Akademik

MIDI

 

[englisch, 'mɪdɪ; Abkürzung für Musical Instrument Digital Interface], international standardisierte, digitale Schnittstelle für elektronische Musikinstrumente, Zusatzgeräte (Effektgeräte, Drum-Computer, Sequenzer, Mixer) und Computer. Diese 1983 eingeführte Norm (MIDI-Spezifikation 1.0) ermöglicht die Datenübertragung zwischen Geräten unterschiedlicher Hersteller, sodass z. B. ein aus mehreren Synthesizern beziehungsweise Soundmodulen (Expander, Slaves) bestehendes System zentral von einer Tastatur (Masterkeyboard) aus gesteuert werden kann. In ein solches System lässt sich auch ein mit der geeigneten Software betriebener Computer zur Datenspeicherung und -ausgabe integrieren. Elektronische Keyboards verfügen in der Regel über ein eingebautes MIDI-Interface; einige ältere Modelle lassen sich entsprechend nachrüsten. Analoge Steuerspannungen werden dabei von einem CV-(Control Voltage)-to-MIDI-Converter in digitale Signale umgeformt. Mithilfe geeigneter MIDI-Wandler (z. B. Guitar-to-MIDI-Converter) können auch andere Instrumente (Schlagzeug, Gitarre, Bassgitarre, Blasinstrumente usw.) als Steuergerät (Master) dienen. Die spezifische Spieltechnik der jeweiligen Instrumente soll sich dabei im rein elektronisch erzeugten Klangergebnis widerspiegeln.

 

Ausgangspunkt der Entwicklung eines herstellerunabhängigen Standards für die Datenübertragung zwischen elektronischen Musikinstrumenten waren die in den Siebzigerjahren vor allem im Studiobetrieb üblichen Modulsynthesizer. Die gegenseitige Beeinflussung und Steuerung der einzelnen, beliebig kombinierten und austauschbaren Baugruppen eines solchen Geräts erfolgte auf der Grundlage genormter analoger Steuerspannungen. Dieses Prinzip gewährleistete einen schnellen und zuverlässigen Informationsfluss zwischen den Modulen. Bei der Koppelung von Baugruppen oder Instrumenten unterschiedlicher Hersteller ergaben sich jedoch häufig Probleme (verschiedene Normen für die Abstufung der Steuerspannungen sowie für die Trigger-Impulse, Synthesizer). Die Arbeit mit Modulsynthesizern war durch zeitaufwendige manuelle Schalt- und Regelvorgänge gekennzeichnet, sodass im Liveeinsatz die Möglichkeiten der Instrumente kaum ausgeschöpft werden konnten. Man ging daher in den Siebzigerjahren dazu über, die Prozesse der Klangeinstellung per Computer zu steuern und zu speichern (Hybridsynthesizer). Mit der Verbreitung der Digitaltechnik zu Beginn der Achtzigerjahre ergab sich für den Informationsaustausch zwischen den einzelnen Synthesizerbaugruppen eine neue Grundlage. An die Stelle der analogen Steuerspannungen traten digitale Impulsfolgen. Entsprechend der binären Kodierung nutzt man zur Übertragung den Wechsel zwischen zwei Spannungswerten: z. B. keine Spannung bedeutet Binärzeichen »0«, anliegende Spannung steht für Binärzeichen »1«. Die Funktionsweise eines Computers (somit auch eines digitalen Synthesizers oder Effektgerätes) beruht darauf, Folgen dieser Binärzeichen (Bits) als »Wörter« (Bytes) zu erkennen. Um die Datenübertragung zwischen Geräten verschiedener Hersteller zu ermöglichen, war es demzufolge notwendig, eine einheitliche »Sprache« für alle musikalisch wesentlichen Informationen zu vereinbaren (Kompatibilität). Den ersten Schritt zu einem solchen Standard vollzogen Dave Smith und Chet Wood (Sequential Circuits), die im Oktober 1981 auf der Audio Engineering Society (AES) Convention in New York ein Universal Synthesizer Interface (USI) vorstellten. Gemeinsame Bemühungen US-amerikanischer und japanischer Produzenten (die Firma Roland hatte mit dem Digital Communication Bus (DCB) bereits eine Schnittstelle für die eigene Produktlinie entwickelt) führten zu dem auf der NAMM-(National Association of Music Merchants)-Show in Anaheim (USA) im Januar 1983 präsentierten Musical Instrument Digital Interface, das nach weiteren Verbesserungen zum internationalen Standard wurde. Die ersten MIDI-Synthesizer waren der JP6 von Roland und der Prophet 600 von Sequential Circuits. Zu einer vor allem für den semiprofessionellen Bereich bedeutsamen Erweiterung kam es 1991 mit der Einführung von General MIDI (Abkürzung GM), was einerseits eine höhere Kompatibilität des Instrumentariums gewährleistete, andererseits jedoch dessen variable Handhabung im Livegebrauch einschränkte. Die Grundidee von GM ist die Angleichung von MIDI-Klangerzeugern in der Multi-Mode-Betriebsart (siehe unten), das heißt eine Komposition lässt sich ohne aufwendige Einstellvorgänge auch auf einem anderen GM-Soundmodul wiedergeben. Dementsprechend ist eine übereinstimmende Belegung der ersten 128 Klangprogramme, eine feste Notenzuordnung im Drum-Modus (Kanal 10), eine Übereinstimmung der Oktavlagen und Controller-Daten sowie die Verfügbarkeit von mindestens 24 Stimmen vereinbart. Maßgeblich an der Entwicklung von GM war wiederum die japanische Firma Roland beteiligt, deren 1991 präsentiertes Soundmodul »Sound Canvas« bereits darüber hinausgehende Vorschläge zur Standardisierung offerierte.

 

Zur Hardware einer MIDI-Schnittstelle gehören UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter), Motorola 6850 ACIA (Asynchronous Communication Interface Adapter), fünfpolige DIN-Buchsen sowie ein Schwingquarz (Oszillator zur Regelung der Übertragungsgeschwindigkeit). Das Empfangsteil ist mit einem Optokoppler zur galvanischen Trennung ausgestattet, um Brummschleifen zu vermeiden. Die Datenübertragung erfolgt seriell, d. h. der im Rechner oder Synthesizer vom Prozessor parallel (8, 12, 16 oder 32 Bits gleichzeitig) verarbeitete Datenstrom wird durch den ACIA in einen seriellen (Bit für Bit nacheinander) verwandelt und beim Empfang wieder parallelisiert. Für die verschiedenen Computertypen sind spezielle Interface-Adapter erhältlich, deren Aufbau sich nach der am Computer genutzten Schnittstelle (seriell/parallel) richtet, die jedoch zumindest den Optokoppler und einen Baustein zur Pegelanpassung enthalten. Um die zu einem Byte (besteht in der Regel aus 8 Datenbits) gehörigen Bits für das Empfangsgerät erkennbar zu machen, wird jedes Byte zusätzlich mit einem Start- und einem Stop-Bit versehen, sodass die kleinste übertragene MIDI-Dateneinheit aus 10 Bits besteht. Bei der Rückverwandlung der Daten in parallele Form entfallen diese Hinzufügungen. Eine vollständige MIDI-Information setzt sich aus einem Status-Byte (zur Erkennung des Nachrichtentyps und des Kanals) und ein oder zwei Daten-Bytes zusammen. Real-Time-Nachrichten benötigen kein Status-Byte. Die von MIDI übertragenen Nachrichten unterscheidet man in Kanal-Daten und System-Daten. Während die Kanal-Daten nur einen speziellen Empfänger betreffen und ihm alle Informationen zum Klanggeschehen übermitteln, so richten sich die System-Daten (außer System-Exclusiv-Daten) an alle angeschlossenen Geräte und sorgen für die Abstimmung innerhalb des Systems. System-Daten umfassen

 

System-Common-Messages (Allgemeine System-Daten):

 

∙ Song-Select = Befehl zur Auswahl eines Songs,

 

∙ Song-Position-Pointer = ständig mitlaufende Zeitzähleinrichtung zur Synchronisierung u. a. bei Restarts,

 

∙ Tune-Request = Befehl, der die angeschlossenen Geräte zum selbstständigen Stimmen auffordert,

 

System-Real-Time-Messages (Echtzeit-Daten):

 

∙ Timing-Clock = Einrichtung zur Synchronisation der angeschlossenen Geräte, die ständig 24 Impulse pro Viertelnote sendet,

 

∙ Start = Starten einer Sequenz vom Song-Beginn,

 

∙ Continue = Fortsetzung mit dem nächsten Clock-Impuls,

 

∙ Stopp = Unterbrechen eines Ablaufs,

 

∙ Active Sensing = Sicherheitssignal; Slave schaltet seine Stimme aus, sofern er nicht alle 300 ms dieses Signal empfängt,

 

∙ System-Reset = Befehl, der die angeschlossenen Geräte in den Ausgangszustand zurückversetzt,

 

System-Exclusive-Messages (System-Exklusiv-Daten):

 

gerätespezifische Daten, in denen z. B. die Klangparameter eines Synthesizers sowie die Identifikationsnummer des Herstellers verschlüsselt sind und die vor allem beim Einsatz eines Computers als Sounddesigner bedeutsam werden.

 

Die Kanal-Daten lassen sich unterscheiden in

 

Channel-Voice-Messages Kanal-Stimmen-Daten):

 

∙ Note On/Off = Ein/Ausschaltbefehl eines Tons,

 

∙ Note-Number = in Zahlen von 0 bis 127 widergespiegelte Tonhöhe; c¹ entspricht Tastennummer 60,

 

∙ Velocity = in Zahlen von 0 bis 127 verschlüsselte Lautstärke bzw. Anschlagsdynamik,

 

∙ Aftertouch = in 128 Intensitätsstufen registrierte Veränderung des Tastendrucks nach dem Anschlag,

 

∙ Control-Change = Betätigung der LFO Controller, z. B. Modulationsrad, Breath-Controller, Fußpedal,

 

∙ Pitch-Wheel-Change = gleitende Tonhöhenveränderung mittels Handrad oder Joystick,

 

∙ Program-Change = Wechsel des Programms bzw. Presets am Synthesizer,

 

∙ Kanalnummer der Nachricht,

 

Channel-Mode-Messages Kanal-Modus-Nachrichten):

 

∙ Local On/Off = Unterbrechung der internen Verbindung von Tastatur und Klangerzeuger in einem Synthesizer,

 

∙ MIDI-Mode = Wahl zwischen Omni-, Poly- und Mono- bzw. Multi-Mode.

 

Für die MIDI-Signalverarbeitung in einem Synthesizer ist die gewählte Betriebsart (Modus, englisch mode) ausschlaggebend. Im Omni-Mode (lateinisch omni = »alle«) werden Kanalmarkierungen nicht erkannt, das heißt Nachrichten auf allen Kanälen empfangen und gesendet. Im Poly-Mode erhält jedes beteiligte Gerät einen Kanal und wertet nur Informationen aus, die mit der entsprechenden Kanalmarkierung versehen sind. Es stehen insgesamt 16 Kanäle zur Verfügung. Einige Synthesizer bzw. Soundmodule sind in der Lage, ihre Einzelstimmen unterschiedlichen MIDI-Kanälen zuzuordnen (im Prinzip ein polyphoner Synthesizer, der sich in mehrere monophone Synthesizer aufteilt). So wird es möglich, die einzelnen Stimmen mit unterschiedlichen Klangfarben zu versehen. Diese Betriebsart bezeichnet man als Mono-Mode. Lassen sich die verfügbaren Stimmen beliebig auf die Kanäle verteilen, also auch mehrere Stimmen auf einen Kanal legen, sodass sich ein Synthesizer in mehrere unabhängige polyphone Instrumente aufspaltet, spricht man auch vom Multi-Mode als einer Variante des Mono-Mode. Ohne praktische Bedeutung bleibt eine vierte Betriebsart, bei der der Synthesizer zwar alle Kanäle empfängt (Omni On), aber nur als monophones Gerät (Mono On) wiedergibt.

 

Die mit dem MIDI-System standardisierte serielle Datenübertragung bietet in ökonomischer Hinsicht deutliche Vorteile und ist für den Anwender leicht handhabbar. Alle Geräte lassen sich über die genormten Anschlüsse (MIDI-In, MIDI-Out, MIDI-Thru) mit verdrilltem, abgeschirmtem Kabel, das mit fünfpoligen Diodensteckern (Pins 4/5 — signalführend, Pin 2 — Masse, Pins 1/3 — unbelegt) versehen ist, komplikationslos verbinden. Dennoch liegt in der seriellen Datenübertragung das gegenwärtige Hauptproblem des MIDI-Systems. Zwar wurde die Übertragungsrate mit 31 250 Baud (1 Baud = 1 Bit/s) relativ hoch gewählt, doch sobald die Informationsdichte zunimmt (Beteiligung mehrerer Instrumente, Überlagerung vieler Ereignisse auf einer Zählzeit), erweist sich das System gelegentlich als zu langsam. Dieser Mangel tritt in Form von Verzögerungen (das Ereignis erklingt erst kurz nach der gewünschten Zählzeit) in Erscheinung. Bei einer denkbaren Erhöhung der Übertragungsrate vergrößert sich jedoch die Gefahr von Übermittlungsfehlern. Auch die maximal verwendbare Kabellänge (unproblematisch sind Längen bis zu zehn Metern) würde dabei verringert. Ungeachtet dieser Einschränkungen hat sich die MIDI-Norm weltweit durchgesetzt. Ihre Einhaltung wird von der MIDI Manufacturers Association (MMA), zuständig für die USA und Europa mit Sitz in Los Angeles, und dem Japan MIDI Standard Committee (JMSC) überwacht. Die ständigen Erweiterungen der MIDI-Spezifikationen werden den Mitgliedern der International MIDI Association (IMA), der Vereinigung der MIDI-Anwender, über Newsletter bekannt gegeben.

 

Die Arbeit mit elektronischen Klangerzeugern auf der Bühne, im Studio und im privaten Bereich (Home-Recording) ist durch die Verbreitung des Standards grundlegend revolutioniert worden. Keyboarder brauchen sich nicht mehr mit zahlreichen übereinander getürmten Instrumenten zu umgeben. Zur Steuerung eines MIDI-Systems genügt im Prinzip eine einzige, mit den entsprechenden Funktionen ausgestattete Klaviatur (Masterkeyboard, Remote-Keyboard), von der aus die Signale an alle angeschlossenen Slaves und Zusatzgeräte gesendet werden. Die einzelnen Synthesizer bzw. Soundmodule (Expander) lassen sich beliebig austauschen (Modularität des Systems) und entsprechend den persönlichen Klangvorstellungen kombinieren (komplexe Sounds durch gleichzeitige Ansteuerung mehrerer Klangerzeuger). Diverse Zusatzgeräte wie MIDI-Mixer (Mischung von Audiosignalen), MIDI-Thru-Box (Vervielfältigung des MIDI-Out-Signals zur Verteilung auf mehrere Slaves), MIDI-Switch-Box (selektive Aufspaltung des MIDI-Out-Signals), MIDI-Computer-Interface (Umwandlung von MIDI-Daten auf das Format eines bestimmten Computers) oder MIDI-Synchronizer (Synchronizer) gewährleisten die Funktion umfangreicher Systeme, ermöglichen u. a. die Einbeziehung von Computern und erleichtern den Produktionsprozess oder auch die Vertonung von Videos (SMPTE-Timecode Verfahren).

MIDI

 

[Abk. für Musical Instrument Digital Interface, dt. »digitale Schnittstelle für Musikinstrumente«], ein bereits 1983 vereinbarter Standard für den Datenaustausch zwischen elektronisch steuerbaren Musikinstrumenten sowie zwischen Instrument und Computer. Ursprünglich wurde damit vor allem die Kommunikation zwischen Synthesizer und Mischpult geregelt, heute können mit Hilfsgeräten fast alle Musikinstrumente sowie PCs angesteuert werden. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit ist die Erzeugung von MIDI-Daten an einem PC, die gespeichert oder an Verstärker und Lautsprecher geleitet werden können, sodass der User zum »Dirigenten am Schreibtisch« wird (Sequenzer). Dateien, die im MIDI-Format gespeichert wurden, tragen die Erweiterung .mid.

 

Der MIDI-Standard erlaubt 16 Kanäle, mit denen unterschiedliche Geräte gleichzeitig angesteuert werden können. Eine Erhöhung dieser Zahl wird durch die MIDI-Erweiterung XG ermöglicht (es gibt noch andere, weniger weit reichende MIDI-Erweiterungen, General MIDI, GSMIDI). Grundsätzlich hat jedes MIDI-fähige Gerät einen In- und einen Out-Anschluss. Mit dem In-Kontakt empfängt es Steuersignale, über Out werden die erzeugten Klangdaten an das Steuergerät gesendet. Zu diesen beiden Anschlüssen kommt oft noch ein Thru-Kontakt, der zur Weiterleitung von Signalen in einer MIDI-Gerätekette dient. Die Datenübertragung geschieht seriell, die Übertragungsgeschwindigkeit kann maximal 32 Kbit/s betragen. Es wird jeweils eine eigene Leitung für jede der beiden Datenflussrichtungen benutzt, und zwar sind dies i. d. R. fünfpolige Audio-DIN-Kabel (Stecker). Bei den zwischen MIDI-Geräten übertragenen Daten kann man zwei Arten unterscheiden, und zwar Systemnachrichten, die an alle angeschlossenen Instrumente gehen und u. a. der Synchronisation dienen, sowie Kanalnachrichten, die jeweils nur an eine Kanalnummer und damit ein Instrument gerichtet sind (bzw. von diesem gesendet werden).

 

Um mit MIDI arbeiten zu können, muss man nicht nur über ein MIDI-fähiges Musikinstrument verfügen, sondern auch bestimmte Hard- und Software-Anpassungen vornehmen. Ein PC benötigt eine MIDI-Steckkarte (Steckkarte) sowie Steuerungs-Software. Moderne Soundkarten wie der Soundblaster haben bereits eine eingebaute MIDI-Schnittstelle. Von historischem Interesse ist die Tatsache, dass der Atari ST Mitte der 1980er-Jahre praktisch der einzige serienmäßig MIDI-fähige Rechner war und damit lange Zeit als der Musikcomputer schlechthin galt - selbst als die Firma Atari schon ums Überleben kämpfte.

MIDI

 

[[Abkürzung für englisch musical instrument digital interface, »Schnittstelle für digitale Musikinstrumente«], seit 1982 Bezeichnung für ein international genormtes elektronisches System, bei dem die Klangsignale (Steuersignale) einzelner digitaler Instrumente (Synthesizer, Effektgeräte, Drumcomputer, Soundsampler, digitale Keyboards usw.) über eine spezielle Schaltung (MIDI-Interface) zentralisiert werden. Mithilfe eines Computers lassen sich bis zu 16 verschiedene Informationskanäle abrufen und unmittelbar zu einem z. B. orchestralen Gesamtklangbild synchronisieren.