MIDI 2.0

MIDI 2.0 – nowy standard technologiczny w muzyce

19 stycznia 2020 roku oficjalnie ogłoszono nową specyfikację MIDI 2.0. To bardzo ważne wydarzenie w świecie muzyki. Standard MIDI 1.0, który jest powszechnie wykorzystywany w instrumentach i aplikacjach muzycznych, służy nam już prawie od czterech dekad!

MIDI 2.0 – 37 lat po MIDI 1.0

W 1983 roku producenci instrumentów muzycznych połączyli swoje siły, tworząc wizjonerską specyfikację – MIDI 1.0. Jest to pierwszy standard, który określa uniwersalny interfejs cyfrowy instrumentów muzycznych. Standard bardzo dobrze oparł się próbie czasu. Po 37 latach od jego wprowadzenia, nadal stanowi on podstawę w komunikacji instrumentów i aplikacji muzycznych.

Możemy oczywiście wskazać różne niedoskonałości i ograniczenia standardu MIDI 1.0. Usprawiedliwia je jednak ogromny postęp, jaki dokonał się w międzyczasie w informatyce. Spróbujmy sobie tylko uświadomić, że zaledwie rok przed ogłoszeniem standardu MIDI 1.0 odbyła się premiera komputera Commodore 64. Ten moment możemy traktować jako symboliczny początek epoki 8-bitowych komputerów. Po 8-bitowcach nadeszły i przeminęły komputery 16-bit (Amiga, Atari ST, pierwsze PC-ty). Te z kolei zastąpiliśmy komputerami w architekturze 32-bit, a następnie 64-bit. Standard MIDI 1.0 przetrwał te wszystkie czasy i nadal funkcjonuje, praktycznie bez żadnych zmian. MIDI 1.0 spotkamy w każdym komputerze i smartfonie, nie wspominając o syntezatorach, czy aplikacjach przeznaczonych do produkcji muzyki. MIDI 1.0 wykorzystuje się także w systemach oświetlenia scenicznego. Nie ma wątpliwości, że po tylu latach „należało się” już odświeżenie tego standardu.


Nie chciało mi się wierzyć, że doczekamy się MIDI 2.0. Obserwuję wojny na standardy praktycznie w każdej branży technologicznej. Nie widziałem przyczyny, dlaczego akurat producenci instrumentów i aplikacji muzycznych mieliby się dogadać. Jakimś cudem udało się! MIDI 2.0 ma szansę wnieść największy postęp od dziesięcioleci w technologii muzycznej. Otwiera nam drogę do zupełnie nowych zastosowań, lecz jednocześnie zapewnia zgodność ze standardem MIDI 1.0. Ta wsteczna kompatybilność ma ogromne znaczenie dla wszystkich posiadaczy sprzętu.

Środowisko w standardzie MIDI 2.0. Schemat blokowy. Rysunek pochodzi ze strony MIDI.org.
Środowisko w standardzie MIDI 2.0. Źródło: MIDI.org

Poniżej przedstawiam najważniejsze zmiany na lepsze, których możemy oczekiwać, gdy pojawią się już pierwsze instrumenty i aplikacje zgodne z MIDI 2.0.

MIDI-CI i dwukierunkowa komunikacja

W MIDI 1.0 komunikacja jest jednokierunkowa: od urządzenia nadającego do odbierającego. Zasadnicza zmiana, którą wprowadzono w specyfikacji MIDI 2.0, to protokół komunikacji oparty na dwukierunkowej wymianie danych. Pierwsza faza komunikacji pomiędzy urządzeniami określana jest mianem MIDI-CI (MIDI Capability Inquiry). Jest to faza negocjacji protokołu. Urządzenia ustalają wówczas, czy obydwa są w stanie posługiwać się protokołem MIDI 2.0. Urządzenie zgodne ze standardem MIDI 2.0 potrafi rozpoznać, czy sprzęt po drugiej stronie również obsługuje ten standard. Jeżeli wykryje, że nie ma takich możliwości, wówczas domyślnie komunikuje się ze „staruszkiem” przy pomocy MIDI 1.0. Ten mechanizm stanowi podstawę zapewnienia wstecznej kompatybilności urządzeń.

Rozdzielczość 32-bit, ponad 32 tys. kontrolerów i lepszy timing

Posłużę się językiem sprzedawców:

„Standard MIDI 2.0 wprowadza niespotykaną precyzję ekspresji muzycznej i artystycznej, definiuje na nowo rolę, jaką odgrywają kontrolery w tłumaczeniu ludzkich gestów ekspresji artystycznej na język danych zrozumiałych dla komputera”.

Mówiąc konkretniej:

Standard MIDI 2.0 przygotowano z myślą o możliwości wykorzystania 32768 kontrolerów. Całkiem sporo. Przewidziano nawet osobne kontrolery dla poszczególnych nut! Kontrolery operują z 32-bitową rozdzielczością, co w praktyce oznacza możliwość odwzorowania bardzo płynnych zmian ich wartości. Ta zwiększona rozdzielczość kontrolerów skutkuje też znacznym wzrostem precyzji artykulacji (velocity) i wysokości tonu (pitch), obsługiwanych w komunikatach Note On.


Kolejnym ulepszeniem w standardzie MIDI 2.0 jest lepszy timing. Nie chodzi tu o kompensację latencji, lecz o mechanizm stabilizujący synchronizację urządzeń pracujących w oparciu o własne wewnętrzne zegary. Celem działania tego mechanizmu jest redukcja zjawiska związanego z „rozjeżdżaniem się” zegarów urządzeń, dającego niekorzystny dla ucha efekt określany jako „jitter”. Trick ma polegać na tym, że urządzenie transmitujące komunikaty MIDI wysyła je wcześniej, niż faktycznie są potrzebne po stronie odbiorcy. Komunikaty te są oznakowane znacznikiem czasu. Dzięki temu mogą być wykorzystane dopiero wtedy, kiedy są faktycznie potrzebne. Działanie tego sprytnego mechanizmu buforowania komunikatów MIDI (Jitter Reduction) odczują ponoć korzystnie także użytkownicy niektórych urządzeń zgodnych ze standardem MIDI 1.0.

PROFILE CONFIGURATION – standardowe profile konfiguracji

MIDI-CI wykorzystuje mechanizm określany mianem Profile Configuration. Chodzi tu o możliwość przypisania do jednego fizycznego kontrolera MIDI, zamiennie, różnych profilów konfiguracyjnych. Pozwala to wygodnie przełączać się pomiędzy różnymi funkcjami, np. pianina, organów suwakowych, czy miksera. Po wybraniu profilu np. „miksera”, suwaki i potencjometry w naszym fizycznym kontrolerze zostaną automatycznie przypisane do najbardziej oczywistych funkcji miksera. Znajdziemy pod ręką takie funkcje, jak sterowanie poziomami tłumików, ustawieniami panoramy, czy korekcją barwy. Jeżeli natomiast wybierzemy „organy suwakowe”, zostaną zmapowane przydatne funkcje do obsługi organów, np. regulacja głośności piszczałek i prędkość wirowania głośników. Z perspektywy muzyka, pojawienie się Profilów pozwoli zaoszczędzić czas, usprawni pracę i wyeliminuje konieczność żmudnego, ręcznego programowania kontrolerów.

Komunikaty PROPERTY EXCHANGE

Profile odnoszą się do konfiguracji całego urządzenia. W przeciwieństwie do nich, komunikaty Property Exchange umożliwiają wymianę pomiędzy urządzeniami szczegółowych informacji dotyczących pojedynczych parametrów. Możemy wykorzystać je np. do odczytania lub ustawienia nazwy presetu, czy listy patch-ów. Możemy zmapować wybrane kontrolery albo sterować jakąś specyficzną funkcją syntezy w konkretnym instrumencie. Krótko mówiąc, urządzenie MIDI 2.0 może tą drogą uzyskać wszystkie potrzebne informacje o innym urządzeniu MIDI, lub nim sterować. Przykładowe zastosowanie, to możliwość wyświetlania na ekranie DAW wszystkich parametrów sprzętowego syntezatora. Dzięki komunikatom Property Exchange, możemy sterować fizycznym urządzeniem tak samo, jak zrobilibyśmy to z jego wirtualnym odpowiednikiem.

Standard dobrze przygotowany na przyszłość

MIDI 2.0 to rezultat globalnej współpracy wielu producentów zrzeszonych w The MIDI Association. Opracowanie nowego standardu zajęło ponad dziesięć lat. W przeciwieństwie do standardu MIDI 1.0, który początkowo był powiązany z konkretną implementacją sprzętową, nowy format danych Universal MIDI Packet ułatwia implementację MIDI 2.0 przy pomocy dowolnego cyfrowego medium. Może być nim np. złącze USB lub sieć Ethernet. Standard został zaprojektowany w taki sposób, że zarezerwowano dużo przestrzeni na nowe komunikaty MIDI, które pojawią się dopiero w przyszłości, a dziś nie potrafimy ich jeszcze przewidzieć. Specyfikacja MIDI będzie się więc rozwijać. Nad jej rozwojem i zapewnieniem przyszłej kompatybilności pieczę sprawować będzie Stowarzyszenie Producentów MIDI (The MIDI Association), w bliskiej współpracy z Association of Musical Electronics Industry (AMEI).

Dokumentacja MIDI 2.0

Dokumentację MIDI 2.0 można pobrać na stronie https://www.midi.org (trzeba się w tym celu zarejestrować).

Leave a Reply

Witryna wykorzystuje Akismet, aby ograniczyć spam. Dowiedz się więcej jak przetwarzane są dane komentarzy.