Czym jest MIDI i jak działa?

MIDI to protokół, który przekazuje instrumentom i oprogramowaniu informacje o tym, jakie nuty mają zostać zagrane, ale sam w sobie nie przenosi żadnego dźwięku. Zasadę działania MIDI można wyjaśnić w ten prosty sposób: MIDI przekazuje instrukcje (jakie nuty, z jaką siłą, jak długo), a instrument odbierający te instrukcje decyduje, jak one zabrzmią.

Aby zrozumieć, czym jest MIDI w praktyce, wyobraź sobie klawiaturę podłączoną do laptopa. Naciskasz klawisz, a klawiatura wysyła komunikat zawierający informację o nucie i sile uderzenia. Wtyczka syntezatora na laptopie odbiera ten komunikat i generuje dźwięk, ale jeśli załadujesz inną wtyczkę i naciśniesz ten sam klawisz, usłyszysz coś zupełnie innego na podstawie tych samych danych dotyczących nuty.

Przed pojawieniem się MIDI każdy syntezator był samodzielnym instrumentem. Grałeś na nim, nagrywałeś, a potem przechodziłeś do następnego – tak samo jak gitarzysta nagrywa partię, a potem sięga po bas. MIDI sprawiło, że osoba przy klawiaturze stała się dyrygentem całego zespołu, sekwencjonującym perkusję, bas, akordy i partie solowe, tak by grały swoje partie synchronicznie, przechodząc wspólnie przez kolejne fragmenty utworu. W programie DAW to właśnie MIDI sprawia, że całe środowisko funkcjonuje jako system produkcyjny, a nie zbiór oddzielnych narzędzi. Ten artykuł omawia MIDI dla początkujących od podstaw: co oznacza ten skrót, jak MIDI działa w praktyce, jak wypada w porównaniu z audio oraz jak natkniesz się na nie w momencie, gdy zaczniesz zapisywać nuty.

Co oznacza skrót MIDI

Skrót MIDI oznacza Musical Instrument Digital Interface (cyfrowy interfejs instrumentów muzycznych). Standard ten został opublikowany w 1983 roku i dał muzykom elektronicznym to, czego im brakowało: sposób na to, by wszystkie instrumenty elektroniczne różnych producentów grały razem. 

Przed pojawieniem się MIDI istniały ograniczone formy synchronizacji. Protokół DIN Sync firmy Roland pozwalał zsynchronizować tempo syntezatora basowego TB-303 z automatem perkusyjnym TR-606. Niektóre syntezatory akceptowały impulsy wyzwalające z wyjścia automatu perkusyjnego, aby przechodzić przez swoje wewnętrzne sekwencery. Jednak te częściowe rozwiązania zazwyczaj działały między urządzeniami tego samego producenta, a nawet wtedy w najlepszym razie synchronizowało się tempo, a nie wymieniało rzeczywistych danych nutowych. 

MIDI to zmieniło. Grupa konkurujących ze sobą producentów (wśród nich Roland, Sequential Circuits, Yamaha, Korg i Kawai) uzgodniła jeden uniwersalny standard. Każde urządzenie wyposażone w MIDI mogło teraz wysyłać i odbierać dane muzyczne do i z dowolnego innego urządzenia, niezależnie od marki.

Efekt praktyczny był natychmiastowy. Podłączasz sekwencer sprzętowy do syntezatora za pomocą kabla MIDI. Grasz partię na syntezatorze, podczas gdy sekwencer rejestruje nuty. Wystarczy nacisnąć przycisk odtwarzania, a sekwencer wysyła te nuty z powrotem do syntezatora, a partia odtwarza się dokładnie tak, jak została wykonana. W ten sposób nagrałeś frazę muzyczną bez użycia taśmy. Podłącz drugi syntezator do drugiego kanału MIDI, nagraj kolejną partię, a teraz jeden sekwencer kieruje dwoma instrumentami grającymi różne partie w synchronizacji. Dodajmy automat perkusyjny i kolejny syntezator, a jedna osoba z sekwencerem i kilkoma kablami dyryguje całą aranżacją. Ta idea, rewolucyjna w tamtych czasach, stanowi obecnie sedno produkcji muzyki elektronicznej i programów DAW.

Jak działa MIDI

Kiedy zagrasz nutę na instrumencie wyposażonym w MIDI, wysyła on komunikat MIDI przez swój port MIDI. Komunikat ten zawiera numer nuty (jaką wysokość dźwięku), siłę uderzenia (jak mocno uderzono w klawisz) oraz kanał MIDI. Jeśli do tego portu podłączony jest inny instrument, odbiera on tę samą wiadomość i odtwarza nutę za pomocą własnego silnika dźwiękowego.

W miarę jak programy DAW stały się standardowym narzędziem produkcyjnym, pojawiła się nowa kategoria sprzętu: dedykowane kontrolery MIDI (klawiatury MIDI, kontrolery padowe, moduły suwaków) skonstruowane specjalnie do wysyłania sygnałów MIDI. Oprócz danych dotyczących nut, MIDI przenosi między urządzeniami inne rodzaje informacji. Wszystkie one nazywane są komunikatami MIDI:

• Note-On / Note-Off nakazują instrumentowi rozpoczęcie lub zakończenie odtwarzania dźwięku. 

• Velocity (od 0 do 127) opisuje siłę, z jaką została zagrana nuta. 

• CC (Control Change) obsługuje parametry ciągłe: głośność, panoramę, pedał sustain, modulację i dziesiątki innych. 

• Pitch Bend płynnie podnosi lub obniża wysokość dźwięku, podobnie jak przy zginaniu struny gitary. 

• Program Change przełącza aktywny preset na instrumencie odbiorczym. 

MIDI a audio

Pomyśl o MIDI jak o partyturze. Partytura mówi ci, jakie nuty zagrać, jak głośno, jak długo i w jakiej kolejności. Ale sama partytura nie wydaje żadnego dźwięku. Daj tę samą stronę pianiście i gitarzyście, a usłyszysz dwa zupełnie różne wykonania tych samych nut. MIDI działa w ten sam sposób: dane są partyturą, a instrument, który je odczytuje, określa to, co słyszysz.

Daje to znacznie bardziej elastyczny sposób na to, by źródła dźwięku robiły to, czego od nich oczekujesz. Audio to nagranie wykonania: rzeczywisty dźwięk uchwycony jako przebieg falowy. Plik audio można edytować i przetwarzać za pomocą efektów (na tym zasadniczo polega samplowanie), ale nie można sięgnąć do wnętrza nagrania i przesunąć jednej nuty ani zmienić instrumentu po fakcie. 

To jest sedno różnicy między audio a MIDI i jest to jedna z pierwszych rzeczy, z którymi się spotykasz, gdy zaczynasz tworzyć muzykę w programie DAW. Jeśli chcesz komponować partie instrumentalne i zapisywać nuty, które mają być odtwarzane (proces ten nazywany jest czasem sekwencjonowaniem), zmieniać je później, wypróbowywać różne instrumenty do ich odtwarzania, zmieniać tempo — pracujesz w formacie MIDI.

Porównanie	MIDI	Audio
Czym jest	Instrukcje	Nagrane fale dźwiękowe
Rozmiar pliku	~50 KB za cały utwór	~50 MB za cały utwór (WAV)
Co można edytować	Nuty, ich siłę i czas, instrument, na którym są grane.	Kształt fali dźwiękowej (poprzez wycinanie i zmianę kolejności).
Techniki	Sekwencjonowanie	Sampling

Wewnątrz pliku MIDI

Nuty zapisane na pianinie rolkowym to dane MIDI. Po zapisaniu lub wyeksportowaniu są one przechowywane jako plik MIDI z rozszerzeniem .mid. Plik .mid może zawierać nuty przeznaczone do odtworzenia przez pojedynczy instrument lub całą wielościeżkową aranżację z perkusją, basem, akordami i melodią na oddzielnych ścieżkach MIDI.

Plik .mid nie zawiera jednak danych audio. Plik w formacie MIDI przechowuje wyłącznie instrukcje, dlatego jest tak mały: pełny utwór w formacie .mid może zajmować zaledwie 50 KB, podczas gdy ten sam utwór nagrany w formacie WAV zajmuje 50 MB.

Ponieważ plik zawiera wyłącznie instrukcje, to, jak brzmi, zależy od instrumentu, na którym jest odtwarzany. Ten sam plik .mid otwarty na dwóch różnych urządzeniach z dwoma różnymi silnikami syntezatora będzie brzmiał inaczej. Aby to ujednolicić, specyfikacja General MIDI przypisuje stałe numery presetów do popularnych brzmień: preset 1 to zawsze fortepian, preset 34 to zawsze bas elektryczny, a preset 57 to zawsze trąbka. To właśnie sprawiło, że dzwonki MIDI działały na wczesnych telefonach komórkowych, a muzyka MIDI na stronach internetowych z lat 90.: ten sam typ pliku MIDI odtwarzał się rozpoznawalnie na każdym zgodnym urządzeniu, ponieważ wszystkie urządzenia uzgadniały, który numer presetu oznacza dany instrument.

W programie DAW rzadko ma się do czynienia z samodzielnymi plikami .mid. Dane MIDI znajdują się w klipach na ścieżkach, z których każdy jest przypisany do wirtualnego instrumentu. Klipy można eksportować jako pliki .mid, aby udostępniać partie między projektami lub programami DAW, a także importować pliki .mid z dowolnego źródła w celu edycji w edytorze MIDI.

Komponowanie, aranżowanie, wykonywanie

Dla większości osób pracujących w programie DAW MIDI sprowadza się do pisania nut. Rysuje się kwadraty na rolce fortepianowej i przeciąga je, aby zmienić wysokość i długość, a instrument wirtualny je odtwarza. Taka jest codzienna rzeczywistość muzyki z MIDI. Siła uderzenia dodaje dynamiki (jak mocno uderza każda nuta), a kwantyzacja poprawia synchronizację, gdy odtwarzasz partie z kontrolera, które są nieco przesunięte względem rytmu. Jeśli nagrywasz solo, ale nie udaje ci się wykonać go czysto za jednym razem, grasz je wystarczająco blisko, a synchronizację poprawiasz później, albo rysujesz nutę po nucie, aż będzie pasować do tego, co słyszysz w głowie.

Głębsze warstwy protokołu ujawniają się, gdy są potrzebne. Jeśli korzystasz z konfiguracji sprzętowej, w której program DAW sekwencjonuje zewnętrzne syntezatory, zajmujesz się routingiem kanałów MIDI i przypisywaniem instrumentów. Jeśli nagrywasz przemiatanie filtra za pomocą koła modulacji na syntezatorze sprzętowym, wysyłasz komunikaty CC. Jednak w przypadku większości prac związanych z produkcją muzyczną MIDI oznacza wprowadzanie nut na siatce w stylu piano roll.

MIDI jest najbardziej widoczne w przypadku muzyki elektronicznej na żywo oraz konfiguracji sprzętowych. Producent na scenie z laptopem lub MPC, kilkoma syntezatorami i automatem perkusyjnym steruje całym zestawem za pomocą kabli MIDI. Sekwencer wysyła sekwencje nut do każdego instrumentu, a zegar MIDI synchronizuje wszystkie urządzenia z tym samym tempem. W studiach łączących sprzęt i oprogramowanie rolę sekwencera MIDI, koordynującego pracę wszystkich urządzeń zewnętrznych, pełni zazwyczaj program DAW, który wysyła dane nutowe do zewnętrznych syntezatorów przez MIDI i nagrywa ich sygnał wyjściowy. 

Pierwsze kroki z MIDI

Jeśli tworzysz muzykę w programie DAW i chcesz zapisywać nuty, to już korzystasz z MIDI. Piano roll to edytor MIDI w programie DAW: siatka, w której każdy wiersz odpowiada jednej nucie na klawiaturze, a oś pozioma to czas. Klikając w siatkę, umieszczasz nuty, wskazując instrumentowi, jaką wysokość dźwięku ma zagrać i kiedy. Działa to podobnie jak w przypadku partytury, ale bez symboli notacyjnych, których musiałbyś się najpierw nauczyć odczytywać. Jeśli potrafisz wskazać i kliknąć myszką, potrafisz komponować w MIDI. 

Fizyczny kontroler MIDI pozwala na odtwarzanie partii w czasie rzeczywistym zamiast wstawiania ich myszką. Kontrolery USB firm Akai, Novation, Arturia i innych podłącza się do komputera za pomocą jednego kabla i działają one z każdym programem DAW od razu po podłączeniu. Nawet mniejszy model z 25 klawiszami może zauważalnie przyspieszyć pracę, zwłaszcza jeśli masz podstawowe umiejętności gry na fortepianie.

Znaczenie MIDI nie zmieniło się od 1983 roku: jest to wspólny język instrukcji muzycznych, który zapewnia synchronizację instrumentów, oprogramowania i pomysłów. Zmieniło się natomiast to, jak niewiele trzeba, by zacząć z niego korzystać. Amped Studio to oparty na przeglądarce program DAW, który działa w zakładce bez konieczności instalacji. Załóż darmowe konto, otwórz okno piano roll i zacznij pisać MIDI. Podłącz kontroler MIDI, aby odtwarzać partie w czasie rzeczywistym, a w razie potrzeby skorzystaj z kwantyzacji, aby dopasować rytm do siatki. Możesz też użyć funkcji „Audio to MIDI”, aby przekonwertować nagraną melodię na edytowalne nuty. Możliwości edycji MIDI dorównują tym oferowanym przez samodzielne programy DAW na komputery stacjonarne, a wszystko to bez konieczności instalowania czegokolwiek. 

FAQ