Musical Instrument Digital Interface

Přenos dat je sériový a asynchronní (podobný např. RS-232) s rychlostí 31250 bit/s. Používá proudovou smyčku s proudem 5 mA a galvanickým oddělením na vstupu.

MIDI konektory a kabely.

Pro propojení přístrojů se používají 5-pólové konektory DIN a dvojžilové stíněné kabely. Komunikace je jednosměrná, pro obousměrnou komunikaci musí být přístroje vybaveny více konektory. Některé přístroje obsahují až tři konektory označené In, Out a Thru. Konektor In je vstupní, přes konektor Out jsou vysílány MIDI zprávy generované zařízením a na konektor Thru jsou kopírována data přicházející na vstup. Některá MIDI zařízení používají funkci Soft Thru, která slučuje vstupní data s interně generovanými daty a vše posílá na konektoru Out.

Moderní přístroje podporují obousměrnou MIDI komunikaci přes nestandardní rozhraní, např. přes USB pro propojení k PC nebo Bluetooth pro propojení s mobilními zařízeními typu iPad.

Komunikace MIDI nepřenáší mezi hudebními nástroji audio signál (zvuk), ale informace o událostech. Typicky informace, co hudebník se svým nástrojem dělá. Například u keyboardu o stisku nebo puštění klávesy či použití jiného kontroleru, jako je třeba pedál nebo potenciometr. Událost může mít několik parametrů. Například stisk klávesy má dva parametry. Která klávesa byla stisknuta a jak rychle/silně byla stisknuta.

Nástroj může MIDI události jen vysílat (má jen vysílač), nebo jen přijímat nebo vysílat i přijímat. Jen vysílač mají typicky master keyboardy, kterými se ovládají ostatní MIDI nástroje a které nejsou vybaveny vlastním syntezátorem. Přijímač i vysílač mají typicky keyboardy, které umožňují posílat hru hráče třeba do nahrávacího sequenceru, ale mohou být i ovládány z master keyboardu a fungovat jako syntezátor. Je také možné nechat keyboard ovládat ze sequenceru, kdy keyboard na základě přijímaných událostí hraje hudební podklad a do toho na něm současně hraje živě hudebník.

Komunikace se přenáší pomocí stavových a datových bytů. Datový byte může nabývat hodnot 0x00 až 0x7F a stavový byte může nabývat hodnot 0x80 až 0xFF. Na první pohled se tak od sebe liší stavem 8 bitu. Událost začíná typicky stavovým bytem, který specifikuje o jakou jde událost a za ním může následovat jeden nebo více datových byte. V době vzniku MIDI se šetřilo každým byte, takže protokol je navržen datově velmi úsporně. Je to nutné i pro pomalost sériové komunikace, aby bylo možno skrz dráty dostat co nejvíc událostí. Z toho důvodu se stavový byte nevysílá zbytečně opakovaně za sebou, ale jen při změně události. Je-li událost stejná, posílají se jen datové byte, nazývá se to Running Status.

MIDI kanály

Události se přenáší v tzv. kanálech, kde každý kanál představuje jeden zvuk (zvukový program), ať reálný (fyzický) nebo virtuální (zvuková banka v klávesách). MIDI specifikace definuje max. 16 kanálů. Tento limit umožňuje použít současně 16 zvuků. V elektronických klávesách a podobně pak může současně hrát max. 16 různých virtuálních nástrojů. Stejné omezení platí i pro MIDI soubory (SMF). Kanál 10 je vyhrazen pro sadu bicích nástrojů, ostatním kanálům lze přiřadit libovolný zvuk. Je-li počet kanálů omezující, mohou se v jednom kanálu různé zvuky střídat.

Hra na klaviaturu se může přenášet i do několika kanálů, běžně až do čtyř. Záleží na možnostech a nastavení daného nástroje. To umožňuje, aby hudebník současně ovládal nástrojů několik - buď přes rozdělenou klaviaturu (každou rukou může hrát jiný zvuk, třeba basu a kytaru), nebo přes vrstvy, kdy stisknutím jedné klávesy zazní několik zvukových barev současně.

MIDI události

MIDI události jsou rozděleny na kanálové a systémové. Kanálové události se týkají jen nástroje pro daný kanál, systémové události se týkají všech nástrojů (platí pro všechny kanály).

Kanálové události:

0x8n – NOTE-OFF – note no – velocity

0x9n – NOTE-ON – note no – velocity'

0xAn – AFTERTOUCH – note no – pressure

0xBn – CONTROLLER – controller no – data'

0xCn – PROGRAM CHANGE – program no

0xDn – CHANNEL PRESSURE – pressure

0xEn – PITCH BEND – data1 – data2

n: 0 až F, číslo kanálu

note no: 0 až 127, číslo noty, střední C je 60

controller no: 0 až 127, adresa kontroleru. Adresy běžných kontrolerů jsou definovány, ale i tak je to zdroj možných nekompatibilit. Hodnotou je jeden datový byte, tedy číslo 0 až 127. U kontrolerů, kde je hodnota 0 až 127 nedostatečná, se věc řeší použitím dvouhodnotového kontroleru, což jsou v praxi dva kontrolery, jenž se považují za jeden a jejichž hodnoty se bitově sečtou. Tím je ale počet adres pro kontrolery omezen na pár desítek, což nemusí být dostačující. Omezení počtu adres kontrolerů se řeší mechanismem speciálního kontroleru, jenž sám představuje volbu kontroleru, tj. jeho hodnota je adresa kontroleru. Tento speciální kontroler je dvouhodnotový, což dává možnost adresovat přes 16 000 kontrolerů.

program no: 0 až 127, číslo zvuku. Přiřazení čísel zvukům definuje norma General Midi (GM). Dnešní nástroje jsou ale mnohdy vybavený stovkami různých zvuků. Řeší se to přepínáním zvukových bank, kdy parametr PROGRAM vybírá zvuk ze zvolené banky. Banka se volí pomocí speciálního dvouhodnotového kontroleru, tj. počet bank může být přes 16 000. Není-li zvolena banka, pak se považuje za výchozí banku banka číslo 0, která podléhá adresaci nástrojů dle GM. Ostatní banky jsou v rukou výrobců nástrojů a nejsou kompatibilní, tj. např. do banky 10 na adresu 5 může dát každý výrobce jiný zvuk. Existují různé další normy jako GS nebo XG, které jsou ale firemní a nejsou podporovány napříč všemi výrobci. To omezuje nebo ztěžuje používání ne-GM nástrojů, MIDI souborů a podobně.

pitch bend: to je kontroler, který jakýmsi řízením osudu dostal vlastní událost. Datové byty 1 a 2 se bitově sčítají, takže výsledkem těchto hodnot je jedna 14bitová hodnota.

Systémové události:

0xF0 – SYSTEM EXCLUSIVE START – id výrobce – ... – 0xF7 0xF1 – MTC Quarter Frame Message – da 0xF2 – Song Position – data1 – data2 0xF3 – Song Select – data 0xF4 - 0xF5 - 0xF6 – Tune Request 0xF7 – SYSTEM EXCLUSIVE STOP 0xF8 – MIDI Clock 0xF9 - 0xFA – MIDI Start 0xFB – MIDI Continue 0xFC – MIDI Stop 0xFD – 0xFE – Active Sense 0xFF – Reset