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最新MIDI基础知识
MIDI基础知识
MIDI技术的基本概念在国内从来没有被反复强调过,然而也就是这些最基本的概念,贯穿了MIDI应用的前前后后。
一旦记住和领会了这些基本概念,MIDI的软件、硬件使用就变得简单了。
无论那一家公司的MIDI产品,其最核心的设计原理总是一样的。
一、MIDI基本原理
就MIDI信号(或数据)本身而言,不过只是一堆数据而已,没有任何的声音。
是MusicInstrumentDigitalInterface的缩写,意思是:
音乐设备的数字化界面(或连接)。
我们可以把一大堆乐器的音色先录下来,然后每个音色给它一个编号。
比如AcousticPiano编号为00。
接着再给所有的音高也用一串编号表示(因为我们通常用的是12平均律),比如C3音我们编号为00。
剩下就是音符的时值问题,我们可以把8分音符编号为60。
好,现在如果要一个原声钢琴8分音符的C3音,就可以用一串数字“000060”来表示。
(这就好比一种语言,只不过全是数字。
但话说回来,如果当初先辈们不把钢琴这样乐器称为“钢琴”,而叫它“零零”呢?
我们今天岂不也会说:
“孔祥东的‘零零’弹的是好!
”)
问题是,如果我是按我的办法把乐器编号的,你是按你自己的办法,那么我设计出来的MIDI乐器就没法和你的MIDI乐器共同工作。
(我就不喜欢把AcousticPiano编号为00,编成99不行吗?
)最后,一些大的MIDI设备厂商共同制定了一套MIDI标准,无论各家如何开发自己的产品,其基本设计必须参照这套MIDI标准协议,这就是我们常说的“GM标准”(GerneralMIDI)。
实际上,还有更多的数字代表不同的含义,用以表现音乐的各种色彩。
可以想象,那数据量极大的。
如果我们把很多乐器排列、基本发声规律等全部列出,并用相应的数字来编号,就可以得到几张表格。
如果MIDI乐器和电脑都采用这套表格,那么电脑和MIDI乐器就可以“沟通”了。
但GM标准是一项工业标准,它规定的是一些最基本的规则,而且各大厂商各有一套对乐器、音色、音色表达的研究办法,造成成本不一,所以GM标准留了很大的余地允许厂商把自己的开发成果放入MIDI设备。
最早的就是Roland的GS(GeneralStandard)标准,后来又有YAMAHA的XG(ExtendedMIDI)标准。
这些表格通常称为“MIDIMapper”(MIDI映射表),它们不仅是用户需要的,每一台MIDI设备内部也会需要相应的映射表来做解码,如此才能让该设备正确工作。
然后,MIDI信号通过设备内部的解码程序,再经过振荡器、滤波器、ADDA转换器、信号放大器等元件,将纯粹的数据变成可以听到的声音。
并且,这些元件的工作方式都允许被用户来控制。
可想而知,MIDI信号在变成声音的过程中,如果有一个地方不同,那么同一MIDI信号在不同的设备上出来的声音就不同!
二、MIDIMapper(MIDI映射表)需要设置?
Windows95以后,我们一般无须关心MIDI映射表的问题。
而在这前,必须要作些设置才行,否则你无法用电脑玩MIDI
看过问题“一”,您会明白,所有的MIDI设备都会有相应的MIDI映射表,并且在你的电脑里也要有相应的MIDI映射表。
其中的一张表,里面包含的是MIDI设备的音色排列。
无论这些音色是如何排列的,电脑和MIDI设备也只认这些乐器音色的排列编号。
您这就会想到:
一台音源器里的音色有那么多,我们怎么能很方便的拿出某个音色用?
其实这个问题您没必要太关心。
其实,目前通行的MIDI设备标准并不多,而且都建立在GM基础上的,所以在电脑里有一张最基本的GM标准的乐器排列表。
其它的XG、GS,都只是GM的所谓“扩展”,而且它们作为工业标准,其基本标号格式已被固定了。
如此一来就完全可以固定在windows的驱动程序中,由电脑自己去完成。
有时候您会发现这些音色表在电脑里可以改动,难道你的MIDI设备已经那么智能化了?
...非也!
一般在电脑里的音色映射表是一张标准化的,你“改”过以后生成的是另一个表,内部记录了一些你改动的内容,使用时最后还是会回到那张原始映射表(它是不会变的!
)。
三、为什么MIDI设备总是与数字“8”有关?
您可能早已注意到这一现象,不过它并无如何“特殊”意义,只是程序编码上方便而已,因为MIDI程序内通常采用16进制编码,再自动转换为2进制进行工作。
(你可以看看“MIDI技术”栏目中的有关文章)
每128个乐器音色为一个Bank(音色库);哪怕一个Bank里只有一个音色,也是排满128个号码。
(自己做音色库的可得仔细这点)
要注意的是,编号从0-127或1-128,总数都是128,目前没有统一使用其中的一种,您可要留心设备说明书了,否则在选音色时会相差一个数。
目前的MIDI设备一般不会只有一个音色库,但最多不会超过128个音色库。
如果音色库多,选音色是很繁的。
随着MIDI软件的完善,这问题也就很简单了。
多数MIDI软件会为你做好最常见的一些MIDI设备的音色菜单,你只要看着音色名称选就可以了。
(以前,选音色库实在是很讨厌,要通过该设备的系统码来调用才行)。
如Cakewalk里,只要不是非常冷门的牌子、型号,几乎都有了。
标准控制码(Controller)也是128个,并且大部分目前都空着,留给厂商自己去定义。
音量、音符力度等等,最大范围是到128,(至于128以内是如何分档的、达到128时声音有多大、效果提到128时有多大...都由厂商各自制定!
)。
相位(Pan)一般在64时代表0位置(即中间),0代表声道的最左边,128代表最右边。
依此类推。
四、“MIDI文件”的常见格式?
在PC机上,凡是文件后缀为“.mid”的文件,都是“MIDI文件”,而且是“标准MIDI文件”。
只要不是什么专用的MIDI软件,这种“.mid”可以在任何MIDI软件里打开、编辑、存盘。
“文件后缀”是计算机术语,代表文件的类型、格式(文件的名称好比一个人的名字,而“后缀”就表示他是黄种人还是白种人)。
不同后缀的文件需要在支持、兼容该格式的软件上才能打开。
如果你的电脑里看不到文件的后缀,可按以下步骤来做:
1、打开Windows95的“资源管理器”(WindowsExplorer)
2、在工具栏的“查看”(View)栏下有个叫做“功能项”(Option)的,打开它,会出现一个对话框。
3、该对话框内从上到下有5个选项,只选择第一个和最后一个就行了。
4、按OK退出后,文件后缀就可以看到了。
除“.mid”标准MIDI文件外,还有一些非标准MIDI文件。
如Cakewalk的“.wrk”文件、Band-In-a-box的“.sgu”文件。
这些MIDI文件都是由软件开发商自己制定的文件格式,在这些文件里可以记录一些“.mid”文件无法记录的内容。
如:
“.mid”文件里可以在编辑时插入音频轨道一起处理,但无法把音频内容存盘保留,在Cakewalk里必须将文件存为后缀是“.bun”的文件才行,但“.bun”文件只能在Cakewalk4.0以上版本才能打开,非Cakewalk软件更不允许。
“.mid”文件又分两种:
Fromat0和Format1。
五、MIDI信号是如何传送的?
MIDI信号无论从哪儿传到哪儿都是有时间先后的,就象音乐一样,随时间的推移,音符一一“流”出才能听到完整的曲子,我们称为“MIDI数据流”。
每一组MIDI数据都包含自己的时间码,并且所有的时间码都是相对的,只表示谁先走、谁后走,MIDI设备接受、处理时也会绝对遵守“先来后到”的原则。
MIDI设备在接收到MIDI数据时,首先会判断:
哪些数据是给“自己”的,然后收下,交给内部其它程序处理;如果不是的,就通过MIDIThru或MIDI输出口送出,交给下一台设备;...。
(这些要求都可以在软件里由用户设定的,每一轨道的MIDI数据都会包含这种“要求”)。
MIDI设备通过MIDI线、MIDI盒连接起来,一般总是会连成一个封闭的环路(Echo),也就是说:
从电脑的MIDI接口输出,无论接过什么MIDI设备,最后总有一路线该回到电脑的MIDI接口。
当然,在一些小型的现场,也可以连成不封闭式的。
MIDI设备的连接上,总是MIDI输出对应MIDI输入、输入对应输出。
MIDIThru,作为MIDI信号经过口(其实就是转接口):
送入该设备输入口的、未处理的MIDI信号,一般可以通过MIDIThru口送出至下一设备。
如果电脑软件里没有做相应的设置,那么MIDI信号会被全部送入下一设备。
六、MIDIPort的设置
任何一套MIDI软件里,MIDIPort是肯定要设置的!
它的目的是:
告诉你的系统,MIDI信号该通过哪条路线送出去和接收进来。
不同的MIDIPort,就好比不同的码头,轮船的目的地、航线甚至载货类型都不同。
Cakewalk的MIDIPort设置界面属于比较典型的(见图示)。
MIDIPort由Input(输入口)和Output(输出口)两部分组成,但不同的目的,选择的设置就不同。
1、属于AWE64声卡自身携带的:
AWE64MIDISynth
CreativeMusicSynth
CreativeMUsicInstrumentMapper
WaveSynth/WGMIDI
AWE64MIDIOut
AWE64MIDIIn
2、属于YamahaSyXG-70软波表的:
YamahaSXG70Driver
3、属于YamahaCBX的(用于HOST连接的端口驱动程序):
YAMAHACBXDriver
YAMAHACBXADriver
4、“MIDIMapper”是WIN95自带的,一般无须使用。
通过图示,很容易看出我的MIDI系统基本配置:
一张AWE64Value声卡,YAMAHASYXG70软波表,HOST接口我平时并不常用。
下面来谈谈各种常用的设置方式:
1、要使用外部音源设备来发声的:
(所谓“外部音源”就是指在电脑机箱外面的音源设备)
InputPorts设为:
AWE64MIDIIn
OutputPorts设为:
AWE64MIDIOut
(就是图示中的设置方式)
2、使用YAMAHA软波表发声的
InputPorts可以设为:
AWE64MIDIIn
OutputPorts一定要设成:
YAMAHASXG70Driver
3、使用Creative声卡音色的:
InputPorts可以也设为:
AWE64MIDIIn
OutputPorts则可以是:
AWE64MIDISynth
或CreativeMusicSynth
或CreativeMIDIInstrumentMapper
或WaveSynth/WGMIDI
4、HOST接口用不着通过声卡通过的MIDI接口来输入/输出MIDI信号,它是使用电脑底板携带的标准通讯接口进行MIDI连接的。
因为是电脑的“并行口”,所以传送MIDI信号的速度、可靠性较高。
但是连接线是专用的,国内难以买到,所以国内也罕有人用。
在没有声卡的情况下可以用它来连接MIDI设备,目前多数MIDI设备都配备HOST接口。
在使用前必须安装驱动程序,你可以到网上下载,然后按说明安装驱动序。
我们试过,YAMAHA的这一驱动程序也可用于连接Roland等其它厂商的有HOST接口的MIDI设备。
通常这一通讯接口是用于MODEM(网络调制解调器)的,所以您如果有MODEM的话,就比较麻烦了。
另外,如果您没有使用与我相同的声卡、或非Creative声卡,应该如何判断MIDIPorts的设置呢?
介绍个简单的判断方式:
1、要接外部MIDI设备演奏、发声的:
InputPorts:
找到名称栏内带有“...MIDIIn”的、但无“Synth”或“WAVE”的字眼的就行。
OutputPorts:
找到相应名称栏内有“...MIDIOut”的、但无“Synth”或“WAVE”的字眼的就行。
2、不使用外部MIDI设备的:
InputPorts:
(可以同上)
OutputPorts:
尽量找到有“Wave”或“Synth”字眼的。
本文没有向大家解释一些“为什么...?
”,是因为对大多数朋友来说无须关心更多关于MIDIPort的机理问题,只要能把相应的连接连对就行。
七、MIDI软件里的“乐器定义(DefineInstruments)”和“选择”
无论音源器还是合成器,其音色库一般都是每128个音色为一个“库(BANK)”,哪怕没有排满128个音色,编号也会排到128,这意味着有些编号无音色,而且有时BANK会很多。
那么,如果在设备面板上选音色(PATCH)实在是件痛苦的事!
如果能在软件里直接调用出需要的音色、并且可以存盘,岂不太方便了?
这就是“乐器定义”的目的,说白了,您可以通过软件来选择设备里的音色、相应的控制码等等,并且设备能够做正确的反应,甚至你在面板液晶显示屏上可以观察到这些反应!
通常,MIDI编辑软件里都会提供一些品牌、型号的音色排列单、甚至该设备特有的一些控制码等等资料。
如果您的设备在软件的乐器单里没有,可以自己做,也可以到相应设备厂商的网页中去下载。
如果用Cakewalk,那您几乎不用担心这问题,具体数字我们没统计过,但它提供的设备单子已是非常庞大了!
只要不是太冷门的牌子或型号,那里面全都可以找到。
如果没有按GM原则制定音色库,也不用担心。
八、“MIDI事件表(MIDIEventlist)”的用途
Eventlist功能在MIDI编辑过程是非常重要的,可以通过它来检查MIDI文件里所有的信号之状态。
当然你也可以在EventList里对数据做修改。
虽然从Cakewalk6.0开始,通过PianoRoll窗口编辑比以前强大许多,但有些东西还得到EventList里完成(不是说“不能做”,而是“麻烦”)。
例如,起始部分控制码、NRPN、RPN、轨道专用系统码。
说白了,那就是告诉您:
在某一位置、某一时间,发生了什么事。
在PianoRoll里要“画”准位置比较困难,这就需要打开EventList来用。
特别是,要在曲子的中间某一位置插入一、两个控制码,或者同一轨道(Channel)上在中途换音色,这类动作通过EventList窗口是非常方便的。
EventList窗口中,在“Kind”栏下双击鼠标左键,可以对插入的“事件”选择类型。
(有空自己一个个试试玩罢,再次不多言)。
看看你的电脑键盘,你可以找到2个键:
Insert键和Delete键。
你可以直接按这2个键来插入新事件或删除某一位置的事件。
每个事件所处的时间位置和持续时间、参数值都可以在这修改。
时间值有两个,一个是按小时、分、秒、毫秒计数,另一个则按小节、拍子、Tick来计数。
最后一栏为DATA(数据)栏,由三部分组成,左面部分是参数类型,中间是参数的具体值,右面是延续时间(只有当该事件为音符时才会出现,否则是空的)。
事件所处的Track数、Channel数也在这直接改。
如果某一位置的事件是一个音符,你就可以清楚地看出它的时间位置、所处的小节和拍子、音高、力度值、延续时间(即,音符时值)。
九、MIDI设备的“复音数”问题
恐怕所有玩MIDI的,无论他是否用电脑,都会遇到MIDI设备的“复音数”问题。
所谓“复音数”就是指:
一台MIDI音源或合成器,在同一时间所能发出的最大音符数量。
眼看着MIDI技术近几年飞速发展,复音数从28个、32个、64个飞到128个,甚至可以更大。
的确,复音数会限制音乐的表达,那么,一台设备的复音数越大就越好吗?
倒也未必如此!
一般来说,一台设备能提供28个复音数是足够应付各类音乐需要了。
就算做交响乐,一般MIDI音源、合成器、采用器音源都有多种风格的弦乐组音色和管乐组音色。
如果你非得按“真”的交响乐配器一一做也行,多买几台音源回家,就不用关心复音数问题了。
(事实上这类情况很少)。
一台设备音色的好坏,复音数的多少根本说明不了问题!
能够决定一台音源上音色好坏的首先是:
音色占据的容量。
因为一般说来,一个音色所消耗的容量越大,音色就会越好。
当然,如果音色占据的容量和其数量不成比例,至少现阶段就免谈了!
随着MIDI技术的发展、在音色的处理手段和算法上不断完善,也会给你带来惊喜,这就意味着你可以用很低的投资得到上好的音色,而且这已经成为趋势。
真正的麻烦在于:
音源器、合成器或采用器音源中,有一些音色属于“双音色”,也就是说,一个双音色需要占用2条MIDI轨道(Channel),如此一来,传统的MIDI标准所提供的每个Port、每台音源只能有16个MIDI轨道(Channel),便明显不够了!
目前有很多音源、合成器或采用器音源开始提供支持32个MIDI轨道(Channel)的能力。
如果同一时刻的发音数超过了复音数,结果会导致有些音符你听不见了。
那么,设备会把哪些音符扔在一边不顾呢?
其实,它是有规律的。
你可以去查一下设备说明书,它会告诉你的,因为每家厂商的做法不尽相同。
一般呢,你还可以通过系统码来指定哪些音符允许被抛弃。
如果情况不是很严重,建议你考虑把发生问题的那一段音符稍微错开,或删去1、2个非决定性的音符(通常可以考虑动打击乐部分)。
十、44.1kHz、16Bit、Mono,究竟意味着什么?
声音如果可以被“看见”,那么它就是呈波形状的频谱,我们称为“声波”。
试想,如果我们把这条声波的频谱按原样再“画”出来,是不是也能听见原来的声音呢?
答案是肯定的!
当然,至于你“画”出来的东西是如何转变成声音的,那是件非常复杂的事。
基本原理是,通过“AD/DA”转换器,把数字变成脉冲电波信号,然后经振荡器、滤波器、信号放大器等过程,就变成可听见的声音。
如此看来,声音质量的优劣将首先取决于你“画画”的水平了!
经过大量的实验,人们发现,最简单的办法是“取点”(有点象搞几何学)。
具体说就是:
声音的频谱波形是条连续的曲线,那么就可以在这条曲线上取很多的点;只要再把这些点连起来也就能把原来的波形还原出来了。
可想而知,点取地越多,就能越接近原来的波形,最后听到的声音也就越接近真实。
那么,如果作为一个商业化的产品,就必须有个共同的工业标准。
于是,人们发现每秒取44.1K的点是非常合适的:
多了会增加成本,少了则又难以还原出逼真而清晰的声音。
(看起来每秒要计算的点有那么多,其实这根本用不着你来担心,你要做的只是掏腰包)。
那么44.1kHz可以称作“采样率”了。
所谓16Bit、8Bit就是“采样深度”,你也可以理解为“分辨率”。
此话怎讲呢?
你已经知道,声音如今也是可以“画”出来的,那么每个点处在什么位置,都必须有个具体“说法”,如果每个点的位置越精确,最后得到的声音就越好;如果用以表示每个点位置的数字越详细,也就能越精确了!
计算机是采用2进制算法的,那么“8Bit”就表示:
用8个“0”或“1”来记录一个点的位置,结果是可以表达(或说“分辨”)出64种音高。
16Bit,能够用16个“0”或“1”组成一组数据来记录一个点的位置,结果在同一个点的位置可以表达出256种音高。
(大多数乐器的音色虽说也没那么复杂,但别忘了:
音色,特别是乐器的音色,它的泛音是非常丰富的,虽然有一部分泛音你不一定能听到,但也会对音色产生很大影响,如亮度,厚度、质感、动态等)
一轨Stereo(立体声)由2轨Mono(单声道)组成,但仅仅是简单地把2轨完全相同的单声道要拼在一起,得到的却并不是一轨真正的立体声。
一条立体声音轨的左右声道并不完全相同,有时甚至相差很大。
你不妨做个简单的实验:
找个比较嘈杂的地方(饭店、教室、商店等等),先把左耳捂主尽可能听不到声音,此时把右耳听到的声音记在心里;然后反着再做一遍;比较2只耳朵听到的结果,你很容易发觉2个结果相差很大;但把手放下后,声音又是如此的真实!
好,办法不就来了?
所谓立体声就是模拟左、右耳朵听到的不同声音,然后同时播放出来!
左、右声道的声音当然不太一样了,否则就没有“真实”感。
现代立体声技术是基于“心理声学”发展起来的,而且越来越依赖心理声学的研究。
最初人们发现,人耳的听觉受耳朵的位置、方向还有心理状态影响很大!
于是,便可以通过利用人耳听觉上的偏差(或称错觉),来模拟真实空间里声音状态。
举个例子:
如果有个声音在你的左面发出,你是如何判断出它是在你的左边的呢?
最简单的,因为你首先发现你左耳听到的声音比右耳朵的“响”(事实上,频段、音质、时间也不同的)。
十一、MIDI控制码(Controllers)
对任何一个MIDI玩家来说,MIDI中的控制码是最重要的功能。
任何一首优秀的MIDI作品中,控制码的使用时刻体现出作者的一番苦心。
作品质量直接受控制码的影响,往往要花去整个制作周期的很大一部分。
倒也不是说控制码很难用、难学,而是需要不断“雕琢”才能令作品质量更上一层楼,甚至整体质量发生质的升级,展现出令你无法相信的好效果,从此不再抱怨设备不够“专业”。
想来,录音棚里的制作不也如此这般吗?
优秀作品总需要不断“雕琢”才得以诞生。
在给您详细介绍前,有一点要说明:
目前大多数音源、合成器,整体上所有轨道是“公用”一套内置效果器,不存在各轨道可以独立使用自己的效果器;稍微高档点的,会给打击乐器组单独提供一套效果器(打击乐器的声音特征与其它乐器有很大区别,能够独立使用一套效果器将大大改善打击乐器音质、动态);最新一代的设备开始向我们的希望靠拢了,但现阶段价格过高。
单一MIDI设备要做出高质量的音场效果是很难的!
就是因为大家都在一个空间里象挤公共汽车一样,音场很容易变地模糊、扭曲,你就不得不去反复权衡、调整。
当然,各厂商对音源内置效果器的做法各行其道,你首先要做的就是要多看器材说明书!
!
我们在这只能给您做个大概的描述,好让您能自己看得懂说明书。
每家厂商对不同的设备内置效果器的使用上有不同的限制!
反过来说,如果每样乐器都给你独立效果器,也不是那么简单的,某种程度上说,整体音场的结构、效果调整会更复杂,除非你对声音、音场及其特性有相当的了解,你才会面对一堆器材说“太棒了!
”。
下面是MIDI1.0协议对128个控制码的基本定义。
0、音色库选择MSB
1、颤音深度
2、呼吸(吹管)控制器
3、--
4、踏板控制器
5、连滑音时间
6、高位元组数据输入(DATAENTRYMSB)
7、主音量
8、平衡控制(BALANCE)
9、--
10、相位调整
11、情绪(音量)控制器
12-15、--
16-19、一般控制器(#1-#4)
20-37、--
38、低位元组数据输入(DATAENTRYLSB)
39-63、--
64、保持音踏板1(延音踏板)
65、滑音(在音头前加入上或下滑音做装饰音)
66、持续音
67、弱音踏板
68、连音踏板控制器
69、保持音踏板2
70-79、--
80-83、一般控制器(#5-#8)
84、连滑音控制
85-90、--
91、混响效果深度
92、(未定义的效果深度)
93、合唱效果深度
94、(未定义的效果深度)
95、(未定义的效果深度)
96、数据累增
97、数据递减
98、未登记的低元组数值(NRPNLSB)
99、未登记的高元组数值(NRPNMSB)
100、已登记的低元组数值(RPNLSB)
101、已登记的高元组数值(RPNMSB)
102-120、--
121-127、保留给轨道模式信息用
以上列表仅做参考而已,因为各厂商对自己的产品都有各自的定义,请各位多看看器材说明书!
!
!
如,在“追梦128”声卡上使用了DREAM9407芯片,DREAM公司定义#80控制码为“选择混响效果类型”、#81控制码为“选择合唱效果类型”,这在大多数设备上需要通过系统码来做的事情,你就可以直接通过控制码来完成,方便了许多,不是吗?
又例:
XG格式里
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