圖2-13 使用PC機(jī)構(gòu)成的MIDI系統(tǒng)[6]

使用PC機(jī)構(gòu)造MIDI系統(tǒng)可以有不同的方案。例如，可把MIDI接口和MIDI聲音模塊組合在PC添加卡上。多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)MPC(Multimedia PC)規(guī)范就要求PC添加卡上必須有這樣的聲音模塊，稱為合成器(synthesizer)。通過已有的電子波形來產(chǎn)生聲音的合成器稱為FM合成器(FM synthesis)，而通過存儲(chǔ)的樂音樣本來產(chǎn)生聲音的合成器稱為波表合成器(wave table synthesis)。

MPC(Multimedia PC)規(guī)格需要聲音卡的合成器是多音色(muti-timbral)和多音調(diào)(polyphonic)的合成器。多音色是指合成器能夠同時(shí)播放幾種不同樂器的聲音，在英文文獻(xiàn)里�？吹接胿oices和patches來表示，音色就是把一個(gè)人說話(或一種樂器)的聲音與另一個(gè)人說話(或另一種樂器)的聲音區(qū)分開來的音品；多音調(diào)是指合成器一次能夠播放的音符(note)數(shù)。MPC規(guī)格定義了兩種音樂合成器：基本合成器(Base-level synthesizer)和擴(kuò)展合成器(Extended synthesizer)，基本合成器和擴(kuò)展合成器之間的差別如表01所示。

表2-04 基本合成器和擴(kuò)展合成器之間的差別

基本合成器必須具有同時(shí)播放3種旋律音色和3種打擊音色(鼓樂)的能力，而且還必須具有同時(shí)播放6個(gè)旋律音符和3個(gè)打擊音符的能力，因此，基本合成器具有9種音調(diào)；擴(kuò)展合成器要能夠同時(shí)播放9種旋律音色和8種打擊音色。

MIDI消息

MIDI設(shè)備使用的一系列MIDI音符，可被認(rèn)為是告訴音樂合成器如何播放一小段音樂的指令。因?yàn)镸IDI數(shù)據(jù)是一套音樂符號(hào)的定義，而不是實(shí)際的音樂聲音，因此MIDI文件的內(nèi)容被稱為MIDI消息(MIDI messages)。一個(gè)MIDI消息由1個(gè)8位的狀態(tài)字節(jié)并通常跟著2個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)組成。在狀態(tài)字節(jié)中，最高有效位設(shè)置成“1”，低4位用來表示這個(gè)MIDI消息是屬于哪個(gè)通道，4位可表示16個(gè)可能的通道，其余3位的設(shè)置表示這個(gè)MIDI消息是什么類型的消息。MIDI消息可分成通道消息(Channel Messages)和系統(tǒng)消息(System Messages)兩大類，如圖12-14所示。

MIDI通道消息可分成通道聲源消息(Voice Messages)�攜帶的演奏數(shù)據(jù)，和通道方式消息(Mode Messages)—表示合成器響應(yīng)MIDI數(shù)據(jù)的方式；MIDI系統(tǒng)消息分成公共消息(Common Messages)—標(biāo)識(shí)在系統(tǒng)中的所有接收器、實(shí)時(shí)消息(Real Time Messages)—用于MIDI部件之間的同步和獨(dú)占消息(Exclusive Messages)—廠商的標(biāo)識(shí)代碼。

MIDI音序器和標(biāo)準(zhǔn)MIDI文件

MIDI合成器實(shí)時(shí)接收和處理MIDI消息(MIDI messages)。當(dāng)合成器接收到一個(gè)“note on (樂音開)”MIDI消息時(shí)就演奏相應(yīng)的聲音，當(dāng)接收到一個(gè)“note off (樂音關(guān))”MIDI消息時(shí)就停止演奏。如果MIDI數(shù)據(jù)源是樂器鍵盤，“note on”消息就實(shí)時(shí)產(chǎn)生，在像這樣的實(shí)時(shí)應(yīng)用中，就無需與MIDI消息一起發(fā)送一個(gè)定時(shí)信息。如果MIDI數(shù)據(jù)存儲(chǔ)成數(shù)據(jù)文件，或者使用音序器編輯的數(shù)據(jù)文件，MIDI消息就需要某種形式的定時(shí)標(biāo)記(time-stamping)。

國(guó)際MIDI協(xié)會(huì)(International MIDI Association)出版了標(biāo)準(zhǔn)MIDI文件(Standard MIDI Files)規(guī)范，該標(biāo)準(zhǔn)說明了處理定時(shí)標(biāo)記MIDI數(shù)據(jù)的一種標(biāo)準(zhǔn)化方法。這種方法適合各種應(yīng)用軟件共享MIDI數(shù)據(jù)文件，這些軟件包括音序器、樂譜軟件包和多媒體演示軟件。

標(biāo)準(zhǔn)MIDI文件(Standard MIDI File)規(guī)范定義了3種MIDI文件格式，MIDI音序器能夠管理文件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的多個(gè)MIDI數(shù)據(jù)流，即聲軌(tracks)。MIDI文件格式0(Format 0)規(guī)定所有MIDI音序數(shù)據(jù)(MIDI sequence data)必須存儲(chǔ)在單個(gè)聲軌上，它僅用于簡(jiǎn)單的單聲軌設(shè)備；MIDI文件格式1(Format 1)規(guī)定數(shù)據(jù)以一個(gè)聲軌集的方式存儲(chǔ)；MIDI文件格式2(Format 2)可用幾個(gè)獨(dú)立模式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

合成器的多音調(diào)和多音色

    合成器或者聲音發(fā)生器的多音調(diào)(polyphony)是一次演奏多個(gè)音符(note)的能力。大多數(shù)早期的音樂合成器是單音調(diào)的，即一次僅演奏一個(gè)音符。如果在裝配有單音調(diào)合成器(monophonic synthesizer)的鍵盤上同時(shí)按下5個(gè)鍵，只能聽到一個(gè)音符的聲音；如果在裝配有能支持4個(gè)音調(diào)的合成器的鍵盤上同時(shí)按下5個(gè)鍵，可產(chǎn)生4個(gè)音符的聲音。許多現(xiàn)代的聲音模塊有16，24或者32個(gè)音符的復(fù)調(diào)音。

    合成器或者聲音發(fā)生器能夠產(chǎn)生的不同聲音一般用配音(patche)、指令(program)、算法(algorithm)、聲音(sound)或者音色(timbre)來表示�，F(xiàn)代合成器通常使用指令號(hào)(program number)來表示它們產(chǎn)生的不同聲音。使用指令號(hào)(program number)或者配音號(hào)(patch number)來指定想要獲得的聲音(sound)。例如，一個(gè)聲音模塊可使用配音＃1(patch number 1)來產(chǎn)生鋼琴聲，配音＃36(patch number 36)產(chǎn)生低音弦樂器聲。配音號(hào)和聲音之間的對(duì)關(guān)系稱為配音映射(patch map)。一個(gè)MIDI Program Change(MIDI指令變化)消息可用來告訴在給定通道上正在接收消息的設(shè)備要使用新的樂器聲。例如，使用指令號(hào)36的數(shù)據(jù)字節(jié)(見附錄1：General MIDI program number)并通過發(fā)送一個(gè)MIDI Program Change消息，音序器可在通道4上設(shè)置演奏低音弦樂器聲(fretless bass sounds)。

    如果一個(gè)合成器或者聲音發(fā)生器能夠同時(shí)產(chǎn)生2個(gè)或者2個(gè)以上的不同樂音，就說這個(gè)合成器或者聲音發(fā)生器是多音色(multi-timbral)的。例如，如果一個(gè)合成器能夠同時(shí)演奏5個(gè)音調(diào)(notes)，就說它是多音調(diào)的(polyphonic)；如果一個(gè)合成器也能夠同時(shí)產(chǎn)生鋼琴聲(piano sound)和低音(bass sound)，就說它是一個(gè)多音色(multi-timbral)合成器。如果有24個(gè)音調(diào)(同時(shí)播放24個(gè)音符)并且是6種音色(同時(shí)產(chǎn)生6 種不同音色)的一種合成器或者聲音模塊，它可合成6種管弦樂隊(duì)的聲音。音序器可把鋼琴部分的MIDI消息發(fā)送給通道1，低音部分的MIDI消息發(fā)送給通道2，薩克斯管部分的MIDI消息發(fā)送給通道3，鼓聲部分的MIDI消息發(fā)送給通道10，等。一個(gè)多音色合成器(multi-timbral synthesizer)的多音調(diào)(polyphony)通常是動(dòng)態(tài)分配的。在上面的例子中，例如5種聲源可用于鋼琴，2個(gè)聲源用于低音，一個(gè)用于薩克斯管，6個(gè)聲源用于鼓樂，剩下10沒有使用。

通用MIDI(GM)

    通用MIDI規(guī)范(General MIDI Specification)是由國(guó)際MIDI協(xié)會(huì)(International MIDI Association)頒布的，用于通用MIDI樂器(General MIDI Instruments)。該規(guī)范包括通用MIDI聲音集(General MIDI Sound Set)即配音映射(patch map)、通用MIDI打擊樂音集(General MIDI Percussion Set)即打擊樂音與音符號(hào)之間的映射、以及一套通用MIDI演奏(General MIDI Performance)能力，包括聲音數(shù)目和MIDI消息類型等。

    通用MIDI系統(tǒng)規(guī)定MIDI通道1～9和11～16用于旋律樂器聲，而通道10用于以鍵盤為基礎(chǔ)的打擊樂器聲。