MIDI

MIDI 1.0 on vuonna 1983 syntynyt musiikkilaitevalmistajien sopimus sähköisten musiikkilaitteiden välisestä tiedonsiirrosta ja sen muodosta. MIDI on lyhenne sanoista Musical Instrument Digital Interface eli "Musiikkilaitteiden digitaalinen rajapinta". MIDI on yhteinen kieli sille, miten jokin laite tuottaa, siirtää tai muokkaa äänen synnyttämiseen tarvittavaa ohjaustietoa. Midin avulla voidaan kytkeä yhteen erimerkkisiä sähköisiä kosketinsoittimia niin, että yhtä niistä soitettaessa soivat muutkin MIDI-yhteenkytketyt laitteet.

Aikana ennen MIDI:ä eri merkkiset kosketinsoittimet: syntetisaattorit, sähköpianot, "viulukoneet" jne., eivät keskustelleet mitenkään keskenään. Ainoa keino saada eri soittimet soimaan yhtä aikaa oli pinota ne kosketinsoittajan ympärille korkeiksi laitepinoiksi ja soittaa kutakin soitinta erkikseen. MIDI:n myötä yleistyi käytäntö kosketinsoittajan yhdestä "masterkeyboardista", jolla soitetaan MIDI:n avulla useita eri soittimia. Samalla tunnetuista kosketinsoittimista tuli markkinoille ilman koskettimistoa olevat räkkiversiot: kallista koskettimistoa ei kannata edes tehdä syntetisaattoriin, jos soitinta on tarkoitus soittaa pääasiassa MIDI:n kautta.

MIDI-kaapelissa ei kulje musiikkia vaan musiikin synnyttämiseen tarvittavaa  datatietoa. MIDI-kielen tuottamaa dataa on helppoa ja nopeaa varastoida ja käsitellä tietokoneella. MIDI-tiedosto on kooltaan vain murto-osa vastaavan kestoisesta digitoidusta äänitiedostosta. MIDI-komennoilla voidaan ohjata sähkösoitinten lisäksi myös monia kaiku- ja efektilaitteita, äänipöytää, rumpukonetta, tai vaikkapa midikahvinkeitintä. MIDI voi toimia siis hyvinkin erityyppisten laitteiden yhteisenä kielenä.

MIDI-kielen peruselementtejä ovat MIDI-viestit ja MIDI-kanavat. Tyypillinen MIDI-viesti on esimerkiksi Note-On-viesti, joka sisältää tiedon painetusta koskettimesta (arvo 0-127) ja sen voimakkuudesta ( 0-127). Nykyaikainen MIDI-laite tottelee kymmeniä erilaisia MIDI-komentoja. MIDI-viestit kulkevat kuten TV-signaalit MIDI-kaapelissa erillisillä kanavilla, joita on tietokoneympäristössä tyypillisesti 16 kappaletta. Tarkoituksena on ohjata oikeat tiedot oikeaa kanavaa pitkin oikeaan osoitteeseen. Lähettävä ja vastaanottava MIDI-laite on asetettava samalle kanavalle.

MIDI-laitteet kytketään toisiinsa MIDI-kaapelilla, joka muistuttaa ulkonäöltään vanhoista stereolaitteista tuttua viisinapaista DIN- kaapelia. MIDI-laitteissa on yleensä MIDI-In, MIDI-Out ja MIDI-Thru -liitännät. MIDI-In ottaa vastaan MIDI-viestejä; MIDI-Out lähettää niitä ja MIDI-Thru lähettää kopion edelleen MIDI-In -liitäntään tulleesta viestistä.

Sekvensseri

MIDI-datan tallentamiseen ja muokkaamiseen tarkoitettuja laitteita kutsutaan sekvenssereiksi. Sekvensseri voi olla joko soittimeen sisäänrakennettu tai erillinen MIDI-soittimeen kytkettävä laite tai tietokoneohjelma. Sekvensserillä voidaan nauhoittaa, editoida ja toistaa MIDI-kielisiä viestejä. Sillä voidaan esimerkiksi nauhoittaa musiikkikappaleen eri soitinosuudet,  rytmi, basso,< säestys- ja soolosoittimet, kukin erikseen omille MIDI-raidoilleen. Jälkikäteen eri soitinraitoja voidaan editoida ja mahdolliset virheet korjata.

Yksinkertaisimmillaan MIDI-kokoonpano on kosketinsoitin, joka sisältää MIDI-tiedon tallentamiseen, muokkaamiseen ja toistamiseen käytettävän sekvensserin sekä MIDI-liitännät ulos ja sisään laitteesta. Tällaista MIDI-kosketinsoitinta kutsutaan työasemaksi (workstation). Työasemien näyttöruutu on kuitenkin usein verraten pieni ja monimuotoisen MIDI-datan editointi on siinä hankalaa. Lisäksi työasemien sisäinen muistikapasiteetti on rajallinen. Ratkaisuna tähän ovat syntyneet tietokoneissa toimivat sekvensseriohjelmat. Tietokoneen kookas näyttöruutu, hiiri ja iso kovalevykapasiteetti tekevät siitä järkevän vaihtoehdon MIDI-työskentelyyn.

Yleisiä tietokoneiden sekvensseriohjelmia ovat muun muassa  Cakewalk, Logic ja  Cubase lukuisine eri versioineen. Kehittyneimmät sekvensseriohjelmat sisältävät myös moniraitaisen digitaalisen äänen hallinnan ja tahdistamisen MIDI-musiikkiin. Toisin kuin äänen digitointiin, MIDI:in ei ole tarjolla montakaan shareware sekvensseriohjelmistoa. Jotain kuitenkin maailmalta löytyy:  WinJammer on yksinkertainen Windows-sekvensseriohjelma. Midin perusteisiin voit tutustua myös Äänipään Äänen käsittelyn peruspaketista löytyvällä Music Sculptor- -MIDI-ohjelmalla.

Jokainen sekvensseriohjelma käyttää omaa tiedostoformaattiaan, mutta useimmat sekvensseriohjelmat osaavat tallentaa MIDI-tiedon ns.Standard MIDI File -muodossa, joita ovat 'Type 0' ja 'Type 1'. 'Type 0' on MIDI-tiedosto, jossa eri soitinraidat on yhdistetty yhdelle raidalle. 'Type 1' on moniraitainen formaatti, jolla voidaan siirtää miditiedostoja sekvensseriohjelmasta toiseen.

Äänikortti

Tietokoneessa MIDI-kokoonpano on perusmuodossaan sekvensseriohjelma ja äänikortti, joka on varustettu MIDI-kieltä ymmärtävillä äänipiireillä. Lähes kaikissa PC-tietokoneiden äänikorteissa on nykyään MIDI-kieltä ymmärtävät äänipiirit. Äänikorttien tuottaman äänen taso vaihtelee muovisesta sähköurkusoundista muhkeaan syntetisaattorisoundiin. Toistuvan äänen tason määrää äänikortin äänipiirien laadukkuus ja toimintaperiaate: Yleisin äänenmuodostustapa oli 1980-luvulla FM-synteesi. FM-synteesi korvautui 1990-luvulla laadukkaammilla WaveTable-äänipiireillä, jotka muodostavat äänen soittamalla  näytteitä (sampleja) kortin muistipiireihin tallennetuista luonnollisista soitinäänistä. 1990-luvun lopussa kehittyi ns. akustinen mallintaminen, jossa tietyn soitinäänen muodostumista jäljitellään matemaattisilla funktioilla.

2000-luvun alun suurin mullistus on ollut saksalaisen Steinberg-yhtiön kehittämä VST (Virtual Studio) -teknologia, jossa syntetisaattorit, samplerit ja efektilaitteet toimivat virtuaalisesti tietokoneohjelmien plug-in sovelluksina.

Virtuaalinen MIDI-toistin on nykyään vakiona myös uusissa. Näin MIDI-musiikki toistuu, vaikka tietokoneessa ei edes olisi varsinaista äänipiiriä. Esim. Windows XP:n virtuaalinen MIDI-toistin on toteutettu Rolandin GS-standardin mukaisella WaveTable-synteesillä.

GM-, GS-, XG ja GM2 -standardit

MIDI-tiedostoon voidaan vapaasti määritellä millä 16:lla midikanavalla soi mitäkin soitinääniä. Tällaisen tiedoston toistaminen toisella kosketinsoittimella tai äänikortilla saattaa kuitenkin tuottaa ikävän yllätyksen: koska eri kosketinsoittimien soitinäänien järjestys vaihtelee, saattaa sooloa toisessa soittimessa soittaakin nyt bassorumpu ja taustaviulujen tilalla piristä joukko puhelimia.

General Midi -standardi (GM) on vuonna 1991 syntynyt laite- ja ohjelmavalmistajien sopimus tiettyihin soitinääniin viittaamisesta ns. Program Change -viestillä. Näin sävellykset soivat tarkoitetuilla soitinäänillä oikein kaikissa GM-yhteensopivissa laitteissa. GM-standardi määrittelee 128 erilaista soitinasetusta, jotka koostuvat akustisista soittimista (pianot, jouset, puhaltimet, bassot ym.) ja synteettisistä soitinäänistä (kosketinsoittimet, syntetisaattoribassot ym.). GM -standardi sisältää myös muutamia akustisia ääniä jäljitteleviä äänitehosteita. Näitä  "miditehosteita" ovat muun muassa linnunlaulu, meren kohina aplodit ja laukaus. GM-määrittelyssä on valittu midikanava numero 10 kiinteäksi rumpukanavaksi. Myös yksittäisten rumpuäänten paikat koskettimistolla on sovittu. Näin rumpuäänetkin kuulostavat, ainakin periaatteessa, aina samankaltaisilta.

GM-standardi ei ole riittänyt kaikille laitevalmistajille. Japanilainen Roland markkinoi omaa GM-laajennustaan, GS-standardia, omissa tuotteissaan. GS-standardissa kiertää 128 soitinäänen rajoituksen sekä lisää valmiiden soitinäänien muokattavuutta ja kontrolloitavuutta. GS-standardi on yhteensopiva GM-määrittelyjen kanssa. Toisella japanilaisyhtiöllä, Yamahalla, on vastaavanlainen GM laajennos:  XG-standardi. Tärkeimpänä erona XG:ssä on 32 äänen polyfonia, eli koskettimistolta voidaan samanaikaisesti soittaa 32 eri ääntä (GM:ssä 24) sekä kolmen efektiprosessorin käyttömahdollisuus.

Vuonna 1998 Yamahan ja Rolandin GM-laajennukset sulautuivat uudeksi General Midi 2.0 -standardiksi. GM2 on yhteensopiva alaspäin GM 1.0:n kanssa, mutta laajennuksena GM2:ssa on vähintään 256 soitinääntä, 9 rumpusettiä ja 32-äänen polyfonia.

Multimediassa MIDI:ä on käytetty verraten vähän. Ongelmana on ollut juuri edellä kuvattu hankaluus soitinäänien vastaavuudessa. Tosin esimerkiksi Windows XP:n virtuaalinen miditoistin on osaltaan ratkaisuut tätä ongelmaa. Tässä soiva esimerkki eräästä MIDI:ä hyödyntävästä sivusta. MIDI tiedostojen sijaan musiikki tavallisesti toistetaan multimediassa digitoituna äänenä. MIDIä on pelimusiikkina käyttänyt mm. Donald S Griffin.

Multimediassa käytettävät MIDI-tiedostot kannattaa tallentaa MIDI File Type 1 -mukaiseksi GM -muodossa. MIDI-laitteiden ja ohjelmistojen kirjavuuden takia multimediaesitykseen liitettävän MIDI- tiedoston toimivuus kannattaa tarkistaa etukäteen mahdollisimman monella erilaisella äänikortilla.

MIDI-ohjelmistoja

MIDI-datan nauhoitukseen, editointiin ja toistoon käytettävien sekvensseriohjelmistojen ohella MIDI on käytössä monissa muissakin tietokoneohjelmistoissa: Erilaiset säestys- ja sovitusohjelmat tulevat avuksi silloin, kun soittajalla ei ole taitoa, luovuutta tai aikaa tehdä musiikkia alusta loppuun itse. Säestysohjelmat soittavat nimensä mukaisesti eri musiikkityylien mukaisia säestysehdotuksia käyttäjän valitsemien sointujen ja rytmityylien mukaan. Toimintatavaltaan ne ovat siis eräänlaisia 'puoliautomaattisia' sekvensseriohjelmia. Tunnettu säestys- ja sovitusohjelma on Band-In-A-Box, joka tallentaa tuottamansa 'sävellyksen' MIDI-tiedostoformaatissa. Mielenkiintoinen shareware-säestysohjelma on MAAS eli MIDI Auto-Accompaniment Section sekä sen isoveli RMCA eli Realtime MIDI Chord Arranger Pro. Näiden ohjelmien hyvä puoli on myösse, että ulkopuoista MIDI-koskettimistoa ei välttämättä tarvitse käyttä lainkaan vaan ohjelmilla voi "soittaa" myös tietokoneen näppäimistöltä.

Myös monet nuotinnusohjelmat perustuvat MIDI:in. Niissä säveltäjä kirjoittaa musiikin nuotteina tietokoneruudun nuottiviivastolle ja toistaa ne MIDI:n avulla kanavakohtaisesti. Näin säveltäjä voi kuulostella soivaa luonnosta sävellyksestä jo sen kirjoitusvaiheessa. Nuotinnusohjelmat ovat nopeasti yleistyneet säveltäjien apuvälineinä. Tunnettuja nuotinnusohjelmia ovat mm.  Finale , Encore ja nimestään huolimatta englantilainen Sibelius.

Nykyaikainen syntetisaattori sisältää tyypillisesti satoja erilaisia soitinääniä, soundeja, joiden muokkaus työaseman omalla pienellä näytöllä on usein hankalaa. Syntetisaattorin soundipankkien muokkaukseen tietokoneella onkin kehitetty useita muokkaus- ja kirjasto-ohjelmia. Niiden avulla voidaan muokata ja luoda uusia syntetisaattorin soundeja ja tallentaa niitä tietokoneen kovalevylle uusiksi soundikirjastoiksi. Erikoistuneimmat ja monipuolisimmat muokkaus- ja kirjasto-ohjelmat ovat soitinkohtaisia. Suosituimpia ovat useiden eri syntetisaattorien kanssa toimivat yleiset muokkainohjelmat kuten MidiQuest, ja  Unisyn.

Myös monet musiikin teorian ja säveltapailun itseopiskeluohjelmat perustuvat MIDI:in. Hyvin yksinkertainen, mutta silti aivan toimiva sharewareohjelma MIDI:n ja musiikin teon opiskeluun on Music Sculptor. Ohjelmalla voit soittaa ja tallentaa tietokoneen näppäimistöltä MIDI-musiikkia. Ohjelman ja sen manuaalin voit ladata Äänipään Äänen käsittelyn peruspaketista.

Eksoottisempia MIDI-ohjelmistoja edustavat MIDI Internet -ohjelma, joka mahdollistaa reaaliaikaisen soittamisen verkko- tai internetympäristössä WWW-selainohjelman avulla. Tutustu myös Gene Confreyn laatimiin opetussivuihin MIDI-musiikin säveltäjille.