MIDI的新发展

来自：中音网

中音公司 金毓镇
19年前诞生的MIDI无疑在电脑音乐的发展中起到划时代的重要作用，无论怎样高度评价也不会过分。虽然还是1.0版本，但是详细规定已经作过许多修改补充，到1996年终于比较完善了，至今没有再作改变。 随后制订的通用MIDI（GM）和标准MIDI文件规定对于MIDI进入多媒体世界起到决定性的推动作用，如今MIDI已经成为电脑操作系统中不可或缺的一部分。 通过MIDI控制录音机或录像机运转的MMC规定在专业设备上已经普遍使用，有关时间码的MTC规定很好的协调了SMPTE和MTC的联系，在专业和业余录音棚中已经大量应用了。以上这些都是有目共睹的事实，不必多讲。 下面简单介绍我们较少用到或新近出台的一些MIDI规定。 MIDI表演控制（MIDI Show Contral）是一个老规定，制定于1991年，后来修订过，现在是V1.1版本。MIDI的本质是一种特殊的串行通讯协议，经济而可靠，因此它不仅能用于音乐。一些厂家生产用MIDI控制的灯光设备，如果一条MIDI通道算作一组，每一个MIDI音符代表一盏灯，一条MIDI电缆就可以控制16组，16X128=2048盏灯。控制音量的信息现在可以用来控制亮度，灯光也很容易与音乐同步变化。MIDI表演控制主要是针对剧场舞台上各种灯光、机械、效果的控制规定，对灯光控制有更详细的定义，除此之外诸如播放音乐、播放录像、喷烟雾、放礼花、腾空飞行……应有尽有。控制命令使用如同系统专用信息一样的写法，有些公司开发了容易操作的应用软件。据MMA提供的信息已经有一些剧场（主要是美国的）在使用这一系统。 1998年底MMA发布“可下载的声音规定”Downloadable Sounds Level 1 ("DLS1")试图让流行的波表合成器能够替换声音。能够置换掉厂家预置在ROM芯片里的声音或128个基本的GM声音，作曲家或声音设计人用采样格式创造自己的声音。然后成块下载到芯片中，能够快速复音调用，很多情况下，一个2MB的声音集和数百K MIDI数据就能提供数小时高质量的完全交互式音乐。 但是DLS-1并不能解决所有人的问题，甚至就在它开发的时候，Emu和Ensoniq的母公司创新科技也在为这一概念的自有版本工作，叫做“声音字体（Sound Fonts）”，与DLS-1相仿但带有更多高级表演特性。二者面临火并，除非创新或MIDI工业（包括麻省媒体实验室等其他机构）能够协商出一个并不偏袒某一方而且大家都能接受的更高功能的标准，结果就是DLS-2的诞生。DLS-2的主要改进是用于任何专业级合成器和采样器的动态滤波器和矩阵调制。DLS-2于1999年夏季被MMA正式采用，甚至超越MIDI成为MPEG-4标准的一部分，称为“Structured Audio Sample Bank Format”。MMA 2001年8月又对DLS2做了重要修正。 与DLS平行发展的是GM2。几乎就在GM刚刚制定出来的时候，已经出现了要求更高兼容格式的呼声，Roland和Yamaha分别推出了高于GM的GS和XG标准，有更多的复音、效果和音色，但二者不兼容。其他键盘和音源厂家希望改善他们的产品，却不想给Roland和Yamaha付授权费（GS和XG的商标不能随便免费使用），他们等待一个没有专利权的扩展标准。 GM2于1999年11月推出，复音数由16扩展到32，定义了更多更精确的控制器。例如新规定包括了MIDI音量映射到幅度dB的公式。GM2用选择音色库的命令扩大了可应用的乐器和打击乐器音色，每多一个库就可增加128个音色。GM2比DLS更好的地方是不用下载音色，不费时间和内存，可以立即发声。 第一件GM2产品是Roland的SC系列音源新产品，Korg紧跟，以高端产品机架音源Triton作为响应。但是再往后就没有见到热烈响应的产品，显示出这不是一个成功的规定。僵持一段时间之后2001年底 General MIDI Lite ("GML") 规定出台，这是一个稍高于GM的折衷规定。按照当前的生产水平，GM标准实在太低了，许多产品实际上已经突破了有关规定。既然大家不欢迎GM2，只好代之以GML，可惜业界的反应也不很热烈。 如果DLS的音色得到普及，而音色数据需要单独的文件存放，不能包括在乐曲的文件之内，将会给使用带来许多麻烦，需要考虑一种新的格式同时存放MIDI和数字音频数据。2000年2月制定的RMID (SMF w/DLS)文件提出了捆绑两种数据的具体方案， 2001年11月进一步制定了XMF(eXtensible Music Format)文件格式规定。 MIDI的传输速率定得太低了，19年前MIDI刚一登台就有人提意见。考虑到当时还是8位机的全盛时期，电脑的速度之慢、价格之高决定了MIDI初创者选择最容易普及的速率。 SCSI是一种速度很快的接口，但从来没有考虑过用SCSI传送MIDI，因为它是间歇喷射式的工作，对于有缓冲的数字音频比较合适，但对于要求实时控制“细水长流”的MIDI就不合适。新的串行传输规定USB和IEEE-1394强烈吸引了MIDI。 USB MIDI接口最初出现在1999年初，苹果公司推出第一台装备USB的Macintosh以后，众多厂家如Emagic、Roland、Steinberg和MOTU等争相推出USB MIDI接口，从巴掌大的1进1出到机架式的多端口接口，有的还带有SMPTE和音频I/O。可喜的是这些接口都遵循USB Implementers Forum（USB执行论坛）所定义的在USB上传送MIDI方式；不可喜的是MMA从来就没有认可USB MIDI规定。 据IBM研究院Jim Wright（同时在MMA任技术标准部主席）称，USB在MIDI方面显示出时间上的问题。他领导了一个试验，将“古典”接口（如串行口、并行口、PCI和PCMCIA）与USB接口作对比，集中观察MIDI事件进出接口的时间差异。他发现USB接口的延迟在7至8毫秒，3倍于古典接口。除了延迟，还有抖动。观察到的USB接口抖动情况2倍于古典接口。为什么会出现这样的情况？据Wright讲USB的开发者直到即将完成开发的很晚阶段才接触到MIDI，MMA和其在日本的机构AMEI已经没有机会向他们提出如何处理MIDI的意见（尽管Roland独自做了很多努力，包括在USB开发的较早阶段）。音频数据在USB电缆中用同步方式传送，时间上是有保障的，于是问题就出来了，它会跟MIDI岔开。作为补救，各家厂商在软件方面下了许多功夫，但这不是彻底的解决方案。USB也早就传说要推出速度快40倍的2.0版,但至今动静不大。 MMA把希望寄托在另一个高速串口1394之上。1394又称“火线”，速度比USB更快，性能也更优越。目前的传输速度为100-400Mb/秒，而MIDI的速度仅31.250Kb/秒，相差成千上万倍，所以在1394上传送MIDI非常轻松。Specification for MIDI Over IEEE-1394规定详细阐述了MIDI信息“搭载”1394快车的方法。之所以使用“搭载”这个词，因为MIDI仍旧是1.0版的MIDI，当它搭上1394的“快车”时要被“拆散”，到达目的地再恢复原样。这样才能达到在一条1394电缆中高速传输几百MIDI通道外加音频的结果。MMA的专家仔细设计了这个规定,曾经困扰USB的时间问题肯定不会在1394出现。不久以后设备之间乱如蛛网的音频线、MIDI线将有可能被一条1394电缆取而代之。 最近推出的Scalable Polyphony MIDI Specification (简称SP-MIDI)，大概可以译成“可升级的MIDI复音”。据介绍，这个规定主要作用是当合成器或音源的同时发音数小于作品的要求时，可以根据作曲家的事先决定省略某些音符或声部。例如一部为GM2音源写作的作品（要求32复音）在GM1或GM Lite音源上演奏的时候，由于同时发音数不足，必然有一些音符被忽略掉。过去这个决定权在机器方面，带有随机的性质，可能把乐曲搞得残缺不全。现在依据“可升级的MIDI复音”规定，控制权转移到作曲家手中，创作音乐的时候就可以设计好不同的“乐队编制”，使MIDI乐曲的正确演奏有了一定的保证。它的目标主要是兼容更低级的MIDI设备。目前简易的MIDI音源已经装到手机里管理铃声，大家可以注意到手机的铃声花样越来越多了，而且正在从单声向复音发展，从8复音向32复音发展。方兴未艾的掌上电脑也有类似的问题，SP-MIDI在这些领域有更多的用途。