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Midi系列文章第一辑(4)           
Midi系列文章第一辑(4)
作者:佚名 文章来源:不详 点击数: 更新时间:2006-4-27 20:44:11


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电子乐器数字接口(MIDI)系统


      MIDI协议提供了一种标准的和有效的方法,用来把演奏信息转换成电子数据。MIDI信息是以“MIDI messages”传输的,它可以被认为是告诉音乐合成器(music synthesizer)如何演奏一小段音乐的一种指令,而合成器把接收到的MIDI数据转换成声音。国际MIDI协会(International MIDI Association)出版的MIDI 1.0规范对MIDI协议作了完整的说明。

MIDI数据流是单向异步的数据位流(bit stream),其速率为31.25 kbps,每个字节为10位(1位开始位,8位数据位和1位停止位)。MIDI乐器上的MIDI接口通常包含3种不同的MIDI连接器,用IN(输入), OUT(输出)和THRU(穿越)。MIDI数据流通常由MIDI控制器(MIDI controller)产生,如乐器键盘(musical instrument keyboard),或者由MIDI音序器(MIDI sequencer)产生。MIDI控制器是当作乐器使用的一种设备,在播放时把演奏转换成实时的MIDI数据流,MIDI音序器是一种装置,允许MIDI数据被捕获、存储、编辑、组合和重奏。来自MIDI控制器或者音序器的MIDI数据输出通过该装置的MIDI OUT连接器传输。

通常,MIDI数据流的接收设备是MIDI声音发生器(MIDI sound generator)或者MIDI声音模块(MIDI sound module),它们在MIDI IN端口接收MIDI信息(MIDI messages),然后播放声音。图2-10表示的是一个简单的MIDI系统,它由一个MIDI键盘控制器和一个MIDI声音模块组成。许多MIDI键盘乐器在其内部既包含键盘控制器,又包含MIDI声音模块功能。在这些单元中,键盘控制器和声音模块之间已经有内部链接,这个链接可以通过该设备中的控制功能(local control)对链接打开(ON)或者关闭(OFF)。


图2-10 简单的MIDI系统

 

单个物理MIDI通道(MIDI channel)分成16个逻辑通道,每个逻辑通道可指定一种乐器,如图2-11所示。在MIDI信息(MIDI messages)中,用4个二进制位来表示这16个逻辑通道。音乐键盘可设置在这16个通道之中的任何一个,而MIDI声源或者声音模块可被设置在指定的MIDI通道上接收。

图2-11 MIDI的通道概念[6]

 

在一个MIDI设备上的MIDI IN连接器接收到的信息可通过MIDI THRU连接器输出到另一个MIDI设备,并可以菊花链的方式连接多个MIDI设备,这样就组成了一个复杂的MIDI系统,如图2-12所示。在这个例子中,MIDI键盘控制器对MIDI音序器(MIDI sequencer)来说是一个输入设备,而音序器的MIDI OUT端口连接了几个声音模块。作曲家可使用这样的系统来创作几种不同乐音组成的曲子,每次在键盘上演奏单独的曲子。这些单独曲子由音序器记录下来,然后音序器通过几个声音模块一起播放。每一曲子在不同的MIDI通道上播放,而声音模块可分别设置成接收不同的曲子。例如,声音模块#1可设置成播放钢琴声并在通道1接收信息,模块2设置成播放低音并在通道5接收信息,而模块2设置成播放鼓乐器并在通道10上接收消息等。在图2-12中使用了多个声音模块同时分别播放不同的声音信息。这些模块也可以做在一起构成一个叫做多音色(multitimbral)的声音模块,它同样可以起到同时接收和播放多种声音的作用。

图2-12 复杂MIDI系统[6]

 

图2-13是用PC机构造的MIDI系统,该系统使用的声音模块就是这样一种单独的多音色声音模块。在这个系统中,PC机使用内置的MIDI接口卡,用来把MIDI数据发送到外部的多音色MIDI合成器模块。像多媒体演示程序、教育软件或者游戏等应用软件,它们把信息通过PC总线发送到MIDI接口卡。MIDI接口卡把信息转换成MIDI消息(MIDI messages),然后送到多音色声音模块同时播放出许多不同的乐音,例如钢琴声、低音和鼓声。使用安装在PC机上的高级的MIDI音序器软件,用户可把MIDI键盘控制器(MIDI keyboard controller)连接到MIDI接口卡的MIDI IN端口,也可以有相同的音乐创作功能。

图2-13 使用PC机构成的MIDI系统[6]

使用PC机构造MIDI系统可以有不同的方案。例如,可把MIDI接口和MIDI声音模块组合在PC添加卡上。多媒体个人计算机MPC(Multimedia PC)规范就要求PC添加卡上必须有这样的声音模块,称为合成器(synthesizer)。通过已有的电子波形来产生声音的合成器称为FM合成器(FM synthesis),而通过存储的乐音样本来产生声音的合成器称为波表合成器(wave table synthesis)。

MPC(Multimedia PC)规格需要声音卡的合成器是多音色(muti-timbral)和多音调(polyphonic)的合成器。多音色是指合成器能够同时播放几种不同乐器的声音,在英文文献里常看到用voices和patches来表示,音色就是把一个人说话(或一种乐器)的声音与另一个人说话(或另一种乐器)的声音区分开来的音品;多音调是指合成器一次能够播放的音符(note)数。MPC规格定义了两种音乐合成器:基本合成器(Base-level synthesizer)和扩展合成器(Extended synthesizer),基本合成器和扩展合成器之间的差别如表01所示。


表2-04 基本合成器和扩展合成器之间的差别

基本合成器必须具有同时播放3种旋律音色和3种打击音色(鼓乐)的能力,而且还必须具有同时播放6个旋律音符和3个打击音符的能力,因此,基本合成器具有9种音调;扩展合成器要能够同时播放9种旋律音色和8种打击音色。



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