Бесконечная МИДИтация.. Первое знакомство с интерфейсом MIDI

MIDI-контроллер - устройство, формирующее MIDI-команды. Практически все органы управления параметрами воспроизводимого звука являются MIDI-контроллерами, то есть, помимо клавиатуры, это колеса Pitch и модуляции, ножные педали, программируемые слэйдеры и другие устройства управления.
Что же за штука эта MIDI? Почти на каждой саунд-карте присутствует, даже иногда сертификатами от какой-нибудь Yamaha хвастается, а где собака зарыта, никто толком сказать не может. Максимум - ну, музыка... ну, синтезаторы. Все, на этом знания о MIDI у многих заканчиваются. А у некоторых они и не начинаются. Например, до сих пор некоторые люди считают слово MIDI чем-то вроде эдакого залихватского словца.

Другие несознательные граждане при его упоминании рисуют в своем воображении большое, красиво украшенное блюдо, с аппетитными (хотя это дело вкуса) мидиями, которых готовят в ресторанчике неподалеку . Оно все понятно, только вот ни к крепким выражениям, ни к дарам моря слово MIDI отношения не имеет. Никакого. Да и вообще, это не слово даже, это аббревиатура, которая расшифровывается не иначе, как Musical Instrument Digital Interface.

А этому стандарту стукнуло уже ни много, ни мало, а целых 20 с хвостиком лет. Создан он был в далеком 1982 году, когда появилась необходимость в быстром, функциональном и, главное, едином для всех интерфейсе работы цифровых музыкальных инструментов. Готовый к употреблению MIDI появился на свет благодаря усилиям крупнейших производителей профессионального звукового оборудования и музыкальных инструментов (Korg, Roland, Yamaha и др.). Но, спрашивается, для чего и кого понадобился такой стандарт?

Тут все довольно прозаично. Синтезаторы звука уже существовали даже в том лохматом году, причем даже в ту пору они были далеко не самые примитивные. Поэтому возможность создавать качественно звучащую композицию только из электронных инструментов виделась вполне реальной. Однако для этого нужен был интерфейс, позволяющий на всю катушку использовать преимущество цифровых технологий.

От единого стандарта требовались широкие функциональные возможности, масштабируемость системы и удобная коммутация. Также было необходимо иметь возможность производить пошаговую запись, правку материала без повторной перезаписи фрагмента, компактно хранить исходные данные проекта, причем хранить их в таком виде, чтобы и в будущем сохранялась возможность полноценного редактирования материала, нужно было сделать работу над композицией простой и удобной.

Было очевидно, что наконец-то настала-таки пора отказываться от устаревшего и нефункционального управления музыкальными инструментами с помощью аналоговых сигналов, применявшихся в ту пору. Так появился новый цифровой интерфейс - MIDI.

Принцип работы

Основа MIDI - цифровые команды (их чаще называют MIDI-сообщениями или MIDI-событиями), которыми в реальном времени со скоростью 31 250 бит/с обмениваются устройства, работающие в одной связке. Создание композиции при помощи цифровых музыкальных инструментов позволяло, с одной стороны, здорово сэкономить на студийном оборудовании, оплате музыкантам и аренде соответствующего помещения или студии (никогда не пробовали разместить в вашей жилой комнате небольшой коллектив музыкантов?

А симфонический оркестр?), а с другой стороны, дало возможность музыкантам-индивидуалистам создавать собственные сочинения в строжайшем соответствии с задумкой, ведь никто из коллег-музыкантов не советовал, как лучше обыграть тот или иной фрагмент, никто не пытался иначе толковать идею произведения, в общем, никто не стоял над душой и не давал свои "ценные" советы.

Помимо этого, с помощью интерфейса MIDI можно синхронизировать некоторое звуковое оборудование и управлять им, что несомненно положительно сказывается на удобстве работы в студии или на концерте.

А теперь подробнее остановимся на практическом применении MIDI в домашних условиях. К примеру, возьмем принцип работы современного многофункционального синтезатора звука, вроде тех, которые ласково называют "самоиграйками". Внутри такого аппарата находится клавиатура (точнее - midi-контроллер в виде клавиатуры фортепианного типа), имеется также секвенсор - модуль, позволяющий записывать и воспроизводить ранее записанные мелодии.

Разумеется, подобный синтезатор имеет в памяти тембры различных музыкальных инструментов, но это уже - зона ответственности тон-генератора. Также часто присутствуют усилитель, акустические системы, процессор эффектов и прочее, однако к теме данной статьи они отношения не имеют.

Ну так вот. Все три эти основных звена (MIDI-контроллер, секвенсор, тон-генератор) взаимодействуют между собой по интерфейсу MIDI, и все они могут быть интегрированы как в одном аппарате (как в той же самой "самоиграйке"), так и существовать в виде отдельных устройств или программного обеспечения. Однако MIDI-контроллер практически всегда аппаратный.

Цифровое сообщение, пересылаемое в процессе исполнения / воспроизведения / записи, содержит множество информации о звуке: высота ноты (каждая нота имеет свой идентификационный код), ее громкость, время нажатия и отпускания, атака, номер канала, уровень реверберации, хоруса, панорамы, а также другие параметры, позволяющие передать во время исполнения, сохранить при записи и в точности воспроизвести индивидуальную манеру игры исполнителя.

При нажатии ноты на клавиатуре или изменении любого параметра настройки звука, начиная от нажатия / отпускания sustain-педали (аналог правой педали рояля) и заканчивая изменением тембра инструмента, MIDI-контроллер моментально формирует цифровое сообщение, содержащее все необходимые параметры ноты или произведенной регулировки. Эта "телеграмма" поступает на тон-генератор или секвенсор.

То есть, нажимая клавиши на клавиатуре синтезатора или отдельной MIDI-клавиатуре, подключенной к компьютеру, вы лишь формируете набор команд, содержащий все параметры будущих звуков, а не сами звуки. Предположим, вы нажали ноту "ля" второй октавы. Нажали достаточно сильно и резко, при этом по времени нота пришлась на вторую четверть такта.

Вы указали, чтобы эта нота "ля" была озвучена тембром, скажем, скрипки и звучала в правой колонке. MIDI-контроллер тут же отправит соответствующие сообщения, в которых содержатся все вышеописанные (и не только) параметры, в цифровом виде (по спецификациям стандарта MIDI передаваемые команды имеют шестнадцатеричную кодировку).

Далее тон-генератор просто выполняет "заявку". В итоге вы слышите звук желаемого тембра, с определенными параметрами звучания ноты. Прелесть MIDI заключается еще и в том, что любой параметр любой ноты можно изменять не только в реальном времени во время исполнения, а еще и после того, как вы уже отыграли и записали партию (!). Исполненную на клавиатуре мелодию или произведение можно записать при помощи секвенсора, как было сказано выше.

Однако надо уточнить, что в его память записываются не сами звуки, а только MIDI-сообщения. То есть, вы сыграли что-то на клавиатуре, записали это, а затем при помощи все того же секвенсора спокойно можете подправить практически все, что угодно: где-то ошиблись и нажали не ту ноту - можно исправить, один звук или аккорд получился на фоне остальных слишком громким - можно исправить, можно скорректировать динамику всего произведения, изменить темп и даже изменить характер звукоизвлечения (пианисты поймут).

Можно отредактировать любой из множества параметров каждой ноты. Разумеется, можно изменить и тембр инструмента: если раньше мелодия воспроизводилась скрипкой, то при желании она может зазвучать "голосом" фортепиано или, предположим, маримбы (разумеется, при условии, что выбранный инструмент есть в памяти вашего тон-генератора). При этом заново играть фрагмент не потребуется.

Такой принцип работы помогает сразу убить двух зайцев: во-первых, записанная мелодия может быть отредактирована как и когда угодно, причем без ущерба для качества звука, ведь редактируете вы не сам звук, а параметры MIDI-сообщения, содержащие лишь условия формирования этого звука. Во-вторых, полноценная композиция с множеством партий и инструментов может занимать всего несколько десятков килобайт (!).

Так как стандарт MIDI позволяет передавать одновременно различные команды для воспроизведения сразу нескольких инструментов, то нельзя не упомянуть про такую немаловажную составляющую интерфейса, как MIDI-каналы: всего их 16. Все они независимы друг от друга. Внутри каждого канала действуют свои (устанавливаемые пользователем) правила.

По традиции на один канал вешают партии, объединенные по тембральному признаку, то есть ноты, озвучиваемые тембром какого-то одного инструмента, хотя возможно воспроизведение не только одного тембра - при желании внутри каждого MIDI-канала могут звучать несколько "инструментов".

Современные цифровые музыкальные инструменты или соответствующее программное обеспечение часто имеют более одного MIDI-интерфейса. Это значит, что в итоге вы можете создать композицию с практически неограниченным количеством инструментов, записывая по очереди партии для каждого из них, то есть "в одно лицо" сделать работу целого оркестра! Делается все это поэтапно, поэтому обеспечивается полный контроль над каждым звуком.

Сначала записываете, скажем, фортепиано, потом следующий инструмент, причем одновременно с его записью можете прослушивать записанную перед этим партию фортепиано, то есть работать в наслойку: играть как бы с самим собой, только одну партию будете играть вы сами, а остальные (ранее сыгранные вами же) - секвенсор.

Немаловажно, что работа с MIDI-командами (запись, редактирование и т. д.) выполняется не на каком-то сложном языке программирования, а через наглядный графический интерфейс посредством дисплея синтезатора, отдельного секвенсора или монитора компьютера.

Несколько позже первоначальной спецификации MIDI был разработан более унифицированный вариант - GM (General MIDI), где для удобства совместного функционирования аппаратов различных производителей первые 128 тембров тон-генератора было решено расположить в определенном порядке, хотя в памяти тон-генератора помимо них все равно обычно содержится множество дополнительных фирменных звуков (у инструментов каждого производителя свои).

Впрочем, и эти первые 128 звуков на разных моделях инструментов разных фирм имеют часто отличное друг от друга звучание тембров вроде бы одинаковых по названию инструментов (рояль, саксофон, барабаны и т. д.). Именно поэтому настройки и регулировки, сделанные при работе с одним тон-генератором, как правило, не будут давать тот же эффект при работе с другим. Это надо учитывать при переносе партитур с одной рабочей станции на другую (в нашем случае - с компьютера с одной звуковой картой на компьютер с другой звуковухой).

Впоследствии MIDI обрастал все новыми усовершенствованиями и дополнительными возможностями - например, стандартами MIDI GS и XG. Однако изменения в них были не особо существенные. И несмотря на довольно преклонный возраст данного интерфейса, он вовсю используется в большинстве студий. Везде, где встретите синтезатор звука, найдете и MIDI. Так что, до пенсии ему еще далеко...

Секвенсор бывает в виде интегрированного в аппарат модуля, отдельного устройства или в виде программного обеспечения. Позволяет записывать MIDI-команды от MIDI-контроллера, производить редактирование, монтаж и воспроизведение MIDI-сообщений.

Тон-генератор занимается озвучиванием MIDI-сообщений, то есть, опираясь на набор условий, которые содержатся в каждом MIDI-сообщении, пришедшем от MIDI-контроллера или секвенсора, синтезирует звук. Как и в предыдущем случае, также бывает как аппаратный, так и программный.