TEMA 4. Midi

1. TEMA 4. Midi ¿Qué es el MIDI? La especificación MIDI. El secuenciador El hardware Midi Otros tipos de software Midi. Referencias: Audio digital y MIDI, Anaya Multimedia, Sergi Jordá Puig http://www.musicareas.com/software/indice.html http://www.electrofante.com/musicadigital

2. 1 . ¿Qué es el MIDI? Definición • Midi se corresponde a las iniciales Musical Instrument Digital Interface, es decir, Interconexión Digital para Instrumentos Musicales. • Es un protocolo digital que consiste en el trasvase de datos a través de unos canales independientes entre distintos dispositivos que componen el sistema. • Permite que unos instrumentos se comuniquen con otros y por extensión con los ordenadores. • Creado en 1983.

3. 1 . ¿Qué es el MIDI? Sistema

4. 1 . ¿Qué es el MIDI? Nacimiento del MIDI • En los 70s existen ya varios sistemas con control digital, pero ningún standard no se pueden interconectar equipos diferentes si la transmisión es analógica (por voltaje) no admite polifonía, ni diferentes tipos de controles • El secuenciador Roland MC-4 (1978) es uno de los primeros secuenciadoresdigitales comerciales. Con una capacidad hasta 12.500 notas entradas “amano”, las secuencias se graban en cinta. Dado que todavía no existeningún protocolo común (i.e. MIDI), sólo ofrece control por voltaje. • 1981: Tom Oberheim, Dave Smith y fabricantes japoneses (Roland, Yamaha, Korg & Kawai) se reúnen para definir un protocolo digital standard • 1983: Musical Instruments Digital Interface • Se publica la norma MIDI 1.0 (hasta 1999 no se publica la norma MIDI 2.0 !) • Protocolo serie (velocidad máxima 31.500 bits/segundo) • Conector DIN 5-pines (sólo se usan 3) • Los fabricantes comienzan a hacer equipos MIDI compatibles • Se funda la IMA (International MIDI Association)

5. 1 . ¿Qué es el MIDI? Historia • Yamaha DX7: primer sintetizador digital 1984 • Primeros secuenciadores por software (Spectrum, Commodore 64,...) 1984 • Atari (~1985-1990) • PCs y tarjetas de sonido (90s...)

6. 1 . ¿Qué es el MIDI? Conceptos • Desde el punto de vista musical, MIDI es la traslación a nuestros días de lo que era la pianola. • Desde el punto de vista tecnológico un archivo midi (.mid) contiene información sobre la altura, intensidad, duración de los sonidos y también de los instrumentos que tienen que sonar. • El protocolo contempla 16 canales por los que transcurren los datos.

7. 1 . ¿Qué es el MIDI? Conceptos • Teclado: Dispositivo capaz de emitir mensajes MIDI. • Sintetizador: Generador de sonido a partir de mensajes MIDI. • Teclado virtual para tocar con el teclado: http://www.geocities.com/SiliconValley/Campus/6501/vmk_man_download.htm • Puerto midi virtual( midi Yoke) : http://www.midiox.com/index.htm

8. 1 . ¿Qué es el MIDI? Conceptos • Se crea con la idea de poder disparar sonidos en diferentes instrumentos desde un único teclado controlador. • Una de las razones principales para su utilización es su pequeño tamaño frente a los ficheros de audio digital. (10Mb por min versus 10Kb por min) • Los mensajes MIDI indican al sintetizador cosas como: que instrumento debe emplear, que nótas debe activar y con que intensidad debe hacerlo. • Facilidad de edición y modificación.

9. 1 . ¿Qué es el MIDI? Conceptos • Transmisión midi • Puertos midi • Ejemplos de conexiones

10. 1 . ¿Qué es el MIDI? Transmisión • Serie (y asíncrona) • Conector DIN (5 pines de los que se usan 3) y cables unidireccionales • Actualmente se utilizan también conectores USB. • La comunicación bidireccional entre 2 dispositivos 2 cables y 2 puertos diferenciados (MIDI IN y MIDI OUT). Posibilidad de retrasmisión (MIDI THRU)

11. 1 . ¿Qué es el MIDI? Puertos • Emisor tiene puerto MIDI OUT • Receptor: MIDI IN • Un cable conecta un OUT con un IN • Emisor/receptor: tiene los 2 puertos (mínimo) • Existe tercer tipo de puerto: MIDI THRU paraconectar dispositivos en cadena: redistribuyeuna copia de la entrada recibida por MIDI IN

12. 1 . ¿Qué es el MIDI? Conexiones MIDI

13. 1 . ¿Qué es el MIDI? Ejemplos de conexiones • La información que circula por un cable MIDI es unidireccional. Para conectar 2dispositivos entre si, son necesarios 2 cables Configuración mínima (si elteclado se utilizase sólo comocontrolador y no comogenerador de sonido, se omitiríael retorno del ordenador alteclado)3 sintetizadores y un ordenadoren cadena. Sólo el A puedeutilizarse como tecladocontrolador (una configuraciónequivalente, sería con el OUTdel ordenador al IN del A, y elTHRU del A al IN del B, dejandoal C sin salida THRU) Conexión de tres sintetizadores

14. 1 . ¿Qué es el MIDI? Resumen • Un mensaje MIDI indica a un dispositivo una acción a ejecutar(activar una nota, etc.) • Todo dispositivo que cumple la normativa MIDI dispone de uninterfaz capaz de recibir y/o enviar mensajes MIDI. • Este interfaz puede tener tres puertos diferentes: MIDI IN, MIDIOUT y MIDI THRU. • Todo instrumento emisor (por ejemplo un teclado) debe disponerforzosamente de un MIDI OUT. • Todo instrumento receptor (un sintetizador o cualquier instrumentocapaz de "sonar") debe disponer de un MIDI IN. • El MIDI THRU genera una replica del MIDI IN, que permiteencadenar varios dispositivos MIDI.

15. 1 . ¿Qué es el MIDI? Posibilidades del midi • 16 canales diferentes 16 voces independientes por entrada MIDI IN. • Cada canal puede ser polifónico dependiendo de las características del sintetizador que suene. • Se controla no solo las notas sino también los tipos de sonidos (programas en terminología MIDI), volúmenes y otros controles.

16. 1 . ¿Qué es el MIDI? Términos • Polifónico: capaz de producir varios sonidos (notas) simultáneos • Multitímbrico: capaz de producir varios timbres (instrumentos) diferentessimultáneos • Un sintetizador multitímbrico es también polifónico. El inverso no essiempre cierto (hay polifónicos que no son multitímbricos) • Los primeros sintetizadores polifónicos surgen en 1975. • Los primeros sintetizadores multitímbricos no surgen hasta el MIDI(sin MIDI no tienen sentido). Con un sintetizador multitímbrico sepuede crear un tema entero, pista a pista. • Programa (de un sintetizador): los sintetizadores digitales incluyen presets tímbricos, que determinan un tipo de sonoridad. Estos presets son accesibles mediante “botones”, pero también remotamente mediante mensajes MIDI.

17. 1 . ¿Qué es el MIDI? Introducción a los mensajes Midi • Notas (Note ON y Note OFF) • Cambios de programa (Program Change) • Mensajes de control (Control Change, Pitch Bend) • Otros mensajes (de sistema) • Cada uno de estos mensajes puede tener varios datos • Existen centenares de posibles mensajes de control diferentes, esdecir se pueden controlar todos los parámetros de un dispositivo • Todos estos mensajes (salvo el último grupo –sistema- se dirijen aun canal determinado – de los 16 posibles)

18. 2 . La especificación Midi Canales Midi • El sistema MIDI soporta información en 16 canales diferentes simultáneos. • Cada mensaje lleva implícito el número del canal al que afecta. • Los canales vienen a significar diferentes instrumentos. • Precisa sintetizadores multitímbricos • Cada canal puede interpretar una "partitura“ diferente a las demás para un instrumento dado.

19. 2 . La especificación Midi General Midi • Capacidad multitímbrica de 16 canales. • Polifonía mínima de 24 notas. • Lista o mapa estándar de 128 programas. • Incorporación de una caja de ritmos siempre accesible desde el canal 10, dotada asimismo de un mapa estándar de 59 sonidos de percusión. • Instrumentos: http://www.musicareas.com/software/progsgm.htmlv

20. 2 . La especificación Midi

21. 2 . La especificación Midi General Standard (GS) • La empresa Roland, considerando que el General Midi se quedaba corto, desarrolló un nuevo estándar, llamado GS. • Amplia el abanico de sonidos y matices e incorporan ciertas posibilidades de edición y modificación de los sonidos originales. • Los nuevos sonidos que incorporan son accesibles precediendo los mensajes de cambio de programa por los de cambio de banco. • La empresa Yamaha incorpora el XG Midi

22. 2 . La especificación Midi Mensajes Midi • Se compone de un primer byte de status (que determina el tipo del mensaje) y uno o dos bytes restantes de datos (dependiendo del tipo de mensaje).

23. 2 . La especificación Midi Estructura de un mensaje Midi • En el byte de status, tan solo tres, de los siete bits disponibles, son los que determinan el tipo de mensaje. Los cuatro restantes indican el canal al que el mensaje va dirigido, es decir, dieciséis (24) los canales MIDI posibles.

24. 2 . La especificación Midi Tipos de mensajes • nnnn son los cuatro bits que determinan el canal al que se aplica el mensaje, • N corresponde al carácter hexadecimal de este canal (0-F). •  Todos los bytes de datos tienen una resolución de siete bits, con valores decimales comprendidos entre 0 y 127. • Cuando en la tabla el segundo byte de datos está en blanco (Channel Aftertouch y Program Change), significa que el mensaje utiliza un único byte de datos. •  En el mensaje Pitch Bend, los dos bytes de datos se combinan para formar un único valor con catorce bits de resolución, comprendido entre -8192 y +8191.

25. 2 . La especificación Midi Tipos de mensajes • No todos los dispositivos midi son capaces de manejar todos los posibles mensajes. • En caso de no reconocerlo simplemente lo ignora o si tiene activado el puerto Thru lo reenvía.

26. 2 . La especificación Midi Note On • Nota pulsada/liberada (Note ON y Note OFF): cuando se pulsa una nota, se transmite la información de qué canal MIDI se está usando, qué nota fue pulsada (primer byte de datos, contempla 128 posibles notas 10 octavas), y con qué fuerza (velocidad de MIDI), que corresponde al segundo byte de datos

27. 2 . La especificación Midi Note Off • Funciona de forma similar al Note On con velocidad 0, cuando se libera la tecla pulsada, se envía un mensaje indicando el canal MIDI y el número de la nota liberada. • Algunos teclados avanzados (y muy caros) pueden también transmitir la velocidad con la que se ha soltado la tecla, lo que regula el tiempo de release (desvanecimiento) del sonido.

28. 2 . La especificación Midi Polyphonic aftertouch • Postpulsación polifónica (Polyphonic aftertouch), también denominada presión, ya que sirve para expresar la mayor o menor presión aplicada sobre las teclas después de haberlas pulsado inicialmente. • El primer byte de datos indica la altura de la nota y el segundo indica la presión ejercida sobre esa nota

29. 2 . La especificación Midi Pitch Bend • Inflexión de tono, sirve para desafinar el sonido, simulando así el estiramiento de las cuerdas de una guitarra, o similar. • Se manipula a través de una rueda giratoria. • Cuando la rueda gira, el teclado envía estos mensajes de forma contínua.

30. 2 . La especificación Midi Program change • Cambio de programa (patch). Se refiere a la posibilidad de indicar a cada parte del sintetizador multitímbrico qué sonido se le desea asignar a partir de ahora. • Cuando el sintetizador dispone de más de 128 programas, estos se agrupan en bancos, de hasta 128 programas cada uno.

31. 2 . La especificación Midi Los mensajes de control change • MIDI también permite transmitir información sobre la forma de la interpretación, así como datos adicionales. Existen 128 parámetros de control (controladores), y cada uno de ellos puede adoptar un valor de 0 a 127, aunque muchos de ellos adoptan una forma binaria (on/off).

32. 2 . La especificación Midi Los mensajes de control change • Control Change 0: (Cambio de banco), permite cambiar entre los diferentes bancos del sintetizador, si éste los posee. El número de banco acaba en el tercer byte del mensaje. • Control Change 1: (Modulación), permite efectos como la modulación de la amplitud (trémolo), modulación de la altura (vibrato). • Control Change 7: es el volumen, independiente para cada canal MIDI. Un valor 0 deja sin sonido al canal. • Control Change 10: (panorama estéreo). Define la posición sonora de un canal en un ámbito de 180º. Un valor 0 sitúa la fuente sonora a la izquierda, un valor 64 la centra y un valor 127 la sitúa a la derecha, valiendo también cualquier valor intermedio. Permite que las notas bailen entre los altavoces.

33. 2 . La especificación Midi Los mensajes de control change • Control Change 11: (Expresión). Trabaja en colaboración con el volumen, permitiendo en ciertos fragmentos modificar la ganancia, sin modificar el volumen general del canal. • Control Change 64: (Sostenido), es similar al sostenido del pedal de los pianos, sólo tiene dos posiciones: apagado (0-63) y encendido (64-127). Estando activado las notas permanecen más tiempo. • Control Change 91: (Reverberación), (reverb), establece la relación entre el sonido directo y el sonido reflejado. Se utiliza para simular la acústica de las grandes salas de conciertos. A mayor tamaño, mayor reverberación. • Control Change 93: (Chorus), produce un efecto parecido al que se obtiene duplicando los instrumentos, por lo que cuanto mayor sea el valor de este controlador, más grueso parecerá el sonido.(retarda y desafina la señal)

34. 3 . Secuenciación • En modo grabación, coloca etiquetas de tiempo a losmensajes que van llegando al puerto de entrada • En modo reproducción manda los mensajes al puerto desalida, cuando sus etiquetas de tiempo coinciden con elvalor actual del reloj • ¿Como se mide el tiempo? • ¿Cada cuanto tiempo es necesario etiquetar los mensajes para obtener una digitalización precisa de la interpretación? • La resolución de un secuenciador comercial suele serconfigurable entre ~ [24-960 ticks/negra] (i.e. no esabsoluta sino que depende del tempo, 60 negras por minuto)

35. 3 . Secuenciación Pistas y canales • Todos los secuenciadores utilizan el concepto de pista, inspirado en el de sus predecesores, las grabadoras multipista de audio. • Cada pista va normalmente asociada a un canal MIDI, pero estos dos conceptos no se deben confundir. • El canal, es un concepto físico que viene impuesto por la propia especificación del MIDI, el de pista es un concepto lógico que cada programa puede utilizar y redefinir a su gusto, • Cada una de las pistas dispone de ciertas propiedades..

36. 3 . Secuenciación Soporte multipuerto • En el terreno profesional, los dieciséis canales que ofrece el MIDI, frecuentemente se quedan cortos ante arreglos y orquestaciones complejos que requieren de más instrumentos simultáneos. • cada tarjeta de sonido instalada, incorpora al sistema uno o varios drivers MIDI. Cada uno de estos drivers corresponde a un puerto lógico y es capaz de direccionar por consiguiente dieciséis canalesMIDI independientes.

37. 3 . Secuenciación Grabación e introducción de la información • Antes de grabar la primera pista, conviene establecer el tempo de la pieza; aunque más adelante podremos modificar este tempo tantas veces como queramos, a la hora de tocar desde el teclado debemos tener este tempo muy presente. • El tempo seleccionado para la grabación no tiene porque coincidir con el tempo final de la pieza. Esto significa que si un pasaje es especialmente complicado, se puede grabar mas lento y luego acelerarlo. • Una vez seleccionado este tempo, elegimos un instrumento o programa, lo que nos determinará el tipo de sonido asociado a esta pista.

38. 3 . Secuenciación Grabación e introducción de la información • Si el instrumento deseado no fuera uno de la lista General MIDI (porque disponemos por ejemplo de una tarjeta con ampliación de RAM y queremos utilizar un instrumento incluido en un banco de usuario) habrá que indicar también el número de banco en la columna correspondiente.

39. 3 . Secuenciación Grabación e introducción de la información • La pista por la que comenzar a grabar depende del tipo de música. • En músicas eminentemente rítmicas, es frecuente comenzar con una o varias pistas de batería, mientras que en otra ocasión, un tema puede irse desarrollando alrededor de una línea melódica inicial. • Conviene recordar que de acuerdo con el estándar General MIDI, la batería suena siempre por el canal 10, de modo que cuando queramos grabar una pista de percusión, la pista seleccionada deberá asignarse forzosamente a este canal.

40. 3 . Secuenciación Grabación e introducción de la información • Para corregir errores se dispone de muchas opciones: • realizar una nueva toma • mediante las opciones de punch in y punch out, que permiten pinchar y sobregrabar automáticamente sólo en algún fragmento incorrecto. • grabar paso a paso, consistente en ir introduciendo las notas una a una, desde el teclado musical, e ir avanzando con la ayuda del ratón o del teclado del ordenador. • las posibilidades no terminan aquí, ya que existen muchas otras alternativas para introducir o corregir la información; las iremos viendo en los apartados siguientes.

41. 3 . Secuenciación Sistemas de visualización • La lista de eventos es la forma más parca, pero también la más precisa de acceder a la información MIDI contenida en una pista. • Se visualizan en modo texto y ordenados temporalmente, todos los mensajes MIDI.

42. 3 . Secuenciación Sistemas de visualización • La información sobre las alturas de las notas, aparece siempre en nomenclatura sajona, cuyas equivalencias se incluyen en la siguiente tabla. • Do Re Mi Fa Sol La Si • C D E F G A B

43. 3 . Secuenciación Sistemas de visualización • En la pianola (piano roll en inglés), las notas son representadas gráficamente, • En esta representación, el tiempo suele transcurrir horizontalmente y de izquierda a derecha, mientras que la posición vertical del rectángulo viene determinada por la altura MIDI de la nota. • La pianola incorpora siempre iconos de zoom, que permiten modificar la resolución horizontal (tiempo) y vertical (alturas), para una visión más o menos precisa.

44. 3 . Secuenciación Sistemas de visualización • Esta representación es muy intuitiva -especialmente para aquellos que no dominan la escritura musical tradicional- y permite fáciles modificaciones : es posible arrastrar horizontalmente las notas, (con lo que modificamos su instante de ataque), alargarlas o acortarlas (para modificar por consiguiente su duración), o desplazarlas verticalmente (y alterar su altura). • También es posible eliminar o añadir nuevas notas, con lo cual esta forma de visualización se convierte en una alternativa de grabación, a veces más eficaz que la secuenciación paso a paso. • Como contrapartida, en este modo, la mayoría de secuenciadores tan sólo permiten visualizar notas, filtrando los otros eventos tales como mensajes de control o de cambio de programa.

45. 3 . Secuenciación Sistemas de visualización • En el sistema de partitura la información de una pista se visualiza en notación musical tradicional. • Se puede realizar casi lo mismo que con el sistema de pianola.

46. 3 . Secuenciación Sistemas de visualización • Otra forma es la visualización de controles, que permite definir, con la ayuda del ratón, la evolución temporal de cualquier control. • Esto es por ejemplo de gran utilidad para establecer fundidos (variación progresiva del volumen).

47. 3 . Secuenciación Funciones básicas de edición • Copiar, cortar y pegar . • Desplazar, permite adelantar o atrasar en el tiempo el fragmento seleccionado. • Modificar duración, permite comprimir o expandir temporalmente el fragmento. Dado que se maneja únicamente información MIDI, a diferencia de lo que sucede con el audio digital, esta modificación no conlleva ninguna variación de altura. • Transportar, desplaza todas las notas del fragmento en el número indicado de semitonos. • Cambiar velocidad, se puede utilizar normalmente tanto para asignar velocidades constantes, como para modificar proporcionalmente las velocidades del fragmento. • Cuantizar, permite corregir de diferentes formas el inicio y la duración de las notas del fragmento.

48. 3 . Secuenciación Funciones básicas de edición • el instrumentista más diestro, al interpretar una pieza desplaza ligeramente las notas de su teórica posición perfecta. • Hay veces que el tipo de música aconseja un tiempo rígido y exacto, es recomendable cuantizar. • Cuantizar supone desplazar las posiciones iniciales y finales de cada nota para que coincidan con una rejilla temporal preestablecida.

49. 3 . Secuenciación Funciones básicas de edición • Los secuenciadores ofrecen varias opciones a la hora de aplicar este comando. • El valor de cuantización determina el tamaño de la retícula, y suele indicarse con valores musicales (blanca, negra, corchea, semicorchea, tresillo de corchea, etc.). • Cuantizar ataque y/o duración nos permite modificar solo la posición inicial de la nota o también su posición final. • El porcentaje de cuantización produce, para valores inferiores a 100, cuantizaciones no perfectas, que aunque mejoran el material original, no lo deshumanizan totalmente.

50. 3 . Secuenciación Standard Midi Files • Un fichero MIDI es un conjunto de mensajes MIDI conetiquetas de tiempo asociadas a cada uno de ellos(evento MIDI = mensaje MIDI + etiqueta tiempo) • Un tema MIDI sencillo, podría representarse medianteun simple array bidimensional de eventos MIDI… dondecada fila estaría asociada a una pista… • Pero dado que la estructura de un tema MIDI en unsecuenciador puede ser bastante compleja, también loes el fichero resultante http://www.sonicspot.com/guide/midifiles.html http://www.sfu.ca/sca/Manuals/247/midi/fileformat.html