Человек множество столетий передает из поколения в поколение прекрасные музыкальные произведения, созданные великими композиторами, а для этого использует нотную запись, которая есть ничто иное, как способ компактного представления музыки, в котором специальными символами можно указать на то, какой высоты звук, на каком инструменте и как исполнить. Фактически нотная запись представляет собой алгоритм для музыканта, записанный на особом формальном языке. Как уже говорилось ранее, для перевода символьной информации в информацию, понятную компьютеру, достаточно иметь лишь таблицу соответствия между символами этого языка и их двоичными кодами.
В 1983 г. ведущие фирмы-производители компьютеров и музыкальных синтезаторов разработали стандарт, который описал подобную систему кодов. Он получил название MIDI.
MIDI (миди) - нотно-музыкальная технология для звуков, искусственно созданных синтезатором. Информация данного типа обычно хранится в файлах с расширением .mid.
Именно с появлением MIDI музыкальным творчеством на компьютере смогли заниматься все желающие.
Что такое MIDI?
MIDI, а точнее MIDI-интерфейс (Musical Instrument Digital Interface - цифровой интерфейс музыкальных инструментов), был разработан в начале $80$-х годов прошлого столетия фирмами, производящими электронное музыкальное оборудование (Rolland, Yamaha и т.д.). В результате однозначно были определены структура сигналов, схемы соединения инструментов, порядок обмена данными между инструментами.
Способ представления музыки в формате MIDI оказался настолько удобным и популярным, что уже в середине $80$-х годов практически не выпускалось инструментов без его поддержки, а в операционных системах типа Windows и OS/2 он был реализован, как один из стандартных элементов.
Ведущая идея MIDI-технологии очень проста и по своему гениальна: по проводам передается не сам звуковой сигнал, а лишь закодированная (в цифровой форме) команда, которую принимает синтезатор и воспроизводит в соответствии с ней определенный звук. Все действия исполнителя кодируются и превращаются в MIDI-сообщения, которые, в свою очередь, удобно хранятся в памяти, так как они не занимают много места, а также легко редактируются и воспроизводятся с помощью специальных программ, называемых секвенсорами.
Секвенсоры можно сравнить с магнитофонами, которые были так популярны все в те же $80$-е годы прошлого столетия, различие заключается лишь в том, что пишут они не сам звук, а команду управления, и не на магнитную ленту, а в память компьютера (в качестве которой может использоваться и встроенный компьютер синтезатора). С помощью секвенсоров мы можем записать действия исполнителя (в том числе и динамику исполнения, и стиль, и штрихи и т. п.), а затем воспроизвести все это в первозданном виде, словно музыкант снова сел за инструмент и исполнил то же самое. Помимо этого с помощью секвенсоров можно отредактировать записанную информацию способами, которые мы никогда не смогли бы использовать работая с магнитофоном, а именно транспонировать партии или же отдельные ноты, менять ритмическую позицию событий или тембр, которым синтезатор будет воспроизводить партию.
Со временем стандартизировали не только перечень MIDI-сообщений, но и набор обязательных MIDI-инструментов. Согласно стандарту General MIDI (GM) требовалось, чтобы синтезатор воспроизводил звучание в общей сложности $128$ музыкальных инструментов и наборов ударных. Вскоре был принят стандарт фирмы Roland. Звуковые карты и синтезаторы стандарта Roland General Standart (GS) первыми стали поддерживать несколько банков тембров и два звуковых эффекта (реверберацию и хорус).
Extended General (XG) – еще один стандарт от конкурирующей фирмы Yamaha. В нем было предусмотрено расширенное управление параметрами синтеза звука, а кроме реверберации и хоруса имелся третий эффект - вариация. XG-звуковые карты представляли собой даже не персональный оркестр, а оркестр оркестров. К примеру, одна из наименее дорогих звуковых карт Yamaha DB50XG синтезирует голоса около полутысячи различных музыкальных инструментов.
Миди и звуковая карта
Звуковая карта включает в себя MIDI-интерфейс, синтезатор, аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи (АЦП и ЦАП). Звучание MIDI-файлов напрямую зависит от параметров конкретной звуковой карты. MIDI-файл не содержит непосредственного оцифрованного звука. Он содержит набор команд, при помощи которых микросхемы звуковой платы способны синтезировать звук. И от того насколько правильно и верно происходит синтез звука в конкретной звуковой карте (он, в свою очередь, зависит от многих параметров), настолько естественно будет звучать MIDI-файл.
Дешевые звуковые карты имеют встроенный FM-синтезатор, который дает довольно некачественное компьютерное звучание. В операционной системе появляется его собственный порт с именем FM Synth, OPL-3 Music Synthesizer, или подобным. Для карт с более мощным волновым синтезатором (WT-синтезатор) появляется порт с именем вроде Wavetable Synth, Advanced Wave Effects и т.п. Звук у такого синтезатора более качественный, но различается у разных звуковых карт, так они могут иметь различные банки готовых звуков. В некоторых картах эти банки можно заменять, редактировать. На данный момент наиболее качественный волновой синтезатор имеется у карты Creative Sound Blaster Live. Существуют и программные синтезаторы, позволяющие программно синтезировать качественные звуки. Например, программный синтезатор Microsoft GS в Windows 98. Если не обнаружили у себя такого программного синтезатора, то можно установить программный синтезатор Roland VSC-88. Лучшие из программных синтезаторов Roland VSC-88 или Yamaha S-YXG50 (его звуки уже несколько другие) можно скачать в Интернете.
Запись и редактирование миди-музыки
Собственно, само творчество работы с подобной технологией происходит благодаря использованию секвенсоров - компьютерных программ для записи (миди-сообщения вводятся миди-инструментами или вручную) и редактирования миди-сообщений. Они позволяют просматривать и редактировать мелодию даже в виде нотной записи. Современные секвенсоры имеют и ряд возможностей звуковой студии, позволяя записать на отдельные дорожки цифровой звук (например, голос певца или игру на акустической гитаре) с затем отредактировать его.
Рисунок 1.
Миди-песни – это отличное пособие для начинающих музыкантов: в окне миди-редактора, представленного на рисунке, можно, например, наглядно видеть и одновременно слышать партию гитары, проигрывать ее в любом темпе, самому изменять, транспонировать, играть на любой гитаре (с нейлоновыми струнами или металлическими, джазовой и других) и т.д.
MIDI-файлы невелики по объему (чаще всего не более $100$ кб), а в упакованном виде и того меньше. Они имеют вполне приличное качество звучания особенно при наличии хорошей звуковой карты и колонок.
Применение MIDI
Основным применением MIDI является хранение и передача музыкальной информации. Сюда можно отнести:
- управление электронными музыкальными инструментами в реальном времени;
- запись MIDI-потока, формирующегося при игре исполнителя, на носитель данных с последующим редактированием и воспроизведением;
- синхронизацию различной аппаратуры (синтезаторов, ритм-машин, блоков обработки звука, световой аппаратуры и т.п.).
Преимущества MIDI
Причина, по которой MIDI на протяжении стольких лет имеет огромный успех, достаточно проста и заключается в том, что протокол был очень тщательно разработан, прежде чем его представили пользователям. Требования в нем к аппаратной реализации и взаимодействию устройств были четко определены и трактовались однозначно. Кроме того, MIDI не была детищем одной компании, а явилась продуктом работы целой ассоциации производителей.
Конечно же, данная система кодирования позволяет записать далеко не всякий звук, она годится лишь для записи инструментальной музыки.
Однако, она все же обладает рядом неоспоримых преимуществ:
- чрезвычайно компактная запись;
- естественность для музыканта (практически любой MIDI-редактор позволяет работать с музыкой в виде обычных нот);
- легкость замены инструментов;
- легкость изменения темпа и тональности мелодии.
Помимо того, качество звучания зависит исключительно от возможностей синтезатора или звуковой платы компьютера, с помощью которых это воспроизводится.
