Midi. Multi instrument Digital Interface

En esta pagina vamos a Tratar de aclarar algunas cuestioes sobre midi
desde los mas básico y tratar de dar una explicacion sencilla sobre lo que sigifica MIDI mas alla de su definicion

 

MIDI son las siglas de Musical Instrument Digital Interface (Interfaz Digital de Instrumentos Musicales). Se trata de un protocolo industrial estándar que permite a las computadoras, sintetizadores, secuenciadores, controladores y otros dispositivos musicales electrónicos comunicarse y compartir información para la generación de sonidos.

Esta información define diversos tipos de datos como números que pueden corresponder a notas particulares, números de patches de sintetizadores o valores de controladores. Gracias a esta simplicidad, los datos pueden ser interpretados de diversas maneras y utilizados con fines diferentes a la música. El protocolo incluye especificaciones complementarias de hardware y software.

Tabla de contenidos

1 Historia
2 Hardware
2.1 Aparatos
2.2 Cables y conectores
2.3 Conexiones
3 Software
3.1 Bytes MIDI
3.2 Canales MIDI
3.3 Instrumentos MIDI
3.4 Modos MIDI
3.5 Mensajes de canal
3.6 Controlador y unidad generadora de sonido
3.7 Controlador y varias unidades
3.8 Secuenciador
3.9 Sintetizadores MIDI frecuentes
3.10 Sistemas en árbol
Historia

El repentino inicio de los sintetizadores analógicos en la música popular de los años 1970 llevó a los músicos a exigir más prestaciones de sus instrumentos. Interconectar sintetizadores analógicos es relativamente fácil ya que éstos pueden controlarse a través de osciladores de voltaje variable.

La aparición del sintetizador digital a finales de la misma década trajo consigo el problema de la incompatibilidad de los sistemas que usaba cada compañía fabricante. De este modo se hacía necesario crear un lenguaje común por encima de los parámetros que cada marca iba generando a lo largo del desarrollo de los distintos instrumentos electrónicos puestos a disposición de los profesionales del sector.

El estándar MIDI fue inicialmente propuesto en un documento dirigido a la Audio Engineering Society por Dave Smith, presidente de la compañía Sequential Circuits en 1981. La primera especificación MIDI se publicó en agosto de 1983.

Cabe aclarar que MIDI no transmite señales de audio, sino datos de eventos y mensajes controladores que se pueden interpretar de manera arbitraria, de acuerdo con la programación del dispositivo que los recibe. Es decir, MIDI es una especie de “partitura” que contiene las instrucciones en valores numéricos (0-127) sobre cuándo generar cada nota de sonido y las características que debe tener; el aparato al que se envíe dicha partitura la transformará en música completamente audible.

En la actualidad la gran mayoría de los creadores musicales utilizan el lenguaje MIDI a fin de llevar a cabo la edición de partituras y la instrumentación previa a la grabación con instrumentos reales. Sin embargo, la perfección adquirida por los sintetizadores en la actualidad lleva a la utilización de forma directa en las grabaciones de los sonidos resultantes del envío de la partitura electrónica a dichos sintetizadores de última generación.

Hardware

Buena parte de los dispositivos MIDI son capaces de enviar y recibir información, pero desempeñan un papel diferente dependiendo de si están recibiendo o enviando información,también depende de la configuración del programa o programas que se puede usar dicho dispositvo. El que envía los mensajes de activación se denomina Maestro (del inglés master, o ‘amo’) y el que responde a esa información Esclavo (slave).

Aparatos

Los aparatos MIDI se pueden clasificar en tres grandes categorías:

Controladores: generan los mensajes MIDI (activación o desactivación de una nota, variaciones de tono, etc). El controlador más familiar a los músicos tiene forma de teclado de piano, al ser este instrumento el más utilizado a la hora de componer e interpretar las obras orquestales; sin embargo, hoy día se han construido todo tipo de instrumentos con capacidad de transmisión vía interfaz MIDI: guitarras, parches de percusión, clarinetes electrónicos, incluso gaitas MIDI.

Unidades generadoras de sonido: también conocidas como módulos de sonido, reciben los mensajes MIDI y los transforman en señales sonoras (recordemos que MIDI no transmite audio, sino paquetes de órdenes en formato numérico).

Secuenciadores

 no son más que aparatos destinados a grabar, reproducir o editar mensajes MIDI. Pueden desarrollarse bien en formato de hardware, bien como software de computadora, o bien incorporados en un sintetizador.
Éstos son los tres grandes tipos de aparatos MIDI. Aún así, podemos encontrar en el mercado aparatos que reúnen dos o tres de las funciones descritas. Por ejemplo, los órganos electrónicos disponen de un controlador (el propio teclado) y una unidad generadora de sonido; algunos modelos también incluyen un secuenciador.

Cables y conectores

Un cable MIDI utiliza un conector del tipo DIN de 5 pines o contactos. La transmisión de datos sólo usa uno de éstos, el número 5. Los números 1 y 3 se reservaron para añadir funciones en un futuro. Los restantes (2 y 4) se utilizan -respectivamente- como blindaje y para transmitir una tensión de +5 voltios, para asegurarse que la electricidad fluya en la dirección deseada. La finalidad del cable MIDI es la de permitir la transmisión de los datos entre dos dispositivos o instrumentos electrónicos. En la actualidad, los fabricantes de equipos económicos y por ello, muy populares, de empresas tales como Casio, Korg y Roland han previsto la sustitución de los cables y conectores MIDI estándar, por los del tipo USB que son más fáciles de hallar en el comercio y que permiten una fácil conexión a las computadoras personales.

Conexiones

El sistema de funcionamiento MIDI es de tipo simplex, es decir, sólo puede transmitir señales en un sentido. La dirección que toman las señales es siempre desde un dispositivo ‘maestro’ hacia un dispositivo ‘esclavo’. El primero genera la información y el segundo la recibe.

Para entender bien el sistema de conexión, debemos saber que en un aparato MIDI puede haber hasta tres conectores:

MIDI OUT: conector del cual salen los mensajes generados por el dispositivo maestro.
MIDI IN: sirve para introducir mensajes al dispositivo esclavo.
MIDI THRU: también es un conector de salida, pero en este caso se envía una copia exacta de los mensajes que entran por MIDI IN.

puertos midi

El formato más simple de conexión es el formado por un dispositivo maestro (por ejemplo, un controlador) y un esclavo (como un sintetizador). En este caso, el maestro dispondrá de un conector MIDI OUT, de donde saldrán los mensajes MIDI generados, el cual deberemos unir al conector MIDI IN en el esclavo.

MIDI admite la conexión de un solo maestro a varios dispositivos esclavos en cascada. Para esos casos se utilizará MIDI THRU, uniendo el maestro con una de las unidades del modo descrito anteriormente. En el conector MIDI THRU de esa unidad se obtiene una copia de los mensajes MIDI que se introducen a través de MIDI IN, por lo que ese MIDI THRU se conectará con MIDI IN de otra de las unidades.

Supongamos que uno de los esclavos también incluye un controlador (como un sintetizador con teclado). Éste dispondrá de conector MIDI OUT. En ese caso, obtendremos los mensajes generados desde controlador en MIDI OUT, mientras que los mensajes correspondientes al controlador situado al inicio de la cadena aparecerán en MIDI THRU.

Por último, si se dispone de un aparato secuenciador (capaz de almacenar y reproducir información MIDI recibida), se conectará entre el controlador y la primera unidad generadora de sonido. En ese caso, el secuenciador dispondrá de conectores MIDI OUT y MIDI IN.

Aunque existe la posibilidad de la conexión en cascada de varios aparatos MIDI, es cierto que existe una limitación. Las características eléctricas de los conectores MIDI hacen la señal proclive a la degradación, por lo que son pocos los aparatos que se pueden conectar en cascada antes de notar pérdidas apreciables de información.

Software

La especificación MIDI incluye un aspecto de software que parte de la misma organización de los bytes.

Bytes MIDI El byte MIDI, a diferencia de los bytes estándar de ocho bits de las computadoras, está compuesto por diez bits. El primero es el bit de inicio (start bit, que siempre es 0) y el último el bit de terminación (stop bit que siempre es 1). Esto con el fin de que los dispositivos MIDI puedan llevar la cuenta de cuantos bytes se han enviado o recibido. Los ocho bits restantes contienen los mensajes MIDI.

Existen dos tipos de bytes: De estado -status byte- y de información -data byte-. Se diferencian por el primer bit: si es un 1, tenemos un byte de estado, y si es un 0, es un byte de datos. Al generar un mensaje MIDI, por norma general, siempre enviamos un byte de estado, que puede estar seguido de cierta cantidad de bytes de datos. Por ejemplo, podemos enviar un primer mensaje de estado “activar nota”, seguido de un byte de datos informado qué nota es la que se activa. En algunas ocasiones y segun el dispositivo midi que se trate, puede ocurrir que se omita el byte status si es idéntico al anterior. Por ejemplo, si tocamos la tecla do de un piano mandaría:

1001xxxx (note on)
00111100 (valor 64 que corresponde a la nota do)
0xxxxxxx (la velocidad con la que haya sido apretada la tecla)
Pero al soltarla, puede omitir el byte status y apagarla por volumen (otra posibilidad es que usase el 1000xxxx(note off) para apagarla).Es decir transmitiría sólo los dos siguientes bytes:
00111100 (valor 64 que corresponde a la nota do)
00000000 (la velocidad cero, que indica que tiene que dejar de sonar esa nota)
Omitiendo así el byte status. Es más, si nuevamente pulsamos la tecla do, volvería a omitir el byte status.
A su vez, los mensajes de estado se dividen en dos grupos: mensajes de canal y mensajes de sistema. Los mensajes de canal se envían a un dispositivo específico, mientras que los mensajes de sistema son recibidos por todos los equipos.

En la siguiente tabla tenemos una lista con todos los mensajes disponibles.

Tabla 1. Mensajes MIDI Byte estado Descripción
1000cccc Desactivación de nota
1001cccc Activación de nota
1010cccc Postpulsación polifónica
1011cccc Cambio de control
1100cccc Cambio de programa
1101cccc Postpulsación monofónica de canal
1110cccc Pitch
11110000 Mensaje exclusivo del fabricante
11110001 Mensaje de trama temporal
11110010 Puntero posición de canción
11110011 Selección de canción
11110100 Indefinido
11110101 Indefinido
11110110 Requerimiento de entonación
11110111 Fin de mensaje exclusivo
11111000 Reloj de temporización
11111001 Indefinido
11111010 Inicio
11111011 Continuación
11111100 Parada
11111101 Indefinido
11111110 Espera activa
11111111 Reseteo del sistema

Los primeros bytes, cuyos últimos cuatro bits están marcados como “cccc”, se refieren a mensajes de canal; el resto de bytes son mensajes de sistema.

Antes de explicar más detalladamente las características de algunos de los mensajes, conviene conocer dos importantes características de MIDI: los canales y los modos.

Canales MIDI

Como se comentó con anterioridad, MIDI está pensado para comunicar un único controlador con varias unidades generadoras de sonido (cada una de las cuales puede tener uno o varios instrumentos sintetizados que deseemos utilizar), todo por un mismo medio de transmisión. Es decir, todos los aparatos conectados a la cadena MIDI reciben todos los mensajes generados desde el controlador. Ello hace necesario un método para diferenciar cada uno de los instrumentos. Este método es el denominado canal.

MIDI puede direccionar hasta 16 canales (también llamados voces, o instrumentos); por ello, al instalar el sistema MIDI será necesario asignar un número de canal para cada dispositivo.

Instrumentos MIDI

Estos son los 128 instrumentos de la especificación estándar de MIDI, también conocidos como GM o “General Midi”

00 – Piano de cola acústico
01 – Piano acústico brillante
02 – Piano de cola eléctrico
03 – Piano de cantina
04 – Piano Rhodes
05 – Piano con “chorus”
06 – Clavicordio
07 – Clavinet
08 – Celesta
09 – Carillón
10 – Caja de música
11 – Vibráfono
12 – Marimba
13 – Xilófono
14 – Campanas tubulares
15 – Salterio
16 – Órgano Hammond
17 – Órgano percusivo
18 – Órgano de rock
19 – Órgano de iglesia
20 – Armonio
21 – Acordeón
22 – Armónica
23 – Bandoneón
24 – Guitarra española
25 – Guitarra acústica
26 – Guitarra eléctrica (jazz)
27 – Guitarra eléctrica (limpia)
28 – Guitarra eléctrica (apagada)
29 – Guitarra saturada (overdrive)
30 – Guitarra distorsionada
31 – Armónicos de guitarra
32 – Bajo acústico
33 – Bajo eléctrico pulsado
34 – Bajo eléctrico punteado
35 – Bajo sin trastes
36 – Bajo golpeado 1
37 – Bajo golpeado 2
38 – Bajo sintetizado 1
39 – Bajo sintetizado 2
40 – Violín
41 – Viola
42 – Violoncello
43 – Contrabajo
44 – Cuerdas con trémolo
45 – Cuerdas con pizzicato
46 – Arpa
47 – Timbales
48 – Conjunto de cuerda 1
49 – Conjunto de cuerda 2
50 – Cuerdas sintetizadas 1
51 – Cuerdas sintetizadas 2
52 – Coro Aahs
53 – Voz Oohs
54 – Voz sintetizada
55 – Éxito de orquesta
56 – Trompeta
57 – Trombón
58 – Tuba
59 – Trompeta con sordina
60 – Corno francés (trompa)
61 – Sección de bronces
62 – Bronces sintetizados 1
63 – Bronces sintetizados 2
64 – Saxo soprano
65 – Saxo alto
66 – Saxo tenor
67 – Saxo barítono
68 – Oboe
69 – Corno inglés
70 – Fagot
71 – Clarinete
72 – Flautín
73 – Flauta
74 – Flauta dulce
75 – Flauta de pan
76 – Cuello de botella
77 – Shakuhachi (flauta japonesa)
78 – Silbato
79 – Ocarina
80 – Melodía 1 (onda cuadrada)
81 – Melodía 2 (diente de sierra)
82 – Melodía 3 (órgano de vapor)
83 – Melodía 4 (siseo órgano)
84 – Melodía 5 (charanga)
85 – Melodía 6 (voz)
86 – Melodía 7 (quintas)
87 – Melodía 8 (bajo y melodías)
88 – Fondo 1 (nueva era)
89 – Fondo 2 (cálido)
90 – Fondo 3 (polisintetizador)
91 – Fondo 4 (coro)
92 – Fondo 5 (de arco)
93 – Fondo 6 (metálico)
94 – Fondo 7 (celestial)
95 – Fondo 8 (escobillas)
96 – Efecto 1 (lluvia)
97 – Efecto 2 (banda sonora)
98 – Efecto 3 (cristales)
99 – Efecto 4 (atmósfera)
100 Efecto 5 (brillo)
101 Efecto 6 (duendes)
102 Efecto 7 (ecos)
103 Efecto 8 (ciencia ficción)
104 Sitar
105 Banjo
106 Shamisen
107 Koto
108 Kalimba
109 Gaita
110 Violín celta
111 Shanai
112 Campanillas
113 Agogó
114 Cajas metálicas
115 Caja de madera
116 Caja Taiko
117 Timbal melódico
118 Caja sintetizada
119 Platillo invertido
120 Trasteo de guitarra
121 Sonido de respiración
122 Playa
123 Piada de pájaro
124 Timbre de teléfono
125 Helicóptero
126 Aplauso
127 Disparo de fusil

Modos MIDI

Dentro del sistema MIDI, se decidió crear una serie de diferentes modos de funcionamiento, cada uno con ciertas características. Antes de verlo, debemos diferenciar entre los siguientes conceptos:

Monofónico: un instrumento monofónico sólo puede reproducir una nota simultáneamente. Es decir, para reproducir una nueva nota debe primero dejar de sonar la anterior. Por ejemplo, los instrumentos de viento son monofónicos, ya que sólo reproducen un único sonido cada vez.

Polifónico: un instrumento polifónico puede reproducir varias notas simultáneamente. Un ejemplo es un piano, que puede formar acordes por medio de hacer sonar dos o más notas a la vez.
Una vez aclarado este aspecto, podemos resumir los modos MIDI en la siguiente tabla:

Tabla 2. Modos de funcionamiento MIDI Número Nombre Descripción
1 Omni on / poly Funcionamiento polifónico sin información de canal
2 Omni on / mono Funcionamiento monofónico sin información de canal
3 Omni off / poly Funcionamiento polifónico con múltiples canales
4 Omni off / mono Funcionamiento monofónico con múltiples canales

Los dos primeros modos se denominan “Omni on”. Esto se debe a que en esos modos la información de canal está desactivada. Esas configuraciones se reservan para configuraciones donde sólo utilicemos un instrumento. Los otros dos modos, “Omni off”, sí admiten la información de canal.

Mensajes de canal

Channel; es el mensaje más común. Existen siete tipo de mensajes channel: – Note on – Note off – Pitch-Bend – Program change – Aftertouch – Polyphonic Aftertouch – Control change

Controlador y unidad generadora de sonido

Tanto en el sentido de generar el/los sonido/s se autocomplementa en el sentido de grabación – difusión – al mismo tiempo con consolas preparadas y dispuestas para dicho sistema. Ejemplo: Sea una o varias voces humanas o generada por instrumental se compaginan cambiando información ó datos, tarea que es realizada en el sistema Midi

Controlador y varias unidades

Secuenciador

Un secuenciador es un dispositivo que permite realizar grabaciones de datos MIDI paso a paso donde quedan almacenados la altura MIDI (0-127) duración la nota, la velocidad (análoga a la intensidad con valores de 0 a 127)el tipo de instrumentos (patch) y efectos. Todo esto se combina para formar el corpus de datos a emitir. Estos datos pueden ser utilizados para piezas de música, así como para el control de consolas de luces, consolas de audio o cualquier equipamiento que interprete el protocolo MIDI y pueda estos para fines particulares.

General Midi es una especificación para sintetizadores la cual exige una serie de requisitos que van más allá del MIDI estándar.

Mientras MIDI asegura ser un protocolo que asegura la interoperabilidad entre distintos instrumentos musicales, GM va más allá: por un lado exige que todos los instrumentos compatibles con GM tienen que cumplir unas características, así por ejemplo que sean capaces de tocar al menos 24 notas simultáneamente, por otro lado, conlleva ciertas interpretaciones de muchos parámetros y mensajes de control que en MIDI no se especificaban, así por ejemplo es el caso de que hay que definir los sonidos de instrumentos para cada uno de los 128 sonidos posibles. Es decir, GM define realmente que sonidos se pueden crear en el ordenador y cómo van a ser esos enviados al procesador para que emita los sonidos, por tanto es la especificación GM la que define el formato Midi en una tarjeta de sonido.

Sin embargo, aunque GM especifique que instrumento corresponde con cada número de programa, no específica la sintetización que se debe llevar a cabo para cada instrumento. Como consecuencia las técnicas usadas para generar dicho instrumento pueden ser tan distintas que el sonido final generado por un mismo instrumento puede variar de un sintetizador a otro.

general midi
g.m. level  1
g.m. level 2

 

Evolución

La primera estandarización de General Midi fue en 1991. A lo largo de todo este tiempo el General Midi se ha ido extendiendo hasta tal punto que ciertas empresas han creado sus propias extensiones como es el caso de Roland GS extensions y Yamaha’s XG. La última revisión del GM llegó con GM level2 en 1999.

GM Level1

Los requisitos que General Midi Level 1 exige con respecto a los instrumentos compatibles con él son:

• Trabajar con 24 voces simultáneamente.
• Respuesta a la notas rápida.
• Soportar 16 canales de sonido simultáneamente (reservando 10 para percusión).
• Soportar polifonía en cada canal.

Otras características a destacar en el GM de nivel 1 son; el RPN y el SysEx. RPN consiste en determinar el número de parámetros que se requieren en el envío de paquetes; dos mensajes de control usando números de control para seleccionar el parámetro, seguido de un número cualquiera de datos de uno o dos bytes y finalmente un mensaje de finalización de RPN. Un ejemplo de secuencia de control para sintonizar A440 sería: (parm 2, value 64):101:0, 100:2, 6:64, 101:127, 100:127

Tanto GM como MIDI estandar disponen de varios tipos de mensajes especiales para alterar la manera en la que los sintetizadores generan la melodía: SCM o mensajes comunes de sistema, SRTM o mensajes de sistema en tiempo real(utilizados para propósitos de sincronización) y SysEx.o mensajes exclusivos del sistema,

siendo este último tipo de mensajes el más especial. SysEx define sólo dos tipos de mensajes: uno para habilitar y otro para deshabilitar la compatibilidad de General MIDI permitiendo que cada sintetizador se comporte de manera especial y distinta para el mismo mensaje.

GM Level2

Como ya hemos dicho anteriormente GM Level 1 tiene una actualización que es Level 2, la cual exige otros requisitos a los instrumentos compatibles: Número de notas, mínimo de 32 notas simultáneamente.

• Simultaneous Percussion Kits – up to 2 (Channels 10/11)
• Kits de percusión simultáneo.
• Additional 128 melodic sounds are included in variation banks, for a total of 256
• Nuevos sonidos melódicos, ahora hay un total de 256.
• 9 GS Drum kits are included
• kit de batería 9 GS.
• Additional Control Change messages
• Control adicional de intercambio de mensajes.
  • Filter Resonance (Timbre/Harmonic Intensity) (cc#71)
  • Release Time (cc#72)
  • Brightness/Cutoff Frequency (cc#74)
  • Decay Time (cc#75)
  • Vibrato Rate (cc#76)
  • Vibrato Depth (cc#77)
  • Vibrato Delay (cc#78)
• Registered Parameter Numbers (RPNs)
• Número de parámetros registrado, con respecto a la modulación en profundidad.
  • Modulation Depth Range (Vibrato Depth Range)
• Universal SysEx messages
• Mensajes basados en la estructura SysEx Universal.
  • Master Volume, Fine Tuning, Coarse Tuning
  • Reverb Type, Time
  • Chorus Type, Mod Rate, Mod Depth, Feedback, Send to Reverb
  • Controller Destination Setting
  • Scale/Octave Tuning Adjust
  • Key-Based Instrument Controllers
  • GM2 System On

 

cable midi - usb