MIDI

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MIDI

Was ist 'MIDI':

'MIDI' steht für die Abkürzung Musical Instruments Digital Interface.Es ist eine digitale serielle Schnittstelle zur Kommunikation zwischen den verschiedensten Synthesizergeräten.MIDI etabilisierte sich während den Achziger-Jahren.Verschiedene Syteme zur Verbindung von Synthesizern gab es schon vorher,doch handelte es sich entweder um analoge  Schnittstellen,die den modernen Synthesizersystemen nicht mehr gewachsen waren,oder die anderen digitalen Verbindungssyteme waren firmenspezifisch.19982 schlug die Firma Sequential Circuits ein sogenanntes 'Universal Synthesizer Interface' vor.Dieses Konzept wurde von Firmen auf der ganzen Welt aufgegriffen und weiterentwickelt.Schließlich einigte man sich auf einen internationalen Firmenübergreifenden Standard der eben MIDI genannt wurde.Man einigte sich auf eine serielle Schnittstelle(die Daten werden hintereinander übertragen) die im Ökonomischen Vorteil gegenüber einer paralellen Schnittstelle war,und zwar schon rein aufgrund der höheren Kosten für die Verbindungskabel.(paralell übertragen heißt, daß gleichzeitig mehrere Informationen übertragen werden,und dazu bedarf es logischerweise mehrerer Kabel)

Die Übertragungsrate bei MIDI-Signalen beträgt 31 250 Bit/sec.

Die Steckverbindungen sind fünfpoligen Diodenbuchsen.Die Kabel sind normalerweise fünfpolige NF-taugliche Kabel,,jedoch ist eine MIDI-Verbindung aufgrund der seriellen Übertragungsweise auch mit nur 2 Polen möglich.Synthesizer, Keyboards, Sequencer, Computer, Soundkarten etc verfügen in der Regel über:

Eine MIDI-In-Buchse,wo das Gerät die empfangenen Daten verarbeitet.

Eine MIDI-Out-Buchse, an der zb das Keyboard oder der Musikcomputer alle ausgehenden Daten zb an einen Synthesizer sendet.

Eine MIDI-Thru-Buchse,an der alle Daten der IN-Buchse weitergesendet werden.Viele moderne Geräte senden aber die THRU-Nachrichten ebenfalls durch die OUT-Buchse.

Alle diese Buchsen werden mit dem selben Kabeltyp verbunden.So lassen sich die verschie- densten Geräte in unterschiedlichster Weise verbinden.Die einfachste MIDI Verbindung wäre die Verbindung eines Keyboards(MIDI OUT) mit einem Synthesizer (MIDI-IN).

Die MIDI-Daten:

Die Midi-Daten bestehen aus Bytes zu acht bit.Man unterscheidet bei MIDI-daten zwischen Statusbyte und Datenbyte.Einem Statusbyte folgen je nach Art des Statusbyte meißtens 1 bis 3 Datenbytes.Damit es keine Verwechslungen gibt,haben die Statusbytes immer einen Wert zwischen 128 und 256 und die Datenbytes einen Wert zwischen 0 und 127.

Weiters gibt es 16 unabhängige Kanäle, auf denen unabhängige Daten gleichzeitig gesendet werden können.(Ganz gleichzeitig werden die MIDI Daten bei einer seriellen Verbindung logischerweise nicht gesendet,jedoch kommt es bei 32Kbit/sec zu keinem hörbaren Unterschied)

MIDI-Daten:

Kanaldaten Systemdaten

Voice-Daten Channel Modes

Übersicht der Daten/Befehle:

Note on/off:

Der Note-on Befehl sagt dem Synthesizer welcher Ton wie laut angeschlagen(getriggert)wird.

Der Ton wird so lange ausgehalten bis der Note off Befehl kommt.

NOTE ON:

Besteht aus 3 Bytes:

Status:144 bis 159:Note on auf spez.Kanal(zb 144=Note on auf Kanal 1)

Daten1:0 bis 127: Welcher Ton.Jedem Halbton ist ein Wert zugeteilt.(ZB c' =60)

Daten2:0 bis 127  Lautstärke (genauergesagt die Anschlaggeschwindigkeit,engl. Velocity) augeteilt in 127 Werte.

NOTE OFF:

Besteht aus 3 Bytes:

Status:128 bis 143 Note off auf jew. Kanal

Daten1:0 bis 128 :Loslassgeschwingigkeit Notwendig zb bei Blas- und Streichinstrumenten wird nicht von jedem Synth. verarb.

Daten2: 0 bis 128:Welcher Ton Note off

Jeder Note-on Befehl braucht einen Note off-Befehl,da der entsprechende Ton sonst ewig weiterklingt.Bei Synthesizern oder Keyboards die die Loslassgeschwindigkeit des Note-OFF Befels nicht verarbeiten/senden können,kann man-auch um Daten zu sparen-nach dem NOTE on Befehl einfach  zweimal die Datenbyte-Werte 0 bis 127 senden.Zum Beispiel:

:Note-on,Kanal1(Statusbyte)

: c'

:Velocity

:c'

:Nach einiger Zeit wird der mit Vel.127 angeschlagene Ton mit 0 angeschlagen,und erklingt damit nicht mehr(Beim Velocity-Wert 0 erklingt der Ton nicht sehr leise,sondern gar nicht.)

Aftertouch:

Der Aftertouch-Befehl beeinflußt den Klang nach dem Note-On Befehl.Inwiefern,ist beim Synthesizer programmierbar.Meißt lassen sich Vibrato oder Filtereffekte dem bereits ertönenden Klang hinzufügen.Man unterscheidet zwischen CHANNEL PRESSURE(Alle Töne des Kanals werden gleich beeinflusst) und zwischen KEY PRESSURE(Der jeweilige Ton wird beeinflusst)

CHANNEL PRESSURE:

Status:208 bis 224:Welcher Kanal

Daten:0 bis 127    :Parameter der Beeinflussung.

KEY PRESSURE:

Status:160 bis 176:Welcher Kanal

Daten1:0 bis 127 :Welcher Ton

Daten2:0 bis 127:Aftertouch-Parameter.

Program Change:

Das MIDI-System überträgt Informationen,die das Umschalten zwischen verschiedenen Soundprogrammierungen des Synthesziers ermöglichen.Demnach wird nicht der Sound übertragen,sondern nur eine Umschaltinformation für den Programmspeicher/Soundspeicher des angeschlossenen Synthesizers.Eine Midi-Bank(siehe Bank-select) hat 128 verschiedene Presets.Beim General-Midi-Standard(siehe unten) belegen diese 128 Soundpresets der ersten Bank bei allen Synthesizern mit GM-Standard die gleichen Instrumente/Sounds.So sollte ein MIDI-File bei allen unterschiedlichen Synthesizern möglichst gleich klingen.

PROGRAM CHANGE:

Status-Byte:

bis 207 (Kanal 1 bis 16)

Daten-Byte:

bis 128 (Sound1 bis Sound 128)

Bank-Select:

Für den Fall daß die 128 Instrumente,die man über den Program-Change-Befehl aufruft,nicht genug sind,gibt es die Möglichkeit,daß ein Synthesizer seine Soundinformationen in einer Bank speichert.Nach dem der Bank select Befehl gesendet wurde,ordnet der S. die Programmnummern der selektierten Bank zu.Es gibt bis zu 256 Banks.So sind über Midi thehoretisch 256 *128 =32768 Sounds abrufbar

Pitch Bending:

Besonders wichtig für ein lebendiges und ausdrucksvolles Synthesizerspiel sind die  neben der Klaviatur angeordneten Bedienelemente,mit denen der Spieler direkt in die Klangerzeugung eingreifen kann.Die bekannteste und am häufigsten verwendete und verbreitete Beeinflussungsmöglichkeit ist dabei das Pitch-bending,gleitende Veränderungen der Tonhöhe.

StatusByte:

bis  240 (Kanal 1 bis 16)

Daten1:

bis 128

Daten2

bis 128

Erläuterung zu den Datenbytes:Für den Pitch ben-Befehl waren ursprünglich 2 Datenbytes vorgesehen,damit keine hörbaren Tonabstufungen vorhanden sind.Die Praxis hat jedoch gezeigt,daß 128 Abstufungen vollauf reichen.

Das erste Datenbyte nimmt erst einen höheren Wert an,wenn das zweite alle Werte durchlaufen hat.Neuere Synthesizer ignorieren den ersten Wert eifach.Der Pitch-Bender ermöglicht ja Tonhöhenänderungen nach oben und nach unten.So wird für die Mittelstellung des Pitch-Benders  der Wert 64 übertragen.Man kann den Tonhöhenbereich des Pitch-Benders zwischen einem Halbton und einer Oktave einstellen.

Control-change:

Statusbyte:

bis 191

Datenbyte1:ContollerNummer:

bis 127

Datenbyte 2:Controller-Wert:

bis 127

Erläuterung:

Mit den Controllerdaten lassen sich alle anderen Parameter zur Klangbeeinflussung eines Synth. übertragen.

Jeder Synthesizer hat die Nummern seiner Controller unteschiedlich belegt.

es gibt jedoch einige unabhängige Vordefinitionen:

Controlloller 1: Modulation.

2:BreathController(Bei Midifizierten Saxophonen,etc)

3:Fußpedal(Orgel)

6:Data Entry:Mit diesem Controller kann man die Klangeigenschaften einer Programmnummer zusätzlich beeinflussen.

7:Main Volume

64:Sustainpedal(Klavier:Alle angeschlagenen Töne klingen weiter)

65:Portamento:Glissando zum nächsten angeschlagenen Ton 0=aus;127=ein

66:Sostenuto-Pedal

67:Soft Pedal

122-127:Channel-Modes;darunter 123:All notes off

Channel Modes:

Dies sind Betriebsarten in denen der Synthesizer unterschiedlich auf die MIDI-Signale reagiert.

Zum Beispiel:

OMNI:Alle Kanäle werden empfangen[Controller124 =omni on;125=omni off]

POLY ON/MONO OFF:Versetzt den Synthesizer in den multitimbralen Status:Der Synthesizer wird auf allen Kanälen polyphon spielbar.(127)

Systemdaten:

Die Systemdaten werden augeteilt in:

SYSTEM REALTIME

SYSTEM COMMON

SYSTEM EXCLUSIVE

Realtime-Nachrichten:

Ihre Aufgabe ist die Abstimmung der zeitlichen Abläufe von Geräten,die in einem MIDI Sytem zusammengefasst sind.Wichtig zb bei Sequenzern und Drumcomputern.

Common-Nachrichten:

Über diese Nachrichten werden zb Sequencer genau an eine bestimmte Stelle des gespeicherten Programms dirigiert.

System exclusive:

Über diese Daten lassen sich sämtliche Klangeinstellungen eines Synthesizers sowohl abrufen als auch setzten.Dies ist von Vorteil,wenn der Synthesizer selbst nur über eine begrenzte Speichermöglichkeit verfügt.

MIDI UND COMPUTER

Atari:

Der Vorteil des Atari als den ultimativen Musik-Computer liegt in der im Computer eingebaute MIDI Schnittstelle,die ohne komplizierte Umwege wie über Soundkartentreiber und Betriebssystemschnittstellen ansprechbar ist.

Beispielsweise mit der gängigen Programmiersprache Basic kann man die MIDI-Daten direkt senden.

Roland MPU 401:

Die gängigste Scnittstelle für PC's;auf einer speziellen Steckkarte oder direkt in die verschiedensten Soundkarten eingebaut.

Sequencerprogramme:

Moderne Sequencerprogramme ermöglichen es dem Musiker ohne Kenntnisse der oben genannten Midi-Befehle  Musik zu produzieren.Die Midi-Daten können direkt als Notenbild dargestellt werden,und es gibt meißt interne sogenannte TRACKS.Jedem Track kann ein eigener MIDI-Kanal und eine eigene MIDI-Programmnummer zugewiesen werden.Einzelne Musikpassagen werden zu PARTS zusammengefasst die mit der Maus beliebig verschoben werden können.Neben der Notenbilddarstellung gibt es auch Darstellungsweisen wie PIANO ROLL,ein Display,das die Klaviertastatur simuliert.Hier kann man zum Beispiel auch falsch eingespielte Noten korrigieren.

Die zum Beispiel mit dem Keyboard eingespielte Musik kann auch beliebig transponiert werden,und  QUANTISIERT werden.Hierbei werden rhytmisch ungenau eingespielte Passagen auf eine bestimmte Auflösung (zb 32 tel Noten) quantisiert.

Für die verschiedenen Soundpresets gibt es spezielle Editierprogramme,wo man auf einer Graphischen Oberfläche zb die Hüllkurve eines Tons eingeben kann,diese Presets speichern kann,und die Einstellungen werden automatisch in die  entsprechenden SytemExlusive-Daten umgewandelt und gesendet.

MIDI Standards:

General Midi:

Dieser Standard wurde intenational und herstellerübergreifend anerkannt.Als die Komplexität und Multifunktionalität der Synthesizer stieg,war es von Vorteil,daß alle Synthesizer auf bestimmte MIDI-Befehle gleich reagieren.Diese wären zunächst einmal die ersten 128 Program-Changes:

Diese ersten 128 Klänge eines Synthesizers belegen überall die Klänge der gleichen gängigen Instrumente der klassichen Musik,Jazz,und Pop.

Weiters sind auch einige Controllernummern genormt.Ein fatales Beispiel vor General MIDI war die Kombination zwischen Yamaha DX und Casio CZ:Bei Casio war der Controller Nr.6 für die Stimmung des Gerätes,und bei YAMAHA belegte Controller Nr6 den Data Entry.Man kann sich vorstellen was bei der Kombination dieser zwei Synthesizer herauskommt

GS

Erweiterter GM-Standard der Firma ROLAND:

In den 90er Jahren wurden auch 128 Instrumente zuwenig,so gibt es bei GS auch die Normung einiger MIDI-Banken.Weiters sind verschiedene (DSP)Effekte an bestimmte Controller/Sys-ex Daten zugewiesen.

XG

Extended General Midi:

Standard der Firma YAMAHA:Ebenfalls sind hier verschiedene MIDI-Daten deren Funktion über die Definition von GM hinausgehen genormt.

Mit speziellen Systenmnachrichten wird ein Synthesizer in die GS oder XG Betriebsart versetzt.

Diese Normen sind erst wichtig geworden,seit der Verbreitung von Standard Midi Files,die zb im PC von einem MIDI-Player abgespielt werden,und wo man keine editiermöglichkeit der Midi-daten hat.

Die Erweiterung für ein Standard MIDI-File am PC ist *.mid und *.rmi

Ein PC-Sequencer muss erstens das Schema dieser Midi-Files kennen und zweitens den Treiber der an den Computer angeschlossenen MIDI-Schnittstelle ansprechen können.

Bild unten:Sreenshot des Sequencers MAGIX MIDI STUDIO.Dieser Sequencer kann auch digitale Audiodaten paralell zu den MIDI-Daten widergeben und aufnehmen.