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MIDI 在吉他編曲上的應用

MIDI 在吉他編曲上的應用. 研究生：黃裕韡 指導教授：趙春棠. 研究動機與目的. 使用不同的媒體，如聲音、影像、文字、動畫等等來傳達資訊，我們稱為多媒體。 用電腦處理多媒體呈現和儲存時所採取的各種方法，我們稱為多媒體技術。 在音效媒體中，以 MIDI 具有較小的梢案結構，多媒體電腦的硬體支援，且高度的整合性，為最佳的音樂媒體格式 在 1983 年出現了第一個數位樂器界面 (MIDI, Musical Instrument Digital Interface). 研究動機與目的. MIDI 提供一種電子樂器之間連結、控制的通訊介面。

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MIDI 在吉他編曲上的應用

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  1. MIDI在吉他編曲上的應用 研究生：黃裕韡 指導教授：趙春棠

  2. 研究動機與目的 • 使用不同的媒體，如聲音、影像、文字、動畫等等來傳達資訊，我們稱為多媒體。 • 用電腦處理多媒體呈現和儲存時所採取的各種方法，我們稱為多媒體技術。 • 在音效媒體中，以MIDI具有較小的梢案結構，多媒體電腦的硬體支援，且高度的整合性，為最佳的音樂媒體格式 • 在1983年出現了第一個數位樂器界面(MIDI, Musical Instrument Digital Interface)

  3. 研究動機與目的 • MIDI提供一種電子樂器之間連結、控制的通訊介面。 • 研究的主要目的在於推廣MIDI的應用層次。因為過去大多以鋼琴的五線譜為主，很少有對吉他方式的六線譜。

  4. MIDI基本規格 • 第一個MIDI電子合成器是由美國的Sequential Circuits公司於1983年所研發的。 • MIDI規格的發展歷程： • 1983年3月 MIDI Time Code (MTC) 。 • 1987年5月 SCSI Musical Data Interchange (SMDI) 。 • 1991年7月 標準的MIDI檔案。 • 1991年7月 MIDI Show Control (MSC) 。

  5. MIDI基本規格 • 目前MIDI由美國的MIDI Manufactures Association, MMA，international MIDI Association, IMA及日本的Japanese MIDI Standard Committee, JMSC等組織負責制定及維護MIDI規格。 • MIDI標準1.0版定訂了下列規格 • 標準MIDI的三個輸出入埠。 • MIDI訊息的基本模式。 • 每一種型式MIDI Message的格式及基本內容。 • 16個MIDI頻道。

  6. MIDI基本規格 Pin5：訊號線，方向不可相反 Pin2：接地 Pin4：訊號線，方向不可相反 Pin3：無作用 Pin1：無作用

  7. MIDI的時間單位 • MIDI程式一個即時系統，需要即時處理使用者的輸入訊息，因此必須有精確的時間單位。MIDI的時間單位為”tick”，代表音樂上一拍的區隔等分。 • 若拍速為每分鐘100拍，每拍120個tick，則一個tick的時間為0.005秒

  8. MIDI訊息資料結構 • MIDI分為兩種格式，第一個格式為表示命令，稱為狀態位元組，第二個格式為配合命令的資料位元組。 • MIDI訊息通常以一個狀態位元組帶著二個資料位元組，共三個bytes組成一道指令。

  9. 狀態位元組(Status Bytes) • 一個Status Bytes有8個bit分為下列三個部分 • Byte ID：Bit7識別位元。在此為位元組的最高位元MSB (Most Significant bit)，此位元為1時，代表這整個Byte為一個Status Byte。 • Command/Message ID：Bit6、5、4，它有3個bit的寛度，用來表示MIDI Message的命令種類。 • Channel ID：Bit3、2、1、0這4個bits就是用來表示MIDI規格中所定的16個頻道。其中在System Message裡，這個部份不代表MIDI Channel，而代表訊息種類。

  10. 狀態位元組(Status Bytes)

  11. 資料位元組(Data Bytes) • Data Byte分為二個部分 • Byte ID：Bit7識別位元。它和Status Byte相反，Data Byte的識別位元為0。 • Bit6~0，共7個bits表示資料值。7個bits共可表示0~127個數值，這也表示了在MIDI的世界裡，量的表示法多為0~127。

  12. Status Byte與Data Bytes之關係

  13. MIDI訊息

  14. 頻道訊息 • 頻道聲音訊息 • Note Off：停止發音命令。後面接的為音高，再為音量。 • Note No：開始發音命令。後面接的為音高，再為音量。 • PKP Aftertouch：全名為Polyphonic Key Pressure為多音琴鍵觸壓值。後面接的為音高，再為音量。可增加彈奏的響度、亮度及顫音。 • Control Change：此為控制編號，後面接的為資料值。 • Program Change：切換音色，後面接的為音色編號。 • Channel Aftertouch：頻道觸壓值。後面接的為觸壓值。 • Pitch Bend：音高輪盤。作用在使發音的音高變調，摸擬滑音的動作。

  15. 頻道訊息 • 頻道模式訊息 • All Sound Off：關閉所有聲音。 • Reset All Controller：所有項目重新設為初始狀態。 • Local Control：設定音源模組發聲的開關。 • All Note Off：停止所有在發聲的音符。 • Omni On/Off/Poly/Mono： • Omni On：表示接收全部MIDI In Port的資料。 • Omni Off：此為標準模式，只接收屬於本機Channel的資料。 • Poly：表示可以同時發一個音以上，可以彈和弦。 • Mono：僅能單音發聲。

  16. 系統訊息 • 系統一般訊息 　此為對於MIDI系統的整體性設定，每個MIDI設備都會受這個訊息的影響。這個訊息是與MIDI Time Code有關的MIDI命令。 • 系統即時訊息 　和同步功能有關的MIDI命令。 • 系統專屬訊息 　系統專屬訊息是給同廠牌的MIDI設備之間互相交換訊息用的。主要的功能是傳輸音色資料，在同一廠牌的音色資料可以共享。

  17. MIDI檔案結構 • MIDI檔是由Chunk所組成，包含了二種型式的Chunk：Header Chunk及Track Chunk。一個MIDI檔只有一個Header Chunk，用來記錄基本格式資料，其後可以接一個或數個Track Chunk用來記錄音符資料及MIDI命令資料。

  18. Header Chunk（標頭區塊） • 區塊識別碼：為４個bytes的識別字元 • 區塊長度：用４個bytes來表示Header Chunk的資料長度 • 檔案楁式：２個bytes表示３種格式 • 格式０：單軌格式，表示在Header Chunk後僅接著一個Track Chunk • 格式１：同步多軌格式，表示在Header Chunk之後可以銜接多個Track Chunk並且在播放時多軌同時處理 • 格式２：非同步多軌格式，可包含多個Track Chunk，且每一個音軌擁有自己的速度資料 • 軌道數：記錄MIDI檔中有多少個Track Chunk • 區隔：指定計時的方式，分為兩種格式：一為隨時間計時，屬於MIDI格式，另一為制定的時間碼，為SMPTE Time Code格式。

  19. Track Chunk（軌道區塊） • 區塊識別碼：為４個bytes的識別字元。 • 區塊長度：用４個bytes來表示Track Chunk的資料長度。 • 軌道事件：相關音符的資料，包括Delta Time與Event。 • Delta Time：下一個Event與前一個Event的時間間隔，並沒有固定長度，其單位為tick。 • Event：可分為Meta Event、MIDI Event及SysEx Event。 • Meta Event：非MIDI訊息的重要資訊。 • MIDI Event：為任何一個MIDI訊息碼。 • SysEx Event：此為MIDI System Exclusive訊息。

  20. MIDI檔案（單音） • 4D 54 68 64：為識別位元。 • 00 00 00 00：為資料長度。 • 00 01：表示檔案格式為１，為同步多軌。 • 00 02：表示有2個Track Chunk。

  21. MIDI檔案 • 00 F0：將一拍分成F016=24010等分。 • 4D 54 72 6B：為識別位元。 • 00 00 00 13：為資料長度。 • 00：將Delta Time設為0。

  22. MIDI檔案 • FF 58 04：為Meta Event (FF)型號，58代表拍子記號，接著４個bytes的資料。 • 04 02：指每小節有四(04)拍，四分音符(22)為一拍。 • 18 08：1816=2410個MIDI Clock中有8個32分音符。 • 00：將Delta Time設為0。

  23. MIDI檔案 • FF 51 03：為Meta Event (FF)型號，51代表拍速，接著3個bytes的資料。 • 09 27 C0：0927C0轉為十進位為600000，由於單位採用微秒（10-6)，故得到一拍為0.6秒，故一分鐘有100拍。 • 00：將Delta Time設為0 。 • FF 2F 00：結束此軌。

  24. MIDI檔案 • 4D 54 72 6B：為識別位元。 • 00 00 00 0D：為資料長度。 • 00：將Delta Time設為0 。 • 90 3C 50：表示Note ON在Channel 0，彈奏中央C (Do)，力道為5016。

  25. MIDI檔案 • 81 40：為Delta Time，時間為192tick，實際時間為 192tick x(1beat/240tick)x(1min/100beats)x(60sec/1min)=0.48秒。 • 80 3C 40：Note Off 在中央C。 • 00：將Delta Time設為0 。 • FF 2F 00：結束區塊。

  26. MIDI檔案（合音） • 要發出合音的話，只要在90 3C 50後加上為0的Delta Time再加上要發出的音，結束發音的方法也是一樣的。

  27. References [1]Tim Kientzle, ”A programmer’s Guide To Sound”, 1998. [2]Eleanor Selfridge, “Beyond MIDI – The handbook of Musical Codes”, 1997. [3]Robert L. Wick, “Electronic and Computer music – An Annotated Bibliography’, 1997. [4]Joseph Rothstein, “MIDI:A Comprehensive introduction 2nd Edition”, 1995. [5]Christian Braut, “The Musician’s Guide to MIDI”, SYBEX Inc., 1994. [6]Scott Jarol, Anthony Potts, “Visual Basic 5 Multimedia Adventure Set”, 1998.

  28. Thanks for your attention!!

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