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MIDI 基础初学者完全指南

Wan 添加于 2022-07-27 ·

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数字乐器接口协议,也就是众所周知的 MIDI(Musical Instrument Digital Interface protocol),自 1980 年代初就已经存在,直至目前仍然在音乐制作领域中充当着关键的角色。任何使用 Logic Pro、Pro Tools、Ableton Live 等电子音乐或者数字音频工作站 (DAW) 的用户都需要理解 MIDI 的定义以及如何用其制作音乐。本文将介绍 MIDI 相关的基础知识,并介绍 MIDI 2.0 协议中引入的最新改进。


历史发展回顾

在 1980 年代初期,电子乐器制造商意识到应该在不同的硬件设备和计算机之间建立一种标准的数字通信方式。MIDI 技术于 1983 年由音乐行业代表小组标准化,并由 MIDI 制造商协会 (MMA)  进行维护。该标准允许设备之间无视制造商的区别进行有效的通信。并使用五针 MIDI 线缆做为统一的连接标准。后来,通过 USB 线缆和无线信号连接进行通信的标准被陆续添加至 MIDI 规范标准中。

初学者中最常见的误解是认为 MIDI 传达的是音频信号。然而并非如此,它只能够传输指示合成器、声音模块和计算机等连接设备生成声音的数据。它可以指定音高并提供更改其他参数的方式。

下面让我们来了解一下 MIDI 的基本信息:


MIDI 音符信息(The MIDI Note Message)

当您按下通过某种接口或直接通过 USB 线缆连接至计算机的 MIDI 键盘上的按键时, MIDI 键盘会传输三种基本数据数值:

音高编号(Note Number)- 范围从 0 到 127(7 位数据范围),这些数字与所生成的音符音高直接相关。八度显示在音符的字母名称之后,但有时候会有点混乱,钢琴上的中央 C(MIDI 音符编号表示为 60 )有时候会被指定为 C3,有时候则会被指定为 C4,具体的标准取决于产品制造商的定义。您通常也可以在您使用的 DAW 中对其进行切换。非常高或者非常低的 MIDI 音高编号(例如 C -1)通常作为不可发声的音符进行使用,时常用作更改音色的按键,因为这些音符超出了大多数虚拟乐器或者硬件合成器的听域范围。
下图是与弦乐器相关的 MIDI 音高范围的一些示例。这里的中央 C 表示为 C4,但就 MIDI 音高编号而言,它始终是 60。


(资料来源)

值得注意的是,八度以音符 C 为开头,因此对于从 C2 开始的 C 大调音阶,音阶由 C2、D2、E2、F2、G2、A2、B2、C3、D3、E3 等构成。

了解您目前正在编辑的音符所属的八度是至关重要的,并且大多数 DAW 将提供各自的方法让您查看目前所处的八度位置,无论是在钢琴卷帘或者步进音序器的界面中。


力度(Velocity) —— 同样是介于 0 到 127 之间的数值,并且可能会与音符的演奏音量相关 —— 但它们并不是一回事。例如,当您以一定的力度敲击钢琴琴键时,会产生与敲击力度相关的各种泛音内容。您可以以 127 的最高力度敲击琴键,然后单独将其音量调低。因此,就 MIDI 而言,音量并不等同于力度。力度数值通常用于触发不同的采样,以更准确地模拟真实乐器的音色。力度数值还可以用于调制或改变电子乐器的参数或者创建一个紧张感叠加的段落。力度可以在任何 DAW 中进行编辑,并且是音乐制作中的一个关键元素,这个元素经常被新手音乐制作人所忽视。力度为 0 时的信息本质上与音符关闭消息相同。力度通常由不同的颜色进行区分。


通道(Channel) - 通常的数值范围为 1 至 16,通道控制信息将在 DAW 中发送至何处,或发送至已设置为接收对应通道数据的外部乐器中。这些行为允许您独立控制特定的设备或者虚拟合成器。

仅凭上述三个参数便可以实现惊人的音色控制能力,控制包括声音的音高、动态、音色和持续时间等参数。持续时间可以是 音符打开(Note On) 消息(力度 > 0)和 音符关闭(Note Off) 消息(力度 = 0)之间的时间差。或者,在触发性采样中,它将由采样本身的持续时间所定义,由 音符打开(Note On)消息所触发。


控制信息(Control Messages)

CC 或连续控制器信息(Continuous Controller Messages )通常通过 MIDI 控制器生成,该控制器具有传输 CC 数据的滑块或旋钮(数值通常为 0 至 127)。这种数据可以控制虚拟合成器、硬件乐器或启用了 MIDI 控制的效果器中的任意参数。您还可以使用 CC 数据来控制 DAW 的参数,如音量滑块、声像等,除非 DAW 将此类控制限制为专属控制功能。

部分 DAW 拥有的 MIDI 效果器插件,例如 Logic Pro 中的调制器(Modulator),可以生成 CC 数据并将其发送至虚拟合成器、效果器或者外部设备中。这些功能非常强大,值得进行探索并加以利用。

触后控制(AfterTouch)(或压力控制器数据)可通过某些(但并不是全部)MIDI 控制器中获得。当您按下带有触后功能的控制器的琴键时,您可以增加或者减少后续产生的压力数值,该数据可用于控制虚拟乐器中的颤音或者滤波器截止频率等参数。如果您需要购买一个 MIDI 控制器,触后控制是一个值得拥有的功能。

弯音信息(Pitch bend messages )与 CC 消息类似,但专用于进行音高控制,通常表示为 14 位信息,这意味着您可以获得更精确的频率,而不会听到明显的由步进造成的卡顿变化。您可以根据需求在 MIDI 控制器或接收乐器中设置弯音范围。键盘上的弯音轮通常位于中心位置,通常用户可以设置不同的正值和负值范围。


所有这些类型的消息都将包含 CC 编号或者控制器类型、一个数值(7 位或 14 位)和通道编号。

DAW 通常有特定的方式可直观地监控输入的 MIDI 数据,这些数据将识别出 MIDI 信息的类型、数值和通道编号。这是一种快速地识别 CC 编号的方式,尤其当 MIDI 控制器对旋钮和滑块使用了多种不同的映射方案的时候。


当然,您也可以随时查阅设备使用手册或者参考 MIDI 控制器的组织图示。

部分常见的 CC 编号为:

  • 控制器 1 – 调制轮(Mod Wheel)
  • 控制器 2 – 呼吸控制(Breath Control)
  • 控制器 64 – 延音踏板(Sustain)
  • 控制器 7 – 音量(Volume)

MIDI 组织图示 (MIDI Implementation Charts)

每一个 MIDI 设备都配有一个 MIDI 组织图示,该图表标识了如何通过 CC 消息、触后等功能控制参数。您可能永远不用查看这些复杂的图示,但如果您需要控制一个外部合成器中的特定参数,您要知道如何找到它。下面是我的 Korg minilogue xd 的 MIDI 组织图示的部分内容。



同步信息 (Sync Messages)

这些类型的信息用于将一个设备的时钟与另一个设备进行同步。这使得启动和停止连接至计算机的外部音序器成为可能,并基于 DAW 的走带控制进行播放。您还可以同步音序器的节奏并控制任何可用于调制参数的 LFO。


连接性

MIDI 数据的传输目前存在三种不同的通信方式。MIDI 协议建立初期开发的第一种方法是使用五针 MIDI DIN 连接器,该方式至今仍在使用。


(资料来源)

这是一个单向协议,意味着 MIDI 输出需要连接至 MIDI 输入,反之亦然。还有 MIDI 通过通道(Thru),它会将 MIDI 输入端口接收到的所有内容原封不动地发送出去。部分设备还允许您切换端口的功能。

USB MIDI 是一个巨大的进步,因为您可以使用计算机或者 USB 集线器上的标准 USB 插孔来连接控制器或者 MIDI 设备,不再需要任何外部接口。不仅如此,这种通信方式是双向的,可以在使用了 MIDI 旋钮的 MIDI 控制器上直观地显示在虚拟合成器中进行改变的参数。因此控制器上的视觉呈现能够与虚拟的界面相匹配,反之亦然。


3.5 mm MIDI 连接器 可在某些空间有限的设备中找到。并可以使用适配器连接标准的 MIDI 接口或者线缆。


无线 MIDI 对于基于手机和平板电脑的应用程序相当有用。一些传统的控制器现在也允许进行无线通信。物理连接的不实用性或者接口或线材的缺失使得无线连接方式成为一种必不可少的通信方式。


RTP MIDI – 这是一种使用 Wi-Fi 或者 CAT5/CAT6 以太网线缆通过网络发送 MIDI 信息的方式。这种方式解决了 DIN 和 USB 线缆的长度限制。由 iConnectivity 制作的接口具备此功能。



外部硬件

每个 DAW 都有一种将 DAW 本身或者 MIDI 控制器生成的 MIDI 数据路由至外部设备的方式。请在 DAW 设置中寻找与外部乐器相关的设置 —— 应该有能够通过特定通道路由 MIDI 数据的方式。



MIDI 2.0

我们正处于 MIDI 的黄金时代,一个近期发布并让大家期待已久的开发项目是 MIDI 2.0,其在连接和控制方面进行了优化。这个全新的协议包含了两个巨大的更新内容:

MPEMIDI 复音表情(MIDI Polyphonic Expression—— 可以在单一音符中对弯音、颤音、音色和音量等参数进行独立控制,而 MIDI 以前仅允许在轨道维度或者通道维度中控制这些参数。并非所有虚拟乐器、硬件合成器或者控制器都支持 MPE 功能,但这种情况正在迅速改变。现在越来越多的虚拟乐器配备了这个功能,例如 Logic Pro 的 Alchemy。


14 CC 数据(14 Bit CC data被引入在 MIDI 2.0 协议中,它能够提供非常精确的控制,而不会听到步进造成的卡顿变化。以前几乎所有 CC 都使用 7 位数据,仅能够提供 128 个数据点,而 14 位 CC 能够提供多达 16,348 个数据点。


资源

MIDI.org 是了解一切有关 MIDI 事项的绝佳资源。


总结

如果您是一个音乐制作人或者音乐家,您应该了解 MIDI 的基础知识。这篇文章仅涉及皮毛,笔者建议您深入了解以揭示其潜力并发挥更大的创造力。


 


关于作者Philip Mantione

Philip Mantione 是一位活跃于洛杉矶实验音乐界的作曲家、合成器演奏家、吉他手、教育家和声音艺术家。他的音乐曾在世界各地的音乐节、博物馆和画廊中进行展出。他目前的音乐项目为 TriAngular Bent,这是一个由 Don Preston(Frank Zappa 的 Mothers of Invention 的创始成员)和电路扰动大师 Jeff Boynton 组成的电声三重奏乐队。
更多详细信息请查看:philipmantione.com



本文出自《midifan月刊》2022年07月第196期

 

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