مبانی صدای دیجیتال قسمت سوم واسط MIDI

مبانی صدای دیجیتال

قسمت سوم

MIDIواسط

استاد درس:علی بهلولی

دانشگاه اصفهان - درس سیستم های چند 1رسانه ای

دانشگاه اصفهان - درس سیستم های چند رسانه ای 2

Musical Instrument Digital Interface

MIDI)رابط رقمي ابزار موسيقي(

تفاوت موزیک و صوت


موزیک برخالف صوت از ترکیب چندین نت سینوسی محدودایجاد شده است

طیف فرکانسی موزیک خیلی محدودتر از طیف فرکانسیصوت است

در صورت استفاده از روش کدینگ PCM موزیک و صوت به صورت یکسان برخورد می شود و حجم فایل حاصل

یکسان می شود.

نمونه ای از یک سیگنال صوتی

نمونه ای از یک سیگنال موزیک

روشی دیگر برای ذخیره موزیک


آیا راه حل دیگری برای ذخیره موزیک وجود دارد تا ازخصوصیت ذکر شده استفاده گردد؟

بهتر است به جای ذخیره نمونه های تشکیل دهنده سیگنالموزیک از نتهای تشکیل دهنده آن استخراج و خصوصیات آن نتها

ذخیره گردد.

دستگاه های تولید موزیک نظیر سنتور و پیانو همین نتها را ایجادمی کنند

در کارتهای صوتی اولیه نیز امکان ایجاد نتها در کارت فراهمآورده شده بود

در صورت استفاده از این روش حجم فایلهای موزیک خیلیخیلی کاهش می یابد

کیلو بایتی 3 یا 2امکان ذخیره چند دقیقه موزیک در یک فایل بوجود می آید

MIDI رابط رقمي ابزار( موسيقي(

5

نیUاز ←اسUتفاده از امکانUات کارتهUای صUوتی بUرای تولیUد موزیUکبUه یUک زبUان اسUکریپت سUاده و پیکUر بنUدی سUخت افUزار دارد

نامیده می شود MIDIکه اصطالحا

MIDIمقدمه •

•MIDI ،انUUUزب اسUUUت–این اسUUUکریپتی زبUUUان یUUUک ( را کUه بUرای تولیUد صUدا هسUتند را کUد می EventsرویUدادهایی)

یUک مثUال: بUرای مقUادیر MIDIکنUد. شUامل اسUت ممکن فرکانس یک نت، مدت و دامنه آن باشد.

•MIDI اطUترل و ارتبUرای کنUک بUک الکترونیUنعت موزیUط صUتوس دانشگاه اصفهان - درس سیستم های چند ابزارهای تولید کننده موزیک نیز می باشد

رسانه ای

MIDIمقدمه


(c) استاندارد MIDI توسط اکثر سنتز کننده ها)ابزار تولید صدا(پشتیبانی می شود، بنابراین صداها بر روی یک سنتزکننده

ایجاد و در سایر ترکیب کننده ها قابل پخش و دستکاری می باشد

(d) رایانه ها باید واسط مخصوص MIDI داشته باشند ، اما دراغلب کارت های صدا جا داده می شود. MIDIواسط

داشته باشند.A/D وD/Aهمچنین کارت صدا باید تبدیل کننده

MIDIمفاهیم

در این استاندارد ابزار پشتیبانی کنندهMIDI به یکدیگر متصل می شوند و هر کدام دارای یک شماره کانال )آدرس( می باشند

پیامهایی بین این دستگاه ها رد و بدل می شود که با توجه بهآدرس موجود در هر پیام مشخص می شود مقصد پیام کجاست

)a چهار بیت کم ارزش هر پیام شماره کانال می باشد بنابراین دستگاه به یکدیگر وجود دارد16امکان اتصال

)b معموال هر کانال با یک وسیله موسیقی خاص متناظر می، درام و غیره.10 پیانو است، کانال 1شود : مثال کانال

)c با این حال ، هر شخص می تواند در صورت تمایل نیمی ازکانال مورد نظر را به وسیله دیگری اختصاص داده یا هر

کانالی را به وسیله مورد نظر مرتبط نماید.


MIDIمفاهیم پیام های سیستمی

)a چندین نوع پیام وجود دارد مثال پیام های عمومی برای همه کانال را تعیین می کنند. timingیا tuningوسایلی که

)b باشند، پیام به عنوان یک پیام 1 بیت اول همه 4اگر ( تفسیر می شود. System Commonعمومی)

ابزار موزیکال به صورت سریال به یکدیگر متصل شده اند و استفاده می MIDIروشی که آنها برای پاسخ دهی به پیام های

کنند، اینست که به سادگی سایر درخواست های کانال های دیگر را برای اجرا رد کرده تا تنها در کانال مربوطه اجرا شود.

ممکن است چندین پیام برای یک کانال باشد، در این صورتدستگاه مربوطه باید امکان تولید چندین نت به صورت

همزمان را داشته باشد.


MIDIمفاهیم


هر پیام درMIDI .از یک یا دو یا سه بایت تشکیل شده است این بایتها یا حاوی اطالعات وضعیت هستند یا حاوی دیتا • مقدار بایت وضعیت MIDI است)بیت پر 255 و 128 بین

0ارزش عدد هشت بیتی مربوطه، یک است( و هر بایت دیتا بین است است)بیت پر ارزش عدد هشت بیتی مربوطه، صفر 127و

است(. در واقع برای ارسال یک بایت، از یک بیت شروع و یک بیت پایان

بیت می شود.10نیز استفاده می شود که مجموعا

یک پیامMIDI این پیام، سه بایتی است. و فرمان شروع یک نت :را صادر کرده است

بایت اول از نوع وضعیت است و دو بایت بعدی از نوع دیتا}فرمان فعال شدن نت، شماره نت ، دامنه نت{

MIDIمفاهیم


• یک وسیله MIDI اغلب توانایی برنامه ریزی دارد، و همچنین میتواند دامنه نت را در محور زمان، تغییر داد.

را Note Onدر شکل مدلی از پاسخ به وسیله دیجیتالی به پیغام •نشان میدهد :

مراحل دامنهnote موسیقی بر حسب زمان

MIDIسخت افزار


سخت افزارMIDI 31.25 شامل یک ارتباط سریال با سرعت پشتبیانی MIDIکیلوبیت بر ثانیه است. معموال، ابزارهایی که از

می کنند یا ورودی هستند یا خروجی، نه هر دو باهم.

قدیمیMIDIابزار تولید کننده



پورت هایMIDI 5 فیزیکی شامل کانکتورهای-pin است که از ، و OUT و IN تا برای 2سه پایه آن استفاده شده است.

THRUهمچنین یک پایه برای پایه روی کارتهای صوتی نیز سه پایه فوق 15در پورتهای بازی

وجود دارند

.( استHalf-Duplex یکطرفه)MIDIارتباطات••MIDI IN پایه ای است که وسیله دریافت کننده همه داده،

است.MIDIهای •MIDI OUT پایه ای است که وسیله انتقال همه ی داده

که توسط خود دستگاه تولید می شود.MIDIهای •MIDI THRU پایه ای است که وسیله بازتاب کننده

(Echo ی داده هایی است که از)MIDI IN .دریافت میشود MIDI است که توسط MIDI INتوجه کنید که فقط داده

THRU بازتاب می شود– همه داده هایی که به وسیله تولید MIDI OUTخودشان فرستاده می شوند به واسطه

شده است.



MIDIنحوه اتصال چندین دستگاه پشتیبانی کننده از

MIDI ساختار پیام


به دو نوع دسته بندی می شوند: پیام های کانال و MIDIپیام های •پیام های سیستم

MIDI.طبقه بندی پیغام 6.12شکل

MIDIانواع پیامها در


بایتی هستند3: این پیامها حداکثر پیام های کانال

یا بایت( اولین بایت، بایت وضعیت است Opcode ) ; با ارزش است 1ترین بیت

4 بیت کم ارزش این بایت مشخص می کند پیام مربوط به کدام دستگاه است

3.بیت باقیمانده ، نوع پیام را مشخص می کند بیت بایت اول مشخص شده 3بسته به نوع فرمان که در

است ممکن است صفر یا یک یا دو بایت از نوع داده در ادامه پیام ارسال شود)پارامترهای فرمان(

)انواع پیام های کانال )پیامهای صدا)a این نوع از پیام کانال برای کنترل صدا استفاده می شود. مثال

اینکه نت خاصی اجرا یا خاموش گردد)b همچنین از پیام های صدا برای کنترل کردن پارامترهای نت

استفاده می شوند

Voice Msgپیام های کانال:


Voice MsgVoice Message Status

ByteData Byte1 Data Byte2

Note Off &H8n Key number Note Off velocity

Note On &H9n Key number Note On velocity

Poly. Key Pressure &HAn Key number Amount

Control Change &HBn Controller num. Controller value

Program Change &HCn Program number None

Channel Pressure &HDn Pressure value None

Pitch Bend &HEn MSB LSB

Mode Msgپیام های کانال:


(پیام ها حالت کانالMode Message) امUه ای از پیUر مجموعUالت زیUای حUام هUپیControl Change می

در جUدول قبUل گفتUه شUد ---< Voice MsgباشUد کUه در قسUمت اسUت و HBn& بUایتی هسUتند کUه بUایت اول آن 3این فرمانهUا

را مشخص می کنند Mode Msgدو بایت بعدی انواع پیامهای

ایUام هUپیChannel mode هUتگاهها،چگونUه دسUد کUیین می کننUتع پیغUام هUا پاسUخ MIDI voiceپیام هUای بUه همUه پUردازش کننUد:

میدهUد ، فقUط بUه کانUال صUحیح پاسUخ میدهUد نUه بUه همUه ، و یUا بUه .محل کنترل سند منتقل میشود

Mode Messages


پیام های حالتMIDI

1st Data Byte Description Meaning of 2nd Data Byte

&H79 Reset all controllers None; set to 0

&H7A Local control 0 = off; 127 = on

&H7B All notes off None; set to 0

&H7C Omni mode off None; set to 0

&H7D Omni mode on None; set to 0

&H7E Mono mode on (Poly mode off) Controller number

&H7F Poly mode on (Mono mode off) None; set to 0

پیامهای سیستم


.B : پیغام های سیستم

)a وطUد ومربUژه ای را ندارنUال ویUماره کانUتم شUای سیسUام هUپیغبUه شUماره کانUال خاصUی نیسUتند ، مثUل سUیگنال زمUان بنUدی بUرای همگUام سUازی، قUرار دادن اطالعUات در رشUته قبUل از

تصUب MIDIمرحلUه ضUبط اطالعUات و و سUایر جزئیUات ، برای دستگاه مقصد.

)b Opcode اUب پیUام هUای سیسUتم شUروع HF& هUا بUرای همUه میشوند.

)c تهUه دسUه سUان بUتفاده شUاس اسUتم براسUای سیسUام هUپی تقسیم می شوند:



پیام های دستور سیستم : که مربوط به زمان بندی یا موقعیتهستند.

MIDIپیام های عمومی سیستم )System Common Message(

System Common Message Status Byte Number of Data Bytes

MIDI Timing Code &HF1 1Song Position Pointer &HF2 2Song Select &HF3 1Tune Request &HF6 None

EOX (terminator) &HF7 None



پیام های بالدرنگ سیستم : برای سنکرون کردن دستگاه ها

MIDI سیستم Real-Time : پیام های 6.6جدول

System Real-Time Message Status Byte

Timing Clock &HF8

Start Sequence &HFA

Continue Sequence &HFB

Stop Sequence &HFC

Active Sensing &HFE

System Reset &HFF



(پیغام انحصاری سیستمSystem Exclusive Massage شامل : ) میشود که به وسیله تولیدکنندگان توسعه MIDI استانداردهایی

داده می شوند:

)a بعد از کد اصلی ، یک جریانی از پیغام های خاص می تواند گذاشته

شود که برای تولید خودشان بکار برده می شود .

MIDIفایلهای


فایلMIDI از کنار هم قرار گرفتن فرمانهای MIDI در کنار هم تشکیل شده است

تمامی فرمانهایی که در فایلهایی که برای پخش موسیقی درکامپیوتر یا موبایلها استفاده می شوند، دارای یک شماره کانال

می باشند

هر فرمان به صورت یک رکورد در فایلMIDI ذخیره می شود که فیلد است:8دارای

شماره تراک، شماره کانال، شماره نت، دامنه، زمان شروع، زمان پایان، شماره روشن شدن و شماره

خاموش شدن

در مطلبMIDIپردازش فایلهای


در مطلب تابعی به صورت استاندارد برای پردازش فایلهایMIDIوجود ندارد

کتابخانه ای توسط افراد مختلف برای اینکار نوشته شده استکه می توان از سایت درس دانلود شود

در ادامه یکی از این کتابخانه ها توضیح داده می شود



خواندن فایل و لود کردن آن



آنالیز کردن و دیدن اطالعات فایل



رکورد اول فایل5تجزیه و تحلیل محتویات فایل و دیدن



ساخت یک فایلMIDI



تبدیل فایلMIDI به WAV

پایان


Documents

مبانی صدای دیجیتال قسمت سوم واسط MIDI