راهنمای مبانی MIDI برای مبتدی‌ها

پروتکل رابط دیجیتال سازهای موسیقی که به اختصار میدی (MIDI) خوانده می‌شود، از اوایل دهه ۸۰ تا به امروز بخشی اساسی از روند تولید موسیقی بوده است. هر کسی که در فضای موسیقی الکترونیک شاغل است و با نرم‌افزارهای آهنگسازی (DAW) مانند لاجیک، پرو تولز و ایبلتون کار می‌کند، باید از ماهیت و چگونگی کار با میدی مطلع باشد تا بتواند به‌درستی موسیقی تولید کند. در این مقاله، مبانی میدی (MIDI) را به‌طور کامل شرح خواهیم داد و به پیشرفت‌های اخیر این پروتکل نیز نگاهی خواهیم انداخت.

تاریخچه

در اوایل دهه هشتاد میلادی، تولیدکنندگان سازهای موسیقی الکترونیک متوجه شدند که باید روشی استاندارد برای برقراری ارتباط بین سخت‌افزارهای مختلف و کامپیوترها وجود داشته باشد. تکنولوژی MIDI در سال ۱۹۸۳ توسط هیئتی از نمایندگان صنعت موسیقی استانداردسازی شد و تا به امروز نیز توسط انجمن تولیدکنندگان میدی (MMA) پابرجا نگه داشته شده است. این استاندارد، برقراری ارتباط بهینه بین دستگاه‌های تولیدشده توسط تولیدکنندگان مختلف را امکان‌پذیر می‌سازد. کانکتور این پروتکل، یک کانکتور انحصاری پنج-پین است که به‌صورت استاندارد و یکسان، در تمامی دستگاه‌های پشتیبان وجود دارد. استانداردهای جدیدتر که از طریق کابل USB و اتصال بی‌سیم برقرار می‌شوند نیز در ادامه به مشخصات میدی اضافه شدند.

یک اشتباه مرسوم بین مبتدی‌ها این است که تصور می‌کنند تکنولوژی میدی سیگنال آدیو را منتقل می‌کند. اما چنین نیست و این پروتکل تنها اطلاعاتی را منتقل می‌کند که دستگاه‌های متصل‌شده به آن (مثلاً سینتی‌سایزرها، ماژول‌های صدا و کامپیوترها) برای تولید صدا از آن استفاده می‌کنند. اطلاعات این پروتکل، کوک را مشخص کرده و امکان تغییر پارامترهای دیگری را نیز فراهم می‌کند.

بیایید نگاهی به پیام‌های اولیه MIDI داشته باشیم.

پیام نُت میدی

وقتی یکی از کلیدهای میدی کیبورد متصل به کامپیوتر را فشار می‌دهیم، سه مقدار اصلی به کامپیوتر منتقل می‌شوند:

عدد نت:

این عدد که از صفر الی ۱۲۷ (دامنه داده ۷ بیت) متغیر است، مستقیماً به نتی که باید تولید شود ارتباط دارد. اکتاو مربوطه پس از نام نت مشخص می‌شود. اما یکی از دلایل سردرگمی برخی افراد این است که نت دو (C) میانی پیانو (که توسط نت میدی شماره ۶۰ نشان داده می‌شود)، گاهی به‌عنوان C3 و گاهی به عنوان C4 تعریف می‌شود که این نام‌گذاری از تولیدکننده‌ای به تولیدکننده دیگر متفاوت است. همچنین می‌توانید مقادیر این داده را در نرم‌افزار آهنگسازی خود تغییر دهید. اعداد میدی بسیار بالا و بسیار پایین از قبیل C -1، اغلب به‌عنوان نت‌های صدادار تعریف نمی‌شوند و به‌عنوان کلیدهای سوئیچ برای تغییر صدا استفاده می‌شوند؛ زیرا این نت‌ها خارج از دامنه قابل استفاده بیشتر سازهای مجازی یا سینت‌های سخت‌افزاری هستند.

در پایین چند نمونه از دامنه نت‌های میدی را در مقایسه با دامنه نت‌های سازهای زهی می‌بینیم. در این مثال، نت دو (C) میانی، C4 در نظر گرفته شده است؛ اما عدد میدی این نت همیشه ۶۰ است. این نت با رنگ آبی نمایش داده شده است.

باید توجه داشت که عدد اکتاو با نت C آغاز می‌شود؛ پس برای گام دو ماژور که از نوت C2 آغاز می‌شود، ترتیب نت‌ها به این صورت خواهد بود: E2 ،D3 ،C3 ،B2 ،A2 ،G2 ،F2 ،E2 ،D2 ،C2 و …

دانستن اکتاوی که برنامه‌ریزی می‌کنید، یک امر ضروری است و بیشتر نرم‌افزارهای آهنگسازی امکان دیدن عدد اکتاوی که استفاده می‌کنید را در قالب پیانو رول (piano roll) یا سکوئنسر در اختیار شما قرار می‌دهند.

شدت (velocity):

این مؤلفه که مقدار آن از صفر تا ۱۲۷ متغیر است، مربوط به ولوم می‌شود؛ اما دقیقاً با ولوم یکسان نیست. مثلاً وقتی نت پیانو را با شدتی مشخص می‌نوازید، اورتُن‌های به‌خصوصی تولید می‌شوند که با شدت نواخت نت ارتباط مستقیم دارند. شما می‌توانید یک نت را با شدت ۱۲۷ نواخته و سپس ولوم را کاهش دهید. پس در عالم میدی، شدت و ولوم دقیقاً یکسان نیستند. ارقام شدت معمولاً برای فعالسازی سمپل‌ها یا شبیه‌سازی واقعی‌تر سازها مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین می‌توان با استفاده از مقادیر شدت، پارامترهای یک ساز الکترونیک را تغییر داد یا اقدام به ایجاد حس تنش در موسیقی کرد. شدت در هر نرم‌افزار آهنگسازی به‌سادگی قابل ویرایش است و یکی از عناصر اساسی تولید موسیقی است که در بسیاری از موارد توسط مبتدی‌ها نادیده گرفته می‌شود. شدت صفر در اصل مساوی با پیغام خاموش شدن نت است. مقدار شدت معمولاً با رنگ نیز نشان داده می‌شود که هر بخش از طیف رنگی نشانگر مقادیر به‌خصوصی از شدت است.

کانال (channel):

کانال عموماً از ۱ تا ۱۶ امتداد دارد. اطلاعات از طریق یک کانال پروتکل میدی به کامپیوتر یا سخت‌افزاری که برای دریافت اطلاعات از آن کانال آماده شده باشد، فرستاده می‌شود. این امر به شما اجازه می‌دهد که دستگاه‌ها یا سازهای مجازی مختلف را به‌طور جداگانه کنترل کنید.

همین سه مؤلفه که در بالا یاد کردیم، کنترل خیره‌کننده‌ای به کاربر می‌دهند که شامل کوک، دینامیک، لهجه و طول صدا است. طول صدا اختلاف بین پیام آغاز نُت و پایان نت است. البته برای سمپل‌های آدیوی وان-شات (one-shot)، طول نت معادل با طول خود سمپل است که توسط پیغام آغاز نت فعال می‌شود.

پیام‌های کنترل

پیام‌های CC (مخفف Continuous Controller Messages):

این پیام‌ها معمولاً توسط میدی کنترلرهایی ایجاد می‌شوند که دارای اسلایدر یا پیچ‌هایی برای تولید داده کنترل هستند. مقدار داده کنترل معمولاً بین ۰ الی ۱۲۷ است. این نوع داده می‌تواند هر پارامتر سینتی سایزر مجازی یا ساز سخت‌افزاری که قابلیت دریافت میدی داشته باشد را کنترل کند. همچنین می‌توانید از داده‌های کنترل برای کنترل پارامترهای مختلف نرم‌افزار آهنگسازی مانند اسلایدر ولوم، پنینگ و… استفاده کنید؛ مگر آنکه نرم‌افزار مورد نظر شما چنین کنترل‌هایی را تنها برای کنترلرهای انحصاری فعال گذاشته باشد.

برخی از نرم‌افزارهای آهنگسازی دارای پلاگین‌های افکت میدی هستند؛ مانند Modulator MIDI در لاجیک پرو که می‌تواند داده‌های کنترل میدی را تولید و برای سینتی‌سایزرها، افکت‌ها و دستگاه‌های سخت‌افزاری ارسال کند. این پلاگین‌ها بسیار قدرتمند هستند و پیشنهاد می‌کنیم حتماً از آنها در کار خود بهره بگیرید.

افترتاچ (یا داده کنترلر فشار):

این مؤلفه در برخی از کنترلرها موجود است. وقتی دکمه‌ای را بر روی یک کنترلر دارای aftertouch فشار می‌دهید، می‌توانید فشار دکمه را کم یا زیاد کنید و این داده برای کنترل پارامترهایی از قبیل ویبراتو یا فرکانس فیلتر در ساز مجازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. افترتاچ بسیار کاربردی است و پیشنهاد می‌کنیم در زمان خرید میدی کنترلر کمی بیشتر هزینه کنید و دستگاهی با قابلیت افترتاچ خریداری کنید.

پیام بِند کوک (Pitch bend):

این پیام نوعی از داده کنترل است؛ اما تنها به کنترل کوک اختصاص دارد و معمولاً در قالب پیام ۱۴ بیتی ارسال می‌شود تا فرکانسی دقیق‌تر و بدون تأثیرات ناخواسته کوانتایز در اختیار شما قرار گیرد. می‌توانید دامنه اثرگذاری این داده را در کنترلر یا سازی که داده کنترل را دریافت می‌کند مشخص کنید. غلتک پیچ بند (pitch bend wheel) تعبیه‌شده بر روی میدی کیبوردها معمولاً به‌طور پیش‌فرض در حالت وسط قرار دارد و می‌توانید با حرکت دادن آن به بالا و پایین، داده‌های مختلفی با مقدار مثبت یا منفی ایجاد کنید.

همه این پیام‌ها با حروف CC، نوع کنترلر، مقدار (عموماً در بازه ۷ یا ۱۴ بیت) و عدد کانال نمایش داده می‌شوند.

نرم‌افزارهای آهنگسازی معمولاً ابزاری برای کنترل دیداری داده‌های میدی دریافت‌شده دارند که نوع پیام، مقدار آن و همچنین عدد کانال مربوطه را نشان می‌دهد. این نمایشگر، روشی سریع برای شناسایی اعداد پیام کنترل است؛ زیرا کنترلرها معمولاً دارای کانال‌کشی‌های پیچیده و حالت‌های پیش‌فرض مختلف برای پیچ‌ها و اسلایدرها هستند. البته همیشه می‌توانید با رجوع به دفترچه راهنمای دستگاه، جدول کانال‌کشی MIDI را بررسی کنید.

برخی از مقادیر پیام‌های CC مرسوم عبارتند از:

• Controller 1 – Mod Wheel
• Controller 2 – Breath Control
• Controller 64 – Sustain
• Controller 7 – Volume

کاربرد جدول‌های میدی

هر دستگاه پشتیبانی‌کننده از میدی، به همراه چارت کاربرد میدی (MIDI implementation) ارائه می‌شود که مشخص می‌کند پارامترها چگونه توسط پیام‌های کنترل تغییر می‌کنند. ممکن است هرگز نیازی به نگاه کردن به این جداول عجیب‌وغریب نداشته باشید؛ اما اگر می‌خواهید پارامتر به‌خصوصی را در یک سینتی‌سایزر کنترل کنید، این جدول می‌تواند برای شما مفید باشد. در پایین بخشی از جدول کاربرد میدی Korg minilogue xd را مشاهده می‌کنید:

پیام‌های هماهنگی یا سینک (Sync)

این نوع پیام‌ها به‌منظور هماهنگ‌سازی ساعت درونی یک دستگاه با دستگاه دیگر ارسال می‌شوند. این هماهنگی به شما اجازه می‌دهد که سکوئنسر متصل‌شده به کامپیوتر را بر مبنای پنل ترانسپورت نرم‌افزار آهنگسازی، فعال و غیرفعال کنید. همچنین می‌توانید تمپوی دستگاه را با کامپیوتر هماهنگ کرده و اسیلاتورهای فرکانس پایین (LFO) دستگاه را با کلاک کامپیوتر یا تمپوی موجود در DAW هماهنگ کنید.

اتصالات

در کل، سه نوع اتصال برای MIDI وجود دارد. روش اول که در ابتدای ایجاد این پروتکل اختراع شد، جک پنج-پین MIDI DIN است که هنوز هم از آن استفاده می‌شود.

این نوع اتصال تک‌جهتی است؛ یعنی خروجی یک دستگاه باید به ورودی دستگاه دیگر متصل شود و بالعکس. همچنین اتصال MIDI THRU نیز تمام داده‌های دریافت‌شده در درگاه میدی را بدون تغییر منتقل می‌کند. برخی از دستگاه‌ها نیز به شما اجازه می‌دهند که کاربری درگاه‌های مختلف را عوض کنید.

اتصال USB MIDI:

اتصال USB MIDI پیشرفتی عظیم بود که به ما امکان می‌داد تا با استفاده از پورت USB استاندارد کامپیوتر یا هاب، با دستگاه MIDI ارتباط برقرار کنیم. این نوع اتصال دو-سویه است؛ در نتیجه هر پارامتری که در ساز مجازی تغییر کند را می‌توان بر روی کنترلری که از انکودر میدی استفاده می‌کند، مشاهده کرد.

اتصال میدی ۳/۵ میلی‌متری:

این اتصال معمولاً در دستگاه‌های کوچک و قابل حمل دیده می‌شود. همچنین اگر تنها کابل‌های پنج-پین میدی در اختیار داشته باشید و یکی از دستگاه‌های شما از چنین کانکتوری برخوردار باشد، می‌توانید از تبدیل‌های میدی پنج-پین به ۳٫۵ میلی‌متری استفاده کنید.

میدی بی‌سیم:

اتصال بی‌سیم در شرایطی کاربرد دارد که داده را به تلفن همراه یا تبلت می‌فرستیم. برخی از کنترلرهای قدیمی نیز امکان ارتباط بی‌سیم را به کاربر ارائه می‌دهند. فقدان یا دشواری ارتباط فیزیکی با دستگاه‌های MIDI باعث می‌شود که این نوع اتصال داده برای بسیاری از کاربران ضروری باشد.

RTP MIDI:

این روش برای ارسال پیام‌های میدی از طریق شبکه وای-فای یا کابل‌های شبکه CAT5/CAT6 است. RTP MIDI محدودیت‌های طول کابل DIN و USB را برطرف می‌کند. رابط‌هایی مانند رابط‌های تولیدشده توسط شرکت iConnectivity، چنین اتصالی را برقرار می‌کنند.

سخت‌افزار خارجی

هر نرم‌افزار آهنگسازی دارای مسیری برای کانال‌کشی داده MIDI تولیدشده در نرم افزار یا داده ارسال‌شده توسط کنترلر به دستگاه‌های خارجی است. برای استفاده از این مسیر باید به دنبال گزینه‌ای با نام external instrument بگردید. این بخش از نرم‌افزار، امکان کانال‌کشی داده میدی به یک کانال به‌خصوص را فراهم می‌کند.

MIDI 2.0

یک پیشرفت نسبتاً جدید که مدتها انتظار آن را می‌کشیدیم، نسخه دوم پروتکل میدی است. امروز در عصر طلایی میدی از نظر قابلیت اتصال و کنترل به سر می‌بریم. دو امکان مهم جدید در این پروتکل عبارتند از:

MPE (مخفف MIDI Polyphonic Expression):

به لطف این قابلیت می‌توانیم کنترل پارامترهای مختلف از جمله کوک، لهجه و ولوم را برای هر نت به‌طور مجزا کنترل کنیم؛ در حالی که نسخه قبلی پروتکل MIDI چنین کنترل‌هایی را فقط بر روی ترک یا کانال ارائه می‌کرد. تمام سازهای مجازی یا سخت‌افزاری هنوز به قابلیت MPE مجهز نشده‌اند؛ اما بازار به‌سرعت در حال تحول است. هر روز به تعداد سازهای مجازی که از این امکان بهره می‌برند افزوده می‌شود؛ سازهایی مانند Alchemy در نرم‌افزار لاجیک پرو.

داده کنترل ۱۴ بیتی:

این قابلیت جدید به ما اجازه می‌دهد تا کنترل‌هایی با دقت بسیار بالا و بدون تأثیرات ناخواسته quantization در اختیار داشته باشیم. در گذشته تقریباً تمام پیام‌های کنترل ۷ بیتی بودند که تنها ۱۲۸ مقدار را در اختیار ما می‌گذاشت؛ اما امروز با استفاده از پیام‌های کنترل ۱۴ بیتی، ۱۶۳۴۸ مقدار مختلف در اختیار داریم.

منبع: Pro Audio Files
نویسنده: Philip Mantione
مترجم: کیان ایرجی