Lezione 2
Concetti fondamentali
Programmazione MIDI (Prof. Luca A. Ludovico)
Acronimo
• MIDI = Musical Instrument Digital Interface
• Interfaccia digitale per strumenti musicali
• Dispositivi hardware MIDI
• Sequencer ed altri software MIDI
• Formato General MIDI e standard MIDI file
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2. Concetti fondamentali
Il connettore MIDI
Le applicazioni standard usano
solo 3 connettori: il filo di messa
a terra e una coppia di conduttori
bilanciati che portano un segnale
da +5V.
Connettore jack DIN a 5-pin
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2. Concetti fondamentali
Questa configurazione può
portare segnali in un’unica
direzione, quindi per garantire
comunicazione bidirezionale è
necessario un secondo cavo.
Specifiche elettriche MIDI-DIN: connettori std
Connessione di porte MIDI con UART
Lo UART o Universal Asynchronous
Receiver-Transmitter (ricevitoretrasmettitore asincrono universale)
è un dispositivo hardware che
converte flussi di bit di dati da
un formato parallelo a un formato
seriale asincrono o viceversa.
Tratto da:
http://www.midi.org/techspecs/electri
spec.php
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2. Concetti fondamentali
Specifiche elettriche MIDI-DIN: porta joystick
Joystick/MIDI Adapter Diagram
Tratto da: http://www.midi.org/techspecs/electrispec.php
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2. Concetti fondamentali
Protocollo di trasmissione: seriale vs parallela
• La trasmissione seriale è una modalità di comunicazione tra
dispositivi digitali nella quale le informazioni sono comunicate
una di seguito all'altra e giungono sequenzialmente al ricevente
nello stesso ordine in cui le ha trasmesse il mittente.
– Modalità sincrona: 2 fili (uno per i dati, uno per il clock) + terra
– Modalità asincrona: il trasmettitore ed il ricevitore si sincronizzano
usando i dati stessi, ma meno efficiente perché richiede l’invio di bit
di partenza, di parità e tempo di stop
• Nella trasmissione parallela vengono utilizzati più conduttori per
trasmettere simultaneamente informazioni.
Per trasmettere n bit il cavo è formato da almeno n conduttori
separati. Nella realtà il cavo sarà dotato quasi sicuramente di un
cavo aggiuntivo per la massa e anche di altri cavi di controllo
come quello di clock.
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2. Concetti fondamentali
Perché MIDI è seriale?
• Nonostante la maggior complessità architetturale e gestionale
rispetto alla trasmissione parallela, la modalità seriale è una
delle più diffuse in ambito informatico perché:
– richiede un minor numero di fili con conseguente riduzione dei costi
– è più tollerante rispetto alle interferenze e agli errori di trasmissione
• Velocità di trasmissione MIDI: 31250 bps = ca. 3906 Byte/s
– Audio digitale: 44100 x 16 bits x 2 = 1141200 bps = 176400 Byte/s
• Velocità adeguata? Contando i bit di ridondanza (2 per 8 bit di
dati), si hanno 3125 pacchetti MIDI al secondo
– Non si tratta esattamente di note e nemmeno di messaggi, che
richiedono più pacchetti
– Attenzione: è comunque seriale!
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2. Concetti fondamentali
Jack MIDI in configurazione standard
Porta MIDI
MIDI In, Out e Thru
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2. Concetti fondamentali
Porte MIDI
Cakewalk UM-3G USB MIDI Interface
Micro R&D Pyramid MIDI
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2. Concetti fondamentali
Daisy chaining
...
MIDI Out
MIDI In
Master
MIDI Thru
Slave 1
MIDI In
MIDI Thru
Slave 2
Slave n
• Un dispositivo si definisce master quando controlla
uno o più dispositivi slave
– Esempio in figura: un controller di tipo tastiera pilota più
sintetizzatori
• Attenzione: uso di MIDI In, Out e Thru
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2. Concetti fondamentali
Limiti del daisy chaining
• Ritardi dovuti alla lunghezza dei cavi
• Ritardi dovuti alla circuiteria
• Fenomeni di ingolfamento
– MIDI data clog o MIDI choking
• Esempio
• Soluzione: MIDI Thru box
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2. Concetti fondamentali
MIDI Expander/Thru box
MIDI In
MIDI Thru
MIDI Thru
MIDI Out
MIDI In
MIDI In
MIDI Thru
MIDI In
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2. Concetti fondamentali
MIDI Expander/Thru box
MIDI Expander Yamaha YME8
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2. Concetti fondamentali
Gerarchia MIDI
• Porta MIDI o bus MIDI (unione di In, Out e Thru)
– Non necessariamente tutte presenti, e presenti con questa cardinalità:
dipende dal dispositivo!
• Canali MIDI: 16 canali per porta, numerati da 1 a 16
• Dispositivi multi-uscita e multi-porta
– Multi-uscita: replicano i 16 canali MIDI su ciascuna uscita
n uscite > 16 canali disponibili (replicati n volte)
– Multi-porta: presentano porte MIDI indipendenti
n uscite > n x 16 canali disponibili indipendenti
• Esempi:
–
–
Cakewalk UM-3G USB MIDI Interface > multiporta (3 porte)
MIDI Expander/Thru box > multiporta (2 porte) e multiuscita (4 uscite per porta)
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2. Concetti fondamentali
Broadcasting
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2. Concetti fondamentali
Broadcasting
Programmazione MIDI (Prof. Luca A. Ludovico)
2. Concetti fondamentali
Broadcasting e daisy chaining
Sequencer
Channel 1: Synth A
Channel 2: Synth B
Channel 4: Tastiera
Channel 10: Ritmica
MIDI Out
MIDI In
MIDI Thru
Drum Machine
Channel 10
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2. Concetti fondamentali
MIDI In
MIDI Thru
Synth A
Channel 1
MIDI In
MIDI Thru
Synth B
Channel 2
MIDI In
Tastiera con funz.
di sintesi
Channel 4
Broadcasting e daisy chaining
Sequencer
Channel 1: Synth A e B
Channel 2: Channel 4: Tastiera
Channel 10: Ritmica
MIDI Out
MIDI In
MIDI Thru
Drum Machine
Channel 10
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2. Concetti fondamentali
MIDI In
MIDI Thru
Synth A
Channel 1
MIDI In
MIDI Thru
Synth B
Channel 1
MIDI In
Tastiera con funz.
di sintesi
Channel 4
Collegamento di tastiera e sintetizzatore
SESSIONE DIMOSTRATIVA
Programmazione MIDI (Prof. Luca A. Ludovico)
5. Messaggi Control Change