MIDI

הלוגו של MIDI

מקלדת מוזיקלית אחת שולטת על ארבעה כלי נגינה אלקטרוניים

דוגמה למוזיקה שנוצרה בפורמט General MIDI

מידי (באנגלית: Musical Instrument Digital Interface, MID, בעברית: ממשק דיגיטלי עבור כלים מוזיקליים) הוא פרוטוקול תקשורת המשמש להעברת פקודות מוזיקליות בין כלי נגינה אלקטרוניים. הפרוטוקול, שהוכרז כסטנדרט ב-1983, מאפשר למוזיקאי אחד לנגן בכמה כלים באמצעות מקלדת שליטה או באמצעות תוכנת מחשב. יכולת זו חוללה שינויים בתעשיית המוזיקה ויצרה ז'אנרים מוזיקליים חדשים.

פקודות מידי נוצרות כאשר מוזיקאי מנגן על כלי-שליטה אלקטרוני, בדרך כלל מקלדת, ומכילות הוראות כגון "נגן את התו X בעוצמה Y" (לדוגמה: "נגן את התו רה-2 בעוצמה 127"). הפקודות נשלחות לכלי-נגינה אלקטרוני, הנקרא Sound Module, שמסוגל לייצר צליל בצבע מסוים, לפי בחירתו של המוזיקאי (לדוגמה: צליל של פסנתר כנף). כלי נגינה זה מפיק צלילים בהתאם (בדוגמה שלפנינו: יופק צליל של פסנתר כנף מנגן את התו רה באוקטבה השנייה ובעוצמה מקסימלית).

תוכנות מסוגלות גם לייצר פקודות מידי, ובכך להחליף את כלי השליטה, וגם לייצר צלילים בהתאם לפקודות, ובכך להחליף את כלי הנגינה. תוכנה שמייצרת מידי נקראת "סקוונסר" (Sequencer), ותוכנה שמייצרת צלילים בתגובה למידי נקראת "כלי נגינה וירטואלי" (Virtual Instrument). כיום קיימות תוכנות שמשלבות סקוונסר וכלי נגינה וירטואליים עם יכולות הקלטה של אודיו, ונקראות "מערכות אודיו דיגיטליות" (Digital Audio Workstation, DAW)

פרוטוקול מידי תוכנן בראשית שנות ה-80, ולכן הוא בנוי בפורמט מיושן שמסוגל להעביר רק מספרים שלמים בין 0 ל-127. רזולוציה זו מספיקה לרוב הצרכים המוזיקליים, ולכן מידי הוא עדיין הסטנדרט השולט בתעשיית המוזיקה, אף על פי שלא עודכן משמעותית מאז שנות ה-80. כיום, אם נדרשת רזולוציה גבוהה יותר, ניתן להשתמש בפרוטוקול חדש יותר הנקרא Open Sound Control או OSC, ובתוכנות שתואמות אותו.

בחורף 2020, בתערוכת המוזיקה NAMM, הושק פרוטוקול MIDI 2.0.

תרשים של תווי MIDI מול חמשה מסורתית

היסטוריה

עם התפתחות המוזיקה הדיגיטלית בשנות ה־70 של המאה ה־20, כלי הנגינה הנפוצים היו סינטיסייזרים, שהיו כבדים וגדולים עד כגודל חדר שלם, חסרי זיכרון ויקרים מאוד. הצורך בשפה נוחה יותר היה נדרש עם התפתחות המוזיקה. לכן בשנות השבעים החלו מספר חברות, בהן רולנד ופנדר, לייצר מכשירי נגינה דיגיטליים שעובדים על שפת מחשב ולא על מתח חשמלי כמו שהיה עד אז. בשנת 1983, לאחר שנתיים של פיתוח בין SEQUENTIAL CIRCUITS מארצות הברית (חברה אשר כיום כבר לא פעילה) ו־ROLAND מיפן הומצאה השפה הרשמית לתקשורת בין כלי נגינה דיגיטליים, שפת ה־MIDI.

מידע טכני

חיבורים

חיבור מידי סטנדרטי הוא מחבר מסוג DIN5 (בעל חמישה פינים). על כלי נגינה או מכשיר שתואם מידי יהיו שקעים מתאימים, עם התוויות MIDI OUT ,MIDI IN, ולפעמים MIDI THRU. כבל מידי מעביר מידע בכיוון אחד בלבד, ולכן אם מכשיר צריך גם להגיב למידי וגם לייצר מידי (למשל: מקלדת שהיא גם סינתסייזר וגם קונטרולר) יש לחבר אותו עם שני כבלים: אחד לכל כיוון. טכניקה נפוצה לנגינה על כמה סינתסייזרים באמצעות מקלדת אחת (או מחשב) היא שרשור שלהם זה לזה דרך MIDI THRU, והגדרת כל מכשיר שיגיב לערוץ מידי אחר. באופן זה ניתן לנגן על עד 16 כלים שונים ממקלדת שליטה אחת. הסטנדרט מגביל את האורך של כבל מידי ל-15 מטרים.

מאז ראשית המאה ה-21 נפוץ להעביר מידי דרך כבל USB, וקיימים מכשירים שאין להם את החיבור הסטנדרטי (DIN5) אלא חיבור USB בלבד. היתרון של חיבור USB הוא תקשורת דו-כיווניות (ניתן לשלוח ולקבל פקודות באמצעות כבל אחד בלבד), שהיא מהירה ואמינה יותר מהחיבור הסטנדרטי. החיסרון הוא הטווח המקסימלי של 5 מטרים.

לאחרונה גובר השימוש בהעברת מידי באופן אלחוטי, דרך MIDI over Bluetooth. היכולת לנגן על כלי אלקטרוני ללא תלות בכבל מהווה יתרון עצום, אך לשיטה זו יש זמן השהיה ארוך יותר מאשר לחיבור בכבל.

פקודות מידי יכולות לזרום גם בין כמה תוכנות שרצות על אותו מחשב, או על מחשבים שונים המחוברים ברשת.

פקודות מידי

פקודת מידי בנויה מארבעה מספרים ברצף:

• סוג הפקודה - תו, קונטרולר, תוכנית וכדומה
• פרמטר 1 (משתנה בהתאם לסוג הפקודה)
• פרמטר 2 (משתנה בהתאם לסוג הפקודה)
• ערוץ מידי

להלן מספר פקודות נפוצות:

פקודה: תו (Note)

פקודת תו מורה על לחיצה על קליד (Note On) או שחרור שלו (Note Off). הפקודה בנויה משני מספרים שלמים בטווח של 0–127: מס' התו (Note Number) כלומר מיקומו בטווח של 10 אוקטבות; ו-וֶלוֹסִיטִי (Velocity), כלומר המהירות בה נלחץ הקליד. נגינה רכה תיצור פקודות עם ולוסיטי נמוך, ונגינה אגרסיבית תיצור פקודות עם ולוסיטי גבוה, ולכן ולוסיטי מקושר בדרך כלל עם עוצמת הנגינה, לדוגמה: כלי אלקטרוני שמדמה צליל של פסנתר ייצור תווים עמומים וחלשים בתגובה לפקודות עם ולוסיטי נמוך, ותווים חדים וחזקים בתגובה ל-ולוסיטי גבוה.

כאשר המוזיקאי משחרר את הקליד, נוצרת פקודה עם מספר התו ששוחרר וערך ולוסיטי אפס (0), פקודה הנקראת Note Off. לעיתים, עקב תקלה בתקשורת או במכשיר, פקודת Note Off לא נוצרת או לא מגיעה לכלי הנגינה, וכלי הנגינה ימשיך לנגן את התו האחרון ללא הפסק. מצב כזה נקרא "תו תקוע" (Stuck Note), וניתן לפתור אותו בין השאר על ידי שליחת פקודת Note Off עם התו התקוע ממקלדת אחרת, אתחול כלי הנגינה, או הפעלת פקודת "All Notes Off" (המכונה לעיתים "Panic").

פקודה: שַׁלָּט רָצִיף (Continuous Controller)

פקודת "תו" מורה על נגינת תו בעוצמה מסוימת, אולם זה לא מספיק לצורך הבעה מוזיקלית עשירה. כלי נגינה רבים משנים את אופי הצליל לאורך תו בודד, למשל מעמעמים אותו בהדרגה, או מוסיפים ויברטו, ובכך מוסיפים עומק רגשי לביצוע המוזיקלי. פקודת "השלט הרציף", הנקראת בקיצור MIDI CC, עונה על הצורך הזה, בכך שהיא מאפשרת למכשירים לשלוח פקודות רציפות, למשל סיבוב של חוגה (Knob) או הזזה של סליידר (Slider), ולתרגם אותן להשפעה הדרגתית על הצליל שייווצר, למשל הד שהולך וגובר או פילטר שהולך ונפתח.

פקודת MIDI CC בנויה משני מספרים שלמים בטווח 0–127:

• מספר השלט - Continuous Controller Number או בקיצור CC# - מקשר בין הכפתור הפיזי על כלי הנגינה לפרמטר של הצליל עליו הוא שולט. לדוגמה: סיבוב של חוגה על מקלדת שליטה יכול לשלוט על עוצמה של אפקט, אם בעקבות הסיבוב המקלדת מייצרת פקודות עם CC# מסוים, ואם האפקט מתוכנת לשנות את עוצמתו בהתאם לפקודות עם אותו CC#.
• ערך - Value - תלוי בסוג השלט שמייצר את הפקודה. דוגמאות נפוצות הן: פדאל ווליום ייצור ערכים לפי זווית הלחיצה עליו; סליידר ייצור ערכים בהתאם למיקום שלו לגובה או לצדדים; חוגה תיצור ערכים בהתאם לזווית הסיבוב שלה; וכו'. קיימים שלטים נוספים, כגון Breath Control שיוצר ערכים בהתאם לעוצמת הנשיפה של המוזיקאי לתוך פיה אלקטרונית.

ההשפעה של פקודת MIDI CC על הצליל שייווצר תלויה לחלוטין בכלי הנגינה שיבצע אותה. כלי נגינה וירטואליים ואלקטרוניים שונים מגיבים לפקודות שונות באופנים שונים, כדי לאפשר למוזיקאי שליטה מקסימלית בכל סוג של צליל (לדוגמה: השלט Modulation Wheel יכול לשמש לעמעום של הצליל בסינתסייזר מסוים ולהוספת ויברטו לצליל בסינת' אחר). בכלים רבים ניתן לתכנת איזה CC# ייצור כל שלט על המקלדת וכן לאיזה CC# יגיב כל פרמטר בסינתסייזר ובאיזו עוצמה.

פקודה: הפעלת גלגל כיפוף צליל (Pitch Bend)

כלי נגינה רבים מסוגלים לשנות את הגובה של צליל תוך כדי נגינתו - למשל באמצעות מתיחת המיתר בגיטרה. כדי לחקות פעולה זו מקלדות שליטה רבות מכילות שלט מיוחד שנקרא Pitch Bender ומייצר פקודות מסוג Pitch Bend או בקיצור PB.

שני הפרמטרים של פקודת PB משתלבים ליצירת ערך אחד בן 14 בתים, כלומר בין 8129- ל-8129. בסינתסייזר או בתוכנה שמקבלים את הפקודה יהיה פרמטר בשם Pitch Bend, שיקבע את הכמות המקסימלית של הכיפוף בחצאי טונים - למשל: אם פרמטר זה הוגדר כ-2 אזי סיבוב של גלגל כיפוף הצליל עד הסוף כלפי מעלה יגרום לצליל לעלות בטון שלם, וכלפי מטה יגרום לו לרדת בטון שלם.

פקודות נוספות

פרק זה לוקה בחסר. אנא תרמו לוויקיפדיה והשלימו אותו. ייתכן שתמצאו פירוט בדף השיחה.

• פקודה לשינוי כלי נגינה Program Change
• מהירות מטרונום (בסקוונסר) Tempo
• MTC
• MMC
• SysEx

ערוץ מידי (Midi Channel)

כל פקודת מידי משויכת לאחד מ-16 "ערוצי מידי" באמצעות מספר בין 1–16. ניתן לתכנת כל כלי נגינה שיגיב רק לפקודות מערוץ מסוים, וכך לנגן במקביל על מספר כלים דרך יציאת מידי אחת, כאשר כל כלי מגיב רק לפקודות שמיועדות אליו. יש כלים שיכולים לנגן במצב Omni, בו הם מגיבים לכל הפקודות שנכנסות ומתעלמים ממספר הערוץ. בכלים מרובי-שכבות (Multi-Timbral) קיים גם מצב Poly, בו כל שכבה בכלי מגיבה לפקודות מערוץ מידי אחר. מצב זה מאפשר שליטה מקסימלית על התפקיד המוזיקלי ועל הצליל של כל שכבה בנפרד.

מידי אוניברסלי

ב-1983, עם הופעת פורמט המידי, הושקו כלים מוזיקליים רבים ממשק זה, בהם תופים אלקטרונים, מקלדות שליטה, סינתסייזרים, בס אלקטרוני, מודולים (תיבות יצירת צליל ללא מקלדת) שניתנים לחיבור ביניהם. מיד עם יציאת המכשירים הראשונים הופיעו בעיות של תאום בין הכלים, דבר שגרם לבעיות רבות. לכן בהתאחדות המידי העולמית - המתכנסת מדי שנה - נקבע סטנדרט חדש המקובל כיום על רוב החברות - המידי האוניברסלי. המכשירים שעליהם מופיע סימון GM מתקשרים אחד עם השני בסטנדרט קבוע זה וכיום גם כרטיסי הקול במחשבים מכילים מודול מידי ותומכים בסטנדרט זה.

מידי סטנדרטי

• הכלי יתמוך ב 16 ערוצי מידי - מאפשר לנגן עד 16 כלי נגינה שונים בו זמנית
• הכלי יהיה בעל פוליפוניה 24 - יאפשר נגינה של 24 צלילים בו זמנית
• הכלי יכיל 128 כלי נגינה, הכלים יהיו מחולקים לקבוצות של 8 כלים בקבוצה ובסדר קבוע ומוסכם ולכל כלי נגינה מספר קבוע משלו
• ערוץ מידי 10 תמיד יהיה ערוץ תופים - כל קליד במקלדת יקבל כלי הקשה שונה ובסדר קבוע - למשל קליד דו - C תוף בס
• יהיו לפחות 6 מערכות תופים שונות (בערוץ 10)
• המכשיר יעבוד במוד 3 - יוכל לקלוט 16 ערוצים בו זמנית וכל ערוץ פוליפוני (כמה צלילים ביחד)

כיום כבר מקובל לעבוד ברוב המכשירים בפורמט מידי אוניברסלי מס 2 - GM2 שבו כל היכולות הוכפלו - 256 כלי נגינה, 32 ערוצים וכו'.

השואה בין פורמט אודיו - AUDIO לפורמט מידי - MIDI

קובץ אודיו מכיל ייצוג דיגיטלי של גלי קול, בעוד קובץ מידי מכיל אך ורק פקודות נגינה. לעובדה זו השלכות רבות, למשל:

• כאשר מנגנים קובץ אודיו, המידע נשלח דרך המפענח לרמקול, והתוצאה שתישמע כמעט תמיד תהיה זהה. כאשר מנגנים קובץ מידי, המידע נשלח לכלי נגינה (פיזי או וירטואלי) והתוצאה שתישמע תלויה באיכות הכלי ובצלילים שהוא מסוגל להפיק.
• גודל הקובץ: הצליל ממכה אחת על גונג יכול להימשך מספר שניות, ולכן קובץ אודיו של אותה מכה צריך להכיל את הצליל לכל ארכו, בעוד קובץ מידי צריך להכיל רק פקודה אחת קצרה: "הכה בגונג". כתוצאה מכך, קובצי אודיו גדולים פי אלף ויותר מקבצי מידי: שיר ממוצע יכול לשקול עשרות MB בפורמט אודיו איכותי או MB בודדים בפורמט MP3, בעוד קובץ מידי של אותו שיר יכול לשקול עשרות KB בלבד.
• פורמט הקובץ: באודיו WAV, MP3, OGG ועוד פורמטים פתוחים וקנייניים. במידי - MID או MIDI בלבד.
• האפשרויות למניפולציה של גובה הצליל ומהירות הנגינה בקובצי אודיו הן מאוד מוגבלות (ניתן לשנות רק במעט, ובמחיר של פגיעה באיכות הצליל). לעומת זאת בקובץ מידי, כל מרכיב מוזיקלי ניתן לשינוי: גובה הצליל, אורכו, כלי הנגינה שינגן אותו, מהירות הנגינה, שינוי תו בודד בתוך אקורד וכו'). כתוצאה מכך, האפשרות לשפר בדיעבד ביצוע לא מושלם של נגן הן מוגבלות מאוד באודיו וכמעט לא מוגבלות במידי.
• הפעלת אפקטים: על קובץ אודיו ניתן להפעיל ישירות אפקטים רבים ושונים (רוורב, דיליי, קורוס וכדומה) כדי לשנות את אופי הצליל. קובץ מידי יכול להכיל רק פקודות להפעלת אפקטים, והתוצאה תלויה ביכולות ובאיכויות של כלי הנגינה.
• הקלטה ממיקרופון: אודיו - ניתן, מידי - לא ניתן.
• איכות הצליל: אודיו - בדרך כלל טובה, ותלויה באיכות ההקלטה. מידי - איכות הצליל משתנה בהתאם לאיכות הצלילים שכלי הנגינה מסוגל להפיק. לכן, ההבדל שיישמע בין מכשירים שונים שמנגנים את אותו קובץ אודיו, יהיה קטן בהרבה מההבדל בין מכשירים שונים שמנגנים את אותו קובץ מידי.
• אמצעי השמעה: אודיו - נגני MP3, נגני תקליטורים, נגני DVD, טלפונים סלולרים, טלפונים חכמים, קונסולות משחקי וידאו, מכונות ארקייד, מחשבים וכדומה. מידי - סינתסיזרים ומחשבים בלבד.

מוזיקאים ואולפני הקלטה כיום מעדיפים בדרך כלל לשלב את שתי האפשרויות, כדי לנצל את היתרונות היחסיים של כל פורמט. למשל: בהכנת סקיצה, בה הסולם והטמפו של היצירה עדיין לא סופיים, ייתכן שישתמשו במידי כדי לשמור על גמישות מקסימלית בפרמטרים אלה. לאחר מכן ישתמשו באודיו כדי להקליט נגנים וזמרים וכדי לעבד את הצליל בעזרת אפקטים. פרט לסיטואציות בודדות, התוצאה הסופית של עבודת אולפן תהיה קובץ אודיו, גם אם בתהליך ההפקה נעשה שימוש אינטנסיבי במידי.

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא MIDI בוויקישיתוף

• אתר האינטרנט הרשמי של MIDI (באנגלית)
• MIDI, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)