MIDI技術(shù)基礎(chǔ)理論

MIDIMIDI技術(shù)或許是人們比較生疏的領(lǐng)域。在中國(guó)，更多的人是通過(guò)MIDI開頭了解計(jì)算機(jī)技術(shù)在電子音樂(lè)中的運(yùn)用的，因此，MIDI音樂(lè)幾乎成了計(jì)算機(jī)音樂(lè)的代名詞〔至少在很多人心目中，計(jì)算機(jī)音樂(lè)就是MIDI音樂(lè)〕。而且，有關(guān)MIDI方面的技術(shù)理論、軟件學(xué)習(xí)書籍也版得很多。在此，筆者為MIDI專設(shè)一章，似乎多余。但作為一部相對(duì)完整的計(jì)算機(jī)音樂(lè)技術(shù)理論書籍，筆者不行能略過(guò)MIDI技術(shù)。再者，市場(chǎng)上有關(guān)MIDI方面的書籍雖然很多，但多是軟件學(xué)習(xí)等技術(shù)應(yīng)用類型的書籍，其根底理論方面雖涉及，但系統(tǒng)、完整者不多?；蛟S，這正是筆者需要補(bǔ)充的局部。固然，只用一章的篇幅論述MIDI技術(shù)，在很多細(xì)節(jié)方面確定是掛一漏萬(wàn)，不行能具體，但本書的宗旨還是強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的、根底性的理論闡述。期望能給讀者一個(gè)系統(tǒng)闡明的理論架構(gòu)。1MIDI根本概念MIDI，本是一個(gè)商業(yè)行業(yè)技術(shù)協(xié)議的縮寫。英文全稱為MusicalInstrumentDigitalInterface，可譯為“音樂(lè)設(shè)備數(shù)字接口”。這種接口的作用就是使用各種電子樂(lè)器之間，以及電子樂(lè)器與電腦之間通過(guò)一種通用的通訊協(xié)議進(jìn)展聯(lián)絡(luò)。20世紀(jì)80年月，電子科技的進(jìn)步和計(jì)算機(jī)數(shù)字化技術(shù)的承受，大大推動(dòng)了電子音樂(lè)設(shè)備的進(jìn)展，合成器的數(shù)字化，使一般的電子琴也多承受了CPU把握技術(shù)，于是，五花八門的數(shù)字化電子樂(lè)器層出不窮，各個(gè)生產(chǎn)廠家往往使用各自不同的技術(shù)模式和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)、制作聲音，這使得音樂(lè)家們渴望有一種簡(jiǎn)潔的方法連接不同品牌的樂(lè)器設(shè)備，以便使任何人都能夠通過(guò)一個(gè)鍵盤演奏多種樂(lè)器。MIDI正是在這樣一個(gè)歷史背景下消滅的。1982年，國(guó)際樂(lè)器制造商協(xié)會(huì)的十幾家廠商通過(guò)美國(guó)SequentialCircuits1983MIDI協(xié)議1.0版正式制訂出來(lái)。此后，全部的商業(yè)電子樂(lè)器設(shè)備的背后都消滅了幾個(gè)五孔MIDI插座，樂(lè)器之間最終有了統(tǒng)一的連接標(biāo)準(zhǔn)，而不在存在“語(yǔ)言障礙”了。最初MIDI制訂的目的，只是一個(gè)行業(yè)協(xié)議，它確立了以下幾項(xiàng)條款：1、MIDI設(shè)備之間用電纜方式連接。2、明確了電子信號(hào)的輸入和輸出電路。3、確立了MIDI信息的類型。4MIDI信息的格式和內(nèi)容。但出乎大家所料的是，MIDI協(xié)議的消滅不僅為電子樂(lè)器之間的聯(lián)絡(luò)確立了標(biāo)準(zhǔn)，使世界電子樂(lè)器工業(yè)制造從無(wú)序進(jìn)入有序，從而大大拓展和活潑了電子音樂(lè)進(jìn)展的空間，更重要的是，它為計(jì)算機(jī)與電子樂(lè)器之間建立了相互溝通的橋梁，為計(jì)算機(jī)技術(shù)在電子音樂(lè)中的廣泛運(yùn)用和進(jìn)展奠定了根底。MIDI〔MIDIMessages〕如前所述，MIDI只是音樂(lè)設(shè)備數(shù)字接口，因此MIDI電纜不攜帶音頻信息，兩件樂(lè)器通過(guò)MIDI接口的連接并不能使A樂(lè)器發(fā)出B樂(lè)器的聲音，因此，通過(guò)計(jì)算機(jī)向其他合成器等電子設(shè)備發(fā)出的MIDI信息，只是一些表演的數(shù)據(jù)，用這種手段方式向其他樂(lè)器發(fā)出指令，從而把握其他系統(tǒng)的操作。當(dāng)你在MIDI鍵盤上按下一個(gè)琴鍵，你不是在制造一個(gè)聲音而是發(fā)出不條MIDI指令，叫做NoteOn〔音符開〕的信息。至于這個(gè)信息能發(fā)出什么聲音，完全取決于電纜另一端的MIDI樂(lè)器，而MIDI電纜并不存在音頻數(shù)據(jù)。MIDI信息有很多不同的類型，從大的方面概括起來(lái)，可分為通道信息和系統(tǒng)信息。通道信息是應(yīng)用在MIDI具體的通道中，通道的數(shù)〔在第幾通道〕是包含在信息的字節(jié)中的；系統(tǒng)信息是指向整個(gè)系統(tǒng)的信息，信息字節(jié)中沒(méi)有通道數(shù)的表示。一、通道信息〔ChannelMessages〕通道信息又可以分為通道發(fā)音信息〔ChannelVoiceMessage〕和通道模式信息〔ChannelModeMessages〕通道發(fā)音信息攜帶音樂(lè)演奏的數(shù)據(jù)，這些信息包含了大局部的MIDI信息流的數(shù)擾。通道模式信息則影響外圍樂(lè)器設(shè)備接收信息的方式，使設(shè)備對(duì)通道聲音信息有反響。1、通道發(fā)音信息〔ChannelVoiceMessage〕通道發(fā)音信息是用來(lái)輸送演奏信息數(shù)據(jù)的，之所以稱作通道信息，是由于它們都是針對(duì)特定的某個(gè)MIDI通道上的儀器所傳送的信息。這類信息的種類包括：NoteOn，NoteOff，Polyphonec，Aftertouch，PitchBend，ProgramChangeandtheControlChangemessages，等。下面就一些主要的通道信息作簡(jiǎn)潔介紹。NoteOn，NoteOff〔音的開與關(guān)〕，在MIDI系統(tǒng)中，激活一個(gè)具體的音再將這個(gè)音放棄，往往被視為是兩個(gè)單獨(dú)的大事，當(dāng)在MIDI鍵盤上按一個(gè)音，鍵盤將NoteOn信息輸送到MIDIOut中。NoteOn〔音符開〕信息包含3個(gè)字節(jié)，4類信息。第一個(gè)字節(jié)包含狀態(tài)〔說(shuō)明這一信息是什么性質(zhì)的〕和通道號(hào)1~16；其次字節(jié)是音符編號(hào)0~127；第三個(gè)字節(jié)表示力度0~127。當(dāng)松開所按的鍵盤，MIDI鍵盤就輸送了一個(gè)NoteOff信息，指令全部這個(gè)鍵上的NoteOn信息被關(guān)閉放棄。Aftertouch〔觸后〕信息，目前較的鍵盤都能感應(yīng)鍵盤按下的力氣，而將這個(gè)力氣轉(zhuǎn)換成數(shù)值，而觸后是進(jìn)一步大感應(yīng)鍵盤壓力的數(shù)值記錄。是鍵盤演奏把握的高級(jí)形式。PitchBend〔彎音〕信息通常是通過(guò)鍵盤左側(cè)的音高滑輪完成的把握，可以在實(shí)時(shí)狀態(tài)下轉(zhuǎn)變音高，形成滑音效果。ProgramChange〔程序變換〕信息，是用來(lái)指定在不同的通道選擇不同類型的MIDI樂(lè)器。程序變換信息只需要一個(gè)字節(jié)就可以完成的程序數(shù)的指定。ControlChange〔把握變化〕信息，是用來(lái)在合成器中把握眾多不同的功能，把握變化信息像其他通道信息一樣，只能影響給定的狀態(tài)字節(jié)的通道數(shù)。通道信息中的連續(xù)把握信息〔常常將ContinuousController簡(jiǎn)寫為CC)其實(shí)并不連續(xù)。MIDI通道信息設(shè)置了128要用來(lái)表示旋鈕、推子、踏板的運(yùn)動(dòng)狀況，每一個(gè)CC0~127，例如合成器的調(diào)制輪或調(diào)制桿總是1號(hào)把握器，轉(zhuǎn)到一端為0，另一端為127。但是數(shù)值并不是平滑地變化，而是臺(tái)階式整數(shù)地變化。比方數(shù)值可以是56或57，但不行能是56.1或57.2。假設(shè)用CC把握一些比較敏感的聲音參數(shù)，有可能聽(tīng)得到臺(tái)階式的效果變化。一些連續(xù)把握信息〔CC〕是預(yù)先定義的。一些CC連續(xù)把握器信息規(guī)定了特別的用途，如一些把握器只定義成開關(guān)式〔例如64、65、66等〕，拿CC64安排給延音踏板為例，踩下去發(fā)送127；抬起來(lái)發(fā)送0，并不使用中間的數(shù)值。而CC00-CC31可以與CC32-CC63使用，表示最低有效數(shù)字節(jié)〔LeastSignificantByte〕和最高有效字節(jié)〔MostSignificantByte〕MSBLSB。[]MIDI為各通道定義到了128個(gè)音符，中心C編號(hào)為60，5個(gè)八度的鍵盤編號(hào)可能就是36到96。但是音序器沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)定，有的60C3，C4，并不統(tǒng)一。有兩種方法可以關(guān)閉已經(jīng)翻開的音符：一種是發(fā)送音符關(guān)信息；另一種是發(fā)送力度為0的音符開信息。固然這兩種方法都必需包含相應(yīng)的音符編號(hào)和通道號(hào)，否則就不能到達(dá)目的。除了力度0被借用來(lái)代表音符關(guān)，音符開的力度范疇變成1~127以外，這兩種方法在音樂(lè)上并無(wú)區(qū)分。不過(guò)，后者在節(jié)約信息量上優(yōu)于前者，由于MIDI有一個(gè)“運(yùn)行狀態(tài)”，規(guī)定前后信息的狀態(tài)完全全都的時(shí)候，后面的信息可以省略狀態(tài)字節(jié)。如此算來(lái)一開一關(guān)是不同的狀態(tài)。需要6個(gè)字節(jié)；兩個(gè)開〔其次個(gè)開力度為0，實(shí)際是關(guān)〕狀態(tài)一樣，5個(gè)字節(jié)就夠了。在發(fā)送一大片連續(xù)的快速音符時(shí)，運(yùn)行狀態(tài)可以有效降低MIDI信息的傳送密度。2.通道模式信息〔ChannelModelMessage〕通道模式信息并不對(duì)聲音造成任何影響，面是調(diào)整MIDI設(shè)備對(duì)MIDI數(shù)據(jù)的反響，是影響合成器接收MIDI數(shù)據(jù)的方式。通道模式信息一般處在MIDI把握數(shù)121至127之間，如把握器數(shù)121用來(lái)重設(shè)置全部把握器，124至127用來(lái)在全部翻開和關(guān)閉模式之間選擇帶通道或多通道的指令。當(dāng)總通道〔Ommi〕翻開，合成器就會(huì)在全部的通道上接收MIDI數(shù)據(jù)，當(dāng)總通道關(guān)閉，合成器就只在一個(gè)通道上接MIDI二、系統(tǒng)信息〔SystemMessages〕系統(tǒng)信息是指向整個(gè)系統(tǒng)的信息。系統(tǒng)信息的重要性在MIDI系統(tǒng)的同步作業(yè)上尤其明顯，系統(tǒng)間必需要能即時(shí)交換相互的系統(tǒng)狀態(tài)，才有方法相互協(xié)作。而數(shù)臺(tái)MIDI設(shè)備相互連接時(shí)之所以能夠同步作業(yè)，主要是依靠系統(tǒng)信息作有效的傳輸。系統(tǒng)信息可分為系統(tǒng)一般信息〔SystemCommonMessages〕、系統(tǒng)實(shí)時(shí)信息〔SystemRealTimeMessages〕和系統(tǒng)獨(dú)占信息〔SystemExclusiveMessages〕三類。系統(tǒng)獨(dú)占信息的作用是用來(lái)交換一些同廠家才看得懂的MIDI信息，這些信息自然沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的格式，最常見(jiàn)的應(yīng)用便是同廠家樂(lè)器的音色共用；系統(tǒng)實(shí)時(shí)信息是用來(lái)使全部帶有MIDI時(shí)鐘設(shè)備的系統(tǒng)同步化；系統(tǒng)一般信息是對(duì)MTC時(shí)鐘構(gòu)造、歌曲位置指示器、曲調(diào)查詢等信息的說(shuō)明，它與系統(tǒng)實(shí)時(shí)信息起相像的作用。同時(shí)又對(duì)其他如樂(lè)曲選擇信息的限定等起作用。三、MIDI信息總的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)MIDI信息的一個(gè)主要特點(diǎn)，是它占用的存儲(chǔ)空間微小。一首4分鐘左右長(zhǎng)度的MIDI，其容量只有百余K字節(jié)。而同樣長(zhǎng)度的音頻文件則高達(dá)40MB左右，相比之下之所以MIDI文件會(huì)如此小巧玲瓏，是由于MIDI文件并非像音頻文件那樣量化、紀(jì)錄樂(lè)曲每一時(shí)刻的聲音變化，MIDI只是一種描述性的“音樂(lè)語(yǔ)言”，只要將所要演奏的樂(lè)曲信息表述下來(lái)就可以了。壁如“在某一時(shí)刻，使用什么樂(lè)器音色，以什么音符開頭，以什么音調(diào)完畢”等等，這些信息所占用的幾十K空間對(duì)于如今大容量的硬盤來(lái)說(shuō)只是滄海一粟罷了。而且小巧的體積也成MIDIMIDI信息更大的優(yōu)勢(shì)，在于它便于修改，便于編輯。MIDI既然只是一種描述語(yǔ)言，而不是聲音本身，它只是一種命令，所以轉(zhuǎn)變命令比轉(zhuǎn)變聲音本身要簡(jiǎn)潔得多。因此，在MIDI文件環(huán)境地下，我們可以隨心所欲地編輯、修改這種語(yǔ)言，如調(diào)整音樂(lè)的高度、速度、力度等音樂(lè)參數(shù)的變化。而一旦音樂(lè)成為音頻聲音本身，轉(zhuǎn)變的余地就有限了。MIDIMIDI作為一種標(biāo)準(zhǔn)的電子數(shù)據(jù)傳輸，需要系統(tǒng)與通道供給標(biāo)準(zhǔn)有效的傳遞音樂(lè)信息的途徑。MIDI的系統(tǒng)與通道是MIDI技術(shù)中另一個(gè)最根本的環(huán)節(jié)。下面就MIDI系統(tǒng)和通道的根本概念和常識(shí)作簡(jiǎn)要說(shuō)明。一、把握器、音序器和音源MIDI設(shè)備的系統(tǒng)組合和配置可謂多種多樣、千變?nèi)f化，但其根本的系統(tǒng)功能卻是不變的，即它們都需要有把握器、音序器和音源。把握器是一種演奏樂(lè)器，最常見(jiàn)的就是有MIDI口的鍵盤樂(lè)器，人通過(guò)把握器實(shí)時(shí)演奏〔或同步錄音〕，并通過(guò)音序器將這種演奏變成MIDI音序器是使MIDI數(shù)據(jù)成為一種可抓以、儲(chǔ)存、編輯、組合、重放的設(shè)備。音序器和多軌錄音機(jī)的功能類似，只不過(guò)錄音機(jī)記錄的是真實(shí)的聲音，而音序器記錄下的卻是電子信號(hào)，在 MIDI世界里，音序器記錄下的就是MIDI信號(hào)。它記錄了聲音的音高、音長(zhǎng)、音量、音色等參數(shù)，而不是真正的模擬聲音信號(hào)。在今日的計(jì)算機(jī)時(shí)代，音序器的運(yùn)用根本以計(jì)算機(jī)為平臺(tái)，利用計(jì)算機(jī)為平臺(tái)的MIDI系統(tǒng)，只需要在PC計(jì)算機(jī)上配置一個(gè)MIDI接口，以便能與其他設(shè)備傳遞MIDI信息，然后，利用強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)編輯軟件，如Cakewalk，MIDISequencer，MusicScoring，Games，MultimediaPackages，EducationalPackages等完成音樂(lè)的創(chuàng)作和設(shè)計(jì)制作任務(wù)。音源的英文名稱為MIDIsoundgenerator或SoundModule，在它的MIDIInMIDI信息數(shù)據(jù)，音源很像一個(gè)擁有豐富顏色的油畫箱，它擁有豐富的音色，而具體怎樣利用這些音色，得通過(guò)作曲家利用把握器和音序器使音源接收MIDI信息和命令，完成音色的選擇，最終，將這些MIDI信息通過(guò)音源轉(zhuǎn)換成實(shí)際的音頻聲音文件。固然，很多MIDI鍵盤都帶有音源，但由于計(jì)算機(jī)的融入，也由于作曲家需要自已喜好的共性化的設(shè)備，因而，對(duì)計(jì)算機(jī)為平臺(tái)的三種類型設(shè)備的配置有多種可能性。這也打算了MIDI工作室設(shè)備配置的多樣性。二、MIDI通道的特性MIDI信息通道是單向的，這與很多現(xiàn)代的數(shù)字通訊例如USB等不同，MIDI電纜中的信息只向一個(gè)方向流淌。假設(shè)你期望兩臺(tái)設(shè)備之間能夠?qū)υ挕矀魉拖到y(tǒng)專用信息時(shí)常常用到〕，就需要把各自O(shè)utIn因此，MIDI通道最重要的特點(diǎn)是In對(duì)Out，Out對(duì)In的連接方式。很多MIDI設(shè)備的后面板帶有3個(gè)MIDI插座：In、Out、Thru。連接設(shè)備的時(shí)候，主鍵盤的Out將連接到期望接收信息設(shè)備的In。MIDI設(shè)備可以做鏈形連接，使主鍵盤〔或電腦等〕發(fā)送的信息傳送到連接的各個(gè)設(shè)備。鏈形連接的時(shí)候主鍵盤的Out連接到下一個(gè)設(shè)備的In，然后從它的Thru連接第三個(gè)設(shè)備的In，再?gòu)南乱粋€(gè)設(shè)備Thru連In.....Thru4到5臺(tái)以上設(shè)備不是好的配置，由于數(shù)字信號(hào)屢次Thru之后累加的延持簡(jiǎn)潔使掛在鏈路后端的設(shè)備發(fā)生錯(cuò)碼或其他意外狀況。這是應(yīng)用者需要留意的問(wèn)題。在MIDI電纜中同一時(shí)間只能傳送一個(gè)比特?cái)?shù)據(jù)，技術(shù)上稱為串行通訊。MIDI108MIDI31250比特，或者說(shuō)3125字節(jié)。一個(gè)MIDI音符開信息包含3個(gè)字節(jié)，不到1毫秒就發(fā)送完畢。即使一個(gè)20音的和弦也將在20毫秒之內(nèi)先后發(fā)聲，人類的聽(tīng)覺(jué)幾乎不能感覺(jué)到這樣微小的時(shí)間差異。MIDI定義一條電纜同時(shí)可以傳送16條通道，假設(shè)需要更多通道，就要使用更簡(jiǎn)潔的電纜設(shè)置。例如你的電腦配備了8個(gè)端口的接口，同時(shí)傳送的通道數(shù)就可以到達(dá) 16*8=128。假設(shè)一些合成器可以同時(shí)接收32通道，這時(shí)就需要2個(gè)MIDI輸入口〔或者其他形式的接口，如USB等〕。三、音色庫(kù)的選擇MIDI剛創(chuàng)立的時(shí)候合成器通常只有30多個(gè)，最多不過(guò)64個(gè)音色可以記憶，沒(méi)有誰(shuí)能夠預(yù)見(jiàn)不久后合成器竟能擁有成千上萬(wàn)的音色。結(jié)果只定義了128個(gè)選擇音色的程序變換〔ProgramChange〕，在這日后浩大的音色菜單項(xiàng)選擇擇面前，顯得太微缺乏道了。為這解決這個(gè)問(wèn)題，制造了音色庫(kù)選擇信息。音色庫(kù)選擇〔BankSelect〕借用了連續(xù)把握器CCO和CC32構(gòu)成的14個(gè)比特的數(shù)值，使音色選擇的范圍到達(dá)16384個(gè)音色庫(kù)，每庫(kù)包含128個(gè)音色。其數(shù)量值格外巨大。一些合成器可能馬上轉(zhuǎn)換到選擇的音色庫(kù)，而另外一些則要等到接收一條程序變換命令后才轉(zhuǎn)換。一些合成器沒(méi)有把音色庫(kù)裝滿，因此一條音色庫(kù)選擇命令可以同時(shí)選中2個(gè)庫(kù)，具體選擇音色時(shí)還需要加上偏移值。還有的合成器無(wú)視音色庫(kù)選擇命令。一些音序器試圖幫助用戶完成音色選擇，但是并不能對(duì)全部的合成器生效。四、MIDI信息最早的MIDI規(guī)定定義了時(shí)鐘信息以及停頓、開頭、連續(xù)、樂(lè)曲位置等信息，使兩臺(tái)音序器能夠同步運(yùn)行。每個(gè)四分音符發(fā)送24個(gè)時(shí)鐘信息，因此它是隨速度而變化的。時(shí)鐘信息是很簡(jiǎn)潔的單字節(jié)標(biāo)記，并不包含時(shí)間、位置等信息。MIDITimeCode〔MIDI時(shí)間碼，簡(jiǎn)稱MTC〕，這是SMPTE同步碼在MIDI上的表現(xiàn)方法，它能夠供給樂(lè)曲演奏的時(shí)間信息，但是不包含速度信息。假設(shè)兩個(gè)用MTC同步的音序器工作在不同的速度，盡管有很好的同步，它們的音樂(lè)還是會(huì)漸漸錯(cuò)位。GM早期的MIDI設(shè)備，除了都能承受MIDI信號(hào)之外沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，尤其是在音色排列的方式上更是任憑的，沒(méi)有任何標(biāo)準(zhǔn)。也就是說(shuō)你在這臺(tái)琴一制作完成的音樂(lè)拿到另一臺(tái)不同型號(hào)的琴上播放時(shí)會(huì)變得面目全非。小提琴可能會(huì)變成吉它，鋼琴可能會(huì)變成大鼓。這就是電子音樂(lè)使用者之間的溝通帶來(lái)的麻煩。于是，ROLAND公司于1990GS的標(biāo)準(zhǔn)。GS標(biāo)準(zhǔn)是在ROLAND的早期產(chǎn)品MT-32CM-32/64的根底之上，規(guī)定了MIDI設(shè)備的最大同時(shí)發(fā)音數(shù)、鼓镲等打擊樂(lè)器作為一組單獨(dú)排列、128種樂(lè)器音色有統(tǒng)一的排列方式。在這幾項(xiàng)規(guī)定中，最重要的就是這 128種音色的統(tǒng)一排列方式。有了這種排列方式，只要是在支持GS標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備上制作的音樂(lè)，拿到任何一臺(tái)支持同樣標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備上都能正常播放。除上規(guī)定以外，GS標(biāo)準(zhǔn)還有“音色編輯”功能的規(guī)定，也就是說(shuō)，你可以在制作的MIDI樂(lè)曲中包含對(duì)所用音色進(jìn)展變化的信息。而且，GS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在通用的128種音色之上，每種音色者可以再疊加假設(shè)干種音色，如在第一號(hào)大鋼琴音色之上，可以再疊加“觸鍵較重的大鋼琴”、“觸鍵較重的大鋼琴”、“觸鍵較輕的大鋼琴”、“音色光明的大鋼琴”、“音色暗淡的大鋼琴”等各種鋼琴音色，使128種GS音MIDIGS標(biāo)準(zhǔn)的制定是一件好事，它使得全世界的電子樂(lè)器有了一個(gè)“全主位接觸”的時(shí)機(jī)?？墒牵蛟S是由于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)真的是過(guò)于簡(jiǎn)潔，更可能的是由于眾多的MIDI設(shè)備制造商不原意形成ROLAND獨(dú)霸世界標(biāo)準(zhǔn)的局面，總之最終世界各國(guó)的MIDI設(shè)備制造商并沒(méi)有全盤承受這GMGM標(biāo)準(zhǔn)的全稱應(yīng)當(dāng)是“通用MIDI〔GeneralMIDISystemLevel1〕，1991年，在GS標(biāo)準(zhǔn)根底上，主要規(guī)定了音色排列、同時(shí)發(fā)音數(shù)和鼓組的鍵位，而把GS標(biāo)準(zhǔn)中重要的音色編輯選擇局部去掉了。GM標(biāo)準(zhǔn)的音色排列方式根本上沿襲了GS標(biāo)準(zhǔn)。雖然GM標(biāo)準(zhǔn)不如GS標(biāo)準(zhǔn)那樣功能強(qiáng)大，但是它到底是世界一第一種通用的MIDI樂(lè)器排列的標(biāo)準(zhǔn)，而且正是由于它將ROLANDGS標(biāo)準(zhǔn)作了簡(jiǎn)化，也使得更多的MIDI設(shè)備廠商可以制造符合此標(biāo)準(zhǔn)的MIDI設(shè)備。所以GM標(biāo)準(zhǔn)得到了MIDI設(shè)備各廠商，尤其是多媒體設(shè)備廠商的吵鬧響應(yīng)。此后，GM在全球普及，各大MIDI廠商的設(shè)備紛紛采樣GM的標(biāo)制，MIDI設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)了比以往更深層次的溝通，為多媒體時(shí)代的真正到來(lái)作好了預(yù)備。后來(lái)，在電子樂(lè)器方面唯一可與ROLAND相匹敵的YAMAHA也不甘示弱，于1994年推出了自已的標(biāo)準(zhǔn)--XG。與GM、GS相比，XG供給了更為強(qiáng)勁的功能和一流的擴(kuò)展能力，并且完全兼容以上兩大標(biāo)準(zhǔn)。而且憑借YAMAHA公司在電腦XGPCMIDI音樂(lè)合成器技術(shù)，在前面各章中已經(jīng)有特地的論述，這里我們需要說(shuō)明的是，MIDI中最主要的合成應(yīng)用技術(shù)是頻率調(diào)制〔FM〕合成與波表合成。有關(guān)FM合成〔FrequencyModulationSysnthesize〕的技術(shù)原理，本書的特地章節(jié)已經(jīng)有詳盡的表達(dá)，此不做贅述。需要進(jìn)一步說(shuō)明的是，在MIDI合成技術(shù)中，每一個(gè)FM聲音需要至少兩個(gè)信號(hào)發(fā)發(fā)器，這些發(fā)生器通常又被稱作把握器〔Operators〕，簡(jiǎn)潔的FM系統(tǒng)每個(gè)聲音可以承受4或6個(gè)把握器，不同的FM合成是由不同的把握器參數(shù)的把握水平程度變化所致。把握器可以帶有包絡(luò)調(diào)制功能。一、波表合成技術(shù)根本概念波表合成在前面數(shù)字振蕩器理論中已經(jīng)有所涉及，這里，我們?cè)僮鬟M(jìn)一步被充說(shuō)明。波表合成所帶來(lái)的效果要比FM合成進(jìn)步得多。目前，主要的專業(yè)合成器都承受聲音采樣和波表合成技術(shù)。在MIDI技術(shù)中的所謂波表合成，其實(shí)是將各種真實(shí)樂(lè)器所能發(fā)出的全部聲音〔包括各個(gè)音域、聲調(diào)〕記錄下來(lái)，存儲(chǔ)為一個(gè)波表問(wèn)件。當(dāng)應(yīng)用時(shí)〔播放時(shí)〕，依據(jù)MIDI“波表”中逐一找出對(duì)應(yīng)的聲音信息，經(jīng)過(guò)處理、加工后回放出來(lái)。由于在MIDI技術(shù)中，波表合成是以真實(shí)樂(lè)器的采樣為前提和參照，所以又稱作取樣合成。一般波表的樂(lè)器聲音信息都以44.1kHz、16Bit的精度錄制，以到達(dá)最真實(shí)回放效果。二、波表合成的步驟1Loop循環(huán)2Loop3、用ADSR包絡(luò)調(diào)制器來(lái)調(diào)整整個(gè)波形的振幅包絡(luò)，以模擬目標(biāo)聲音的包絡(luò)4、參與其他合成手段，如濾波器等進(jìn)一步修飾5ROM存儲(chǔ)器中波表合成技術(shù)中最主要的技術(shù)步驟是聲音片段的取樣Looping技術(shù)和包絡(luò)技術(shù)。一個(gè)典型的波表合成系統(tǒng)正是儲(chǔ)存一個(gè)樂(lè)器聲音段和LoopedLoop的長(zhǎng)度是通過(guò)取樣數(shù)來(lái)打算的，Loop的長(zhǎng)度與一個(gè)樂(lè)器聲音在演奏時(shí)根本音色的周期數(shù)相全都。三、音高變移〔PitchShifting〕為了最大限度地節(jié)約取樣占用空間，波表合成系統(tǒng)承受了音高變移或稱音高轉(zhuǎn)換技術(shù)〔PitchTranspositionTechniques〕，從而實(shí)現(xiàn)由單一的聲音取樣完成不同音高的聲音。概括地說(shuō)，音高變移技術(shù)是通過(guò)將儲(chǔ)存的取樣聲音在不同的速度頻率上回放來(lái)實(shí)現(xiàn)的。比方，我們只作了鋼琴中心C的取樣，通過(guò)音高變移技術(shù)，我們用這個(gè)取樣，就可以實(shí)現(xiàn)其他音如D、E四、One-shotSounds前面的段落，我們描述了一個(gè)聲音取樣先被分為起音段和延持段，然后通過(guò)Looping技術(shù)為這個(gè)延持段作是小化的儲(chǔ)存需求。但一些聲音，尤其是一些極短的聲音如很短的鼓聲，其特性在整個(gè)過(guò)程中都在變化，這樣的聲音就只需要一個(gè)單取樣作為儲(chǔ)存，而無(wú)需Looping，這樣的聲音稱作One-shorSounds。五、波表合成的幾個(gè)參數(shù)指標(biāo)1、波表庫(kù)容量由于波表合成技術(shù)是將真實(shí)樂(lè)器的音色采樣錄制下來(lái)再進(jìn)展合成處理的，所以波表越大音色采樣就越真實(shí)，效果就越好。一般1MB的波表每種音色只能被安排到10KB左右的空間，而2MB波表則可以獲得比它大一倍的空間，效果自然也會(huì)更好。專業(yè)MIDI設(shè)備的波表庫(kù)一32MB2、復(fù)音數(shù)在各類聲卡的命名中，我們常常會(huì)覺(jué)察諸如64、128之類的數(shù)字。64位、128位聲卡。其實(shí)就現(xiàn)在的技術(shù)進(jìn)展?fàn)顩r而言，聲卡根本沒(méi)有進(jìn)展到，也沒(méi)有必要進(jìn)展到如此高的數(shù)據(jù)處理通道，64、128代表的只是此卡在MIDI合成時(shí)可以到達(dá)的最大復(fù)音數(shù)。所謂“復(fù)音”是指MIDI樂(lè)曲在一秒鐘內(nèi)發(fā)出的最大聲音數(shù)目。波表支持的復(fù)音數(shù)值假設(shè)太小，一些比較簡(jiǎn)潔的MIDI樂(lè)曲在合成時(shí)就會(huì)消滅某些聲部被喪失的狀況。直接影響到播放效果。好在如今的波表聲卡大多供給64個(gè)以上的復(fù)音數(shù)值，而多數(shù)MIDI樂(lè)曲的復(fù)音數(shù)都沒(méi)有超過(guò)這個(gè)數(shù)，所以音色喪失現(xiàn)象不會(huì)發(fā)生。另外需要留意的是“硬件支持復(fù)音”和“軟件支持復(fù)音”之間的區(qū)分。所謂“硬件支持復(fù)音”是指其全部的復(fù)音數(shù)都由聲卡芯片所生成，而“軟件支持復(fù)音”則是在“硬件復(fù)音”的根底上以軟件合成的方法，加大復(fù)音數(shù)，但這是需要CPU來(lái)帶動(dòng)的。眼下主流聲卡所支持641024。3、特別效果大容量的波表和高復(fù)音數(shù)的支持給MIDI供給了良好的表現(xiàn)空間。但要想到達(dá)近乎真實(shí)樂(lè)器的演奏監(jiān)場(chǎng)效果，還需要一些錦上添花的修飾，所以大局部波表供給了一些特別效果的支持。其中主要包括：回饋、和聲、變化三種。一般這些效果都能獲得支持。六、硬件波表合成與軟件波表合成硬件波表合成是將波表合成引擎以硬件的形式做在聲卡上，有些聲卡還將音色數(shù)據(jù)保存在卡上的專用RAM芯片中或是在系統(tǒng)內(nèi)存中劃分區(qū)段存放。硬件波表的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)資源占用小、音色信噪比〔SNR〕MIDI1996年末，軟件波表合成器問(wèn)世。軟件波表的最大妙處就在于它是“免費(fèi)”的。下載一個(gè)波表軟件，安裝到機(jī)器里，你就可以享受波表合成的驚人效果了。軟件方式波表合成是用特別軟件利用系統(tǒng)CPU的運(yùn)算功能完成合成運(yùn)算過(guò)程。其實(shí)軟件波表的實(shí)質(zhì)是將音色庫(kù)存儲(chǔ)在硬盤中，播放MIDI時(shí)將其調(diào)入系統(tǒng)內(nèi)存，通過(guò)CPU的運(yùn)算合成，借助聲卡的WAV通道實(shí)現(xiàn)聲音輸出。所以使用軟件波表，對(duì)CPU速度有確定的要求。從實(shí)際播放效果來(lái)看，最版本的幾款軟件波表并不遜色于一些硬件波表，但它們共同的弱點(diǎn)在于CPU占用率