MIDI i komputer

W poprzednim odcinku: w 1983 roku powstaje MIDI, które działa między innymi w standardzie General MIDI (w skrócie GM). GM to 128 instrumentów i osobno – 46 dźwięków perkusji. MIDI to wymiana informacji pomiędzy urządzeniami, zdolnymi porozumieć się za pomocą tego protokołu. I wreszcie, pisałem troszkę o tajemniczych programach, które zdolne są produkować piosenki, złożone kompozycje muzyczne, jak również zwyczajnie programować brzmienia. Oczywistym medium w tym przypadku jest człowiek i jego wyobraźnia, bo bez niego kompozycje nie mogą powstać. Oprogramowanie tego typu nazwano niegdyś DAW-em i o tym będę pisał. Rozwiniemy też temat kontrolerów MIDI. A więc do dzieła.

DAW (z ang. Digital Audio Workstation, w wolnym tłumaczeniu „cyfrowa stacja robocza audio”) to szeroko rzecz ujmując system, służący muzykowi, jako narzędzie rejestrujące, pozwalające na edycję i odtwarzanie nagranego/wyedytowanego materiału. Wcześniej były to systemy sprzętowe oparte o budowę mikroprocesora, nie wymagające użycia taśmy, teraz – kombajny do produkcji muzycznej, uruchamiane na komputerach osobistych i przenośnych. Obecnie, na szczęście, również nie wymagają użycia taśmy.

Najpopularniejszymi ostatnimi czasy DAW-ami są Cubase oraz Nuendo firmy Steinberg, Logic Pro (dostępny niestety jedynie na Maca), Propellerhead Reason, Ableton Live, FL Studio (dawniej Fruity Loops) i Pro Tools. W tym miejscu należy zauważyć i zgodzić się na fakt, że gdyby MIDI nie istniało, DAW-y nie miałyby pięćdziesięciu procent funkcjonalności, jaką mają dzisiaj.

Główną sekcją typowego, podręcznikowego DAW-a jest oś czasu (timeline), jako że muzyka jest medium, które rozgrywa się w czasie, a nie w przestrzeni. DAW daje nam mimo tego przestrzeń, która jest graficznym odwzorowaniem jej przebiegu. Na tej osi czasu rozgrywają się wszystkie muzyczne zdarzenia, czy jest to sekwencja nut – melodia, nagromadzenie akordów, chorały Bacha w starych kluczach, czy zwykłe informacje (również traktowane, jako „zdarzenia”) o zmianach głośności, czy podniesieniu nogi z pedału. Dodatkowo, dostępnych mamy nie jedną, a kilka osi czasu, a każda przypisana jest do stworzonych przez nas instrumentów. Zwykle mówi się, że są to „ścieżki” (tracks). Ścieżki te mogą odbierać informacje MIDI, ale też mogą odbierać informacje analogowe, np. sygnał gitary, podłączonej do zewnętrznego interfejsu karty muzycznej. Analogowy sygnał rejestrowany jest przeważnie na ścieżkach typu „audio”. Poza tymi dwoma głównymi i nieodzownymi typami naszych umownych „osi czasu”, istnieją jeszcze inne, np. ścieżki automatyzacji, czy innych zdarzeń.

Jeśli natomiast zdecydujemy się wreszcie stworzyć ścieżkę MIDI, tak jak ścieżce audio – przyznany zostanie jej odpowiedni kanał. Jeśli korzystamy z kontrolera (klawiatury sterującej, syntezatora, keyboarda, etc.) to jego zadaniem będzie porozumienie się z komputerem, że informacje, które przekazuje trafią do zaznaczonego właśnie kanału (czyli do danej ścieżki).

DAW-y oferują też rozmaite narzędzia edycji materiału. Standardem są takie funkcje, jak przycinanie, kopiowanie, usuwanie, rozszerzanie w czasie, wycinanie.

Bardzo często możemy pobawić się również w tzw. automatyzację. Automatyzacja to programowanie poszczególnych parametrów, aby odpowiednio zachowywały się w przebiegu utworu. Muzyk ma możliwość zaprogramowania zarówno prostych wartości, jak głośność ścieżki, ale też bardziej skomplikowanych, jak sprzężenie zwrotne pogłosu danego instrumentu wirtualnego.

Bardzo rzadko zdarzy się, by DAW nie miał kilku lub nawet kilkunastu wbudowanych efektów i instrumentów. Często właśnie ten jeden program może wystarczyć, aby zacząć przygodę z tworzeniem muzyki.

Co więcej, coraz szybciej rosnąca popularność produkcji muzycznej (gdzie nie trzeba już mieć miliona monet, by wyprodukować międzynarodowy hit) doprowadziła też do takich ułatwień w oprogramowaniu DAW, jak natychmiastowe udostępnianie swoich dzieł na SoundCloudzie, DropBoksie, twitterze, czy facebookowej tablicy.

Różne DAW-y oferują różne rozwiązania, lecz wszystkie je łączy to, że doskonale i płynnie władają protokołem MIDI.
 

Rodzaje informacji MIDI
 

Jest kilka, a dokładnie siedem rodzajów informacji, którymi MIDI dysponuje. Dwa z nich to rodzaje ważne i częste:

• Channel messages – komunikaty te zawsze dotyczą indywidualnych kanałów MIDI (od 1 do 16). Jeden komunikat może być odebrany przez (lub wysłany do) tylko jeden, konkretny instrument. W puli informacji zawierają się np. dane o tym jaka nuta została zagrana, jak mocno została zagrana (natężenie dźwięku), jak długo trwała, i inne.

• System messages są to z kolei komunikaty wysyłane do wszystkich instrumentów sprzężonych w danym systemie MIDI. Zwykle mają one zadanie synchronizujące i naprawiające ogólną komunikację.

W poprzedniej części poradnika wspomniałem o tym, że MIDI nie generuje sygnału audio. MIDI jedynie przesyła informacje. Czasami są to informacje binarne – „prawda” albo „fałsz”, czasem bardziej złożone. Pokażę to na przykładzie. Na naszej klawiaturze sterującej, powiedzmy na Akai MPK 49, zagraliśmy dźwięk c razkreślne (czyli c¹). W momencie naciśnięcia klawisza (powiedzmy, że MPK 49 nie jest klawiaturą dynamiczną) zostały wysłane następujące sygnały:

1. Note on – urządzenie odebrało informację, że jakikolwiek klawisz jest wciśnięty,
2. 60 – ta liczba to pozycja dźwięku o częstotliwości 261,63 Hz w protokole MIDI, czyli nasz dźwięk c¹,
3. 127 – jako, że nasz fantomowy MPK 49 nie jest klawiaturą dynamiczną (tak naprawdę jest), to dźwięk domyślnie jest jak najgłośniejszy (w przypadku tego typu informacji skala wynosi 0 – 127),
4. 0, 2, 5, 14, 23, 25, 22, 12, 8, 4, 3, 1, 0 – Nasz MPK pomimo, iż nie ma dynamiki, ma funkcję aftertouch, a my przypadkiem, w ferworze emocji, docisnęliśmy nasze c¹. Została więc wysłana seria liczb, które tworzą parabolę naszego dociśnięcia.
5. Note off – ten komunikat zostaje przekazany w momencie, gdy zdejmiemy palec z klawisza.

Oczywiście informacje te, pomimo tego, że blokowo, wysyłane są w ultraszybkim, niezauważalnym tempie, choć zbyt duża dawka komunikatów, przy słabszym sprzęcie, może prowadzić do tzw. latencji, czyli stwora, o którym kompozytorzy opowiadają historie, by straszyć realizatorów. Mówiąc poważnie, pracując w świecie cyfrowym, trzeba się pogodzić z latencją i tylko dbać, by nie przekroczyła 10-30 ms (zależy oczywiście od tempa, w którym utrzymane jest to, co gramy. Im szybsze, tym latencja przeszkadza bardziej). Skuteczną bronią w walce z latencją są sterowniki, które pisane są na systemy operacyjne Windows (najpopularniejszym i najlepszym sterownikiem jest seria ASIO, np. ASIO4ALL). Na Makach latencja się raczej nie zdarza.
 

Inne przykłady informacji przesyłanych przez MIDI:
 

• Pitch Bend (0 – 127), poruszanie kółkiem pitch bend sprawi, że zostanie wysłana seria liczb, odpowiadających zmianom pozycji kółka. Domyślnie jest ono zawieszone pośrodku skali, czyli 64. Wychylenie kółka w górę i w dół alteruje tę wartość.
• Panic Button (0 – 1), czasami zdarza się, że MIDI się przytnie. Rzadko, ale jednak. Rozwiązaniem tego problemu jest właśnie informacja nazwana odpowiednio do towarzyszącemu wtedy stanu psychicznego użytkownika – „panic button”, która całkowicie resetuje MIDI.
• Modulation Wheel (0 – 127), podobnie jak pitch bend, kółko modulacji wysyła serię komunikatów MIDI o zakresie od 0 do 127. W odróżnieniu od pitch bendu, mod wheel domyślnie spoczywa w pozycji zerowej.
• Pan (0 – 127), rozmieszczenie instrumentu w przestrzeni stereo, gdzie skrajnie lewy to 0, środek to 64, a prawy – 127.
• Volume (0 – 127), głośność danego instrumentu, gdzie ustawienie zero oznacza, że nikt na nim nie zagra.

Myślę, że teraz nadszedł czas, by nieco bliżej przyjrzeć się kontrolerom, zwanym  często klawiaturami sterującymi. Po pierwsze, są takie, które same generują dźwięki i są też takie, które bez komputera, syntezatora, keyboarda (lub innych urządzeń, które mają silnik muzyczny) są bezsilne i głuche.

W przypadku klawiatur dźwięko-twórczych sprawa jest prosta – można podłączyć je do urządzenia rejestrującego przez audio i nagrywać brzmienia wbudowane.

Natomiast w przypadku klawiatur, malowniczo nazwanych na potrzeby tego poradnika „głuchymi”, sprawa… też jest prosta. Podłączamy klawiaturę przez MIDI (lub ostatnio przez USB, które równie sprawnie wysyła komunikaty MIDI) i korzystamy z instrumentów, dostępnych z poziomu komputera. W zależności czy pracujemy na PC czy na Macu, takie instrumenty będą w formatach VST lub RTAS.

Możemy oczywiście korzystać też z tzw. sound fontów (co można przetłumaczyć, jako „czcionki dźwiękowe”, ale nie trzeba), lecz będą one o wiele niższej jakości. Instrumenty wirtualne to przeważnie programowe samplery, które posługują się samplami, zmapowanymi do poszczególnych dźwięków i ich głośności. Program otrzymuje informację, że muzyk nacisnął dźwięk a² o głośności 68 (w MIDI) po czym dobiera sampel, który ktoś wcześniej nagrał i zaprogramował, by się wyzwalał dokładnie na dźwięku a² w przedziale dynamicznym 65-69.

W następnej części poradnika będziemy zastanawiać się nad połączeniami MIDI i rodzajami gniazd MIDI. Powiem też o wspomagającej protokół rodzinie połączeń USB i FireWire. Być może brzmi trochę nudno, ale na pewno będzie ciekawie. Tak więc, do zobaczenia!