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Sérgio Henrique D. de Oliveira
Introdução (História, Funcionamento, Uso, Vantagens )
Hardware (Portas, Interface, Canais )
Protocolo (Tipo, Mensagens, Funções)
SMF (Exemplo de um Arquivo MIDI)




                                        /
Breve História (da música eletrônica)
MIDI (como surgiu, o que é, como funciona, vantagens)




                                   /
Introdução: Breve História
Surgimento de instrumentos musicais eletrônicos


   1906 – Telharmonium ou Dynamophone
          Canadiano Thaddeus Cahill.
          200 toneladas de dínamos produziam som.
          A técnica foi usada décadas depois nos orgãos Hammond




                                      /
Introdução: Breve História
Surgimento de instrumentos musicais eletrônicos




  1924 – Teramina ou Theremin Vox, por Therémin
   Ainda nos anos 20: Onda Martenot, por Maurice Martenot,
 teclado com dispositivo pitch-bend e controle de amplitude.
   1957 – Max Matheus. Primeiro a usar computador.
 Linguagem MUSIC V (não reproduzia em tempo real)
  Anos 60 – “Groove”, Max Matheus com a equipe da
 Bell Telephone Laboratoris. Reproduzia em tempo real.
                                      /
Introdução: Breve História
Surgimento dos computadores musicais e evolução

  Final dos anos 70:
 Commodore C-64, Tandy TRS-80 (rodava Groove), Apple II
  1983 - Surgiu o
  Apple Macintosh, Commodore Amiga, Atari ST, NeXT.
  Inicia-se o desuso de chips de síntese internos
 dos computadores.
  1984 Yamaha CX-5M, Roland MPU-401.
  1989 Plataforma MPC, Creative Sound Blaster.




                                     /
Como surgiu?
O que é?
Vantagens
Quem usa?




               /
Introdução: MIDI: Como surgiu?
  Antigamente....
    Controle analógico por variações de voltagem

  Inverno de 1981    Dave Smith e Chet Wood da Sequencial Circuits
                Convenção da Sociedade de Engenharia de Áudio
                USI – Universal Synthetizer Interface, incluído no Prophet-5


  Empresas gostam e começam a usar, mas
 surge um problema:
 Apenas podem ligar aparelhos da mesma marca.


  MUDI – Musically Unusable Digital Interface

                                      /
Introdução: MIDI: Como surgiu?
  Antigamente....
    Controle analógico por variações de voltagem
  1982    Sequencial Circuits, Roland, Korg, Yamaha e Kawai
         Define o Complete SCI MIDI.


   agosto de 1983          MIDI 1.0, definida no Japão
 Sequencial Circuits, Roland, Korg, Yamaha e Kawai




  A MIDI Manufacturer's Association – MMA (EUA) é a organização responsável por
 manter e atualizar o sistema MIDI. http://www.midi.org



                                       /
Introdução: MIDI: Como surgiu?

  MIDI é um protocolo que permite a comunicação e sincronização entre
instrumentos musicais e afins. (principal)
        Computadores, misturadores (mixers), gravadores, sequenciadores,
        equipamentos de iluminação e equipamentos de vídeo.



 MIDI é sigla para Interface Digital para Instrumentos Musicais
(Musical Instrument Digital Interface).


 Esquema de interconexão física e protocolo de comunicação que
possibilitam o controle e conexão de instrumentos musicais em tempo real.



                                          /
Introdução: MIDI: General MIDI
               O “coração” da general MIDI é o mapa de registros ou instrumentos.
               128 registros normalizados devidamente agrupados por famílias de
               som. De modo análogo, foram normalizados os registros de cada
               peça de bateria/percussão nos kits rítmicos.
Características para sintetizadores no padrão General MIDI:
• Mínimo de 24 vozes de atribuição dinâmica para melodia e percussão, ou 16 com atribuição
dinâmica para melodia e oito para percussão.
• Suporte a todos os 16 canais MIDI, em modo polifônico.
• Cada canal poderá usar um registro distinto.
• O canal 10 é reservado para bateria/percussão.
• Mínimo de 128 registros.
• Dó central é nota MIDI 60.
• Deve suportar NOTE ON, NOTE OFF, Control Change, Modulation, Sustain, Expressão,
Volume, Reset All Controllers e All Notes Off.
• Ao iniciar deverá assumir: PitchBend = 0 com gama de +/- 2 meios tons; volume = 90; todos
os outros controladores na posição de repouso.
                                             /
Introdução: MIDI: O que é?
  Codifica informações de execução (performance) através de mensagens
 em formato binário.
  MIDI x Áudio (wave)
        MIDI não transmite informação sonora (espectros sônicos),
        só informações de controle
         ex. toque a nota do agora com intensidade 64 usando um som de piano

         Timbre a ser utilizado (ex. o som do “piano”) é sintetizado no
         equipamento receptor




                MIDI                            /                 Wave
Introdução: MIDI: O que é?
Composto por:
 Interface MIDI: equipamento ou placa de computador que permite dois sistemas ou
 equipamentos diferentes se comunicarem de conectores padrões.
 Dispositivo MIDI: é todo dispositivo capaz de receber, enviar e interpretar o padrão
 MIDI. Os mais comuns, encontrados atualmente, são os sintetizadores, baterias
 eletrônicas, módulos de som e computadores dotados de interface MIDI.
 Cabos MIDI: um cabo MIDI é composto de três fios.
 Conectores MIDI: são conectores tipo DIN de 5 pinos, geralmente utilizados em
 equipamentos de áudio. Para ligação no cabo MIDI são utilizados apenas 3 destes
 pinos.
 Mensagens MIDI: são mensagens enviadas entre equipamentos MIDI por meio das
 interfaces adequadas.
 Padrão para arquivos MIDI: é um padrão de como deve ser escrito as informações
 da música armazenada.
                                          /
Introdução: MIDI: Vantagens
  É uma interface padrão
  Separa o controlador do gerador de som
  Permite troca dados entre os mais diversos equipamentos musicais
 Possibilita existência de vários tipos de controladores
         ex. teclado, bateria, guitarra, flauta, ...




                                                 /
Introdução: MIDI: Vantagens
  Possibilita comunicação (bidirecional) entre equipamentos musicais e
 computadores
  Facilita o desenvolvimento de software musicais genéricos (independentes
 de equipamento)
 ex. editores de partitura, seqüenciadores, sistemas de composição algorítmica




                                             /
Introdução: MIDI: Vantagens
  Também facilita uso/desenvolvimento de software específicos a um dispositivo
 ex. editores de patch, sequenciadores, etc.




                                       /
Introdução: MIDI: Usos
 Pode ser utilizado para controle e sincronismo de equipamentos não-musicais:
MSC 1.0 (MIDI Show Control)
ex. luzes do palco, mesa de som, etc.




                                        /
/
Introdução: MIDI: Usos




 Jean Michel Jarre, compositor de Oxygene 4 e Rendez Vous 4. Três concertos no
                                Records Guines
                                       /
Introdução: MIDI: Usos




Reactable, O sintetizador que usa uma mesa tangível usa MIDI para se comunicar com
                                        /
                                   o sintetizador.
Introdução: MIDI: Usos




Frets On Fire, jogo que usa o MIDI para sincronizar as notas tocadas no teclado com
                       as notas tocadas no som wave (ogg).
                                         /
Introdução: MIDI: Usos




Rock Band 2, o software Harmonix usa MIDI para sincronizar as músicas feitas para o
                                        /
                               jogo Rock Band 2
Introdução: MIDI: Usos




Animusic, grupo de programadores que criaram um software que manipula animações
                                       /
                          em 3 dimensões usando MIDI
Introdução: MIDI: Usos




 Gypsy Mocap-midi, usa MIDI para receber os comandos dados ao equipamento
                   usando o corpo humano. É o primeiro
                                    /
Introdução: MIDI: Usos




          The Morrison Digital Trumpet, trompete MIDI
                               /
Introdução: MIDI: Usos




                     /
Introdução: MIDI: Usos




                     /
/
PORTAS MIDI
INTERFACE MIDI
CANAIS MIDI




                 /
Hardware: Portas MIDI
  Transmissão de dados
    > serial assíncrona e unilateral
    > taxa 31.250 bits por segundo
    > usa portas

  Porta MIDI de um equipamento musical
    > Transmite e recebe mensagens MIDI
    > Utiliza 2 ou 3 conectores DIN (Deutsch Industrielle Normung)
                   MIDI In
                   MIDI Out
                   MIDI Thru (through = através) cópia da entrada “amplificada”




                                           /
Hardware: Portas MIDI




                        /
Hardware: Portas MIDI
                        Saída
                       MIDI thru




Entrada                                                 Saída
 MIDI     Receptor      Repetidor         Transmissor   MIDI




                     Circuitos Internos
                      do Dispositivo
                            MIDI




                     Entrada/Saída
                      Analógicas
                              /
Hardware: Cabos MIDI




     Cabo MIDI - USB       Cabo MIDI - MIDI


                       /
Hardware: Interface MIDI

 As placas de som têm:

   Conversor A/D e D/A (como já sabemos...)
   Sintetizador MIDI
      Síntese na própria placa
         FM é ruim!
         As boas placas usam tabelas de formas de onda (wavetable lookup)
   Interface MIDI
      Mandam mensagens MIDI para um sintetizador externo via um
      adaptador (MIDI Kit) na saída de joystick.


                                    /
Hardware: Canais MIDI

   É um endereçamento de rede: mensagens processadas
   só equipamentos “sintonizados” naquele(s) canal(ais)

   Diferente da noção de canal de áudio
   ex. se sintetizador 1 reponde ao canal 1, as mensagens dos outros canais
   serão ignoradas por ele


   16 canais por porta

   múltiplas portas = 16 * portas canais


                                       /
Hardware:            Teclado / Controlador MIDI
                                                          Computador

Canais MIDI

                           1                     2
                               Split Point
  SE O COMPUTADOR                                                  Placa MIDI
 TIVER PLACA SE SOM                                  in
                                                                       out

          Sintetizador 1
            (10 vozes                                                    1 a 10
           multitimbral)

          Sintetizador 2
             (4 vozes                                                    11 a 14
           multitimbral)

           Unidade de
                                                                         15
            Efeito 1

           Unidade de
            Efeito 2                         /                           16
Hardware: Canais MIDI
                  Teclado / Controlador MIDI
                                                          Computador


                        1                     2
                            Split Point
                                                  in   USB + Chipset +Soft
                                                                     out
       Sintetizador 1
         (10 vozes                                                     1 a 10
        multitimbral)

       Sintetizador 2
          (4 vozes                                                     11 a 14
        multitimbral)

        Unidade de
                                                                       15
         Efeito 1

        Unidade de
         Efeito 2                         /                            16
MENSAGENS MIDI
INTERFACE MIDI (Placas de Som)
CANAIS MIDI




                        /
Mensagens MIDI
  Princípio
    A comunicação se dá por mensagens MIDI

    Transmissor origina mensagens e receptor realiza a ação
    desejada (sintetiza, processa, liga, ...)

    Mensagens enviadas/reconhecidas por cada equipamento
    estão listadas na Tabela de Implementação MIDI




                              /
Mensagens MIDI: Formato
   As Mensagens MIDI possuem:
      1 byte de Status , que codifica os comandos
      Seguido por 0, 1 ou 2 bytes de Dados (argumentos)


   Byte de Status:
      Bit de mais alta ordem sempre igual a 1 ( > vai de 0x80 a 0xFF)
    Os outros 3 ou 7 bits mais significativos codificam tipo de mensagem,


      Quando necessário, os 16 canais MIDI são codificados nos 4 bits
      menos significativos.


 1 cmd cmd cmd : chn chn chn chn      1 cmd cmd cmd : cmd cmd cmd cmd
                                      /
Mensagens MIDI: Formato
  Byte de Dados:
     Complementam (instanciam) a informação do status
     Só usam 7 bits para não confundir com as o byte de status,
     o que é uma limitação


                   0 arg arg arg : arg arg arg arg




                                   /
Mensagens MIDI

         Channel
         Channel                         System
                                         System


     Voice
     Voice       Mode
                 Mode       Real Time
                            Real Time    Common
                                         Common   Sys Ex
                                                  Sys Ex




      Note on
       Note on          All Notes Off
                         All Notes Off
      Note off
       Note off         Local Control
                        Local Control
  Channel Pressure
  Channel Pressure        Omni Off
                           Omni Off
    Key Pressure
    Key Pressure          Omni On
                           Omni On
   Control Change
   Control Change            Mono
                             Mono
  Program Change
  Program Change             Poly
                              Poly
     Pitch Bend
     Pitch Bend
                                 /
Mensagens MIDI: Tipo

  Mensagens de canal (channel messages)
      Endereçadas em um canal, dizem as notas a tocar, como modificar o som
    destas, ou como o equipamento deve tratar estas requisições

      Subdivide-se em mensagens de voz e de modo

  Mensagens de sistema (system messages)
       Coordenam as atividades de todos os equipamentos conectados ao
    sistema
       Subdivide-se em mensagens comuns, de tempo real e exclusivas do
    sistema




                                     /
Mensagens MIDI: Mensagens de Canal
  Mensagens de VOZ

  Byte de Status*      Significado                Bytes de Dados

       0x8n              Note Off            2 bytes - Tecla e Velocidade

       0x9n              Note On             2 bytes - Tecla e Velodidade

       0xAn            Key Pressure             2 bytes - Tecla e Valor

       0xBn           Control Change         2 bytes - Parâmetro e Valor

       0xCn          Program Change         1 byte - Programa selecionado

       0xDn          Channel Pressure               1 byte - Valor

       0xEn             Pitch Bend            2 bytes - Valor de 14 bits

  * n = canal (0 = canal 1, F = canal 16)
                                      /
Mensagens MIDI: Mensagens de Canal
  Mensagens de VOZ: Note On / Note Off

   Indica que a nota deve ser tocada ou interrompida

       Note On    9n nota intensidade       Note Off   8n nota intensidade


   Intensidade (velocity)

  Chamada de velocidade devido à maneira de detectar intensidade em um teclado
     7 bits > 128 valores (0 a 127)


   Um exemplo de mensagem a ser enviada seria:

   Ligar Dó do piano no canal 5: 0x95 0x3C 0x40 Em decimal é: 144+5 60 64

   Comando de “Note On” no canal 5 da tecla 60 com intensidade 64.
                                        /
Mensagens MIDI: Mensagens de Canal
  Pitch Bend (mudança de altura)
     Usada para efeitos musicais (ex. glissando), para obter
    micro afinação, etc.

      Utiliza 14 bits = 16.384 valores
        •byte menos significativo antes
        •centro em 0x00 0x40

      Variação é determinada pelo receptor
        •ex. se um sintetizador implementa um desvio de 3 semitons para
        cima e para baixo, teremos um “passo” 6/16384




                                          /
Mensagens MIDI: Mensagens de Canal

   Control Change
      Usada para mudar volume, modulação e outras qualidades sonoras do
      sintetizador
      120 controles


                             Bn parâmetro valor




    Então envia-se o status de “Control Change” + parâmetro + valor:

    Exemplo: 0xB8 + 1 + 50

    enviando estes dados mudamos o valor
    do controle responsável pela modulação do timbre para 50 no canal 8.
                                     /
Mensagens MIDI: Mensagens de Canal

   Control Change: Tabela de Parâmetros
                    Parâmetro                          parâmetro
       0, 32   Seleção de Banco (MSB)     66        Sostenuto (Booleano)
       1       Modulação                  67        Abafador (Booleano)
       2       Embocadura                 69        Sustentação 2 (Booleano)
       4       Pedal                      91        Reverberação
       5       Tempo de Portamento        92        Tremolo
       6, 38   Entrada de Dados           93        Chorus
       7       Volume                     94        Desafinador
       8       Balanço                    95        Modificador de Fase
       10      Estereofonia               98, 99    NRPN (LSB, MSB)
       11      Expressão                  100,101   RPN (LSB, MSB)
       64      Sustentação 1 (Booleano)   120       Cancela todas as Notas
       65      Portamento                 121       Zera todos os controladores

                                Bn parâmetro valor
                                          /
Mensagens MIDI: Mensagens de Canal

   Program Change
       Seleciona o programa/patch/instrumento desejado
       Ex. uma mesma melodia de flauta pode passar a ser tocada (no mesmo
       canal) pelo piano, pela guitarra ou por uma flauta sttacato

   Os sintetizadores General MIDI tem uma lista padrão de
   de instrumentos devidamente numerados
       01 = piano acústico
       27 = guitarra de jazz
       53 = coral “ah”
       70 = corne inglês
       109 = kalimba                         Cn n_instrumento

    Enviamos então: status Program Change + número do instrumento
    Exemplo: 0xC7 + 41, mudamos o instrumento do canal 7 para violino.
                                     /
Mensagens MIDI: Mensagens de Canal
  Mensagens sem Status “Running Status”
     Caso uma mensagem venha sem status, vale o último.
     Assim ganha-se tempo minimizando a redundância do protocolo
    MIDI.


  Exemplo:
  Para ligar e desligar 3 notas: 18 bytes
  (com Note On e velocity zero servindo de Note Off), valores em hexadecimal
  90 3C 40 90 3B 62 90 39 27... 90 3C 00 90 3B 00 90 39 00

  Com o “running status”, status corrente: 13 bytes
  90 3C 40 3B 62 39 27... 3C 00 3B 00 39 00




                                        /
Redes MIDI




             /
Redes MIDI: mLAN




                   /
Redes MIDI: mLAN




                   /
/
/
Exemplo de SMF – Standard MIDI File – Padrão de
Arquivo MIDI




                           /
Exemplo de arquivo MIDI

                          ...


                                Notas musicais

                          ...

                          ...


                                Notas em MIDI

                          ...



                     /
Exemplo de arquivo MIDI




                     /
Exemplo de arquivo MIDI




    4D 54 68 64 00 00 00 06       00 01 00 02 00 78 4D 54
    72 6B 00 00 00 19 00 90       48 40 3C 48 00 00 90 4F
    40 3C 4F 00 00 90 48 40       78 48 00 00 FF 2F 00 4D
    54 72 6B 00 00 00 0B 00       91 3C 40 3C 3C 00 00 FF
    2F 00




                              /
Exemplo de arquivo MIDI




    4D 54 68 64 00 00 00 06       00 01 00 02 00 78 4D 54
    72 6B 00 00 00 19 00 90       48 40 3C 48 00 00 90 4F
    40 3C 4F 00 00 90 48 40       78 48 00 00 FF 2F 00 4D
    54 72 6B 00 00 00 0B 00       91 3C 40 3C 3C 00 00 FF
    2F 00




                              /
Exemplo de arquivo MIDI



   Cabeçalho
    4D 54 68 64 00 00 00 06       00 01 00 02 00 78 4D 54
    72 6B 00 00 00 19 00 90       48 40 3C 48 00 00 90 4F
    40 3C 4F 00 00 90 48 40       78 48 00 00 FF 2F 00 4D
    54 72 6B 00 00 00 0B 00       91 3C 40 3C 3C 00 00 FF
    2F 00




                              /
Exemplo de arquivo MIDI


                                           2 pistas
   Cabeçalho                                          =120 bpm
    M T h d       6 Bytes         Tipo 1
    4D 54 68 64 00 00 00 06       00 01 00 02 00 78 4D 54
    72 6B 00 00 00 19 00 90       48 40 3C 48 00 00 90 4F
    40 3C 4F 00 00 90 48 40       78 48 00 00 FF 2F 00 4D
    54 72 6B 00 00 00 0B 00       91 3C 40 3C 3C 00 00 FF
    2F 00




                              /
Exemplo de arquivo MIDI



                                                   Trilha 1
    4D 54 68 64 00 00 00 06       00 01 00 02 00 78 4D 54
    72 6B 00 00 00 19 00 90       48 40 3C 48 00 00 90 4F
    40 3C 4F 00 00 90 48 40       78 48 00 00 FF 2F 00 4D
    54 72 6B 00 00 00 0B 00       91 3C 40 3C 3C 00 00 FF
    2F 00




                              /
Exemplo de arquivo MIDI


                       Note
                                                     Trilha 1
                        ON          Dó     Note
    4D 54 6825 Bytes00 00 06
             64 00     Ch. 1       00 40 00 OFF 00 78 4D 54
                                   V. 01     02
    72 6B 00 00 00 19 00 90        48 40 3C 48 00 00 90 4F
    40 3C 4F 00 00 90 48 40        78 48 00 00 FF 2F 00 4D
    54 72 6B 00 00 00 0B 00        91 3C 40 3C 3CEvento FF
                                            Meta 00 00
                                            Fim de trilha
    2F 00




                               /
Exemplo de arquivo MIDI


                       Note
                                                     Trilha 1
                        ON          Dó     Note
    4D 54 6825 Bytes00 00 06
             64 00     Ch. 1       00 40 00 OFF 00 78 4D 54
                                   V. 01     02
    72 6B 00 00 00 19 00 90        48 40 3C 48 00 00 90 4F
    40 3C 4F 00 00 90 48 40        78 48 00 00 FF 2F 00 4D
    54 72 6B 00 00 00 0B 00        91 3C 40 3C 3CEvento FF
                                            Meta 00 00
                                            Fim de trilha
    2F 00




                               /
Exemplo de arquivo MIDI


                       Note
                                                     Trilha 1
                        ON          Dó     Note
    4D 54 6825 Bytes00 00 06
             64 00     Ch. 1       00 40 00 OFF 00 78 4D 54
                                   V. 01     02
    72 6B 00 00 00 19 00 90        48 40 3C 48 00 00 90 4F
    40 3C 4F 00 00 90 48 40        78 48 00 00 FF 2F 00 4D
    54 72 6B 00 00 00 0B 00        91 3C 40 3C 3CEvento FF
                                            Meta 00 00
                                            Fim de trilha
    2F 00

                Duração da nota
                                          =120 bpm
              3Ch = 60; 78h = 120
                               /
Exemplo de arquivo MIDI




    4D 54 68 64 00 00 00 06       00 01 00 02 00 78 4D 54
    72 6B 00 00 00 19 00 90       48 40 3C 48 00 00 90 4F
    40 3C 4F 00 00 90 48 40       78 48 00 00 FF 2F 00 4D
    54 72 6B 00 00 00 0B 00       91 3C 40 3C 3C 00 00 FF
    2F 00
    Trilha 2



                              /
Obrigado pela Atenção


              Sérgio Henrique Domingues de Oliveira
                           sergiohe2@yahoo.com.br
                                 http://shdo.com.br/
                     http://myspace.com/shdomusic/

          /
Bibliografia
 CARVALHO, Fausto de. Segredos do Som no PC.
Rio de Janeiro: Brasport, 1995.
 RAMALHO, Geber; GIOIA, Osman. Musical Instrument Digital Interface.
Apresentação em Power Point.
Disponível em: < http://www.di.ufpe.br/~musica/ >
Acesso em: 22 jan. 2010
 MACHADO, André Campos. Tradutor de Arquivos MIDI para Texto Utilizando Linguagem Funcional
CLEAN. Uberlândia: UFU, 2001.
  MIDI. In: WIKIPÉDIA, a enciclopédia livre. Flórida: Wikimedia Foundation, 2009. Disponível em: <
http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=MIDI&oldid=17886982 >. Acesso em: 19 jan. 2010.
  MIDI 1.0 Specification
International MIDI Association
IMA, 5316 West 57th St., Los Angeles, 1984.
 MIDI is the Language of Gods.
Disponível em < http://www.blitter.com/~russtopia/MIDI/~jglatt/ >
Acesso em: 19 jan. 2010
 MIESSNER, Benjamin F. ELECTRONIC MUSIC AND INSTRUMENTS
Disponível em: < http://www.discretesynthesizers.com/archives/miessner/em1936.htm >
Acesso em: 23 jan. 2010
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Oficina: Música Eletrônica - Introdução ao Midi

  • 1. / Sérgio Henrique D. de Oliveira
  • 2. Introdução (História, Funcionamento, Uso, Vantagens ) Hardware (Portas, Interface, Canais ) Protocolo (Tipo, Mensagens, Funções) SMF (Exemplo de um Arquivo MIDI) /
  • 3. Breve História (da música eletrônica) MIDI (como surgiu, o que é, como funciona, vantagens) /
  • 4. Introdução: Breve História Surgimento de instrumentos musicais eletrônicos 1906 – Telharmonium ou Dynamophone Canadiano Thaddeus Cahill. 200 toneladas de dínamos produziam som. A técnica foi usada décadas depois nos orgãos Hammond /
  • 5. Introdução: Breve História Surgimento de instrumentos musicais eletrônicos 1924 – Teramina ou Theremin Vox, por Therémin Ainda nos anos 20: Onda Martenot, por Maurice Martenot, teclado com dispositivo pitch-bend e controle de amplitude. 1957 – Max Matheus. Primeiro a usar computador. Linguagem MUSIC V (não reproduzia em tempo real) Anos 60 – “Groove”, Max Matheus com a equipe da Bell Telephone Laboratoris. Reproduzia em tempo real. /
  • 6. Introdução: Breve História Surgimento dos computadores musicais e evolução Final dos anos 70: Commodore C-64, Tandy TRS-80 (rodava Groove), Apple II 1983 - Surgiu o Apple Macintosh, Commodore Amiga, Atari ST, NeXT. Inicia-se o desuso de chips de síntese internos dos computadores. 1984 Yamaha CX-5M, Roland MPU-401. 1989 Plataforma MPC, Creative Sound Blaster. /
  • 7. Como surgiu? O que é? Vantagens Quem usa? /
  • 8. Introdução: MIDI: Como surgiu? Antigamente.... Controle analógico por variações de voltagem Inverno de 1981 Dave Smith e Chet Wood da Sequencial Circuits Convenção da Sociedade de Engenharia de Áudio USI – Universal Synthetizer Interface, incluído no Prophet-5 Empresas gostam e começam a usar, mas surge um problema: Apenas podem ligar aparelhos da mesma marca. MUDI – Musically Unusable Digital Interface /
  • 9. Introdução: MIDI: Como surgiu? Antigamente.... Controle analógico por variações de voltagem 1982 Sequencial Circuits, Roland, Korg, Yamaha e Kawai Define o Complete SCI MIDI. agosto de 1983 MIDI 1.0, definida no Japão Sequencial Circuits, Roland, Korg, Yamaha e Kawai A MIDI Manufacturer's Association – MMA (EUA) é a organização responsável por manter e atualizar o sistema MIDI. http://www.midi.org /
  • 10. Introdução: MIDI: Como surgiu? MIDI é um protocolo que permite a comunicação e sincronização entre instrumentos musicais e afins. (principal) Computadores, misturadores (mixers), gravadores, sequenciadores, equipamentos de iluminação e equipamentos de vídeo. MIDI é sigla para Interface Digital para Instrumentos Musicais (Musical Instrument Digital Interface). Esquema de interconexão física e protocolo de comunicação que possibilitam o controle e conexão de instrumentos musicais em tempo real. /
  • 11. Introdução: MIDI: General MIDI O “coração” da general MIDI é o mapa de registros ou instrumentos. 128 registros normalizados devidamente agrupados por famílias de som. De modo análogo, foram normalizados os registros de cada peça de bateria/percussão nos kits rítmicos. Características para sintetizadores no padrão General MIDI: • Mínimo de 24 vozes de atribuição dinâmica para melodia e percussão, ou 16 com atribuição dinâmica para melodia e oito para percussão. • Suporte a todos os 16 canais MIDI, em modo polifônico. • Cada canal poderá usar um registro distinto. • O canal 10 é reservado para bateria/percussão. • Mínimo de 128 registros. • Dó central é nota MIDI 60. • Deve suportar NOTE ON, NOTE OFF, Control Change, Modulation, Sustain, Expressão, Volume, Reset All Controllers e All Notes Off. • Ao iniciar deverá assumir: PitchBend = 0 com gama de +/- 2 meios tons; volume = 90; todos os outros controladores na posição de repouso. /
  • 12. Introdução: MIDI: O que é? Codifica informações de execução (performance) através de mensagens em formato binário. MIDI x Áudio (wave) MIDI não transmite informação sonora (espectros sônicos), só informações de controle ex. toque a nota do agora com intensidade 64 usando um som de piano Timbre a ser utilizado (ex. o som do “piano”) é sintetizado no equipamento receptor MIDI / Wave
  • 13. Introdução: MIDI: O que é? Composto por: Interface MIDI: equipamento ou placa de computador que permite dois sistemas ou equipamentos diferentes se comunicarem de conectores padrões. Dispositivo MIDI: é todo dispositivo capaz de receber, enviar e interpretar o padrão MIDI. Os mais comuns, encontrados atualmente, são os sintetizadores, baterias eletrônicas, módulos de som e computadores dotados de interface MIDI. Cabos MIDI: um cabo MIDI é composto de três fios. Conectores MIDI: são conectores tipo DIN de 5 pinos, geralmente utilizados em equipamentos de áudio. Para ligação no cabo MIDI são utilizados apenas 3 destes pinos. Mensagens MIDI: são mensagens enviadas entre equipamentos MIDI por meio das interfaces adequadas. Padrão para arquivos MIDI: é um padrão de como deve ser escrito as informações da música armazenada. /
  • 14. Introdução: MIDI: Vantagens É uma interface padrão Separa o controlador do gerador de som Permite troca dados entre os mais diversos equipamentos musicais Possibilita existência de vários tipos de controladores ex. teclado, bateria, guitarra, flauta, ... /
  • 15. Introdução: MIDI: Vantagens Possibilita comunicação (bidirecional) entre equipamentos musicais e computadores Facilita o desenvolvimento de software musicais genéricos (independentes de equipamento) ex. editores de partitura, seqüenciadores, sistemas de composição algorítmica /
  • 16. Introdução: MIDI: Vantagens Também facilita uso/desenvolvimento de software específicos a um dispositivo ex. editores de patch, sequenciadores, etc. /
  • 17. Introdução: MIDI: Usos Pode ser utilizado para controle e sincronismo de equipamentos não-musicais: MSC 1.0 (MIDI Show Control) ex. luzes do palco, mesa de som, etc. /
  • 18. /
  • 19. Introdução: MIDI: Usos Jean Michel Jarre, compositor de Oxygene 4 e Rendez Vous 4. Três concertos no Records Guines /
  • 20. Introdução: MIDI: Usos Reactable, O sintetizador que usa uma mesa tangível usa MIDI para se comunicar com / o sintetizador.
  • 21. Introdução: MIDI: Usos Frets On Fire, jogo que usa o MIDI para sincronizar as notas tocadas no teclado com as notas tocadas no som wave (ogg). /
  • 22. Introdução: MIDI: Usos Rock Band 2, o software Harmonix usa MIDI para sincronizar as músicas feitas para o / jogo Rock Band 2
  • 23. Introdução: MIDI: Usos Animusic, grupo de programadores que criaram um software que manipula animações / em 3 dimensões usando MIDI
  • 24. Introdução: MIDI: Usos Gypsy Mocap-midi, usa MIDI para receber os comandos dados ao equipamento usando o corpo humano. É o primeiro /
  • 25. Introdução: MIDI: Usos The Morrison Digital Trumpet, trompete MIDI /
  • 28. /
  • 30. Hardware: Portas MIDI Transmissão de dados > serial assíncrona e unilateral > taxa 31.250 bits por segundo > usa portas Porta MIDI de um equipamento musical > Transmite e recebe mensagens MIDI > Utiliza 2 ou 3 conectores DIN (Deutsch Industrielle Normung) MIDI In MIDI Out MIDI Thru (through = através) cópia da entrada “amplificada” /
  • 32. Hardware: Portas MIDI Saída MIDI thru Entrada Saída MIDI Receptor Repetidor Transmissor MIDI Circuitos Internos do Dispositivo MIDI Entrada/Saída Analógicas /
  • 33. Hardware: Cabos MIDI Cabo MIDI - USB Cabo MIDI - MIDI /
  • 34. Hardware: Interface MIDI As placas de som têm: Conversor A/D e D/A (como já sabemos...) Sintetizador MIDI Síntese na própria placa FM é ruim! As boas placas usam tabelas de formas de onda (wavetable lookup) Interface MIDI Mandam mensagens MIDI para um sintetizador externo via um adaptador (MIDI Kit) na saída de joystick. /
  • 35. Hardware: Canais MIDI É um endereçamento de rede: mensagens processadas só equipamentos “sintonizados” naquele(s) canal(ais) Diferente da noção de canal de áudio ex. se sintetizador 1 reponde ao canal 1, as mensagens dos outros canais serão ignoradas por ele 16 canais por porta múltiplas portas = 16 * portas canais /
  • 36. Hardware: Teclado / Controlador MIDI Computador Canais MIDI 1 2 Split Point SE O COMPUTADOR Placa MIDI TIVER PLACA SE SOM in out Sintetizador 1 (10 vozes 1 a 10 multitimbral) Sintetizador 2 (4 vozes 11 a 14 multitimbral) Unidade de 15 Efeito 1 Unidade de Efeito 2 / 16
  • 37. Hardware: Canais MIDI Teclado / Controlador MIDI Computador 1 2 Split Point in USB + Chipset +Soft out Sintetizador 1 (10 vozes 1 a 10 multitimbral) Sintetizador 2 (4 vozes 11 a 14 multitimbral) Unidade de 15 Efeito 1 Unidade de Efeito 2 / 16
  • 38. MENSAGENS MIDI INTERFACE MIDI (Placas de Som) CANAIS MIDI /
  • 39. Mensagens MIDI Princípio A comunicação se dá por mensagens MIDI Transmissor origina mensagens e receptor realiza a ação desejada (sintetiza, processa, liga, ...) Mensagens enviadas/reconhecidas por cada equipamento estão listadas na Tabela de Implementação MIDI /
  • 40. Mensagens MIDI: Formato As Mensagens MIDI possuem: 1 byte de Status , que codifica os comandos Seguido por 0, 1 ou 2 bytes de Dados (argumentos) Byte de Status: Bit de mais alta ordem sempre igual a 1 ( > vai de 0x80 a 0xFF) Os outros 3 ou 7 bits mais significativos codificam tipo de mensagem, Quando necessário, os 16 canais MIDI são codificados nos 4 bits menos significativos. 1 cmd cmd cmd : chn chn chn chn 1 cmd cmd cmd : cmd cmd cmd cmd /
  • 41. Mensagens MIDI: Formato Byte de Dados: Complementam (instanciam) a informação do status Só usam 7 bits para não confundir com as o byte de status, o que é uma limitação 0 arg arg arg : arg arg arg arg /
  • 42. Mensagens MIDI Channel Channel System System Voice Voice Mode Mode Real Time Real Time Common Common Sys Ex Sys Ex Note on Note on All Notes Off All Notes Off Note off Note off Local Control Local Control Channel Pressure Channel Pressure Omni Off Omni Off Key Pressure Key Pressure Omni On Omni On Control Change Control Change Mono Mono Program Change Program Change Poly Poly Pitch Bend Pitch Bend /
  • 43. Mensagens MIDI: Tipo Mensagens de canal (channel messages) Endereçadas em um canal, dizem as notas a tocar, como modificar o som destas, ou como o equipamento deve tratar estas requisições Subdivide-se em mensagens de voz e de modo Mensagens de sistema (system messages) Coordenam as atividades de todos os equipamentos conectados ao sistema Subdivide-se em mensagens comuns, de tempo real e exclusivas do sistema /
  • 44. Mensagens MIDI: Mensagens de Canal Mensagens de VOZ Byte de Status* Significado Bytes de Dados 0x8n Note Off 2 bytes - Tecla e Velocidade 0x9n Note On 2 bytes - Tecla e Velodidade 0xAn Key Pressure 2 bytes - Tecla e Valor 0xBn Control Change 2 bytes - Parâmetro e Valor 0xCn Program Change 1 byte - Programa selecionado 0xDn Channel Pressure 1 byte - Valor 0xEn Pitch Bend 2 bytes - Valor de 14 bits * n = canal (0 = canal 1, F = canal 16) /
  • 45. Mensagens MIDI: Mensagens de Canal Mensagens de VOZ: Note On / Note Off Indica que a nota deve ser tocada ou interrompida Note On 9n nota intensidade Note Off 8n nota intensidade Intensidade (velocity) Chamada de velocidade devido à maneira de detectar intensidade em um teclado 7 bits > 128 valores (0 a 127) Um exemplo de mensagem a ser enviada seria: Ligar Dó do piano no canal 5: 0x95 0x3C 0x40 Em decimal é: 144+5 60 64 Comando de “Note On” no canal 5 da tecla 60 com intensidade 64. /
  • 46. Mensagens MIDI: Mensagens de Canal Pitch Bend (mudança de altura) Usada para efeitos musicais (ex. glissando), para obter micro afinação, etc. Utiliza 14 bits = 16.384 valores •byte menos significativo antes •centro em 0x00 0x40 Variação é determinada pelo receptor •ex. se um sintetizador implementa um desvio de 3 semitons para cima e para baixo, teremos um “passo” 6/16384 /
  • 47. Mensagens MIDI: Mensagens de Canal Control Change Usada para mudar volume, modulação e outras qualidades sonoras do sintetizador 120 controles Bn parâmetro valor Então envia-se o status de “Control Change” + parâmetro + valor: Exemplo: 0xB8 + 1 + 50 enviando estes dados mudamos o valor do controle responsável pela modulação do timbre para 50 no canal 8. /
  • 48. Mensagens MIDI: Mensagens de Canal Control Change: Tabela de Parâmetros Parâmetro parâmetro 0, 32 Seleção de Banco (MSB) 66 Sostenuto (Booleano) 1 Modulação 67 Abafador (Booleano) 2 Embocadura 69 Sustentação 2 (Booleano) 4 Pedal 91 Reverberação 5 Tempo de Portamento 92 Tremolo 6, 38 Entrada de Dados 93 Chorus 7 Volume 94 Desafinador 8 Balanço 95 Modificador de Fase 10 Estereofonia 98, 99 NRPN (LSB, MSB) 11 Expressão 100,101 RPN (LSB, MSB) 64 Sustentação 1 (Booleano) 120 Cancela todas as Notas 65 Portamento 121 Zera todos os controladores Bn parâmetro valor /
  • 49. Mensagens MIDI: Mensagens de Canal Program Change Seleciona o programa/patch/instrumento desejado Ex. uma mesma melodia de flauta pode passar a ser tocada (no mesmo canal) pelo piano, pela guitarra ou por uma flauta sttacato Os sintetizadores General MIDI tem uma lista padrão de de instrumentos devidamente numerados 01 = piano acústico 27 = guitarra de jazz 53 = coral “ah” 70 = corne inglês 109 = kalimba Cn n_instrumento Enviamos então: status Program Change + número do instrumento Exemplo: 0xC7 + 41, mudamos o instrumento do canal 7 para violino. /
  • 50. Mensagens MIDI: Mensagens de Canal Mensagens sem Status “Running Status” Caso uma mensagem venha sem status, vale o último. Assim ganha-se tempo minimizando a redundância do protocolo MIDI. Exemplo: Para ligar e desligar 3 notas: 18 bytes (com Note On e velocity zero servindo de Note Off), valores em hexadecimal 90 3C 40 90 3B 62 90 39 27... 90 3C 00 90 3B 00 90 39 00 Com o “running status”, status corrente: 13 bytes 90 3C 40 3B 62 39 27... 3C 00 3B 00 39 00 /
  • 54. /
  • 55. /
  • 56. Exemplo de SMF – Standard MIDI File – Padrão de Arquivo MIDI /
  • 57. Exemplo de arquivo MIDI ... Notas musicais ... ... Notas em MIDI ... /
  • 59. Exemplo de arquivo MIDI 4D 54 68 64 00 00 00 06 00 01 00 02 00 78 4D 54 72 6B 00 00 00 19 00 90 48 40 3C 48 00 00 90 4F 40 3C 4F 00 00 90 48 40 78 48 00 00 FF 2F 00 4D 54 72 6B 00 00 00 0B 00 91 3C 40 3C 3C 00 00 FF 2F 00 /
  • 60. Exemplo de arquivo MIDI 4D 54 68 64 00 00 00 06 00 01 00 02 00 78 4D 54 72 6B 00 00 00 19 00 90 48 40 3C 48 00 00 90 4F 40 3C 4F 00 00 90 48 40 78 48 00 00 FF 2F 00 4D 54 72 6B 00 00 00 0B 00 91 3C 40 3C 3C 00 00 FF 2F 00 /
  • 61. Exemplo de arquivo MIDI Cabeçalho 4D 54 68 64 00 00 00 06 00 01 00 02 00 78 4D 54 72 6B 00 00 00 19 00 90 48 40 3C 48 00 00 90 4F 40 3C 4F 00 00 90 48 40 78 48 00 00 FF 2F 00 4D 54 72 6B 00 00 00 0B 00 91 3C 40 3C 3C 00 00 FF 2F 00 /
  • 62. Exemplo de arquivo MIDI 2 pistas Cabeçalho =120 bpm M T h d 6 Bytes Tipo 1 4D 54 68 64 00 00 00 06 00 01 00 02 00 78 4D 54 72 6B 00 00 00 19 00 90 48 40 3C 48 00 00 90 4F 40 3C 4F 00 00 90 48 40 78 48 00 00 FF 2F 00 4D 54 72 6B 00 00 00 0B 00 91 3C 40 3C 3C 00 00 FF 2F 00 /
  • 63. Exemplo de arquivo MIDI Trilha 1 4D 54 68 64 00 00 00 06 00 01 00 02 00 78 4D 54 72 6B 00 00 00 19 00 90 48 40 3C 48 00 00 90 4F 40 3C 4F 00 00 90 48 40 78 48 00 00 FF 2F 00 4D 54 72 6B 00 00 00 0B 00 91 3C 40 3C 3C 00 00 FF 2F 00 /
  • 64. Exemplo de arquivo MIDI Note Trilha 1 ON Dó Note 4D 54 6825 Bytes00 00 06 64 00 Ch. 1 00 40 00 OFF 00 78 4D 54 V. 01 02 72 6B 00 00 00 19 00 90 48 40 3C 48 00 00 90 4F 40 3C 4F 00 00 90 48 40 78 48 00 00 FF 2F 00 4D 54 72 6B 00 00 00 0B 00 91 3C 40 3C 3CEvento FF Meta 00 00 Fim de trilha 2F 00 /
  • 65. Exemplo de arquivo MIDI Note Trilha 1 ON Dó Note 4D 54 6825 Bytes00 00 06 64 00 Ch. 1 00 40 00 OFF 00 78 4D 54 V. 01 02 72 6B 00 00 00 19 00 90 48 40 3C 48 00 00 90 4F 40 3C 4F 00 00 90 48 40 78 48 00 00 FF 2F 00 4D 54 72 6B 00 00 00 0B 00 91 3C 40 3C 3CEvento FF Meta 00 00 Fim de trilha 2F 00 /
  • 66. Exemplo de arquivo MIDI Note Trilha 1 ON Dó Note 4D 54 6825 Bytes00 00 06 64 00 Ch. 1 00 40 00 OFF 00 78 4D 54 V. 01 02 72 6B 00 00 00 19 00 90 48 40 3C 48 00 00 90 4F 40 3C 4F 00 00 90 48 40 78 48 00 00 FF 2F 00 4D 54 72 6B 00 00 00 0B 00 91 3C 40 3C 3CEvento FF Meta 00 00 Fim de trilha 2F 00 Duração da nota =120 bpm 3Ch = 60; 78h = 120 /
  • 67. Exemplo de arquivo MIDI 4D 54 68 64 00 00 00 06 00 01 00 02 00 78 4D 54 72 6B 00 00 00 19 00 90 48 40 3C 48 00 00 90 4F 40 3C 4F 00 00 90 48 40 78 48 00 00 FF 2F 00 4D 54 72 6B 00 00 00 0B 00 91 3C 40 3C 3C 00 00 FF 2F 00 Trilha 2 /
  • 68. Obrigado pela Atenção Sérgio Henrique Domingues de Oliveira sergiohe2@yahoo.com.br http://shdo.com.br/ http://myspace.com/shdomusic/ /
  • 69. Bibliografia CARVALHO, Fausto de. Segredos do Som no PC. Rio de Janeiro: Brasport, 1995. RAMALHO, Geber; GIOIA, Osman. Musical Instrument Digital Interface. Apresentação em Power Point. Disponível em: < http://www.di.ufpe.br/~musica/ > Acesso em: 22 jan. 2010 MACHADO, André Campos. Tradutor de Arquivos MIDI para Texto Utilizando Linguagem Funcional CLEAN. Uberlândia: UFU, 2001. MIDI. In: WIKIPÉDIA, a enciclopédia livre. Flórida: Wikimedia Foundation, 2009. Disponível em: < http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=MIDI&oldid=17886982 >. Acesso em: 19 jan. 2010. MIDI 1.0 Specification International MIDI Association IMA, 5316 West 57th St., Los Angeles, 1984. MIDI is the Language of Gods. Disponível em < http://www.blitter.com/~russtopia/MIDI/~jglatt/ > Acesso em: 19 jan. 2010 MIESSNER, Benjamin F. ELECTRONIC MUSIC AND INSTRUMENTS Disponível em: < http://www.discretesynthesizers.com/archives/miessner/em1936.htm > Acesso em: 23 jan. 2010 /