INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA
UNIDAD CULHUACAN
SEMINARIO:
TECNICAS DE GRABACION Y REPRODUCCION DEL SONIDO
TEMA:
M I D I
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE
INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA PRESENTAN:
RODRIGO GONZÁLEZ FERNÁNDEZ AZUCENA MEJORADA OLIVO
ASESORES DEL SEMINARIO:
ING. LUIS GERARDO HERNÁNDEZ SUCILLA ING. SERGIO VÁZQUEZ GRANADOS
México, D.F., Abril de 2008.
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD CULHUACÁN
T E S I N A
QUE GENERA EL TÍTULO: INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA POR LA OPCIÓN DE TITULACIÓN: SEMINARIO
DENOMINADO: TÉCNICAS DE GRABACIÓN Y REPRODUCCIÓN DEL SONIDO
VIGENCIA: FNS30697/11/2007
DEBERÁ DE REALIZAR: GONZÁLEZ FERNÁNDEZ RODRIGO
MEJORADA OLIVO AZUCENA
“ M I D I “
JUSTIFICACIÓN
ANTECEDENTES TEÓRICOS INTRODUCCIÓN
CONCEPTOS BÁSICOS
CAPÍTULO 1 EL PROTOCOLO MIDI CAPÍTULO 2 ¿QUÉ ES EL MIDI?
CAPÍTULO 3 CONECTORES Y CONFIGURACIONES CAPÍTULO 4 MODOS MIDI
CAPÍTULO 5 CANALES MIDI CAPÍTULO 6 MENSAJES MIDI
CAPÍTULO 7 MANEJO DE MENSAJES MIDI
CAPÍTULO 8 SOFTWARE CON HERRAMIENTAS MIDI (PROTOOLS) ESTUDIO ECONÓICO
CONCLUSIONES BIBLIOGRAFIA
MÉXICO D.F. ABRIL DE 2008
ASESORES.
_______________________ _______________________
ING. LUIS GERARDO HERNÁNDEZ SUCILLA. ING. SERGIO VÁZQUEZ GRANADOS.
______________________________________
M. EN C. HÉCTOR BECERRIL MENDOZA.
JEFE DE LA CARRERA DE INGENIERÍA EN COMUNICAIONES Y ELECTRÓNICA
AGRADECIMIENTOS
A MIS PADRES Porque estuvieron conmigo apoyándome en todo momento, porque un triunfo mió es de ellos; por sus cuidados, amor y comprensión por sus sabios consejos
que me orientaron en el camino de la vida; porque gracias a mis padres he llegado a logar uno de los
anhelos mas grandes de mi vida.
A LA ESIME
ESIME Que me abrió sus puertas integrándome a ella, y otorgándome las herramientas necesarias para desarrollar mi carrera con un gran profesionalismo.
Por darme un espacio en dentro de ella. Me brindó amigos, compañeros y experiencias inolvidables.
AL INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL:
Que me permitió ser parte de una Gran Institución haciendo realidad mis sueños de convertirme en una profesional alcanzando mis metas y que ser Politécnico me llena de orgullo aspirando a elevar el nombre de esta Institución dentro de mi carrera.
RODRIGO GONZÁLEZ FERNÁNDEZ
AGRADECIMIENTOS
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
Gracias al Instituto Politécnico Nacional por permitirme crear un ámbito de estudio, por los conocimientos, porque como Institución para mí es la más importante, un orgullo que me llena de alegría; porque me abrió sus puertas para que me creara un futuro, porque me formo como persona y como profesionista.
ESIME
A LOS PROFESORES.
Que compartieron sus experiencias laborales como personales, sus enseñanzas, su dedicación por formar profesionistas con dedicación y amor a su profesión, porque son un ejemplo a seguir, un cofre de sabiduría; gracias por corregir mis errores, por la paciencia al enseñarme y porque me abrieron ese cofre de sabiduría que me hizo cada vez más grande.
Por permitirme ser parte de esta gran escuela y proporcionarme las bases suficientes para formarme como profesionista.
LOS AMO CON TODO MI CORAZON AZUCENA MEJORADA OLIVO DIOS
Por darme la VIDA, por la familia tan bonita que me diste y por este BEBÉ que viene en camino.
GRACIAS Por darme la vida.
SUSANA Y EDUARDO que con su entrega y su apoyo incondicional lograron hacer de mí una gran persona otorgándome principios, valores y su gran amor. Dándome su comprensión, tiempo y compartiendo conmigo este gran sueño hoy por fin cumplido.
A MI HERMANO
EDUARDO por sus consejos, compañía desde que éramos niños, cariño, apoyo y fe que ha puesto en mí.
Deseo que logre lo mismo que yo ya te falta poco échale ganas tu puedes sabes que eres mi orgullo.
A DIEGO
El amor de mi vida que me has apoyado, dado tu tiempo, comprensión, que con tu amor me has brindado gran fuerza para lograr mis metas estos 6 años y este BEBÉ que viene en camino.
Estoy orgullosa de que ya casi terminas tu carrera SUERTE
A MI FAMILIA
Por sus consejos, por la educación que me dieron, los valores, sobre todo por el amor y cariño que me dan día a día y siempre me han impulsado a salir adelante.
A MIS PADRES
INDICE PAG.
JUSTIFICACIÓN 1
ANTECEDENTES TEÓRICOS 2
INTRODUCCIÓN 3
CONCEPTOS BÁSICOS 4
CAPITULO 1 “EL PROTOCOLO MIDI” 5
1.- Conexiones y cadenas MIDI 6
2.- ¿Cuál es la utilidad de MIDI THRU? 7
3.- ¿Qué es un SAMPLER? 8
CAPITULO 2 “QUÉ ES EL MIDI” 9
CAPITULO 3 “CONECTORES Y CONFIGURACIONES” 10
1.- Cables y conectores 10
2.- Pasos necesarios para conectar el Arduino a un dispositivo MIDI. 12
3.- Conexión a través del puerto MIDI de la tarjeta de sonido del ordenador. 12
4.- El estándar de transmisión MIDI. 13
5.- Hardware 13
6.- Aparatos 14
7.- Conexiones 14
8.- Software 15
9.- Bytes MIDI 16
10.- Canales MIDI 17
11.- Instrumentos MIDI 17
CAPITULO 4 “MODOS MIDI” 20
1.- Controlador y unidad generadora de sonido 20
2.- Control de instrumentos musicales 20
3.- Control MIDI por computadora 21
4. - Software 22
CAPITULO 5 “CANALES M I D I” 24
1.- ¿Como funciona? 24
2.- MIDI básico 25
CAPITULO 6 “MENSAJES MIDI” 27
1. – Aftertouch 27
2. - Pitch Bend 28
3. - Program Change. 28
4. - Control Change 28
5. - Bank Select 29
6. - RPN, NRPN 29
7. - Mensajes Mode 29
8. - Mensajes System 30
9. - System Common 30
10. - System Real Time. 31
11. - System Exclusive 31
12. - Running Status 32
13. - Secuenciadores y archivos estándar MIDI 33
CAPITULO 7 “MANEJO DE MENSAJES MIDI” 34
1.- Equipo MIDI básico 35
2.- Equipo externo 36
3.- Equipo virtual 37
CAPITULO 8 SOFTWARE CON HERRAMIENTAS MIDI (PROTOOLS) 39
ESTUDIO ECONÓMICO 65
CONCLUSIONES 67
BIBLIOGRAFÍA 69
JUSTIFICACION
Principalmente este tema de MIDI lo estamos desarrollando ya que es un tema que le hace falta difusión en la escuela ya que en el ámbito laboral es muy utilizado y práctico.
En esta sección hemos colocado artículos y definiciones dentro de los campos del audio y el mundo de la informática, no pretende ni con mucho ser un tratado o la última palabra sobre el tema, si no más bien ser un vehículo de comunicación e información para los lectores de este.
Están escritos en un lenguaje sencillo, casi coloquial, con la finalidad de llegar a todo público y quitarle lo “almidonado” a los temas.
En el caso que nos interesa, diremos que son archivos, que una vez interpretados por los módulos o tarjetas nos permiten obtener música y que tienen entre sus principales características las siguientes:
Ventajas: Son archivos con información multicanal y que en términos de la cantidad de bits que consumen aquí llamaremos a esta cualidad “peso” es del orden de los Kb (es decir “pesan poco”) por esa razón son muy populares en Internet.
Desventajas.- La calidad final del audio depende del módulo o tarjeta que lo reproduce, si tenemos una tarjeta genérica barata el sonido final no será bueno.
Para nosotros en el estudio esto no tiene importancia, pues no solo lo interpretarán módulos de sonido profesionales, sino que además usaremos varios y sus respectivas salidas serán tratadas individualmente para construir una buena mezcla final, además podemos combinarlos con sonidos acústicos.
Muchos teclados modernos tienen “secuenciadores” que son programas que permiten grabar lo que el músico interpreta e ir “encimando” otros instrumentos (canales o tracks) hasta terminar una canción, al final el aparato nos permite
“salvar” (grabar el archivo o secuencia en un medio físico como lo es un disquet) en formatos propietarios y también en MIDI.
Esto genera una gran variedad de posibilidades para poder hacer diferentes tipos de conexión, y permite al músico elegir desde un principio, la instalación más adecuada dependiendo del tipo de trabajo que tiene que realizar con su equipo.
Y precisamente para este juego de posibilidades, cada instrumento MIDI tiene las siguientes "salidas" y "entradas" físicas (con la parte hembra del cable tipo DIN) en él: IN, OUT, THRU.
ANTECEDENTES TEORICOS
MIDI, (Musical Instruments Digital Interface), fue desarrollado en 1983 por un consorcio de fabricantes de sintetizadores -Yamaha, Roland, Kawaii y Sequential Circuits, y es un método para comunicar datos de ejecución musical a través de instrumentos electrónicos.
Antes de la creación del MIDI la mayoría de los sintetizadores usaban el flujo de corriente eléctrica para controlar aspectos de la generación de sonido -altura, volumen inicial de la nota, duración, cambio de amplitud y timbre en el tiempo, etc.- Cada fabricante usaba, sin embargo, diferentes standards eléctricos.
MIDI fue la respuesta industrial a un mercado que demandaba compatibilidad de los instrumentos electrónicos. Usando los extraordinarios avances de la década en tecnología digital, los instrumentos equipados con MIDI emplean microprocesadores para convertir acciones de ejecución (qué tecla se acciona, con que velocidad, qué pedales están abajo, qué programa se usa, etc.) en un flujo de datos codificados digitalmente. Los datos digitales se pasan de un instrumento a otro a través de una interfaz serial, requiriendo un sólo cable para cada conexión. Por medio de este método una multiplicidad de instrumentos pueden compartir datos musicales.
Originalmente concebida como una herramienta para la ejecución "en vivo", la interfaz MIDI proliferó con sorprendente velocidad. Actualmente pueden encontrarse puertos de comunicación MIDI no sólo en sintetizadores, sino también en consolas, controles de luz, procesadores de efectos y computadoras personales.
El hardware emplea conectores DIN de 5 pins dispuestos en 180 grados. Los cables de conexión deben estar limitados a una longitud máxima de 15 metros, Los datos se transmiten en serie como un flujo de ceros (paso de corriente) y unos (ausencia de corriente) a una velocidad de 31,25 Kbaud (31.250 bits por segundo).
Los puertos de entrada se denominan MIDI IN y los de salida MIDI OUT.
Opcionalmente existe un conector adicional denominado MIDI THRU que envía una copia de los datos ingresados por MIDI IN hacia otros instrumentos, permitiendo encadenarlos en serie. En algunos instrumentos el MIDI THRU es omitido, de la misma manera que, por no generar usualmente ningún dato MIDI, los procesadores de efectos carecen de MIDI OUT.
INTRODUCCION
A principios de los años 80, la tecnología de los sintetizadores había conseguido avances importantes en su empeño para conseguir instrumentos capaces de reproducir sonidos espectaculares tanto, creando imágenes de sus correspondientes acústicos como produciendo tonos irreales inventados por la imaginación de algunos músicos que encontraron en estos sonidos nuevas inspiraciones y medios para su creatividad. Sin embargo, uno de los problemas que permanecían sin solucionar era la incompatibilidad entre diferentes instrumentos, incluso de la misma marca.
Si consideramos que los sintetizadores eran monofónicos (que solo son capaces de producir una sola nota a un tiempo), podemos imaginar que estos aparatos eran incapaces de competir con los verdaderos pianos o las guitarras que eran dos de los instrumentos más usados en la música moderna. Este problema conllevó a que en 1982, un tal Dave Smith de la fabricante Sequential, se propusiera realizar el «milagro» de poner de acuerdo a las grandes compañías para crear un protocolo o norma de comunicación entre los instrumentos que fuese respetada por todos los aparatos. La idea básica era permitir hacer sonar a más de un aparato a la vez, creando así un instrumento polifónico por el sistema de adición de varios componentes.
Las especificaciones se prepararon a mediados del 82 y se publicaron a finales del mismo año bajo el título « The Complete SCI MIDI» abreviándose el nombre a M.I.D.I. (Musical Instruments Digital Interface). El primer sintetizador que salió al mercado ostentando el logo MIDI fue el Prophet 600 de Sequential, a mediados del 83. Una prueba del éxito de MIDI es que en 1996, sigue siendo el estándar que respetan todos los instrumentos -y otros artefactos- que ostentan el logo. El sistema es simple de instalar en los aparatos y su estructura sencilla, barata y efectiva, permite que sea factible su instalación en cualquier producto, desde los más económicos hasta los más costosos.
El concepto MIDI que traduce al español como «Interfaz Digital Instrumentos Musicales», no es más que eso; un Interfaz (o Interface; como lo queramos traducir) para la comunicación entre los instrumentos. Aunque en un principio, la idea era comunicar sólo "instrumentos musicales", el protocolo se ha estandarizado de tal manera que lo podemos encontrar en muchos sistemas que no se pueden clasificar como instrumentos en el total sentido de la palabra, aunque estén relacionados con la música. Por ejemplo, actualmente podemos programar junto con nuestras canciones, la secuencia de las luces para directo y controlar cuándo empieza a andar un grabador análogo, entre otras muchas aplicaciones.
CONCEPTOS BASICOS
MIDI.- son las siglas de Musical Instrument Digital Interface (Interfaz Digital de Instrumentos Musicales). Se trata de un protocolo industrial estándar que permite a las computadoras, sintetizadores, secuenciadores, controladores y otros dispositivos musicales electrónicos comunicarse y compartir información para la generación de sonidos.
Esta información define diversos tipos de datos como números que pueden corresponder a notas particulares, números de patches de sintetizadores o valores de controladores. Gracias a esta simplicidad, los datos pueden ser interpretados de diversas maneras y utilizados con fines diferentes a la música. El protocolo incluye especificaciones complementarias de hardware y software.
SINTETIZADOR.- es un instrumento musical electrónico diseñado para producir sonido generado artificialmente, usando técnicas como síntesis aditiva, substractiva, de modulación de frecuencia, de modelado físico o modulación de fase, para crear sonidos.
El sintetizador crea sonidos mediante manipulación directa de corrientes eléctricas (como los sintetizadores analógicos), mediante la manipulación de una onda FM digital (sintetizadores digitales), manipulación de valores discretos usando ordenadores (sintetizadores basados en software), o combinando cualquier método.
En la fase final del sintetizador, las corrientes eléctricas se usan para producir vibraciones en altavoces, auriculares, etc.
Este sonido sintético se distingue de la grabación de sonido natural, donde la energía mecánica de una onda de sonido se transforma en una señal que más tarde se convertirá de nuevo en energía mecánica durante su reproducción.
El término "sintetización del habla" se usa también en el procesado electrónico de voz, a menudo en relación con decodificadores de voz.
SAMPLER.- es un aparato que permite muestrear digitalmente secuencias sonoras o samples para ser reproducidas posteriormente, o transformadas mediante efectos. También permite recuperar y almacenar estas en un soporte de almacenamiento secundario, como discos duros, unidades ZIP, disquetes, etc.
CAPITULO 1 EL PROTOCOLO MIDI
MIDI (Musical Instruments Digital Interface) es el lenguaje que utilizan actualmente muchos instrumentos para comunicarse entre ellos, enviar y recibir datos y sincronizarse. Nació dentro del mundo de los sintetizadores como respuesta a una necesidad de los músicos: controlar varios equipos con sus dos manos y hacer capas de varios sonidos entre ellos. Los primeros resultados de esta nueva tecnología se mostraron en el North American Music Manufacturers Show de 1983 en Los Ángeles. La demostración consistió en dos sintetizadores de distintos fabricantes conectados por MIDI con un par de cables; el representante de una de esas dos compañías tocó uno de los sintetizadores... ¡y el público se alborotó entre muecas de asombro al ver como los teclados sonaban juntos! Al igual que dos ordenadores pueden conectarse por módem, dos instrumentos que soporten el protocolo MIDI pueden comunicarse. La información MIDI tiene un carácter netamente musical: se refiere a comandos play-stop, activación de nota, tempo, volumen, etc. aunque su uso avanzado permite muchas más posibilidades.
Una de las nociones erróneas sobre MIDI que es algo material, un formato de sonido en sí mismo. Eso ha llevado a las tópicas y erróneas expresiones "escucha este MIDI que acabo de hacer", "estoy buscando el MIDI de esta canción", y el más inocente de todos ellos, "quiero pasar este WAV a MIDI". Todos estos conceptos se basan en una mala comprensión del MIDI. El MIDI es un protocolo de comunicación, un conjunto de comandos que circulan entre dispositivos MIDI dando órdenes a los mismos respecto a lo que deben hacer. Lo que suena son los aparatos, no "el MIDI" que, además, tiene otras funciones aparte de controlar la ejecución de sonidos.
Cuando alguien pregunta "cómo pasar de WAV a MIDI", está en la misma situación que aquel que tiene una foto digital (un JPG por ejemplo) de un texto y quiere que esa foto se convierta en formato TXT para usarlo en un procesador de textos. Así como el WAV y el JPG son "fotos" digitales de una realidad material (el sonido y la imagen), el MIDI y el TXT son lenguajes que indican a ciertos dispositivos qué deben hacer. En el caso de un sintetizador, el MIDI le dice qué notas deben sonar, a qué volúmenes, etc.; y en el caso de un procesador de textos, el TXT le dice qué caracteres deben presentarse, en qué formato. Es cierto que existen las tecnologías OCR para leer caracteres a partir de una foto, pero esta técnica está implementada en el audio digital con menos fortuna. Existen programas que pueden identificar tonos a partir de un wav y construir mensajes MIDI a partir de ellos, pero normalmente solo funciona con WAV’s monofónicos y no muy complejos.
Conviene hablar un poco del funcionamiento interno de este lenguaje para entender cómo se comporta. La base de la comunicación MIDI es el byte (una unidad de información digital). Cada comando MIDI tiene una secuencia de bytes específica.
El primer byte es el byte de estado (status byte), que le dice al dispositivo MIDI qué función activar. Codificado en ese byte de estado va el canal MIDI. El MIDI opera en 16 canales diferentes, numerados del 0 al 15. Las unidades MIDI aceptarán o ignorarán un byte de estado dependiendo de en qué canal estén configuradas para recibir datos. Sólo este byte de estado tiene codificado el número de canal, ya que los demás bytes de la cadena se asume que circulan en el canal indicado por el byte de estado.
Algunas de las funciones que puede activar el byte de estado son estas: Note On, Note Off, System Exclusive (SysEx), Patch Change, y otras. Así pues, dependiendo del byte de estado, le seguirán un numero diferente de bytes. Por ejemplo, el estado Note On le dice al dispositivo MIDI que empiece a hacer sonar una nota. Así pues, se requerirán dos bytes adicionales al de estado; uno que indique el tono de la nota (pitch byte) y otro que marque la velocidad de la misma (velocity byte). Este último byte de velocidad es el que determina con que fuerza ha sido pulsada esa nota. Aunque no todos los dispositivos MIDI aceptan el byte de velocidad -especialmente los aparatos antiguos o algunos modernos de gama baja- sigue siendo un byte requerido para completar la cadena.
Es importante hacer notar una limitación del lenguaje MIDI, y es su transmisión en serie. Por un cable MIDI discurren todos esos bytes que hemos citado. Pero uno detrás de otro, no todos a la vez. Esto tiene implicaciones prácticas: por ejemplo, si tenemos un teclado controlador conectado a un sampler y estamos enviando datos MIDI al sampler desde el teclado, al pulsar un acorde de varias notas no llegarán todas juntas al sampler, sino una detrás de otra. El proceso se hace a gran velocidad y no hay retardos audibles en este ejemplo, pero en una cadena interconectada de dispositivos MIDI sí podrían surgir problemas, como indicaremos a continuación. Por todo esto, es importante tener una idea de lo que realmente transmiten los datos MIDI: qué bytes y en qué orden.
1.- Conexiones y cadenas MIDI
Son muy importantes las conexiones de 5 pines (fig. 1), para MIDI, como son las de teclados o aparatos en general de MIDI, etiquetados como: IN, OUT y THRU.
Alrededor de estos tres conectores girará todo nuestro sistema MIDI.
Fig. 1 conectores MIDI 5 pines
Por los puertos MIDI IN de un aparato se recibirán todos los mensajes MIDI y por el MIDI OUT cada aparato enviará los suyos. La conexión MIDI THRU es algo que desconcierta, pero no tiene ningún misterio y es de gran utilidad para configurar una cadena. Lo que hace el MIDI THRU es copiar los datos que se reciben por el MIDI IN de ese aparato y enviarlos de nuevo hacia fuera. Aunque del MIDI THRU salgan datos MIDI, no debe confundirse con el MIDI OUT; de este último salen solamente los datos enviados por el mismo aparato, mientras que del THRU sale la copia de los datos recibidos por el aparato en su MIDI IN.
2.- ¿Cuál es la utilidad de MIDI THRU?
Básicamente, enlazar unos aparatos con otros en una cadena, de manera que todos respondan a una fuente de datos MIDI inicial. Como ejemplo práctico (fig. 2), si tenemos un secuenciador MIDI del que nacen todos nuestros mensajes de control y queremos enviarlos a 2 aparatos distintos, tendríamos que establecer la siguiente cadena:
Fig. 2 Cadena MIDI
En nuestro esquema, el secuenciador envía sus datos MIDI por la salida MIDI OUT (A); estos datos son recibidos por el sintetizador a través de su MIDI IN (B), y reenviados por el MIDI THRU (C) hacia el sampler, que los recibe, lógicamente, por su MIDI IN (D). Así pues, los datos del secuenciador estarían siendo recibidos por los dos aparatos, ya que el primero (sintetizador) los recibe directamente por su MIDI IN, y al mismo tiempo los copia y los reenvía por su MIDI THRU hacia el sampler.
3.- ¿Qué es un SAMPLER?
Un sampler (fig. 3), es un aparato que permite muestrear digitalmente secuencias sonoras o samples para ser reproducidas posteriormente, o transformadas mediante efectos. También permite recuperar y almacenar estas en un soporte de almacenamiento secundario, como discos duros, unidades ZIP, disquetes, etc.
Fig. 3 Sampler
Suelen contar con conectores MIDI para ser manipulados desde otros dispositivos electrónicos, como ordenadores o secuenciadores. Permiten transformar las muestras con efectos (eco, reverberación, flanger, etc.), cambiar el tono, el volumen, la intensidad, etc. y posteriormente almacenar estas muestras en disquetes, discos duros, u otros dispositivos similares.
Podríamos seguir conectando dispositivos MIDI en esta cadena, simplemente enlazándolos con el MIDI THRU. Por ejemplo si queremos añadir otro sintetizador, podríamos enviar el MIDI THRU del sampler hacia su MIDI IN. De todos modos, por la cuestión antes mencionada de que el MIDI se transmite en serie, no conviene enlazar una cadena demasiado larga por MIDI THRU, ya que el último aparato de esta cadena podría sufrir retardos al recibir los mensajes. Por esta razón, muchos secuenciadores tienen varias salidas MIDI, para poder enviar los mismos datos en distintas series a diferentes aparatos sin utilizar las conexiones THRU, o al menos reduciéndolas. Por ejemplo, si nuestro secuenciador tuviese dos MIDI OUT, el esquema anterior (fig. 2) no necesitaría el uso de la cadena THRU: simplemente conectaríamos el sintetizador y el sampler a cada una de esas dos salidas, y ambos recibirían los datos del secuenciador al mismo tiempo.
CAPITULO 2 QUÉ ES EL MIDI
El MIDI es un estándar de comunicación adoptado por todos los fabricantes de instrumentos musicales, ordenadores y aparatos de audio/video en general. El MIDI, es por tanto, un protocolo de comunicaciones de datos, capaz de permitir que un instrumento musical pueda controlar a otro. El instrumento controlador recibe el nombre de Maestro o Master. El instrumento o instrumentos controlados reciben el nombre de Esclavo (fig. 4).
Fig. 4 Maestro y esclavo
Básicamente MIDI, se compone de dos aspectos que han de ser obligatoriamente respetados por quien ostente este logo:
a) Los conectores: En todos los casos, serán de tipo DIN de cinco conductores; aunque MIDI sólo hace uso de tres.
b) La disposición de la estructura de los mensajes: La data ha de ser enviada en «secuencias» y por medio de canales.
Los conectores estandarizados son tres: IN, OUT y THRU.
Debemos poner mucho énfasis en aclarar el factor de que MIDI no produce sonidos propios ni graba data audito por el sistema digital, sino que contiene instrucciones para que los dispositivos a los que controla, por medio de esta data, produzcan los sonidos u otras reacciones sin necesidad de "tocarlos" físicamente.
Es comparable, en el campo de los computadores al sistema de PostScript pero, aplicado a la música y periféricos. PostScript describe objetos, en vez de vaciarlos en un mapa de bits. MIDI describe los elementos necesarios para la ejecución de los eventos, tanto musicales como de otra índole, en vez de vaciarlos en los flujos de bits del audio digital. Por lo tanto, se entiende que MIDI es independiente del dispositivo y de la definición o calidad final de los sonidos. Un archivo MIDI puede ser reproducido por cualquier instrumento o sistema que sea compatible y la calidad final dependerá de las características de este sistema reproductor.
CAPITULO 3
CONECTORES Y CONFIGURACIONES
Como hemos dicho antes los conectores MIDI están estandarizados para el uso de DIN´s de cinco pines. Esto se presenta como un factor un poco extraño ya que, la mayoría de las conexiones que se usan en el campo profesional del audio suelen ser de tipo XLR (como los que conectan a la gran mayoría de micrófonos) u otros sistemas más "confiables" que el típico cable DIN. Sin embargo, el sistema se ha estandarizado tanto que desde el más simple hasta el más complicado de los sistemas compatibles, ostentan entradas y salidas DIN y un cable MIDI es lo mismo en América que en China.
Los cables usan solamente tres de los cinco pines (los tres centrales) por lo que sería factible usar cualquier otro tipo de conector con tres conductores pero, nos crearemos problemas de compatibilidad y nos veremos obligados a hacer uso de adaptadores. A pesar de esto, no es raro encontrar patch-bays (cajas de interconexiones) con conectores de jacks 3/4 de tipo estéreo, o sea con tres conductores, a los que se les da uso para conexiones de MIDI.
Los conectores más importantes de MIDI son MIDI IN y MIDI OUT. No es que MIDI THRU no sea importante, sino que es el más difícil de entender bien, por lo que es preferible aprender a usar IN y OUT para tener una idea práctica más rápidamente y que nos va a ayudar a comprender el THRU.
¾ MIDI IN es por donde se recibe la data proveniente de otro dispositivo.
¾ MIDI OUT es por donde envían la data los dispositivos hacia otros dispositivos.
Por ejemplo, si queremos introducir mensajes de notas musicales desde un teclado a un computador, deberemos de conectar el MIDI OUT del teclado al MIDI IN del computador y si queremos que el computador haga reaccionar al teclado (provisto de un sintetizador MIDI), deberemos conectar el MIDI OUT del computador al MIDI IN del teclado.
1.- Cables y conectores
Un cable MIDI utiliza un conector del tipo DIN de 5 pines o contactos (fig. 5 y 6).
La transmisión de datos sólo usa uno de éstos, el número 5. Los números 1 y 3 se reservaron para añadir funciones en un futuro. Los restantes (2 y 4) se utilizan respectivamente como blindaje y para transmitir una tensión de +5 voltios, para asegurarse que la electricidad fluya en la dirección deseada.
La finalidad del cable MIDI es la de permitir la transmisión de los datos entre dos dispositivos o instrumentos electrónicos. En la actualidad, los fabricantes de equipos económicos y por ello, muy populares, de empresas tales como Casio,
Korg y Roland han previsto la sustitución de los cables y conectores MIDI estándar, por los del tipo USB que son más fáciles de hallar en el comercio y que permiten una fácil conexión a las computadoras personales.
Fig. 5 Conector Macho DIN-5
Fig. 6 Conectores Hembra en equipo MIDI
En la (fig.7) vemos las conexiones al Midi Socket.
Fig.7 Conector macho visto por delante.
2.- Pasos necesarios para conectar el Arduino a un dispositivo MIDI.
Conexión a través de conector DIN-5.
• Conectar una resistencia de 220 Ohms a la salida del pin TX (1) en la placa del Arduino y la resistencia al pin 5 del conector DIN como se ve en la fig. 7
• Conectar el pin 2 (pin central) del conector MIDI a la tierra del Arduino.
• Conectar nuestra línea de 5V al Pin 5 del conector a través de la resistencia de 220 Ohms.
• Lo mejor es soldar cable rígido a los bornes del conector MIDI, después ya conectaremos al protoboard las resistencias.
3.- Conexión a través del puerto MIDI de la tarjeta de sonido del ordenador.
Utilizaremos un conector DB-15 macho (fig. 8).
Fig. 8 Numeración de los pines conector visto por detrás
En el pin 4 del conector conectaremos un cable a la tierra del Arduino (fig.9).
Fig. 9 conexiones
En el pin 15 del conector (MIDI IN del PC) conectaremos la salida del pin TX (1) a través de la resistencia de 220 Ohms (fig. 10).
Fig. 10 Conector con carcasa listo para ser conectado al puerto Midi.
4.- El estándar de transmisión MIDI.
El protocolo MIDI se transmite como bytes asíncronos a 31250 bits por segundo.
Si el primer bit del byte es = 1, el byte que sigue es un mensaje de "estado"
Si el primer bit del byte = 0, el byte que sigue es un mensaje de datos.
Bytes de estado (o número con el que se identifica el tipo de mensaje).
Note On: 144+canal
Control Change: 176 + canal Program Change: 192+canal
Para agregar el canal solo sumaremos al valor del byte de estado el valor del canal – 1.
• Si quisiéramos enviar un mensaje de Note On al canal 7 el byte de estado tendría el valor 150.
• Si quisiéramos enviar un mensaje de Control Change al canal 5 el byte de estado tendría el valor 180.
5.- Hardware
Buena parte de los dispositivos MIDI son capaces de enviar y recibir información, pero desempeñan un papel diferente dependiendo de si están recibiendo o enviando información, también depende de la configuración del programa o programas que se puede usar dicho dispositivo. El que envía los mensajes de
activación se denomina Maestro (del inglés master, o “amo”) y el que responde a esa información Esclavo (slave).
6.- Aparatos
Los aparatos MIDI se pueden clasificar en tres grandes categorías:
1) Controladores: generan los mensajes MIDI (activación o desactivación de una nota, variaciones de tono, etc). El controlador más familiar a los músicos tiene forma de teclado de piano, al ser este instrumento el más utilizado a la hora de componer e interpretar las obras orquestales; sin embargo, hoy día se han construido todo tipo de instrumentos con capacidad de transmisión vía interfaz MIDI: guitarras, parches de percusión, clarinetes electrónicos, incluso gaitas MIDI.
2) Unidades generadoras de sonido: también conocidas como módulos de sonido, reciben los mensajes MIDI y los transforman en señales sonoras (recordemos que MIDI no transmite audio, sino paquetes de órdenes en formato numérico).
3) Secuenciadores: no son más que aparatos destinados a grabar, reproducir o editar mensajes MIDI. Pueden desarrollarse bien en formato de hardware, bien como software de computadora, o bien incorporados en un sintetizador.
Éstos son los tres grandes tipos de aparatos MIDI. Aún así, podemos encontrar en el mercado aparatos que reúnen dos o tres de las funciones descritas. Por ejemplo, los órganos electrónicos (fig. 11), disponen de un controlador (el propio teclado) y una unidad generadora de sonido; algunos modelos también incluyen un secuenciador.
Fig. 11 Órgano Electrónico
7.- Conexiones
El sistema de funcionamiento MIDI es de tipo simplex, es decir, sólo puede transmitir señales en un sentido. La dirección que toman las señales es siempre
desde un dispositivo “maestro” hacia un dispositivo “esclavo”. El primero genera la información y el segundo la recibe.
Para entender bien el sistema de conexión, debemos saber que en un aparato MIDI puede haber hasta tres conectores:
¾ MIDI OUT: conector del cual salen los mensajes generados por el dispositivo maestro.
¾ MIDI IN: sirve para introducir mensajes al dispositivo esclavo.
¾ MIDI THRU: también es un conector de salida, pero en este caso se envía una copia exacta de los mensajes que entran por MIDI IN.
El formato más simple de conexión es el formado por un dispositivo maestro (por ejemplo, un controlador) y un esclavo (como un sintetizador). En este caso, el maestro dispondrá de un conector MIDI OUT, de donde saldrán los mensajes MIDI generados, el cual deberemos unir al conector MIDI IN en el esclavo.
MIDI admite la conexión de un solo maestro a varios dispositivos esclavos en cascada. Para esos casos se utilizará MIDI THRU, uniendo el maestro con una de las unidades del modo descrito anteriormente. En el conector MIDI THRU de esa unidad se obtiene una copia de los mensajes MIDI que se introducen a través de MIDI IN, por lo que ese MIDI THRU se conectará con MIDI IN de otra de las unidades.
Supongamos que uno de los esclavos también incluye un controlador (como un sintetizador con teclado). Éste dispondrá de conector MIDI OUT. En ese caso, obtendremos los mensajes generados desde controlador en MIDI OUT, mientras que los mensajes correspondientes al controlador situado al inicio de la cadena aparecerán en MIDI THRU.
Por último, si se dispone de un aparato secuenciador (capaz de almacenar y reproducir información MIDI recibida), se conectará entre el controlador y la primera unidad generadora de sonido. En ese caso, el secuenciador dispondrá de conectores MIDI OUT y MIDI IN.
Aunque existe la posibilidad de la conexión en cascada de varios aparatos MIDI, es cierto que existe una limitación. Las características eléctricas de los conectores MIDI hacen la señal proclive a la degradación, por lo que son pocos los aparatos que se pueden conectar en cascada antes de notar pérdidas apreciables de información.
8.- Software
La especificación MIDI incluye un aspecto de software que parte de la misma organización de los bytes.
9.- Bytes MIDI
El byte MIDI, a diferencia de los bytes estándar de ocho bits de las computadoras, está compuesto por diez bits. El primero es el bit de inicio (start bit, que siempre es 0) y el último el bit de terminación (stop bit que siempre es 1). Esto con el fin de que los dispositivos MIDI puedan llevar la cuenta de cuantos bytes se han enviado o recibido. Los ocho bits restantes contienen los mensajes MIDI.
Existen dos tipos de bytes: De estado -status byte- y de información -data byte-.
Se diferencian por el primer bit: si es un 1, tenemos un byte de estado, y si es un 0, es un byte de datos. Al generar un mensaje MIDI, por norma general, siempre enviamos un byte de estado, que puede estar seguido de cierta cantidad de bytes de datos. Por ejemplo, podemos enviar un primer mensaje de estado "activar nota", seguido de un byte de datos informado qué nota es la que se activa. En algunas ocasiones y según el dispositivo MIDI que se trate, puede ocurrir que se omita el byte status si es idéntico al anterior.
A su vez, los mensajes de estado se dividen en dos grupos: mensajes de canal y mensajes de sistema. Los mensajes de canal se envían a un dispositivo específico, mientras que los mensajes de sistema son recibidos por todos los equipos.
En la tabla1 tenemos una lista con todos los mensajes disponibles.
Byte estado Descripción
1000cccc Desactivación de nota 1001cccc Activación de nota 1010cccc Postpulsación polifónica 1011cccc Cambio de control 1100cccc Cambio de programa
1101cccc Postpulsación monofónica de canal 1110cccc Pitch
11110000 Mensaje exclusivo del fabricante 11110001 Mensaje de trama temporal 11110010 Puntero posición de canción 11110011 Selección de canción 11110100 Indefinido
11110101 Indefinido
11110110 Requerimiento de entonación
11110111 Fin de mensaje exclusivo 11111000 Reloj de temporización 11111001 Indefinido
11111010 Inicio
11111011 Continuación 11111100 Parada 11111101 Indefinido
11111110 Espera activa 11111111 Reseteo del sistema
Tabla 1 Mensajes MIDI
Los primeros bytes, cuyos últimos cuatro bits están marcados como "cccc", se refieren a mensajes de canal; el resto de bytes son mensajes de sistema.
10.- Canales MIDI
MIDI está pensado para comunicar un único controlador con varias unidades generadoras de sonido (cada una de las cuales puede tener uno o varios instrumentos sintetizados que deseemos utilizar), todo por un mismo medio de transmisión. Es decir, todos los aparatos conectados a la cadena MIDI reciben todos los mensajes generados desde el controlador. Ello hace necesario un método para diferenciar cada uno de los instrumentos. Este método es el denominado canal.
MIDI puede direccionar hasta 16 canales (también llamados voces, o instrumentos); por ello, al instalar el sistema MIDI será necesario asignar un número de canal para cada dispositivo.
11.- Instrumentos MIDI
Estos son los 128 instrumentos de la especificación estándar de MIDI, también conocidos como GM o "General MIDI"
00-Piano de cola acústico 01-Piano acústico
brillante 02-Piano de cola
32 - Bajo acústico 33 - Bajo eléctrico
pulsado 34 - Bajo eléctrico
punteado
64 - Saxo soprano 65 - Saxo alto 66 - Saxo tenor 67 - Saxo barítono
96 - Efecto 1 (lluvia) 97 - Efecto 2 (banda sonora)
98 - Efecto 3
eléctrico 03-Piano de
cantina 04 - Piano
Rhodes 05-Piano con
"chorus"
06- Clavicordio 07 - Clavinet
08 - Celesta 09 - Carillón 10 - Caja de
música 11 - Vibráfono
12 - Marimba 13 - Xilófono 14 - Campanas
tubulares 15 - Salterio
16-Órgano Hammond 17-Órgano percusivo 18 - Órgano de
rock 19 - Órgano de
iglesia
35 - Bajo sin trastes 36 - Bajo golpeado 1 37 - Bajo golpeado 2 38 - Bajo sintetizado
1
39 - Bajo sintetizado 2
40 - Violín 41 - Viola 42 - Violoncello 43 - Contrabajo 44 - Cuerdas con
trémolo 45 - Cuerdas con
pizzicato 46 - Arpa 47 - Timbales 48 - Conjunto de
cuerda 1 49 - Conjunto de
cuerda 2 50 - Cuerdas sintetizadas 1
51 - Cuerdas sintetizadas 2 52 - Coro Aahs
53 - Voz ohs
68 - Oboe 69 - Corno inglés
70 - Fagot 71 - Clarinete
72 - Flautín 73 - Flauta 74 - Flauta dulce 75 - Flauta de pan 76 - Cuello de
botella 77 - Shakuhachi (flauta japonesa)
78 - Silbato 79 - Ocarina 80 - Melodía 1 (onda cuadrada)
81 - Melodía 2 (diente de sierra)
82 - Melodía 3 (órgano de vapor)
83 - Melodía 4 (siseo órgano) 84 - Melodía 5
(charanga) 85 - Melodía 6
(voz) 86 - Melodía 7
(cristales) 99 - Efecto 4
(atmósfera) 100 -Efecto 5
(brillo) 101 -Efecto 6
(duendes) 102 -Efecto 7
(ecos) 103 -Efecto 8 (ciencia ficción)
104- Sitar 105- Banjo 106 -Shamisen
107- Koto 108 -Kalimba
109- Gaita 110 -Violín celta
111- Shanai 112 -Campanillas
113- Agogó 114- Cajas metálicas 115- Caja de
madera 116 -Caja Taiko
117-Timbal
20 - Armonio 21 - Acordeón 22 - Armónica 23 - Bandoneón
24 - Guitarra española 25 - Guitarra
acústica 26 - Guitarra eléctrica (jazz)
27 - Guitarra eléctrica (limpia)
28 - Guitarra eléctrica (apagada) 29 - Guitarra
saturada (overdrive) 30 - Guitarra distorsionada 31 - Armónicos de
guitarra
54 - Voz sintetizada 55 - Éxito de
orquesta 56 - Trompeta
57 - Trombón 58 - Tuba 59 - Trompeta con
sordina 60 - Corno francés
(trompa) 61 - Sección de
bronces 62 - Bronces sintetizados 1
63 - Bronces sintetizados 2
(quintas) 87 - Melodía 8 (bajo y melodías)
88 - Fondo 1 (nueva era) 89 - Fondo 2
(cálido) 90 - Fondo 3 (polisintetizador) 91 - Fondo 4 (coro)
92 - Fondo 5 (de arco) 93 - Fondo 6
(metálico) 94 - Fondo 7
(celestial) 95 - Fondo 8
(escobillas)
melódico 118- Caja sintetizada 119 -Platillo
invertido 120 -Trasteo de
guitarra 121 -Sonido de
respiración 122- Playa 123 -Piada de
pájaro 124 -Timbre de
teléfono 125 -Helicóptero
126- Aplauso 127 -Disparo de
fusil
CAPITULO 4 MODOS MIDI
Dentro del sistema MIDI, se decidió crear una serie de diferentes modos de funcionamiento, cada uno con ciertas características.
a) Monofónico: un instrumento monofónico sólo puede reproducir una nota simultáneamente. Es decir, para reproducir una nueva nota debe primero dejar de sonar la anterior. Por ejemplo, los instrumentos de viento son monofónicos, ya que sólo reproducen un único sonido cada vez.
b) Polifónico: un instrumento polifónico puede reproducir varias notas simultáneamente. Un ejemplo es un piano, que puede formar acordes por medio de hacer sonar dos o más notas a la vez.
Los modos MIDI se muestran en la (tabla 2)
Número Nombre Descripción
1 Omni on / poly Funcionamiento polifónico sin información de canal 2 Omni on / mono Funcionamiento monofónico sin información de canal 3 Omni off / poly Funcionamiento polifónico con múltiples canales 4 Omni off / mono Funcionamiento monofónico con múltiples canales
Tabla 2 Modos MIDI
Los dos primeros modos se denominan "Omni on". Esto se debe a que en esos modos la información de canal está desactivada. Esas configuraciones se reservan para configuraciones donde sólo utilicemos un instrumento. Los otros dos modos, "Omni off", sí admiten la información de canal.
1.- Controlador y unidad generadora de sonido
Tanto en el sentido de generar el/los sonido/s se auto complementa en el sentido de grabación - difusión - al mismo tiempo con consolas preparadas y dispuestas para dicho sistema. Ejemplo: Sea una o varias voces humanas o generada por instrumental se compaginan cambiando información ó datos, tarea que es realizada en el sistema MIDI.
2.- Control de instrumentos musicales
MIDI fue originalmente desarrollado para la ejecución en vivo. Una de sus principales ventajas es que varios generadores de sonido pueden ser ejecutados
por un sólo teclado. El teclado controlador se denomina master y las unidades controladas, slaves.
Una configuración típica se muestra en la figura. El MIDI OUT del master se conecta con el MIDI IN del primer slave y el MIDI THRU de éste último se conecta al IN del segundo slave. De esta manera los datos de ejecución del master pasan al slave 1 y son retransmitidos al slave 2. Controlando los canales MIDI y otras disposiciones de los instrumentos puede lograrse una gran variedad de combinaciones de "solos" y "duplicaciones".
Los slaves pueden no tener teclado y, en este caso se denominan módulos.
Otras configuraciones más complejas son posibles combinando más instrumentos, o por medio de procesadores de datos MIDI y/o Computadoras Personales.
Fig. 12 Configuración
3.- Control MIDI por computadora
Con el desarrollo de las Computadoras Personales (PC) se diseñaron también interfaces MIDI que posibilitaron su comunicación con equipo MIDI de producción y procesamiento de sonido. Paralelamente se desarrolló software aplicable a varias funciones de procesamiento de datos MIDI. La ventaja del uso de las PC reside en su mayor versatilidad para el manejo de datos, la conexión con diversos programas musicales (por ejemplo, gráfica musical, o composición asistida) y la capacidad de almacenamiento de datos.
La comunicación con la computadora se realiza por vía de una interfaz MIDI, que debe instalarse en la misma. El procedimiento de instalación incluye la instalación física (inserción de la placa MIDI en uno de los slots de la computadora y selección, mediante la disposición de los jumpers especiales, del puerto en serie - COM- a utilizar) y el reconocimiento de la interfaz/puerto de comunicaciones por parte del software a utilizar. En los dos casos es imprescindible referirse al manual técnico correspondiente a la interfaz y a los manuales del software.
Típicamente las interfaces MIDI para PC tienen dos conectores MIDI (IN/OUT), existen algunas con MIDI THRU o un doble MIDI OUT, etc. Puede lograrse un efecto de MIDI THRU por vía del llamado MIDI ECHO, que consiste en que los datos ingresados por IN son también retransmitidos por el OUT. El software de instalación de la interfaz y/o el software a utilizar generalmente permiten habilitar el MIDI ECHO.
Opcionalmente, algunos modelos de interfaz poseen una salida de audio para un pulso de metrónomo y dos conectores para enviar y recibir señales de sincronización (sync in / sync out).
La (fig. 12) muestra una configuración típica de conexión de equipo MIDI con una PC. Como se observa, el master keyboard (teclado maestro, Kawai K4) está conectado MIDI IN/MIDI OUT con la interfaz de la PC. A su vez, el MIDI THRU del K4 está conectado al MIDI IN del slave (módulo Kawai K5). De esta manera, los datos de ejecución "en vivo" del teclado pueden enviarse a la PC y ser retransmitidos por esta por su MIDI OUT (en virtud del MIDI ECHO, habilitado a tal efecto), volver a ingresar en el K4 por su MIDI IN y salir a su vez por su MIDI THRU para ingresar por MIDI IN al K5 (el puerto de MIDI THRU no transmite datos locales). A su vez, pueden enviarse datos MIDI directamente desde la PC al K4 (MIDI OUT de la PC a MIDI IN del k4) y una copia de estos datos es retransmitida desde el K4 (MIDI THRU) al K5 (MIDI IN).
Fig. 13 Conexión MIDI con PC
4.- Software
El software desarrollado para MIDI se puede clasificar en dos grupos:
1) Secuenciadores.
2) Librarians y/o Editores. Existe además software de aplicación musical que no trabaja necesariamente con datos MIDI, pero pueden convertirse en datos MIDI
para su posterior transmisión, ejecución y/o procesamiento, tal es el caso de los programas de gráfica musical. Algunos programas reúnen todas las funciones enumeradas (secuenciación, edición y gráfica musical).
Finalmente debe mencionarse el caso de los programas de Composición Algorítmica y los Entornos de Improvisación.
Se mencionarán algunas características generales de los tipos de software enumerados.
Secuenciadores: permiten el ingreso, edición, envío y almacenamiento en disco de datos MIDI de ejecución (ejecución de notas con sus valores de duración, key velocity, movimientos y valores de controladores, etc.). Estos datos son codificados como eventos MIDI constituyendo secuencias que pueden ser editadas, almacenadas en disco y retransmitidas a hardware MIDI. Actualmente existen secuenciadores muy poderosos con un alto grado de complejidad en sus funciones de recepción, envío y edición de datos.
Es importante señalar algunas características de los archivos que producen los secuenciadores para ser grabados en disco. En principio estos programas producen archivos con un formato que les es propio (esto es, no pueden ser procesados por otros programas, a menos que un usuario muy experto domine el formato propio). Existe, sin embargo, un formato standard de archivos MIDI denominado Midifile. Algunos secuenciadores tienen la opción de usar su propio formato o bien usar el formato de un Midifile (típicamente con la extensión ".mid"), de manera tal que los archivos producidos con un programa pueden ser tomados por otro (por ejemplo, un programa de gráfica musical) y reprocesarse los datos de otra manera (convertir datos MIDI en una partitura musical, siguiendo el ejemplo anterior). También existen secuenciadores que proveen un formato de archivo ASCII y subprogramas que lo convierten a su propio formato.
Librarians y/o Editores: permiten el ingreso, edición, envío y almacenamiento en disco de datos MIDI de sistema exclusivo. Se usan básicamente para modificar, almacenar en memoria y enviar Patchs y Multipatchs de sintetizadores y/o módulos y/o Samplers. Los Librarians permiten guardar los datos en archivos y retransmitirlos, pero no modificarlos; los editores, además de esto, trabajan en tiempo real con los datos de sistema exclusivo, permitiendo editar patchs y multipatchs. Las ventajas de estos últimos son, obviamente, la comodidad en la edición usando el monitor de la PC (que permite visualizar todos los datos al mismo tiempo), el uso del mouse, la utilización de gráficos analógicos (por ejemplo, de las envolventes), etc. Estos programas necesitan los datos de sistema exclusivo de cada marca de equipo para poder funcionar, por lo que usan pequeños archivos llamados drivers para guardarlos y consultarlos.
CAPITULO 5 CANALES M I D I
Principio y funcionamiento de los Canales dentro del protocolo MIDI.
¾ MIDI especifica dieciséis canales para la transmisión de datos entre dispositivos que son aplicables tanto, para MIDI IN, como MIDI OUT y MIDI THRU.
¾ Los datos se pueden estar transmitiendo, en cualquier momento dado, por todos los canales a la vez, o por uno o varios canales individuales.
¾ Los datos de un canal individual no tienen efecto alguno sobre los que se reciben por otro canal diferente.
Los principios pueden ser comparables con el sistema de transmisión de la televisión y nos puede servir de ejemplo para tener una mejor noción:
Supongamos el caso en que la estación de transmisión, transmitiera un programa distinto por medio de dieciséis canales diferentes; nuestro receptor de televisión es capaz de sintonizar cualquiera de ellos pero, si sintonizamos el canal 1, no estamos afectados por ninguno de los otros, aunque estos estén disponibles para sintonizar. Al mismo tiempo podemos tener varios receptores de tv. Que estén sintonizados a diferentes canales por lo que, cada uno reproduce un programa diferente. Por ejemplo, podemos sintonizar nuestro VCR para que grabe el canal 3 mientras que nosotros vemos el canal 1. El VCR no afecta la señal del tv y viceversa.
Si por otra parte tenemos un receptor de tv que sea capaz de sintonizar varios programas a la vez y representarlos en una especie de "multicuadros", podemos sintonizar varios canales y cada uno de ellos nos reproduciría un programa diferente en cada cuadro dentro de la misma pantalla, sin afectarse entre sí.
1.- ¿Como funciona?
El archivo MIDI no contiene datos de audio muestreado, sino más bien una serie de instrucciones que el sintetizador u otro generador de sonido utiliza para reproducir el sonido en tiempo real. Estas instrucciones son mensajes MIDI que indican al instrumento qué sonidos hay que utilizar, qué notas hay que tocar, el volumen de cada una de ellas, etc.
Para los ordenadores, el reducido tamaño de estos archivos implica que un ordenador poco potente puede hacerse cargo de complejos arreglos musicales sin ni siquiera inmutarse. En cambio, puede llegar a ser imposible que una de estas máquinas sea capaz ni tan siquiera de reproducir unas pocas pistas de audio muestreado en calidad CD.
Otras ventajas:
¾ Ofrece la posibilidad de editar la música con facilidad.
¾ Permite alterar la velocidad de reproducción y la altura tonal de los sonidos de forma independiente.
Al respecto de este último punto, al cambiar la velocidad de una grabación en cinta, CD, disco duro, etc., cambiará la altura tonal del sonido.
2.- MIDI básico
El protocolo MIDI proporciona un medio estandarizado capaz de convertir la información de una interpretación musical en datos digitales. Esta información se transmite mediante mensajes MIDI, un conjunto de instrucciones que indican al dispositivo receptor cómo debe interpretar una secuencia musical. Este dispositivo receptor es el que se encarga a su vez de generar, a tiempo real, el sonido propiamente dicho.
El protocolo MIDI también incluye una especificación hardware que consiste, entre otras cosas, en un grupo estandarizado de conectores denominados In, Out y Thru.
El flujo de datos MIDI está compuesto por una serie de bits unidireccional y asíncrona que se transmite a una velocidad de 31,25 Kbits/seg., (10 bits por cada byte; 1 bit de inicio, 8 bits de datos y 1 bit final). Este flujo de datos se emite a partir de un controlador, por ejemplo un teclado o un secuenciador, a tiempo real y a través del conector MIDI Out.
El dispositivo que recibe los datos (por ejemplo, un sintetizador o módulos de sonidos MIDI) a través de su conector MIDI In, responde a los mensajes y emite el sonido mediante sus salidas de audio. Hay que tener en cuenta que muchos teclados MIDI incorporan a la vez el teclado controlador y el sintetizador generador de sonidos, por lo que existe un enlace interno entre ambos dispositivos. Este enlace puede estar activado o desactivado en función de si se está utilizando o no el teclado MIDI con un secuenciador externo (Local On y Local Off). Si se está utilizando el teclado MIDI con un secuenciador externo y se pretende que actúe simultáneamente como controlador y módulo de sonido, es necesario desactivar la función Local (Local Off) para evitar un gasto inútil de polifonía.
El puerto MIDI físico es capaz de alojar hasta 16 canales MIDI independientes gracias a la inclusión del parámetro de 4 bits Número de canal. Un teclado, por lo general, puede configurarse para transmitir en cualquiera de estos 16 canales (una excepción notoria a esta regla es la versión original del sintetizador DX7 de Yamaha). Un generador de sonido puede configurarse para recibir en un canal o canales específicos (esto último depende de su capacidad multi-tímbrica, es decir, si es capaz o no de emitir sonidos o "instrumentos" distintos de forma simultánea).
La información recibida en el conector MIDI In de un dispositivo es retransmitida (repetida) mediante el conector MIDI Thru. De esta forma es posible conectar en cadena varios dispositivos y que el flujo de datos llegue a todos por igual (conectando la salida MIDI Thru del primer dispositivo con la entrada MIDI In del segundo).
Por ejemplo, se puede utilizar un teclado controlador para introducir datos en un secuenciador, que a su vez se encarga, mediante su conector MIDI Out, de enviarlos hacia distintos módulos generadores de sonido. Así es posible crear música compuesta por distintas partes instrumentales y que cada una de ellas sea
"interpretada" por un instrumento distinto. Por supuesto, el compositor puede introducir las distintas partes de forma independiente desde el teclado "grabarlas"
una a una y después el secuenciador se encarga de reproducirlas todas a la vez mediante los módulos de sonido, esa es la gracia del asunto. Cada una de las partes se reproducirá en un canal MIDI distinto, que se corresponderá con el canal de recepción del modulo que disponga del instrumento apropiado.
En el ejemplo anterior se utilizaba un módulo de sonido para cada uno de los canales MIDI o "instrumentos". Como ya se ha visto anteriormente, los módulos de sonido multi-tímbricos son capaces de reproducir varias partes a la vez. Así, un solo dispositivo puede ser configurado para recibir, por ejemplo, la parte de piano por el canal 1, el bajo en el canal 7 y la percusión por el 10 y, con la ayuda del secuenciador, reproducirá las tres partes de forma simultánea.
En el caso de disponer de un ordenador (Mac o PC), con la incorporación de una interfaz MIDI es posible conectar todo el sistema MIDI al ordenador y que éste actúe como componente central del estudio. Los sofisticados programas secuenciadores actuales permiten manejar todo el estudio MIDI desde la pantalla del ordenador y grabar, editar y reproducir todo tipo de creaciones musicales.
En los sistemas más sencillos, ni siquiera existen módulos de sonido externos, ya que la tarjeta de sonido del ordenador incorpora uno o varios sintes y la propia interfaz MIDI. Con lo que sólo es necesario conectar un teclado controlador en la entrada MIDI In de la tarjeta de sonido y empezar a tocar (siempre y cuando esté todo bien configurado).
CAPITULO 6 MENSAJES MIDI
Un mensaje MIDI se compone de un byte de estado de 8 bits a continuación del cual aparecen, por regla general, uno o dos bytes de datos. Existen distintos tipos de mensajes MIDI que, en su nivel más alto, se clasifican como Mensajes de canal o Mensajes de sistema. Los mensajes de canal, como su nombre indica, son aquellos aplicables a un canal concreto y contienen el número de canal en su byte de estado. Los mensajes de sistema no están dirigidos a ningún canal concreto por lo que no incluyen número de canal en su byte de estado.
Los mensajes de canal pueden clasificarse, además, en dos tipos: Channel Voice y Mode. Los primeros incluyen datos referentes a la interpretación musical (la inmensa mayoría de los datos de un flujo de señal MIDI típico) y los segundos, datos que alteran la forma en que el instrumento receptor interpreta los datos de los primeros.
Estos últimos se utilizan para transmitir información sobre la interpretación musical. Entre los mensajes englobados en esta categoría están: Note On, Note Off, Polyphonic Key Pressure, Channel Pressure, Pitch Bend Change, Program Change, Control Change, etc.
Note On, Note Off, Velocity
En el protocolo MIDI, los movimientos efectuados al pulsar y soltar una tecla son considerados eventos independientes. Al pulsar una tecla, cuerda, etc. en cualquier instrumento controlador MIDI, el dispositivo emite un mensaje Note On a través del puerto MIDI Out. Si el instrumento está configurado para transmitir por cualquiera de los 16 canales MIDI, el byte de estado del mensaje Note On indicará el número de canal seleccionado. Siguen a este byte de estado dos bytes de datos que especifican el número de tecla (indicando qué nota se ha pulsado) y el valor de velocidad de pulsación (Velocity) que indica lo fuerte que se ha pulsado la tecla.
El generador de sonido que recibe el mensaje utiliza el número de tecla para determinar qué nota debe sonar y el valor de velocidad de pulsación para controlar la amplitud o volumen del sonido. Al soltar la tecla, el controlador emite un mensaje Note Off, que también incluye bytes de datos para el número de nota y la velocidad con que se ha soltado la tecla (este último dato habitualmente se ignora).
1.- Aftertouch
Algunos instrumentos MIDI cuentan con la capacidad de medir la cantidad de presión que se aplica sobre las teclas, cuerdas, etc. una vez han sido pulsadas.
Esta información sobre la cantidad de presión aplicada, denominada Aftertouch, se utiliza para controlar algunos aspectos del sonido producido por el generador correspondiente (por ejemplo, vibrato). Si el instrumento controlador dispone de sensores de presión independientes para cada tecla, etc. la información
"polifónica" resultante se transmite como mensajes del tipo Polyphonic Key Pressure. Estos incluyen bytes de datos independientes para el número de tecla y la cantidad de presión.
Lo más habitual es que los teclados incorporen un solo nivel de presión para todo el teclado (no uno para cada tecla). Quizás la excepción más notable a esta regla establecida tácitamente por la mayoría de los fabricantes de sintetizadores sean los instrumentos de la firma Ensoniq, que si incorporan Polyphonic Key Pressure. Esta información de "presión por canal" (Channel Aftertouch) se transmite mediante el mensaje Channel Pressure, que sólo necesita un byte de datos para especificar el valor de presión.
2.- Pitch Bend
El mensaje Pitch Bend se envía normalmente a partir del movimiento aplicado sobre la rueda de inflexión tonal que incorporan la inmensa mayoría de los teclados actuales (o a partir de "tirar" de las cuerdas en una guitarra MIDI, por ejemplo). Esta información se utiliza para modificar la altura tonal de los sonidos reproducidos en un canal determinado. Este mensaje incluye dos bytes de datos en vez de sólo uno, con lo que se dispone de una mayor resolución a la hora de definir los movimientos realizados sobre la rueda correspondiente (para que el sonido resultante sea continuo y no dé la sensación de moverse de forma escalonada).
3.- Program Change.
Este mensaje se utiliza para indicar el tipo de sonido a emplear en un canal determinado. Sólo precisa de un byte de datos que se encarga de especificar el nuevo numero de programa.
4.- Control Change
Estos mensajes MIDI se usan para controlar una gran variedad de funciones de un sintetizador. Como los restantes mensajes de canal, sólo afectan al canal especificado mediante el byte de estado. A continuación del byte de estado aparecen un byte de datos que indica el número de controlador y un segundo byte de datos que indica el valor a aplicar. El número de controlador identifica qué función del generador de sonido se va a controlar. En la Especificación MIDI aparece una lista completa de los números de controlador definidos.
5.- Bank Select
El controlador número 0 (con el valor 32 como LSB) se encarga de la selección de bancos de sonidos. Esta función se utiliza, junto con el mensaje de cambio de programa, para poder acceder a un mayor número de sonidos que los que contiene un solo banco (128). Los sonidos almacenados en bancos distintos al banco 1 se seleccionan anteponiendo al mensaje de cambio de programa un mensaje Control Change que especifica un nuevo valor para los controladores 0 y 32, lo que permite acceder a 16.384 bancos de sonidos con 128 programas cada uno (para que nadie pueda decir que se queda corto en cuanto a posibilidades sonoras).
Como la Especificación MIDI no describe la forma en que los bancos de un sintetizador deben relacionarse con los mensajes de selección de banco, no existe una forma estandar de seleccionar un banco en todos los sintes del mercado.
Algunos fabricantes como Roland (con su estándar GS) y Yamaha (no podían ser menos, ellos cuentan con el estándar XG), han adoptado lo que les ha parecido más apropiado para asegurar una mínima estandarización en cuanto a la selección de bancos de sonidos en sus respectivas gamas.
6.- RPN, NRPN
El controlador número 6 (Data Entry), junto con los controladores números 96 (Data Increment), 97 (Data Decrement), 98 (Registered Parameter Number LSB), 99 (Registered Parameter Number MSB), 100 (Non-Registered Parameter Number LSB) y 101 (Non-Registered Parameter Number MSB), permiten aumentar la cantidad de controladores disponibles. Los datos se transmiten seleccionando primero el número del parámetro a editar utilizando los controladores 98 y 99 ó 100 y 101. Luego se procede a definir el valor del parámetro utilizando los controladores 6, 96 o 97.
RPN y NRPN se utilizan habitualmente para enviar datos de parámetros a un sinte para la edición de sonidos. Los Números de parámetro registrados (Registered Parameter Number - RPN) son aquellos a los que las organizaciones MIDI Manufacturers Association (MMA) y Japan MIDI Standards Committee (JMSC) han asignado alguna función particular. Por ejemplo, existen RPN´s definidos para controlar la sensibilidad de pitch bend y la afinación general de un sinte. Por su lado, los no registrados (Non-Registered Parameter Number - NRPN) no tienen asignada ninguna función específica y pueden ser utilizados de forma distinta según el fabricante. De nuevo en este caso Roland y Yamaha, entre otros, han adoptado sus propios estándares.
7.- Mensajes Mode
Estos mensajes (controladores 121 al 127) afectan a la forma en que el generador de sonidos responde a los datos MIDI. El controlador 121 se utiliza para
reinicializar todos los valores. El 122, para activar o desactivar la función Local Control (en un sinte MIDI con teclado, es posible independizar las funciones del teclado y el generador de sonidos desactivando esta función, facilitando así su funcionamiento con un secuenciador externo). Los controladores 124 a 127 se utilizan para activar o desactivar el modo Omni y para seleccionar los modos Mono o Poli.
Cuando está activado el modo Omni, el generador de sonidos responde a los mensajes MIDI recibidos por todos los canales. Si está desactivado, el generador sólo responderá a los mensajes recibidos por un canal específico.
En el modo Poly, los mensajes Note On entrantes se reproducen de forma polifónica, lo que significa que cuando se reciben múltiples mensajes Note On, a cada nota se le asigna su propia voz (dependiendo siempre del número de voces disponibles en ese momento en el generador de sonidos). Así, por ejemplo, al tocar un acorde sonarán todas las notas de forma simultánea. Al seleccionar el modo Mono, se asigna una sola voz por cada canal MIDI.
La mayoría de los instrumentos MIDI actuales funcionan por defecto en la configuración Omni On/Poly. El generador reproduce los mensajes de nota recibidos en cualquiera de los canales de forma polifónica. Por otra parte, la combinación Omni Off/Poly puede resultar útil en el caso que varios generadores de sonido estén conectados en cadena mediante sus puertos MIDI Thru, ya que cada uno de ellos recibirá los datos en un canal específico y reproducirá las notas de forma polifónica.
Hay que tener en cuenta que cualquier instrumento MIDI dispone de un canal designado como Canal básico y que sólo recibirá los mensajes de cambio de modo a través de este canal. Esta asignación puede ser fija o seleccionable por el usuario.
8.- Mensajes System
Los mensajes de sistema se subdividen en mensajes System Common, System Real Time, o System Exclusive. Los primeros están destinados a todos los receptores del sistema; los segundos se utilizan para la sincronización de los elementos que funcionan mediante un reloj temporizador. Por su parte, los mensajes de Sistema Exclusivo incluyen un código de identificación del fabricante y se utilizan para transferir bytes de datos formateados según una especificación diseñada por este fabricante.
9.- System Common
Actualmente están definidos los mensajes MTC Quarter Frame, Song Select, Song Position Pointer, Tune Request y End Of Exclusive (EOX). El mensaje MTC Quarter Frame forma parte de la información de código de tiempo MIDI utilizada para la sincronización de equipos MIDI con sistemas de audio y video.
