Глава 3 Интерфейс пользователя 3.1. О чем эта глава? Наверное, нет такого пользователя компьютера, который бы не умел работать с Windows. Что ни говори, а Windows стала настоящим стандартом дефакто на пользовательских компьютерах (я говорю об обычных компьютерах, а не о

Глава 1 Интерфейс программы? Элементы интерфейса? Подключаемые модули? Настройка программыПочему важно изучение интерфейса программы? Интерфейс обеспечивает доступ к управлению всеми возможностями приложения. Многие пользователи, пренебрегая его изучением,

Редактирование MIDI-партитуры в программе-секвенсоре В простейших программах возможности редактирования MIDI-партитуры сводятся к назначению инструментов на каждую записывающую дорожку и определению их относительной громкости, а также пространственной локализации. Если

Стандарт General MIDI General MIDI (Обобщенный MIDI), или просто GM, – это результат соглашения между производителями MIDI-оборудования, в соответствии с которым любой совместимый с General MIDI инструмент должен отвечать неким минимальным требованиям, перечисленным ниже.Должна быть

Глава 7 Объединение аудио и MIDI Итак, мы знаем, что MIDI-секвенции и аудиозапись реального звука – это два совершенно различных вида представления звука, за которые – что самое главное – отвечают разные устройства. Нельзя сделать запись в формате MIDI на магнитофон

Исключительно MIDI http://www.midi.ru – содружество российских midi-сайтов MIDI.RU. Авторская MIDI-музыка, тексты популярных песен, все о караоке, христианская MIDI-музыка, клуб музыкальных MIDI-страниц, музыкальные компьютерные программы, музыка из фильмов, музыкальные

С помощью MIDI-интерфейса любое нажатие на клавишу, поворот регулятора громкости, выбор темпа, тембра и тональности и другие данные такого типа могут быть закодированы в цифровую форму с точной временной привязкой.

Система кодировок состоит из огромного количества команд, которые могут быть использованы как угодно производителями, программистами и простыми пользователями, благодаря чему интерфейс MIDI может быть применен для синхронизации не только исполнения музыки, но и управления осветительным, пиротехническим и другим оборудованием.

Из последовательности MIDI-команд может быть создан файл, который можно записать на любой цифровой носитель и передать посредством любых каналов связи. Устройство или программу для их воспроизведения фактически можно считать автоматическим музыкальным инструментом. Это может быть цифровой синтезатор, драм-машина или компьютерная программа-секвенсор.

Использование протокола MIDI в MIDI-устройствах делает возможным их взаимодействие с программными приложениями. Внешние MIDI-устройства посредством соответствующего программного MIDI-секвенсора могут передавать данные на синтезатор звуковой карты.

В основе MIDI лежат пакеты данных, каждый из которых отвечает какой-то конкретной MIDI-команде: нажатию клавиши, повороту регулятора громкости, изменению темпа и т.п. Все MIDI-события разделяются по каналам.

Сложную среду MIDI может составлять различная аппаратура. При этом каждый элемент системы будет ответственным за события на определенном канале. Однако существуют и альтернативные варианты, среди которых стоит выделить одиночный синтезатор, который может сам осуществлять управления всеми каналами.

Если сравнивать этот формат с другими форматами музыкальных файлов, то, прежде всего, следует сказать, что MIDI являет собой не оцифрованный звук, а последовательности команд, воспроизведение которых может быть разным, так как все зависит от устройства воспроизведения.

Формат MIDI очень удобен ещё и тем что, размер файлов этого формата на несколько порядков меньше оцифрованного звука.

Стандартный MIDI-файл являет собой специально спроектированный формат файлов, главное предназначение которого заключается в хранении данных, которые записываются и/или исполняются секвенсором. В качестве секвенсора же может выступать и компьютерная программа, и аппаратный модуль.

Этот формат предназначен для хранения стандартных MIDI-сообщений и временных меток или маркеров для каждого сообщения. MIDI-сообщения являют собой статус-байты и байты данных, соответствующие им, а метки и маркеры – последовательности байтов, указывающие на количество условных временных единиц, которые должны пройти перед исполнением следующего события MIDI.

Формат обеспечивает сохранение информации о темпе, временном разрешении, которое выражается в количестве тиков на одну четвертную длительность. Кроме того, способствует сохранению информации о музыкальных ключах, названий треков и паттернов.

Формат позволяет хранить в одном файле несколько паттернов и треков, причем так, чтобы программы (приложения) могли выбирать именно понятную для себя часть этой информации.

Трек можно охарактеризовать, как аналог музыкальной партии. Тогда паттерн будет аналогом всей совокупности партий, используемых в целом произведении или в его части и исполняемых одновременно.

Особенности разработки формата позволяет любому секвенсору прочесть и записать MIDI файл без потери его данных. Кроме того, разработка формата обеспечивает его гибкость, возможность сохранения приложениями в файлах своей специфической информации, которая понятна только им и не понятна другим программам-приложениям.

Примечательно, что во время загрузки файлов MIDI другие программы просто игнорируют эту непонятную им информацию, и она не порождает никаких недоразумений.

В этом значении формат MIDI сравним с файлами, содержащими текстовую информацию.

MIDI-файлы читаются различными программами-секвенсорами, также как текстовые файлы, в которых может содержаться вспомогательная информация, понятная лишь какому-то определенному текстовому редактору, читаются этим редактором.

Однако отличительной особенностью MIDI-файлов есть то, что в них находится цифровая информация, сохраненная в виде записей. Эти записи являют собой группы байтов, которые включают в себя заголовок с идентификатором записи и длиной записи.

Записи могут отдельно друг от друга форматироваться, загружаться, игнорироваться и пр. Чтобы работать с записями, программам приложениям необходимо использовать дополнительную информацию, которая записывается в MIDI-файл.

Например, программа может пожелать сохранить метку, которая указывает на установку пользователем включенного звука метронома. Эта метка может быть вставлена программой в MIDI-файл таким образом, что какая-то другая программа просто проигнорирует её.

В файлах MIDI находятся наборы команд, предназначенных для установленного на компьютере синтезатора-секвенсора, но в них нет аудиоинформации, готовой для воспроизведения.

Почти всегда пользователю не нравится звучание синтезатора-секвенсора, установленного по умолчанию на его компьютере со встроенной звуковой картой. Объясняется это качеством семплов в его коллекции звуков.

В этом случае можно установить какой-то другой сторонний MIDI синтезатор, у которого коллекция звуков отличается более высоким уровнем качества или в котором применяется другой способ формирования звука.

По существующим прогнозам, нынешний формат MIDI может в дальнейшем быть расширен. Появятся новые записи, которые будут распознаваться новыми программами для работы с MIDI-файлами. Но и старые MIDI-файл будут воспроизводиться в своем первоначальном виде.

При разработке формата учитывалась необходимость совместимости более ранних его версий с новыми расширениями, что позволяет говорить о дальнейшем развитии формата.

______________________

Что такое MIDI.

Вначале о том, что такое MIDI. Большинство людей знакомы с этими четырьмя буквами как с "форматом файлов" для веселых мелодий к мобильным телефонам. MIDI расшифровывается как Musical Instrument Digital Interface. Это протокол, или способ обмена данными между устройствами (либо программами), поддерживающими этот протокол. Что за данные? Эти данные называются MIDI-сообщениями. Они содержат в себе ноты, а также дополнительные сведения о них - инструмент, громкость и другие.

Допустим, проигрыватель в мобилке считывает MIDI-файл и передает из него данные на простенький синтезатор, встроенный в мобильник. А синтезатор, получая эти MIDI-команды, выполняет их.

Есть несколько стандартов MIDI, и самый распространенный - это General MIDI (GM). Он определяет, кроме прочего, таблицу инструментов. Таблица эта ни что иное, как пронумерованный список из 128 названий инструментов. Например, под номером 1 идет акустическое пианино, под 69 - гобой, на номере 20 - церковный орган. По приведенной выше ссылке вы можете получить полный пронумерованный список инструментов.

Партии в MIDI распределены между 16 каналами. У вас есть 16 каналов, чтобы посылать в них ноты. Однако, это не ограничивает количество партий в песне. Канал номер 10 канал отведен для ударных. Все ноты, посылаемые на этот канал, будут воспроизведены виртуальной ударной установкой MIDI-синтезатора. При работе с виртуальными синтезаторами (а не встроенным в звуковую карту), каналы, как правило, не имеют значения, если только синтезатор не многоканальный. Например, у Edirol Orchestra - 16 каналов, на каждом по инструменту. И можно посылать партии на тот или иной канал.

"Железные" синтезаторы поддерживают GM, равно как и мобильные телефоны (в той или иной мере). Получается так - проигрыватель в мобилке просит встроенный синтезатор - сыграй-как мне инструментом номер такой-то такую-то ноту на такой-то громкости.

Для того, чтобы записать партии в MIDI, нужна программа, называемая секвенсером (sequencer). Есть много разных секвенсеров, о них я расскажу ниже, в разделе о DAW (программе звукозаписи и сведения). Применение "чистых" секвенсеров ограниченно, обычно их функциями обладают DAW, где и вы будете работать с MIDI. В секвенсере вы можете прописывать партию нотами, а можете квадратиками на особой сетке, именуемой пианороллом (pianoroll). В некоторых DAW/секвенсерах нет нотного стана, а есть только пианоролл. Секвенсер также позволяет записывать MIDI-ноты (и другие команды), играемые с MIDI-клавиатуры или синтезатора, подключенного через MIDI-вход.

Секвенсер умеет воспроизводить MIDI-партии как через синтезатор, встроенный в звуковую карту, так и на виртуальных инструментах, подключенных к секвенсеру. Эти инструменты обычно являются плагинами формата VSTi. В сети есть бесплатные такие плагины, а есть и большие коммерческие пакеты. Об этом поведаю в свое время. Таким образом, при работе с MIDI у вас всегда под рукой целый оркестр из 128 стандартных инструментов (из "прошивки" синтезатора звуковой карты) и неограниченного количества дополнительных. И конечно же, вы можете создавать песни, где используются как MIDI, так и "живые" партии.

Отдельный разговор - качество звучания MIDI-партий. Всё зависит от того, на какой программный или железный синтезатор посылаются MIDI-сообщения. В старых звуковухах и мобилках были синтезаторы на основе FM (частотно-модуляционного) синтеза, который плох в попытках воспроизвести естественные инструменты, поэтому MIDI-файлы звучали в основном как набор писков. Сам по себе FM-синтез может давать удивительные красивые тембры, но звуковые карты с FM-синтезаторами звучали немногим лучше музыки с игровых консолей вроде NES - у нас более известен её клон "Денди". Там тоже, кстати, FM-синтезатор. Есть еще синтез на основе волновых таблиц (wavetable). Вместо попыток синтезировать тембр инструмента, воспроизводится его сэмпл. Существуют и другие виды синтеза, о которых я, вероятно, расскажу в новых редакциях книги.

Перейдем теперь к "железным" синтезаторам и MIDI-клавиатурам. Железный синтезатор нужен, чтобы ходить с ним на репетицию или играть на концерте, где нельзя использовать компьютер с секвенсером (конечно, если у вас есть такой ноутбук "на вынос"). В синтезаторе все звуки вшиты в сам синтезатор - он автономен, но ограничен в наборе инструментов. Да, в дорогие модели вы можете засовывать дополнительные инструменты, но эти "дорогие модели" стоят во много раз больше, чем навороченный компьютер. А дешевый синтезатор стоит до 100 долларов. Пригоден для квартирников.

MIDI-клавиатура - это фортепианная, "синтезаторная" клавиатура, подключаемая к компьютеру. Грубо говоря, это синтезатор без начинки. MIDI-клава просто посылает сообщения на программу-секвенсер, запущенную на компьютере. А уж секвенсер передает эти сообщения синтезатору звуковой карты или виртуальному инструменту. Кстати, и "железный" синтезатор можно использовать в качестве MIDI-клавы, если у такого синта есть MIDI-выход. MIDI-клавиатуры стОят начиная от ста с чем-то баксов.

Если вы соединили MIDI-клаву или синтезатор с секвенсером через MIDI-порты (либо USB), то секвенсер будет получать от клавиатуры играемую вами партию в виде нот, которые потом можно будет свободно понотно редактировать в секвенсере. Если вы сфальшивите - ничего страшного, исправите позже. Однако, если вы хотите сыграть партию тембрами вашего "железного" синтезатора, то его придется соединить с компьютеров уже через аналоговый вход, и запись будет сделана в формате цифрового звука, в WAV - то есть уже не ноты, и вы сможете разве что наложить какие-то эффекты, а не исправить мелодию в случае фальши.

Для домашней записи больше подходит MIDI-клавиатура, чем полновесный синтезатор. В последнем вы быстро наиграетесь со вшитыми звуками и всё равно будете использовать его как MIDI-клаву, играя виртуальными инструментами. Так стоит ли тратить деньги? С другой стороны, если вы выступаете где-то на концерте и хотите играть на клавишах, то понадобится либо "железный" синт, либо ноутбук с той же MIDI-клавой, что по цене, однако, дешевле мощного "железного" синтезатора. Я говорю о мощном.

Хотя в этой книге речь идет о любительской звукозаписи, однако давайте посмотрим на современный и, что называется - профессиональный - синтезатор KORG Oasis ценой около 8500 долларов. Что там внутри? Процессор Pentium 4 на 2.8 гигагерца, винчестер на 40 гигабайтов да 1 гигабайт оперативки, плюс сенсорный дисплей на 10.4 дюйма, ну и фортепианная клавиатура с разными дополнительными регуляторами. Всё это работает под управлением системы Linux. Конечно, есть еще звуковое сердце - сам собственно музыкальный синтезатор, основанный на уйме методов синтеза и сэмплинга. Эта звуковая начинка придет синтезатору своё, особое звучание.

А в случае использования MIDI-клавы вы вольны выбирать "начинку", используя виртуальные, программные синтезаторы, которые парой щелчков мыши подключаются к программе звукозаписи. О таких виртуальных синтезаторах речь пойдет немного позже. Выбираете нужный программный синт и играете на нем с MIDI-клавы.

MIDI-клава втыкается через кабель в MIDI-порт звуковухи или по USB. В последнем случае питание поступает тоже по USB. Синтезатор подключается через MIDI-порт - на которых звуковых картах он есть, на некоторых (встроенных) иногда отсутствует. Продаются еще кабели-переходники с MIDI на USB.

Большинство MIDI-клавиатур продаются только с USB-кабелем, без MIDI-кабеля и блока питания. Для подключения MIDI-клавы по USB нужен драйвер, прилагаемый на диске в коробке с клавиатурой. В Windows с этим трудностей нет, а под Linux такие дрова есть не ко всем клавам - спасибо производителям клавиатур за заботу! Для работы MIDI-клавы под Linux вам скорее всего понадобится блок питания и MIDI-кабель.

Что такое MIDI, и чем такие файлы отличаются от Wave-файлов

Что такое MIDI

Стандарт MIDI (акроним от Musical Instruments Digital Interface, в буквальном переводе - цифровой интерфейс музыкальных инструментов) представляет собой «язык», на котором «общаются» MIDI-совместимые устройства. Иными словами, этот стандарт описывает определённые сообщения (двоичные команды), которыми могут обмениваться различные MIDI-устройства.

Ключевой особенностью интерфейса MIDI является то, что с его помощью устройства обмениваются именно логическими командами, и никакого отношения к передаче звука как такового MIDI не имеет .

Пример Рассмотрим взаимодействие двух устройств: MIDI-клавиатуры и синтезатора звуков. При нажатии на MIDI-клавиатуре клавиши, соответствующей, к примеру, ноте ЛЯ третьей октавы, MIDI-клавиатура даст синтезатору команду «начать воспроизведение ноты ЛЯ третьей октавы». Когда клавиша будет отпущена, клавиатура, послав другое сообщение, прикажет синтезатору прекратить воспроизведение ноты ЛЯ третьей октавы. При этом звук, издаваемый синтезатором, будет различаться в зависимости от конкретной последнего и его настроек. По MIDI же, подчеркну, передаются только команды и никакого звука.

Следует заметить, что потенциальная сфера применения MIDI не ограничивается только музыкальными инструментами. С таким же успехом можно управлять, например, светомузыкальным оборудованием, а при большом желании - даже промышленными роботами. :)

Очевидно, любая последовательность MIDI-сообщений может быть сохранена в виде обычного файла. Один из форматов хранения последовательностей MIDI-сообщений (SMF - Standard MIDI File) также регламентируется стандартом.

Модификации MIDI

Существует ряд модификаций стандарта MIDI:

• GM (General MIDI),
• GS (General Standard),
• XG (eXtended General).

Каждая из них, помимо основных MIDI-сообщений (одно из которых рассмотрено в примере чуть выше), описывает количество и конкретный набор инструментов (тембров), которые обязательно должны поддерживаться устройством, совместимым соответственно с GM, GS или XG. Фактически эта характеристика имеет смысл только применительно к синтезаторам звуков и означает, что синтезатор с поддержкой, например, GM должен уметь воспроизводить звук любого из 128 предусмотренных спецификацией инструментов. Каждому инструменту соответствует строго определённый номер. Кроме того, MIDI-устройства должны обладать строго определённым количеством независимых MIDI-каналов, каждому из которых может быть назначен свой тебмр и соответствовать собственная последовательность MIDI-событий. Смена тембра, аналогично началу и окончанию воспроизведения ноты, производится также после получения MIDI-синтезатором уникального MIDI-сообщения. Таким образом, обеспечивается схожее звучание одного и того же MIDI-файла на разных MIDI-синтезаторах с поддержкой одного и того же стандарта.

Например, любой синтезатор с поддержкой GM обладает следующими возможностями: 16 каналов, каждому из которых может быть назначен собственный тембр (инструмент). Выбрать тембр можно произвольным образом по его номеру из совокупности определённых стандартом GM тембров, включающих 128 как живых, так и синтезированных инструментов, куда входят фортепиано, гитара, струнные, флейта и др. Кроме того, можно использовать как минимум один набор ударных звуков.

Предусмотрен также ряд так называемых MIDI-контроллеров, позволяющих влиять на характер звучания воспроизводимой синтезатором музыки: например, при помощи серии событий контроллера Pitch можно плавно или резко (зависит от вашего желания и целей) изменять высоту звука, при помощи контроллера Expression - изменять громкость звучания на каждом из 16-ти каналов в отдельности, с помощью контроллера Pan устанавливать любой сдвиг MIDI-канала в стереопанораме и т. д. Существуют также контроллеры, не оговорённые стандартом и являющиеся специфичными для отдельных моделей синтезаторов, однако их использование чревато несовместимостью с другими MIDI-устройствами, которые попросту «не поймут» незнакомые команды.

Бытует мнение, что GS является расширением GM, а XG является расширением GS. Это не вполне соответветствует действительности, поскольку стандарты эти различаются не только количеством инструментов и контроллеров, но и форматом некоторых MIDI-сообщений. Это приводит к тому, что MIDI-файлы, созданные с использованием набора команд XG, могут некорректно вопроизводиться на GS- или GM-устройстве. В частности, может случиться так, что барабанные партии будут воспроизводиться тембром фортепиано, что превратит музыку в какофонию. Наиболее универсальным и совместимым является GM, т. е. MIDI-файл, созданный с использованием GM, будет воспроизводиться корректно и на GS- и на XG-синтезаторах.

Отличия формата MIDI от формата Wave

В свете вышесказанного нетрудно догадаться, что MIDI-формат принципиальным образом отличается от формата Wave, поскольку предназначен для хранения данных совершенно иного типа и не предназначен для хранения звука, являясь по сути лишь способом представления нотных партитур в цифровом (двоичном) виде. Таким образом, и прямое преобразование файлов в формате MIDI в файлы формата Wave и ему подобных (включая MP3) невозможно .

Проблемы качества звучания MIDI-файлов

Характер звучания результата синтеза может различаться весьма существенно при использовании различных синтезаторов. В этой связи полезно будет рассмотреть основные из существующих типов синтеза звука, к каковым можно отнести:

• собственно синтез по неким математическим зависимостям;
• Wave-синтез (сэмплирование), т. е. синтез звука на основе заранее оцифрованных звуковых фрагментов (сэмплов).

Эпоха звука на персональных компьютерах началась с синтезаторов, основанных на первом типе синтеза. Его особенностью является необходимость в вычислительном устройстве с весьма высокой производительностью, поскольку синтез качественных звуков происходит по довольно сложным формулам. Очевидно, поэтому в то время (хотя было это всего несколько лет назад) для синтеза звука использовались простейшие математические зависимости с минимальным количеством дополнительных гармоник, обогащающих звучание, что, в свою очередь, исключительно пагубно сказывалось на качестве звучания и реализме синтезируемых звуков в целом и MIDI-музыке на компьютере в частности.

Несколько позднее был разработан новый, гораздо более эффективный метод - Wave-синтез, который и используется в подавляющем большинстве современных синтезаторов. Принцип, лежащий в его основе, достаточно прост: заранее оцифрованные звуковые фрагменты просто воспроизводятся на разной скорости, что и позволяет получать звуки разной высоты. Задача отвечающего за синтез процессора в этом случае несоизмеримо проще, нежели при синтезе звуковых волн по сложным зависимостям. Качество же результирующего звука при этом определяется, главным образом, качеством исходного звукового фрагмента, которое может быть сколь угодно высоким. Синтезаторы, работающие по описанному принципу, называют сэмплерами (от англ. sampler), а используемые в качестве основы для синтеза звуковые фрагменты - сэмплами (samples).

До относительно недавнего времени сэмплеры были доступны немногим в силу их дороговизны - отчасти из-за необходимости в большом количестве оперативной памяти для мгновенного доступа к сэмплам без ощутимых задержек при живом исполнении произведения музыкантом. Поэтому в компьютерах многих желающих заниматься музыкой (включая многих из нас с вами) поселились звуковые платы со встроенными сэмплерами, по возможностям, к сожалению, существенно уступающими профессиональным сэмплерам. Качество звуков, используемых в разных моделях звуковых плат от разных производителей, сильно различалось и при этом было довольно низким.

Улучшение качества звучания MIDI-файлов

Одной из попыток решить проблему низкого качества MIDI-музыки на компьютере стали программные синтезаторы, работающие по принципу Wave-синтеза. Однако реально использовать их можно было только при прослушивании заранее подготовленных MIDI-файлов, для чего они, собственно, и создавались. При попытках же живого исполнения музыки с использованием тембров такого синтезатора наблюдалась существенная задержка между моментом нажатия клавиши на MIDI-клавиатуре и появлением соответствующего звука. Кроме того, тембры нельзя было заменять. Поэтому желающие более-менее серьёзно заниматься музыкой на компьютере устанавливали довольно дорогостоящие звуковые платы, обладающие синтезатором с очень качественными (но, к сожалению, опять же «вшитыми») тебрами, либо платы с возможностью использования произвольных тембров путём их загрузки в собственную оперативную память звуковой карты, т. е. по сути сэмплеры. Это, разумеется, способствовало поднятию качества звучания MIDI-музыки на новый уровень.

В последнее время широкое распространение получили программные сэмплеры с исключительно небольшим (что достигнуто использованием передовых алгоритмов и интерфейсов вроде ASIO) временем задержки, предоставляющие практически все возможности аппаратных сэмплеров и обладающие, кроме того, гораздо большей гибкостью и удобством в использовании по сравнению с последними за счёт возможности обновления и тесной интеграции с программными MIDI-секвенсорами, используемыми для работы с музыкой посредством MIDI (записи, редактирования MIDI-партий и проч.). Будущее в области создания музыки на компьютере, несомненно, именно за программными сэмплерами.

Примечательно, что понятие банка звуков (т. е. набора сэмплов, представляющих собой тембры для одного из рассмотренных стандартов MIDI), к которому мы все так привыкли, практически неактуально в отношении серьёзных сэмплеров - будь то аппаратные или программные. Более того, в этом плане и воспроизведение MIDI-файлов также несколько теряет смысл. Ведь загрузить можно абсолютно произвольный сэмпл, и совершенно незачем ограничиваться рамками жёсткого перечня GM-тембров. Но именно жёсткий перечень лежит в основе MIDI-стандартов GM, GS, XG.

Вероятно, здесь и находится грань, разделяющая слушателя и музыканта - у них просто разные цели. И если для слушателя на одном из первых мест универсальность, присущая конкретным стандартам, то для музыканта целью является результат, максимально качественный, максимально соответствующий его творческим замыслам. Последнее невозможно без точного подбора уникального сочетания инструментов, что недостижимо в рамках, к примеру, GM хотя бы потому, что звуки разных GM-совместимых синтезаторов различаются. В руках же музыканта MIDI - исключительно мощное орудие существенно большего масштаба, фундамент для реализации самых разнообразных творческий идей, язык для плодотворного общения его инструментов.