乎所有的录音工程都将MIDI作为一项关键开放技术来纪录音乐。除此之外,MIDI也用来控制包括录音设备的硬件,如舞台灯、效果器踏板等高性能的设备。近十年,MIDI已经堂堂迈入移动电话领域。MIDI用来播放支持MIDI移动电话的铃声。MIDI还可为某些电子游戏电脑游戏提供背景音乐。

MIDI标准是在1981年由工程师戴夫·史密斯音频工程协会英语Audio_Engineering_Society提出的一篇论文,MIDI 1.0于1983年8月发布。

MIDI使得电脑合成器声卡以及电子乐器(电子鼓、电子琴等)能互相控制、交换消息。现在电脑的声卡都是与MIDI兼容的,并能逼真地模拟乐器的声音。

许多音乐的文件格式,都建构于MIDI档之上。这些格式可说就是电子乐器在看的电子乐谱,所以通常一个文件只需几十KB,就能够让电子乐器演奏出一首很完整的音乐。

优点

MIDI标准协议创建于1980年早期,[2]对音乐家、录音乐手、音乐爱好者带来数个显著的优势。

  • 简化的链接:减少了音乐设备之间导线、信号线链接的复杂性(如音量控制)
  • 更少的演出者:1980年代初期,音乐演出者可以仅靠一至两人进行现场演出,同时操作数台MIDI设备,制造出像交响乐团般的演出效果[3]
  • 更低的获取门槛:用户可以以更少的花费创作、编辑、制作高质量的数字音乐。专业的音乐家可以在家里自己录音,宅录英语Home_recording,不用花钱租录音室,也不用请一堆乐手来帮忙录音。[4]同时更让没音乐基础的爱好者可以利用MIDI音乐软件英语Digital_audio_workstation高度扩展性进行高质量录音[5][6]
  • 方便可携的电子音乐器材:大量减少了乐手巡回演出时所需携带的乐器、器材与线材的数量,在搬运、装载、架设器材也简易了许多,却仍可以制造出相当的音色与效果.[7]

技术规格

MIDI产业协会在1982年八月制定最初的MIDI技术规格MIDI1.0 [8]此规格提供了音乐表演与控制所需的编码,存储,同步及传输应用在软件和电脑硬件上的标准。这个标准提供了各项电子音乐器材之间互相沟通传输的有效途径,并广泛地运用至今。

现代MIDI技术规格

所有MIDI兼容的乐器与控制器都遵循着同一个标准技术规格MIDI 1.0,以便让所有的MIDI消息可以得到一致化的解读MIDI 1.0和General MIDI借由使用标准指令和参数消除了所有兼容性议题。

  • 硬件标准接口:使硬件之间连接的传输线或转接线获致一致规格(硬件接口, MIDI接口, MIDI传输线)。
  • 软件标准接口:包含用于存储与传输的数字资料编码结构。能以很快的速度传输音乐表演的重要信息,也就是MIDI编曲时常处理的control event中各式各样消息。这些消息包含了音符音高,速度(velocity在此广泛翻译为力度,轻按0~重按127),参数控制信号(像是音量,颤音相位, Cue,以及计时器信号,MIDI消息, MIDI文件)
  • 传输通信协议:用于传输与同步音符与控制码事件(MIDI机器控制码, MIDI演出控制, MIDI时码)。
  • 乐器分类标准:用来界定MIDI音符演奏出的音色,专业术语叫做Timbre, PatchProgram,支配数字音符转换成我们听到的音色。例如有个音符演奏出钢琴音色,另一个音符也许会以小提琴音色同时演奏出来。而爵士鼓与打击乐器则编在一组音色(channel 10),以便于有效率地编出仿真人演奏的节奏乐句。同时它允许演出者运用输入设备触发器来演奏出音源器里的音色。一般情况下,相较于音源文件,也就是音色波型档,MIDI文件明显更小。

历史

约20世纪70年代末,电子乐器设备在北美,欧洲和日本日趋普及,一般人渐渐负担得起。如Roland公司的DCB数字控制总线英语Digital_Control_BusYamaha的“Keycode”系统等等专利数字接口,创造了设备间的连通性。然而,这些接口都是同一制造商做的,所以在传输设计上一直无法有技术上的突破。

音响工程及合成器设计师Dave Smith(所属公司Sequential Circuits, Inc.英语Sequential_Circuits),当他在设计一样新的键盘合成器时,打算开发一种数字音乐标准规格-这算是MIDI的前身。当年Smith正在开发一种创新的模拟合成器英语Analog_synthesizer(随后发展为Prophet5合成器英语Sequential_Circuits_Prophet-5)。在当时,模拟合成器只能播放一次一个音符(或语音)。这种键盘利用旋钮,开关和其他控制仪器直接控制声音的音色。键盘上的输出是一个单一的模拟信号,通过扬声器播放时转换成声波。

Smith的创新,使的模拟合成器出现了多重发声数的版本,能够在同一时间演奏大量音符。事实上,用了好几个世纪的普通的钢琴,风琴,吉他...等等乐器早就拥有这种多重发声的能力。但Smith的版本却是跨时代的创新。他的想法是使用数字控制系统。这个系统可以让每个按键弹出不同音色,而且每个音色的参数都可以独立调整。不单是单一校正,假如演奏者调整总控制平台的旋钮,参数还可以同时调整所有的音色。键盘不再只是控制单一个音符,而是使用一个微处理器即时扫描所有按下的键,然后将信息转换为音高,分配给每个音色。在这种方式下,演奏乐器的音乐家弹起来会觉得这根本是多音乐器英语Multi-instrumentalist

这种创新意味着两个重要的事情:因为所有的控制数字化,其设置可以存储为习惯设置,合成器可以内置存储器,可以存储并立即套用。更重要的是,键盘、旋钮、踏板和其他控制器不再只是制造声音的单一回路,制定单音合成器与多音合成器之间通信协议的迫切需求也呼之欲出。

Smith洞察先机,指出乐器间只要有传输线与转接插头,便可以让数字乐器之间进行资料传输;假若制造商可以统一通信协议此后无数的乐器与电子器材将可以借由数字信号沟通彼此。因此,MIDI诞生了。

经过几个月的美国和日本制造商之间的讨论,在1981年11月,史密斯在纽约音响工程协会英语Audio_Engineering_Society展提出了他的数字乐器标准。1983年1月冬季NAMM展英语NAMM_Show,史密斯更突破性地展示了他的Prophet600(一个突破性的Prophet 5模拟合成器英语Sequential_Circuits_Prophet-5的更高版本)和Roland JP-6之间的MIDI串接。MIDI Specification 1.0在1983年8月出版。[9][10]

MIDI为了音乐市场带来了前所未有的一致性,使音乐人彻底摆脱了追求发烧硬件的需求。[11] 在1980年代初,MIDI使的前卫摇滚音乐会的合成器机柜墙时代告终,电子琴手总算能重见天日,不用躲在笨重的效果器机柜后面羞于见人。随着MIDI的来临,许多合成器纷纷发行机柜版本,这意味着,键盘手可以仅靠一台电子琴控制许多不同的乐器(如合成器)。

在20世纪80年代,MIDI促进了硬件和电脑编曲机的发展,它可以用来记录,编辑和重现一场表演。在1983年批准MIDI规格后短短几年,MIDI功能马上被引进一些早期的电脑平台,包括Apple IIApple II Plus和Apple IIe,苹果Macintosh,Commodore 64上的Commodore的Amiga和PC-DOS。这使得以个人电脑为基础的MIDI编曲市场得以迅速发展出强大且价格低廉的商品。Atari ST这款配备MIDI接口端子的电脑主机也因此在1985年左右,在录音室中被广泛地使用。SMPTE时间码标准的实施,让我们可以透过MIDI时码,使MIDI编曲器之间可进行同步作业,MIDI时码从此成为数字音乐同步的标准。

MIDI产业协会于1991年批准MIDI演出控制英语MIDI_Show_Control(MSC)协议(在Real Time System Exclusive子集)。MSC的协议这个行业标准,这使得所有现场和预录(对嘴)的表演活动,得以透过电脑即时控制各种类型的灯光音响及特效等媒体设备。和MIDI音乐原理一样,MSC并不传输光线,烟幕或声波:它只传输数字信息,如类型,时间或Live Show专业指令(就是所谓的Cue)。

在90年代初期到中期间,网络带宽还不足以拿来共享MP3,受限于网络带宽,MIDI档成为网络上分享音乐最受欢迎的格式,因为文件很小,许多网络搜索业者,以及MIDI粉丝架设的分享网站,尝试规避著作权问题,在随后几年也让其他形式的在线音乐共享一起遭殃。

MIDI最初没有提供指定音色。换句话说,每一个MIDI合成器有不同解读方法,没有所谓标准音色。例如,生产商可能希望通过微软的MIDI数字合成器(包括任何Windows系统)播放MIDI档时能发出相同或至少类似的音色。但因为不同厂商制造出来的合成器音色落差可能很大;甚至有人用内置声卡,有人用录音室等级高端音源机,MIDI乐曲作者根本无从确认传到大家耳中听到的会是怎样的声音。

这种惨况成为1991年推出General MIDI标准规格的动力。它创建了128个大家熟悉的声音类型(钢琴电子琴吉他弦乐等等)的一套标准。虽然厂商仍然无法决定钢琴音质该多好,至少有一个标准的目标,以及这些音色的被分配到位置。

在MIDI发展史的前十几年,电脑硬件配备水准无法发挥许多取样音色或合成的声音。专业的硬件过于昂贵;而声卡虽然便宜,但却是依靠很简陋的合成运算方法产生的音色。“MIDI音色”也因此被一些评论家所诟病。

近年来,随着电脑硬件配备的成熟,软件音源也随着日渐普及。以苹果电脑GarageBand为例,内置的General MIDI软件音源已经和真实乐器相去不远,连不熟悉乐器演奏方式的初学者,也可以靠着预录乐句的堆栈,轻易的编排出以假乱真的作品(那些音源基本上就是真实乐器演奏录制的)。所以90年代音色窘境已逐渐消失。

MIDI科技由MIDI制造商协会(MMA)进行标准化作业和维持。所有官方MIDI标准,由MMA在洛杉矶,加州,美国,日本,音乐电子工业协会(AMEI)在东京的MIDI委员会共同开发且同步公告。

MIDI主要参考的是完整的MIDI 1.0详细规格,文档版本96.1,只找得到英文版MMA,或日文版AMEI。虽然以前的MMA网站提供免费下载所有MIDI规格,现在基本详细规格链接却已被删除,我们只能去买实体的参考书籍。然而,大量的辅助材料可以在网站上免费获取。

应用

鼓乐示例1 乐谱已暂时停用。 鼓乐示例2 乐谱已暂时停用。 贝司示例1 乐谱已暂时停用。 贝司示例2 乐谱已暂时停用。 组合 乐谱已暂时停用。 上面四个文件的组合,用钢琴、爵士吉他、hi-hat,加上四个额外的小节以完成短曲,A小调 播放这些文件有问题?请参见媒体帮助。
在合成器上的组合 上面的文件在MIDI兼容的合成器上播放 播放此文件有问题?请参见媒体帮助。

标准应用

  • Electronic keyboards(电子琴):将合成器取样器内置在电子琴里,叫做MIDI键盘(又叫MIDI控制器),或音乐工作站英语music workstation.
  • 个人电脑(PC):装配了内部MIDI兼容设备声卡,或是有足够运算速度的中央处理器运行软件音源,配合使用普通声卡。
  • MIDI接口:用来外接在没有内置MIDI功能的设备。例如应用在USBFireWire接口的外接声卡。另外运用在模拟录音英语Analog recording的输出,麦克风的输入,TOSLINK optical audio cable等。
  • 音响控制接口英语Audio control surface:外观看起来像混音器运用在多轨录音英语Multitrack_recording或是现场演出的混音输出,拥有许多参数控制的旋钮或控制器用以调整各轨道的效果器或是音量大小。
  • 效果器:应用在回音, 延迟英语Delay_(audio_effect),合唱等等效果器,可模拟出像是大厅、川堂、浴室、单人模拟合唱团或甚至飞机起飞等特殊音效。
  • 电子鼓:在打击板上安装触发器,对应到真实打击乐器或打击音效断音。经常会内置节奏乐句在鼓机或节奏器英语Rhythm_machine(又作"beat boxes")。
  • 其他乐器:非传统乐器或DIY的自制MIDI设备,或是可以拥有MIDI转接(转译)能力的设备。例如MIDI吉他和MIDI小提琴。

简介MIDI运作

MIDI音轨消息的运作

当MIDI播放器演奏了一个音符的时候,它随之将音符转换成MIDI信息。一个典型的由键盘获取的音符的MIDI信息的过程包括:

  1. 用户以特定速率(又译,力度-velocity)演奏中央C音符。
  2. 用户改变按压键盘按键的力度-这个技术称为键后触感(aftertouch)。
  3. 用户释放并停止演奏中央C音符。

MIDI信息传输速率达到每秒31250位。同时其它的相关参数也一起被转换。例如,移调轮英语Pitch_bend_wheel有所变化的时候,这个信息也将在MIDI信息中有所呈现。只要演奏者演奏音符,乐器就可以自主的完成这样的数据处理工作。

乐器所演奏的所有音符根据其音名和音程的不同,都有特定的MIDI信息。例如,任何乐器演奏的中央C音符,它的MIDI信息都是一致的。使得它所生成的二进制信号也保持一致,数字标准化的传输方法是MIDI标准的核心。

所有的MIDI乐器都遵循MIDI规范说明,使得其生成的MIDI信息能够明确的指明具体的音符。借助这样的标准与协议,所有的MIDI乐器可以相互交换信息,同时也可以和MIDI兼容的电脑进行信号交换。MIDI接口用于将当前MIDI乐器生成的MIDI信号转换成二进制代码,以让接收端的MIDI乐器或电脑识别处理。所有的MIDI乐器都有内置接头。另外,过去电脑的声卡通常也具有这种内置的MIDI 5pin接口,现在则逐渐被USBIEEE 1394接口取代。

MIDI文件格式

MIDI消息(包含时间信息)会被收集和存储在一个电脑文件里,而这个文件称为一个MIDI文件,或者更正式地说,一个标准MIDI文件(Standard MIDI File,简称SMF)。

参见

参考文献

  1. ^ 存档副本. [2006-11-28]. (原始内容存档于2020-12-14). 
  2. ^ History of MIDI. [2012-05-12]. (原始内容存档于2016-01-17). 
  3. ^ Mixdown Monthly, #26, June 26, 1996.. [2012-05-12]. (原始内容存档于2012-05-04). 
  4. ^ How Making Music with MIDI Works, from HowStuffWorks.com. [2012-05-12]. (原始内容存档于2020-12-02). 
  5. ^ What Is Midi? From www.homemusician.net. [2012-05-12]. (原始内容存档于2020-12-14). 
  6. ^ MIDI Multi-Track Recording Software, from HowStuffWorks.com. [2012-05-12]. (原始内容存档于2020-09-29). 
  7. ^ What is MIDI? from www.wisegeek.com. [2012-05-12]. (原始内容存档于2020-11-27). 
  8. ^ The Complete MIDI 1.0 Detailed Specification. [2012-05-12]. (原始内容存档于2016-01-19). 
  9. ^ Chadabe, Joel. Part IV: The Seeds of the Future. Electronic Musician (Penton Media). 2000-05-01, XVI (5) [2012-05-13]. (原始内容存档于2009-10-02). 
  10. ^ Billboard. 1983-02-05, 95 (5): 41. ISSN 0006-2510.  缺少或|title=为空 (帮助)
  11. ^ Paul, Craner. New Tool for an Ancient Art: The Computer and Music. Computers and the Humanities. Oct, 25 (5): 308–309. JSTOR 30204425. 
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