На практике, естественно, никто с нулями и единицами не заморачивается. Для упаковки числа в пару MSB:LSB нужно просто разделить число на 128. MSB будет частным от деления, LSB остатком. Но обычный калькулятор так вот сразу вам частное и остаток не покажет. Поэтому алгоритм такой. Делим 11960 на 128, калькулятор дает 93,4375. Дробную часть отбрасываем, получаем MSB. Умножаем MSB на 128, получаем 11904. Вычитаем это число из исходного (11960 11904). Получаем LSB.
Число 11960 (шестнадцатеричное 0x2EB8) в двоичной форме записывается как 10111010111000. Для получения LSB нужно взять младшие семь бит (0111000) и дополнить их слева нулевым битом, как признаком байта данных (см. рис. 2, "упаковка"). Получится 00111000 (десятичное 56, шестнадцатеричное 0x38). Для получения MSB берем старшие семь бит (1011101) и также дополняем нулевым старшим битом. Получается 01011101 (десятичное 93, шестнадцатеричное 0x5D). Таким образом, число 11960 в виде пары MSB:LSB записывается как 93:56 (или, в шестнадцатеричном виде, 0x5D:0x38).
Для того, чтобы передать число, большее 127, его нужно преобразовать в два MIDI-байта, то есть в пару MSB:LSB. Предположим, что орган управления (например, колесо) реагирует на самые аккуратные наши движения и может передавать свое положение в диапазоне от 0 до 16383. Мы повернули колесо в положение 11960. Какие MSB и LSB будут сгенерированы?
MSB и LSB на практике
Мы уже говорили, что два байта составляют машинное слово. На рисунке 2 показана схема "MIDI-слова". Старшие биты обоих байтов заняты (сброшены в 0; напомню, что таким образом приемник может всегда отличить байт данных от статус-байта, в котором старший бит установлен в 1). Биты с 0 по 6 составляют младший значащий MIDI-байт (LSB, Least Significant Byte), c 8 по 14 старший значащий байт (MSB, Most Significant Byte).
Для числовой информации один MIDI-байт позволяет закодировать 128 различных значений (от 0 от 127). А если изменения в звуке требуют более тонкой градации? Тогда используются два байта. Диапазон значений, который можно закодировать двумя обычными байтами, составляет 216-1, то есть от 0 до 65535. Но в MIDI, как говорилось в предыдущей статье, один бит из байта расходуется по служебной необходимости, поэтому два MIDI-байта дают в наше распоряжение только 14 бит. Но и это уже неплохо: 214 дает 16384 различных значений. Для изменений параметров синтеза этого более чем достаточно.
Как это закодировать? Для логической информации достаточно, по идее, одного бита. Если бит сброшен (0), то педаль (или кнопка) отпущена, если установлен (1), то нажата. Но минимальной единицей информации в MIDI является байт, в данном случае байт данных. Поэтому придется использовать его целиком, несмотря на то, что реально нужен только один бит.
Информацию с органов управления можно разделить на два основных вида: логический и числовой. Если, например, педаль имеет только два состояния (нажата или отпущена, On/Off), то это логическая информация. Если же мы крутим колесо, то каждое его положение представляется одним значением из некоторого диапазона.
В некоторых случаях спецификация однозначно задает такое преобразование. Например, нота с номером 60 должна быть всегда нотой До первой октавы и иметь частоту 261 Гц. Тон-генератор подчиняется. В других случаях спецификация рекомендует, чтобы, например, при динамике 120 уровень на выходе осциллятора снижался на 0,98 дБ от максимального. Наконец, для параметров вроде модуляции никаких рекомендаций не дается коэффициент модуляции зависит от особенностей внутренней архитектуры инструмента.
Особое внимание следует обратить на принципиальный момент: в MIDI все параметры синтеза задаются безразмерными числами. Вы поворачиваете колесо модуляции в тон-генератор приходит сообщение типа "колесо модуляции: 652". Вы нажимаете клавишу сообщение имеет вид "нота номер 60, динамика взятия 120". Тон-генератор сам решает, как преобразовать эти числа в реальный коэффициент модуляции, в высоту тона в герцах, и в выходной уровень в децибелах.
Во многих случаях то, каким органом управления создается сообщение, принципиального значения не имеет. Тогда спецификация привязывает сообщение непосредственно к параметру синтеза. Так, для изменения панорамы в MIDI-канале используется сообщение Pan, но спецификация не уточняет, как оно генерируется. То же самое справедливо и в отношении многих других сообщений, например, задающих длительность участков огибающей.
Голосовое сообщение заставляет тон-генератор произвести какое-либо изменение в звуке (или, собственно, сам звук). Например, если исполнитель нажимает клавишу, в тон-генератор посылается сообщение Note On, на которое тот реагирует воспроизведением ноты. Если исполнитель поворачивает колесо модуляции, тон-генератор изменяет глубину модуляции звучащей ноты.
Напомню, что сообщения канала делятся на два типа: голосовые и сообщения режима канала. Первые связаны со звукообразованием, вторые к этому прямого отношения не имеют, но играют в деле управления MIDI-устройством не последнюю роль.
Системные сообщения отложим до лучших времен, а сегодня поговорим о сообщениях канала основном строительном материале языка MIDI.
Мы выяснили, что структура статус-байта MIDI позволяет закодировать семь голосовых и шестнадцать системных сообщений. Возможные варианты наглядно демонстрирует рис. 1.
В цикла рассказывалось о предпосылках к появлению MIDI, развитии синтезаторов, о процессе подготовки и внедрения спецификации MIDI, расширении протокола за последние двадцать лет. Рассматривались компоненты MIDI, коммутация устройств, основы двоичной и шестнадцатеричной систем счисления. Начато рассмотрение языка MIDI: типов сообщений и принципов их кодирования.
Вторая часть цикла статей, подробно рассказывающих о протоколе MIDI.
Александр ФЕДОРОВ
MIDI в деталях. Часть 2 Сообщения канала.
MIDI в деталях. Часть 2 Сообщения канала. - МО
Комментариев нет:
Отправить комментарий