MIDI — цифровой интерфейс музыкальных инструментов¶

MIDI (англ. Musical Instrument Digital Interface, «цифровой интерфейс музыкальных инструментов») — стандарт цифрового интерфейса и протокол обмена данными, разработанный для синхронизации электронных музыкальных инструментов, компьютеров и другого звукового оборудования. В отличие от передачи звукового сигнала, MIDI передаёт управляющую информацию: нажатия клавиш, силу удара, положение педалей, переключение тембров и параметров синтезатора. Файлы с расширением .mid хранят именно такие управляющие события, а не аудиозапись, поэтому их размер в сотни раз меньше эквивалентного WAV-файла.

¶История создания

В конце 1970-х годов на рынке электронных инструментов работали десятки производителей, и их устройства не могли обмениваться данными между собой. Синтезаторы, драм-машины и секвенсоры разных марок были несовместимы. Инициативу разработки единого стандарта поддержали ведущие японские и американские компании — Roland, Yamaha, Korg, Kawai, Sequential Circuits, Oberheim и другие.

В 1981 году на выставке NAMM Show в Лос-Анджелесе представители Roland Дэйк Като (Ikutaro Kakehashi) и Sequential Circuits Дейв Смит (Dave Smith) продемонстрировали прототип взаимодействия между синтезаторами разных производителей. К 1982 году был согласован набор технических параметров, а 1 августа 1983 года на той же выставке NAMM состоялась публичная демонстрация совместной работы синтезаторов Roland Jupiter-6 и Sequential Circuits Prophet-600 через MIDI-кабель.

Спецификация MIDI 1.0 была опубликована в августе 1983 года. Разработкой и сопровождением стандарта занялась ассоциация MMA (MIDI Manufacturers Association), объединяющая производителей, и её европейский аналог AMEI.

¶Технические особенности

MIDI использует асинхронный последовательный интерфейс с передачей данных со скоростью 31,25 кбит/с. Классическое соединение выполняется по 5-контактному разъёму DIN (тип A), который физически отличается от стандартного DIN-разъёма для аудиосигнала. В современном оборудовании всё чаще применяется USB-MIDI, а также беспроводные и сетевые реализации.

Каналов передачи — 16, каждый из которых может управлять отдельным инструментом. Сообщения делятся на три категории:

• Канальные (channel voice) — нажатие и отпускание клавиши (Note On / Note Off), давление на клавишу (Aftertouch), положение модуляционного колеса, переключение тембра (Program Change), контроллеры (CC) — педаль, педаль сустейна, громкость и др.
• Системные (system common и system real-time) — синхронизация по тактовому пульсу (MIDI Clock), запрос позиции, настройка (Tune Request).
• Системно-специфические (SysEx) — сообщения для обмена данными, специфичными для конкретного производителя: дампы памяти, обновление прошивки, настройка внутренних параметров.

Сообщение Note On содержит три байта: статусный байт (номер канала и тип сообщения), номер ноты (0–127) и силу нажатия (velocity, 0–127). Скорость нажатия напрямую влияет на громкость и тембр звука, что позволяет передавать выразительные нюансы игры.

¶MIDI-файлы

Формат файла MIDI (расширения .mid, .midi, .smf для Standard MIDI File) описывает последовательность событий с указанием времени их выполнения. Стандарт поддерживает два формата:

• Format 0 — все события в одном треке;
• Format 1 — несколько треков, синхронизированных по общему темпу;
• Format 2 — набор независимых последовательностей (применяется редко).

Тактовый размер, темп (в ударах в минуту, BPM), тональность и метрономический сигнал задаются служебными сообщениями. Благодаря текстовому описанию событий MIDI-файл легко редактировать: ноты можно переносить, транспонировать, менять длительности и динамику без потери качества.

¶Применение

MIDI стал основой компьютерной музыкальной студии. Основные сферы применения:

• Секвенсоры и DAW — программы вроде Cubase, Logic Pro, FL Studio, Ableton Live и российского SeqOthellо используют MIDI для записи и редактирования партий.
• Синтезаторы и сэмплеры — внешние модули управляются с MIDI-клавиатуры.
• Драм-машины — ритмические паттерны задаются MIDI-событиями.
• Световое и сценическое оборудование — протокол MIDI применяется для управления световыми приборами через стандарт MSC (MIDI Show Control).
• Мобильные приложения и игры — MIDI используется для синхронизации звука и интерактивных сценариев.

С 2003 года действует расширение General MIDI (GM) — набор из 128 стандартных тембров (инструментов), гарантирующий, что файл, написанный для одного синтезатора, будет звучать сопоставимо на другом. Существуют также расширения GM2, XG (Yamaha) и GS (Roland), добавляющие тембры и эффекты.

¶Развитие стандарта

В 2014 году ассоциация MMA анонсировала новое поколение стандарта — MIDI 2.0. Основные отличия: разрешение ноты и контроллеров увеличено с 7 до 32 бит, добавлен двусторонний обмен возможностями устройств (capability inquiry), поддержка нескольких независимых каналов управления одним инструментом (MPE — MIDI Polyphonic Expression). Первые устройства с поддержкой MIDI 2.0 появились в продаже в начале 2020-х годов.

¶Влияние

MIDI остаётся одним из немногих стандартов, действующих с 1983 года практически без изменений. Он стал технологической основой для цифровой музыки: без него были бы невозможны компьютерная аранжировка, электронная музыка в жанрах EDM и чиптюн, а также массовое производство доступных синтезаторов. Простота протокола и открытость спецификации обеспечили ему широкое распространение в любительском и профессиональном музыкальном производстве.

Источники:

• Спецификация MIDI 1.0, MIDI Manufacturers Association (MMA)
• Kakehashi I. An Unfinished Life: My Journey as an Entrepreneur in the World of Musical Instruments
• Smith D., Kakehashi I. The Birth of the MIDI Standard (интервью, 1983)
• Справочник по General MIDI, Association of Musical Electronics Industry (AMEI)