MIDI

De El Museo de los 8 bits
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Puertos y cable MIDI.

MIDI es el acrónimo de Musical Instrument Digital Interface (Interfaz Digital de Instrumentos Musicales). Se trata de un protocolo industrial estándar que permite a los computadores, sintetizadores, secuenciadores, controladores y otros dispositivos musicales electrónicos comunicarse y compartir información para la generación de sonidos.

Esta información define diversos tipos de datos como números que pueden corresponder a notas particulares, números de patches de sintetizadores o valores de controladores. Gracias a esta simplicidad, los datos pueden ser interpretados de diversas maneras y utilizados con fines diferentes a la música. El protocolo incluye especificaciones complementarias de hardware y software.

Historia

El boom de los sintetizadores analógicos en la música popular de los años 1970 llevó a los músicos a exigir más prestaciones de sus instrumentos. Interconectar sintetizadores analógicos es relativamente fácil ya que éstos pueden controlarse a través de osciladores de voltaje variable.

La aparición del sintetizador digital a finales de la misma década trajo consigo el problema de la incompatibilidad de los sistemas que usaba cada compañía fabricante. De este modo se hacía necesario crear un lenguaje común por encima de los parámetros que cada marca iba generando a lo largo del desarrollo de los distintos instrumentos electrónicos puestos a disposición de los profesionales del sector.

El estándar MIDI fue inicialmente propuesto en un documento dirigido a la Audio Engineering Society por Dave Smith, presidente de la compañía Sequential Circuits en 1981. La primera especificación MIDI se publicó en agosto de 1983.

Cabe aclarar que MIDI no transmite señales de audio, sino datos de eventos y mensajes controladores que se pueden interpretar de manera arbitraria, de acuerdo con la programación del dispositivo que los recibe. Es decir, MIDI es una especie de "partitura" que contiene las instrucciones en valores matemáticos (0-127) sobre cuándo generar cada nota de sonido y las características que debe tener; el aparato al que se envíe dicha partitura la transformará en música audible.

En la actualidad la gran mayoría de los creadores musicales utilizan el lenguaje MIDI a fin de llevar a cabo la edición de partituras y la instrumentación previa a la grabación con instrumentos reales. Sin embargo, la perfección adquirida por los sintetizadores en la actualidad lleva a la utilización de forma directa en las grabaciones de los sonidos resultantes del envío de la partitura electrónica a dichos sintetizadores de última generación.

Hardware

Buena parte de los dispositivos MIDI son capaces de enviar y recibir información, pero desempeñan un papel diferente dependiendo de si están recibiendo o enviando información. El que envía los mensajes de activación se denomina Maestro (del inglés master, o ‘amo’) y el que responde a esa información Esclavo (slave).

Aparatos

Los aparatos MIDI se pueden clasificar en tres grandes categorías:

  • Controladores: generan los mensajes MIDI (activación o desactivación de una nota, variaciones de tono, etc). El controlador más familiar a los músicos tiene forma de teclado de piano, al ser este instrumento el más utilizado a la hora de componer e interpretar las obras orquestales; sin embargo, hoy día se han construido todo tipo de instrumentos con capacidad de transmisión vía interfaz midi: guitarras, parches de percusión, clarinetes electrónicos, incluso gaitas midi.
  • Unidades generadoras de sonido: también conocidas como módulos de sonido, reciben los mensajes MIDI y los transforman en señales sonoras (recordemos que MIDI no transmite audio, sino paquetes de órdenes en formato numérico).
  • Secuenciadores: no son más que aparatos destinados a grabar, reproducir o editar mensajes MIDI. Pueden desarrollarse bien en formato de hardware, bien como software de computadora, o bien incorporados en un sintetizador.

Éstos son los tres grandes tipos de aparatos MIDI. Aún así, podemos encontrar en el mercado aparatos que reúnen dos o tres de las funciones descritas. Por ejemplo, los órganos electrónicos disponen de un controlador (el propio teclado) y una unidad generadora de sonido; algunos modelos también incluyen un secuenciador.

Cables y conectores

Un cable MIDI utiliza un conector del tipo DIN de 5 pines o contactos. La transmisión de datos sólo usa uno de éstos, el número 5. Los números 1 y 3 se reservaron para añadir funciones en un futuro. Los restantes (2 y 4) se utilizan -respectivamente- como blindaje y para transmitir una tensión de +5 voltios, para asegurarse que la electricidad fluya en la dirección deseada. La finalidad del cable MIDI es la de permitir la transmisión de los datos entre dos dispositivos o instrumentos electrónicos. En la actualidad, los fabricantes de equipos económicos y por ello, muy populares, de empresas tales como Casio, Korg y Roland han previsto la sustitución de los cables y conectores MIDI estándar, por los del tipo USB que son más fáciles de hallar en el comercio y que permiten una fácil conexión a las computadoras personales.

Conexiones

El sistema de funcionamiento MIDI es de tipo simplex, es decir, sólo puede transmitir señales en un sentido. La dirección que toman las señales es siempre desde un dispositivo 'maestro' hacia un dispositivo 'esclavo'. El primero genera la información y el segundo la recibe.

Para entender bien el sistema de conexión, debemos saber que en un aparato MIDI puede haber hasta tres conectores:

  • MIDI OUT: conector del cual salen los mensajes generados por el dispositivo maestro.
  • MIDI IN: sirve para introducir mensajes al dispositivo esclavo.
  • MIDI THRU: también es un conector de salida, pero en este caso se envía una copia exacta de los mensajes que entran por MIDI IN.

El formato más simple de conexión es el formado por un dispositivo maestro (por ejemplo, un controlador) y un esclavo (como un sintetizador). En este caso, el maestro dispondrá de un conector MIDI OUT, de donde saldrán los mensajes MIDI generados, el cual deberemos unir al conector MIDI IN en el esclavo.

MIDI admite la conexión de un solo maestro a varios dispositivos esclavos en cascada. Para esos casos se utilizará MIDI THRU, uniendo el maestro con una de las unidades del modo descrito anteriormente. En el conector MIDI THRU de esa unidad se obtiene una copia de los mensajes MIDI que se introducen a través de MIDI IN, por lo que ese MIDI THRU se conectará con MIDI IN de otra de las unidades.

Supongamos que uno de los esclavos también incluye un controlador (como un sintetizador con teclado). Éste dispondrá de conector MIDI OUT. En ese caso, obtendremos los mensajes generados desde controlador en MIDI OUT, mientras que los mensajes correspondientes al controlador situado al inicio de la cadena aparecerán en MIDI THRU.

Por último, si se dispone de un aparato secuenciador (capaz de almacenar y reproducir información MIDI recibida), se conectará entre el controlador y la primera unidad generadora de sonido. En ese caso, el secuenciador dispondrá de conectores MIDI OUT y MIDI IN.

Aunque existe la posibilidad de la conexión en cascada de varios aparatos MIDI, es cierto que existe una limitación. Las características eléctricas de los conectores MIDI hacen la señal proclive a la degradación, por lo que son pocos los aparatos que se pueden conectar en cascada antes de notar pérdidas apreciables de información.

Software

La especificación MIDI incluye un aspecto de software que parte de la misma organización de los bytes.

Bytes MIDI

El byte MIDI, a diferencia de los bytes estándar de ocho bits de las computadoras, está compuesto por diez bits. El primero es el bit de inicio (start bit) y el último el bit de terminación (stop bit), ambos son cero. Esto con el fin de que los dispositivos MIDI puedan llevar la cuenta de cuantos bytes se han enviado o recibido. Los ocho bits restantes contienen los mensajes MIDI.

Existen dos tipos de bytes: De estado -status byte- y de información -data byte-. Se diferencian por el primer bit: si es un 1, tenemos un byte de estado, y si es un 0, es un byte de datos. Al generar un mensaje MIDI, siempre enviamos un byte de estado, que puede estar seguido de cierta cantidad de bytes de datos. Por ejemplo, podemos enviar un primer mensaje de estado "activar nota", seguido de un byte de datos informado qué nota es la que se activa.

A su vez, los mensajes de estado se dividen en dos grupos: mensajes de canal y mensajes de sistema. Los mensajes de canal se envían a un dispositivo específico, mientras que los mensajes de sistema son recibidos por todos los equipos.

En la siguiente tabla tenemos una lista con todos los mensajes disponibles.

Tabla 1. Mensajes MIDI
Byte estado Descripción
1000cccc Desactivación de nota
1001cccc Activación de nota
1010cccc Postpulsación polifónica
1011cccc Cambio de control
1100cccc Cambio de programa
1101cccc Postpulsación monofónica de canal
1110cccc Pitch
11110000 Mensaje exclusivo del fabricante
11110001 Mensaje de trama temporal
11110010 Puntero posición de canción
11110011 Selección de canción
11110100 Indefinido
11110101 Indefinido
11110110 Requerimiento de entonación
11110111 Fin de mensaje exclusivo
11111000 Reloj de temporización
11111001 Indefinido
11111010 Inicio
11111011 Continuación
11111100 Parada
11111101 Indefinido
11111110 Espera activa
11111111 Reseteo del sistema

Los primeros bytes, cuyos últimos cuatro bits están marcados como "cccc", se refieren a mensajes de canal; el resto de bytes son mensajes de sistema.

Antes de explicar más detalladamente las características de algunos de los mensajes, conviene conocer dos importantes características de MIDI: los canales y los modos.

Canales MIDI

Como se comentó con anterioridad, MIDI está pensado para comunicar un único controlador con varias unidades generadoras de sonido (cada una de las cuales puede tener uno o varios instrumentos sintetizados que deseemos utilizar), todo por un mismo medio de transmisión. Es decir, todos los aparatos conectados a la cadena MIDI reciben todos los mensajes generados desde el controlador. Ello hace necesario un método para diferenciar cada uno de los instrumentos. Este método es el denominado canal.

MIDI puede direccionar hasta 16 canales (también llamados voces, o instrumentos); por ello, al instalar el sistema MIDI será necesario asignar un número de canal para cada dispositivo.

Modos MIDI

Dentro del sistema MIDI, se decidió crear una serie de diferentes modos de funcionamiento, cada uno con ciertas características. Antes de verlo, debemos diferenciar entre los siguientes conceptos:

  • Monofónico: un instrumento monofónico sólo puede reproducir una nota simultáneamente. Es decir, para reproducir una nueva nota debe primero dejar de sonar la anterior. Por ejemplo, los instrumentos de viento son monofónicos, ya que sólo reproducen un único sonido cada vez.
  • Polifónico: un instrumento polifónico puede reproducir varias notas simultáneamente. Un ejemplo es un piano, que puede formar acordes por medio de hacer sonar dos o más notas a la vez.

Una vez aclarado este aspecto, podemos resumir los modos MIDI en la siguiente tabla:

Tabla 2. Modos de funcionamiento MIDI
Número Nombre Descripción
1 Omni on / poly Funcionamiento polifónico sin información de canal
2 Omni on / mono Funcionamiento monofónico sin información de canal
3 Omni off / poly Funcionamiento polifónico con múltiples canales
4 Omni off / mono Funcionamiento monofónico con múltiples canales

Los dos primeros modos se denominan "Omni on". Esto se debe a que en esos modos la información de canal está desactivada. Esas configuraciones se reservan para configuraciones donde sólo utilicemos un instrumento. Los otros dos modos, "Omni off", sí admiten la información de canal.

Mensajes de canal

Channel; es el mensaje más común. Existen siete tipo de mensajes channel: - Note on - Note off - Pitch-Bend - Program change - Aftertouch - Polyphonic Aftertouch - Control change

Mensajes de sistema

System; es enviado a todos los dispositivos de un sistema MIDI. No está limitado a un canal en particular. Hay tres tipos: -RealTime -Commond -Exclusive

Controlador y unidad generadora de sonido

Controlador y varias unidades

Secuenciador

Un secuenciador es un dispositivo que permite realizar grabaciones paso o paso donde quedan almacenados la duración la nota y el tipo de instrumentos y efectos. Todo esto se combina para formar los temas musicales

Sintetizadores MIDI frecuentes

Frecuencia modulada

Síntesis mediante tabla de ondas

Sistemas en árbol

Véase también

General MIDI

Enlaces externos

Atribución

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