MIDI原理與開(kāi)發(fā)應(yīng)用

《MIDI原理與開(kāi)發(fā)應(yīng)用》筆記第一章計(jì)算機(jī)音樂(lè)概論1.MIDI(MusicalInstrumentDigitalInterface)協(xié)議發(fā)展過(guò)程：1983年MIDI協(xié)議1.01990年Roland公司：GS標(biāo)準(zhǔn)1991年國(guó)際樂(lè)器制造協(xié)會(huì)：GeneralMIDI(GM協(xié)議)，規(guī)定MIDI音色排序表，收錄常用16類樂(lè)器，每類各8種音色，一共有128種音色1994年YAMAHA公司：XG音源標(biāo)準(zhǔn)2.數(shù)字聲頻主要格式擴(kuò)展名說(shuō)明Aiff(AudioInterchangeFileFormat)Apple計(jì)算機(jī)上的聲音文件存儲(chǔ)格式Au(Audio)Sun,NeXT公司的聲音文件存儲(chǔ)格式Mp2MPEG-1AudioLayerI,IIMp3MPEG-1AudioLayerIIIMp4MPEG-4Audio/VideooggOggVorbis的聲頻文件格式Rm(RealMedia)RealNetworks公司的流式媒體文件格式Ra(RealAudio)RealNetworks公司的流式媒體文件格式Voc(Voice)CreativeLabs公司的聲音文件格式Wav(Waveform)Windows米用的波形聲音文件存儲(chǔ)格式Wma(WindowsMediaAudio)Microsoft公司的流式聲頻文件格式Wav格式：基于PCM編碼的WAV文件是音質(zhì)最好的聲頻文件格式。采用44.1kHz的取樣頻率和16bit量化位數(shù)的WAV音質(zhì)可以與CD音質(zhì)相差無(wú)幾。Mp3格式：12：1壓縮比，接近CD音質(zhì)Mp3PR0，在基本不改變文件大小的情況下改善原先的Mp3文件音質(zhì)。Wma格式：支持流技術(shù)，即邊讀邊放，實(shí)現(xiàn)在線廣播。壓縮率18：1,還可通過(guò)DRM加入防復(fù)制功能,可用來(lái)保護(hù)版權(quán)。根據(jù)碼率和取樣率的不同，WMA與MP3音質(zhì)各有高低。Ra/Rm/Rmx格式：可實(shí)時(shí)傳輸聲頻信息，主要適用于網(wǎng)絡(luò)在線播放。除了邊讀邊放，還支持使用特殊協(xié)議來(lái)隱匿文件真實(shí)網(wǎng)絡(luò)地址，從而提供只播放不下載的欣賞方式。3.基于數(shù)字聲頻技術(shù)的音樂(lè)制作方法MJ期控制習(xí)音序黑 混合 ?AT) 默 ? ?壓縮■AD數(shù)滯記錄■-音樂(lè)產(chǎn)品*4.樂(lè)理基礎(chǔ)人耳感知范圍：20Hz-20kHz樂(lè)音的三（四）大要素：響度（振幅大小決定）、音高（振動(dòng)頻率——基頻決定）、音色/音品（聲音的頻譜成分決定）、時(shí)值（具有相對(duì)性）基音與泛音：基音又稱主頻，基頻，泛音又稱諧頻。弦的振動(dòng)形成的聲波中最低頻率稱基音，基他基頻整數(shù)倍的頻率為泛音?；魶Q定聲調(diào)，泛音決定音色。節(jié)拍：2/4表示以四分音符為一拍，每小節(jié)二拍。速度（Tempo）：J=120表示每分鐘演奏120個(gè)四分音符。這種速度下，每個(gè)四分音符時(shí)值為0.5秒?？楏w：由主旋律（音樂(lè)主線條），副旋律（主旋律陪襯），和聲層，低音層（支撐音樂(lè)），節(jié)奏層（一般由打擊樂(lè)、短樂(lè)或噪聲組成，穩(wěn)定音樂(lè)的行進(jìn)速度，烘托音樂(lè)氣氛）等組成。第二章MIDI技術(shù)詳解1.MIDI硬件規(guī)范MIDI接口包含3種不同的連接器：IN,OUT,THRU（穿越，用于菊花式鏈接多個(gè)MIDI設(shè)備）。菊花式鏈接設(shè)備：方法一：設(shè)備1的THRU連設(shè)備2的IN,設(shè)備2的THRU連設(shè)備3的IN。方法二：設(shè)備1的OUT連設(shè)備2的IN,設(shè)備2的OUT連設(shè)備3的IN。MIDI控制器：當(dāng)作樂(lè)器使用的一種設(shè)備，它能把演奏轉(zhuǎn)換成實(shí)時(shí)的MIDI數(shù)據(jù)流。MIDI音序器：允許MIDI數(shù)據(jù)被捕獲、存儲(chǔ)、編輯、組合和重奏的裝置。MIDI數(shù)據(jù)流是單向異步的數(shù)據(jù)位流，常由MIDI控制器產(chǎn)生，比如樂(lè)器鍵盤、吉他等；也常由MIDI音序器產(chǎn)生。MIDI合成器原理音樂(lè)合成器（音源）：對(duì)MIDI消息進(jìn)行譯碼并執(zhí)行收到的指令，從而產(chǎn)生出指定的音樂(lè)。有兩種合成方法：頻率合成方式和波形表合成方式。FM合成方式：通過(guò)組合各種波形產(chǎn)生復(fù)合樂(lè)音，來(lái)模擬各種樂(lè)器的聲音。有好的聽(tīng)覺(jué)效果但難以產(chǎn)生逼真的樂(lè)音，有些樂(lè)音則幾乎不能產(chǎn)生。波形表合成方式：樂(lè)音樣本合成法。把真實(shí)樂(lè)器發(fā)出的聲音波形以數(shù)字的形式記錄下來(lái)，再根據(jù)需要以不同的速度將錄音回放出來(lái)，以產(chǎn)生各種波形和各種音高的樂(lè)音，更加逼真。對(duì)真實(shí)樂(lè)器聲音波形的記錄可以是有限的樣本，例如：鋼琴有88個(gè)音階或鍵，一般僅需對(duì)其中一個(gè)或兩個(gè)8度音階內(nèi)的12個(gè)-24個(gè)琴音進(jìn)行采樣并存儲(chǔ)，利用這些音的采樣值并配合不同的回放速度就可以產(chǎn)生出全部的88個(gè)音。MIDI信息標(biāo)準(zhǔn)GeneralMIDI標(biāo)準(zhǔn)：制定了一份MIDI樂(lè)器應(yīng)當(dāng)遵從的音色排序表，共128種音色（16組樂(lè)器，每組定義了8種樂(lè)器音色），包含了常用的樂(lè)器及一些音效，并規(guī)定了47種打擊樂(lè)器在鍵盤上的對(duì)應(yīng)位置。其中打擊樂(lè)使用第10通道，旋律樂(lè)器使用1-9和11-16號(hào)通道。一個(gè)MIDI消息由1個(gè)8位的狀態(tài)字節(jié)并通常跟著2個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)組成。狀態(tài)字節(jié)最高有效位設(shè)成1,因而他總不小于80H，低4位用來(lái)表示這個(gè)MIDI消息是屬于哪個(gè)通道，其余3位表示MIDI消息的類型；數(shù)據(jù)字節(jié)總是小于80H。MIDI消息分為通道消息和系統(tǒng)消息。通道消息：分兩種。（1） 通道聲源消息：它攜帶著演奏數(shù)據(jù)。（2） 通道方式消息：表示合成器響應(yīng)MIDI數(shù)據(jù)的方式。系統(tǒng)消息：分三種。（1） 系統(tǒng)公共消息：它標(biāo)識(shí)在系統(tǒng)中的所有接收器。（2） 系統(tǒng)實(shí)時(shí)消息：它用于MIDI部件之間的同步。（3） 系統(tǒng)獨(dú)占消息：這是廠商的標(biāo)識(shí)代碼。消息格式：xmnnkk（1個(gè)狀態(tài)字節(jié)+2個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)）Xm：狀態(tài)字節(jié)。決定了8種MIDI命令和16個(gè)MIDI通道。Nn：數(shù)據(jù)字節(jié)。代表音符號(hào)、控制號(hào)等，取值0-127。Kk：代表按鍵、釋放鍵力度（音量）等，取值0-127。例如：（1） 936068：音符開(kāi)，4通道，音符為60，按鍵力度68。（2） 836068：音符關(guān)，4通道，音符為60，按鍵力度68。（3）93600：相當(dāng)于（2）（4） C240：表示將第3道的音色改變?yōu)?0號(hào)音色（小提琴音色編號(hào)）。MIDI文件：由一個(gè)頭塊（HeaderChunk）和緊接著的一個(gè)或多個(gè)音軌塊（TrackChunk）。頭塊以MThd為標(biāo)志，音軌塊以MTrk為標(biāo)志。MIDI文件的塊結(jié)構(gòu)：類型長(zhǎng)度數(shù)據(jù)4字節(jié)4字節(jié)（規(guī)定的）長(zhǎng)度舉例：“4d54686400000006ffffnnnndddd”解說(shuō)：“4d546864”是ASCII字符“MThd”“00000006”表明之后有6個(gè)字節(jié)?！癴fff”定義了MIDI文件的格式類型：格式0為單音軌文件，格式1為多音軌文件，格式2為多音序器音軌文件?！皀nnn”表示音軌塊個(gè)數(shù)?！癲ddd”定義了MIDI事件的時(shí)間格式類型。音軌塊數(shù)據(jù)：由一對(duì)或多對(duì)vdelta-time＞+vevent＞組成。vdelta-time＞是必需的，它指前一個(gè)事件到該事件的時(shí)間間隔，單位為tick。在連續(xù)的音軌塊數(shù)據(jù)流中，每個(gè)MIDI事件前都必須有一個(gè)時(shí)間差參數(shù)vdelta-time＞,也就是“時(shí)間差參數(shù)+狀態(tài)字節(jié)+數(shù)據(jù)字節(jié)”。舉例：一個(gè)編號(hào)為3C的音，它的時(shí)值為一個(gè)四分音符，選用通道1,則相應(yīng)的MIDI事件組合為：00（delta-time）903C40（通道1,開(kāi)3C音）78（delta-time） 803C40（關(guān)3C音）Meta事件：vevent＞除了包括MIDI事件外，還包括Meta事件。Meta事件用來(lái)表示像track名稱，歌詞，提示點(diǎn)等，它并不作為MIDI消息被發(fā)送，但是它仍然是MIDI文件有用的組成部份。格式為：ffxxnndd。Ff：Meta事件的標(biāo)志。Xx：描述Meta事件的類型，取值范圍00-7F。Nn：緊跟其后的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。Dd：數(shù)據(jù)MIDI文件舉例：按照下面給出的曲譜，寫出MIDI文件。1=C4/4 120拍/分I335i-I要求采用MIDI文件格式0來(lái)書寫，音色為小號(hào)。定義一個(gè)時(shí)間分辨率，通?？稍O(shè)置一個(gè)四分音符的tick數(shù)為120（即78h），任選一通道：通道2。接下來(lái)寫MIDI文件。先寫頭塊：4d54686400000006,這是固定的格式。由于指定采

用格式0，所以接下來(lái)的格式參數(shù)應(yīng)當(dāng)是0000，再接下來(lái)寫音軌數(shù)0001，再下面要指定基本時(shí)間，應(yīng)當(dāng)是0078，這樣完整的頭塊為：4d546864000000060000000100783.由于定義了MIDI格式0所以只有一個(gè)音軌塊。先寫“MTrk”，即4d54726b,之后的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度XXXXXXXX先空著，最后再補(bǔ)。接下來(lái)寫全局信息，全局信息是ff開(kāi)頭的Meta事件，Meta事件的時(shí)間差都為0,再之后逐一寫通道2發(fā)生的所有MIDI事件。最后被上數(shù)據(jù)部分長(zhǎng)度：72B（即48h）,即將xxxxxxxx寫上00000048。寫好的MIDI如下:J351.MID文件注釋文件寫好的MIDI如下:J351.MID文件注釋文件注釋文件注釋文件注釋文件注釋文件注釋文件注釋文件注釋文件注釋4D54686400000006000000010078MThd參數(shù)長(zhǎng)度6格式01音軌1/4音符4D54726B00000048MTrk音軌塊長(zhǎng)度00ff0308756E7469746C656400ff0102630A<delta-time>音軌名稱untitled<delta-time>作者名稱untitled001ff580404021808 00ff5902000000 ff510307A1<delta-time>拍子記號(hào)<delta-time>音調(diào)符號(hào)<delta-time>音符速度00C038009040643C4000<delta-time>通道1音色56<delta-time>開(kāi)40音<delta-time>關(guān)40音004064 3C400020<delta-time>開(kāi)40音00 4364<delta-time>開(kāi)43音00 4864<delta-time>開(kāi)48音00 ff2F00<delta-time>音軌結(jié)束<delta-time>關(guān)40音78 4300<delta-time>8170<delta-time>關(guān)43音4800關(guān)48音4.MIDI設(shè)備的同步MIDI規(guī)定以24PPQ（PulsePerQuartnote）作為MIDIClock系統(tǒng)的規(guī)格。即在一個(gè)四分音符的時(shí)間內(nèi)，MIDI系統(tǒng)會(huì)發(fā)送出24個(gè)Real-timeMessages（實(shí)時(shí)同步信息），因此音樂(lè)的速度決定了這些Real-timeMessages發(fā)送時(shí)間的快慢。比如tempo=80拍/分鐘，每秒將產(chǎn)生32個(gè)Real-timeMessages。（80/60*24=32）SMPTE（theSociety