Musical Instrument Digital Interface (MIDI), interface digital de instrumentos musicais, é um protocolo que especifica como os instrumentos musicais eletrônicos podem ser interconectados e controlados remotamente. O protocolo MIDI possui três partes:
- Uma especificação de hardware para as conexões entre os equipamentos
- Uma linguagem de comunicação de mensagens musicais
- Um formato de armazenamento de informações
O protocolo MIDI tem sua origem na década de 60, com o advento dos instrumentos musicais eletrônicos e do sintetizador eletrônico. A revolução dos sintetizadores eletrônicos tem um nome: Robert Moog.Moog, ao final dos anos 60, desenvolveu sintetizadores que levam seu nome e que revolucionaram a música. Mas estes primeiros sintetizadores eram analógicos e não haviam sido projetados para serem interconectados. Muito menos, na época, poderia-se imaginar a popularização do computador pessoal, e a possibilidade de usar software de música, com capacidade de comunicação com os instrumentos eletrônicos.
A primeira solução para o problema de interconexão de dispositivos musicais foi a tecnologia CV/gate (abreviação de Control Voltage/gate). CV/gate é um método analógico de controle e sincronização de instrumentos eletrônicos. Neste método, a voltagem de controle do sinal controla o pitch (altura ou tom da nota) e o sinal de gate controla o início e fim de nota (ou seja, sua duração). No entanto, o método CV/gate é muito simples e sem recursos.
No início da década de 80, já havia um grande avanço em instrumentos musicais digitais, o que levou a um esforço de trabalho conjunto de diversas empresas para um padrão de interconexão de instrumentos que fosse independente do fabricante. Deste esforço inicial participaram: Sequential Circuits (EUA); Roland Corporation (Japão); e Oberheim Eletronics (EUA). Outros fabricantes japoneses também estavam trabalhando em um padrão deste tipo. A união destes grandes fabricantes japoneses, como a Korg, a Kawai e a Yamaha, com os fabricantes estadunidenses, incluindo a Moog, resultou na publicação do padrão MIDI 1.0 em 1983.
Desde então, o padrão MIDI é controlado por duas organizações: MIDI Manufacturers Association (MMA), com sede em Los Angeles; e MIDI Committee of the Association of Musical Electronics Industry (AMEI), com sede em Tóquio.
O protocolo MIDI foi imediatamente bem recebido no comércio de instrumentos musicais eletrônicos, tornando-se um modelo para a indústria. No entanto, mesmo possuindo inúmeras qualidades, o MIDI tem algumas carências para atender as necessidades completas dos músicos:
- Limitado a uma velocidade de transmissão de 31,25 Kbounds
- Possui apenas 16 canais para os controladores dos instrumentos
- Apresenta um atraso inerente de aproximadamente 1 ms
- Limitado ao uso da escala musical ocidental
- Ausência de vários recursos musicais presentes em uma partitura, como por exemplo as ligaduras
Para se entender o padrão MIDI, primeiro deve-se perceber que o MIDI não é um padrão de áudio. A comunicação entre os dispositivos compatíveis com o padrão, não ocorre por sinais de áudio, mas usando comunicação por mensagens. Cada ação em um dispositivo MIDI, como o apertar de uma tecla do teclado controlador MIDI, resulta no envio de uma mensagem, em uma linguagem padronizada pelo protocolo, com descrições numéricas da ação sendo efetuada em codificação binária.
As mensagens especificam, por exemplo, o início de uma nota, seu término, altura e amplitude (volume). Mensagens MIDI podem ser comparadas aos rolos de pianos automáticos, controlando a sequência de notas e seus parâmetros.
O protocolo MIDI também viabiliza o envio de dados de relógio entre dois ou mais instrumentos. Isso permite a sincronização entre os dispositivos MIDI.
As mensagens MIDI são enviadas por caminhos independentes, chamados de canais (channels). Existem 16 canais por dispositivo MIDI. Os parâmetros de cada canal, como amplitude (volume), são independentes dos outros canais.
Uma mensagem MIDI inclui um byte de status, seguido de até dois bytes de dados. Um byte são 8 bits, a menor unidade de informação de um computador (correspondente a um dígito indicando 0 ou 1).
Em um byte de dados, o bit mais significativo é definido como 0. No byte de status, o bit mais significativo é definido como 1, os 4 bits de baixa ordem identificam qual canal pertence (quatro bits produzem 16 canais possíveis) e os 3 bits restantes identificam a mensagem.
As mensagens MIDI classificam-se em dois tipos principais:
- Mensagens do canal - transmitidas em canais individuais
- Mensagens do sistema - transportam informações que não são específicas do canal, como, por exemplo, sinal de temporização para sincronização
Uma instalação MIDI típica inclui teclado controlador MIDI, sintetizadores, mixer e um computador. Estes dispositivos são conectados fisicamente por meio de cabos MIDI.Atualmente existem softwares de computador capazes de executar a função de criação de som anteriormente disponível apenas em sintetizadores baseados em hardware. Numa configuração (setup) atual veremos, conectado a um computador, um teclado que não consegue emitir nenhum som. Este dispositivo é chamado de controlador MIDI, e é responsável por enviar mensagens MIDI para o computador e os sintetizadores.
Os softwares usados para produção de áudio, conectados à dispositivos MIDI, formam o que chamamos de Digital Audio Workstation (DAW), estação de trabalho de áudio digital. O formato do padrão MIDI provê uma maneira de intercambiar mensagens MIDI entre programas diferentes, no mesmo ou em diferentes computadores.
Os cabos MIDI interconectam as portas MIDI, que são de três tipos:
- Portas IN - recebem informação
- Portas OUT - enviam informação
- Portas THRU - envia uma cópia do sinal recebido por uma porta IN para o dispositivo ligado à porta
O conector usado no padrão MIDI é o conector DIN de 5 pinos como o visto na figura:
Foram definidas diversas extensões ao padrão MIDI 1.0 de forma a resolver algumas limitações. Em 1991 foi definido o General MIDI com o objetivo de padronizar os instrumentos MIDI.
No padrão General MIDI, os sintetizadores tem um grande número de sons, que são chamados de programas (patches ou programs). Os programas são organizados em bancos (banks), em número máximo de 128. O General MIDI padroniza os programas, de forma a que um instrumento, como por exemplo um violino, soe sempre da mesma forma em qualquer sintetizador.
Outras extensões ao MIDI 1.0 são: GS; XG; e GM2 (General MIDI 2.0).
O padrão MIDI também fornece um formato de arquivo, chamado de arquivo MIDI padrão (standard MIDI file) que armazena as sequências de notas, com múltiplas trilhas, em formato MIDI. O arquivo MIDI é muito compacto se comparado com os formatos de áudio.
Como o formato MIDI não contém nenhum som, somente comandos para tocá-los, é necessário transformar os comandos MIDI em sons de um instrumento. Uma das possibilidades para isso é o uso de SondFont. SoundFont é uma tecnologia de síntese baseada em amostragem, que pode tocar arquivos MIDI (veja esta postagem onde mostramos como usar um controlador MIDI com instrumentos SoundFont). SoundFont foi originalmente usado na placa de som Sound Blaster AWE32.
As amostras de instrumentos SoundFont 2 são armazenadas em arquivos de extensão SF2, em formato de áudio PCM. Os bancos SoundFont são compatíveis com sons padrão, como os definidos no General MIDI.
As organizações que controlam o padrão MIDI anunciaram, para 2019, o MIDI 2.0. O novo padrão atualiza o protocolo MIDI com configuração automática, novas integrações de DAW com a Web, alta resolução e outras funcionalidades, mantendo retrocompatibilidade com o padrão original.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Mancini, O. Uma Breve História do MIDI: tradução adaptada do artigo de Kristopher D. Giesing - Music 154. Disponível em: https://www.iar.unicamp.br/disciplinas/am005_2003/midi.pdf Acesso em: 27 de janeiro de 2019.
Brandão, M. O que é MIDI?: O Guia do Iniciante para a Ferramenta Mais Poderosa da Música. Disponível em: https://blog.landr.com/pt-br/o-que-e-midi-o-guia-iniciante-para-ferramenta-mais-poderosa-da-musica/ Acesso em: 28 de janeiro de 2019.
Introduction to MIDI and Computer Music: The MIDI Standard. Disponível em: http://www.indiana.edu/~emusic/361/midi.htm Acesso em: 27 de janeiro de 2019.
O Padrão MIDI. Disponível em: https://www.ime.usp.br/~kon/MAC5900/seminarios/seminario_Marcelo.pdf Acesso em: 27 de janeiro de 2019.
Summary of MIDI Messages. Midi Association. Disponível em: https://www.midi.org/specifications-old/item/table-1-summary-of-midi-message Acesso em: 27 de janeiro de 2019.
SoundFont Technical Specification . Disponível em: http://freepats.zenvoid.org/sf2/sfspec24.pdf Acesso em: 27 de janeiro de 2019.
White, D. MIDI 2.0 Is Coming: Prototyping of New Generation Of MIDI Devices Underway. NAMM 2019. Disponível em: https://djtechtools.com/2019/01/23/midi-2-0-is-coming-prototyping-of-new-generation-of-midi-devices-underway/ Acesso em: 30 de janeiro de 2019.
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