數(shù)字音頻技術(shù)6章

1、數(shù)字音頻技術(shù)數(shù)字音頻技術(shù)第第6 6章章 電子樂器數(shù)字接口電子樂器數(shù)字接口(MIDI)(MIDI) 第第6章章 電子樂器數(shù)字接口電子樂器數(shù)字接口(MIDI) 6.1 概述概述 6.2 MIDI樂音合成器原理樂音合成器原理 6.2.1 頻率調(diào)制頻率調(diào)制(FM)合成法合成法 6.2.2 波形表合成法波形表合成法6.3 MIDI系統(tǒng)中的設(shè)備配置系統(tǒng)中的設(shè)備配置 6.3.1 MIDI消息輸入設(shè)備消息輸入設(shè)備 6.3.2 音序器音序器 6.3.3 音源音源6.4 MIDI系統(tǒng)連接系統(tǒng)連接 6.4.1 MIDI端口端口 6.4.2 連接方式連接方式 6.4.3 MIDI的通道的通道 6.4.4 MIDI系統(tǒng)

2、連接實(shí)例系統(tǒng)連接實(shí)例6.5 常見的常見的MIDI應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件6.6 小結(jié)小結(jié)6.7 習(xí)題習(xí)題6.1 概述概述電子樂器數(shù)字接口（電子樂器數(shù)字接口（MIDI）Musical Instrument Digital Interface ，是直接，是直接通過通過計(jì)算機(jī)來創(chuàng)作音樂的技術(shù)計(jì)算機(jī)來創(chuàng)作音樂的技術(shù)。MIDl是用于在電子樂器是用于在電子樂器(即即MIDI設(shè)備設(shè)備)之間、之間、電子樂器與計(jì)算機(jī)之間交換樂音信息的一種電子樂器與計(jì)算機(jī)之間交換樂音信息的一種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。由于由于MIDI技術(shù)也是利用計(jì)算機(jī)來處理信息并技術(shù)也是利用計(jì)算機(jī)來處理信息并產(chǎn)生樂音的一種技術(shù)，故它與數(shù)字音頻技術(shù)產(chǎn)生樂音的一

3、種技術(shù)，故它與數(shù)字音頻技術(shù)是兩種非常容易被混淆的技術(shù)。是兩種非常容易被混淆的技術(shù)。1. MIDI的發(fā)展的發(fā)展 20世紀(jì)世紀(jì)80年代，電子樂器漸漸流行起來。電子樂器的年代，電子樂器漸漸流行起來。電子樂器的主要代表是主要代表是電子合成器電子合成器。它把鍵盤與音源組合在一。它把鍵盤與音源組合在一起按動(dòng)鍵盤上的各個(gè)鍵，通過由多個(gè)振蕩器組成酌起按動(dòng)鍵盤上的各個(gè)鍵，通過由多個(gè)振蕩器組成酌音源可以模擬出多種樂器的音色。音源可以模擬出多種樂器的音色。 電子合成器一誕生就在音樂界產(chǎn)生了極大的影響，不電子合成器一誕生就在音樂界產(chǎn)生了極大的影響，不久以后，人們又發(fā)明了許多專用的電子樂器，比如電久以后，人們又發(fā)明了許

4、多專用的電子樂器，比如電子鋼琴、電子鼓等，而且還探索把多個(gè)電子樂器組合子鋼琴、電子鼓等，而且還探索把多個(gè)電子樂器組合起來的方法。起來的方法。 1983年年8月，合成器的主要制造商包括月，合成器的主要制造商包括Sequential Circuits、Yamaha、Roland、Korg和和Kawai共同共同制制定了定了MIDI 1.0技術(shù)規(guī)范，技術(shù)規(guī)范，使不同制造廠商生產(chǎn)的電子樂使不同制造廠商生產(chǎn)的電子樂器之間的相互連接成為可能。器之間的相互連接成為可能。 MIDI 1.0技術(shù)規(guī)范規(guī)定了信號(hào)的技術(shù)規(guī)范規(guī)定了信號(hào)的IO接口、連接樂器接口、連接樂器的特定電纜、的特定電纜、MIDI消息的基本模式等。消

5、息的基本模式等。 2. 數(shù)字音頻與數(shù)字音頻與MIDI的區(qū)別：的區(qū)別：（1）數(shù)據(jù)信息的記錄不同）數(shù)據(jù)信息的記錄不同與數(shù)字音頻不同，與數(shù)字音頻不同，MIDI的數(shù)據(jù)信息不是聲音信息的數(shù)據(jù)信息不是聲音信息的數(shù)字化記錄。的數(shù)字化記錄。MIDI數(shù)據(jù)主要是電子合成器上鍵盤按鍵狀況的數(shù)數(shù)據(jù)主要是電子合成器上鍵盤按鍵狀況的數(shù)字化記錄字化記錄，主要包括按了哪一個(gè)健、音高、力度多，主要包括按了哪一個(gè)健、音高、力度多大、持續(xù)時(shí)間多長、鍵釋放等控制信息。大、持續(xù)時(shí)間多長、鍵釋放等控制信息。（2）產(chǎn)生聲音不同）產(chǎn)生聲音不同MIDI的這些數(shù)字信息不能通過的這些數(shù)字信息不能通過DA變換直接轉(zhuǎn)換變換直接轉(zhuǎn)換成聲音，只能通過成聲

6、音，只能通過MIDI設(shè)備的音源來讀取設(shè)備的音源來讀取MIDI消消息，然后根據(jù)這些控制信息去控制發(fā)聲電路，最后息，然后根據(jù)這些控制信息去控制發(fā)聲電路，最后轉(zhuǎn)換成聲音輸出。轉(zhuǎn)換成聲音輸出。 數(shù)字音頻和數(shù)字音頻和MIDI技術(shù)在產(chǎn)生聲音上的不同之處技術(shù)在產(chǎn)生聲音上的不同之處 圖圖6-1 6-1 數(shù)字音頻技術(shù)的處理流程數(shù)字音頻技術(shù)的處理流程圖圖6-2 MIDI技術(shù)的處理流程技術(shù)的處理流程 （3）MIDI技術(shù)比數(shù)字音頻技術(shù)更靈活。技術(shù)比數(shù)字音頻技術(shù)更靈活。從靈活性角度看，在從靈活性角度看，在數(shù)字音頻系統(tǒng)數(shù)字音頻系統(tǒng)中中可通過改變錄、放速度來改變聲音的音調(diào)和語速，可通過改變錄、放速度來改變聲音的音調(diào)和語速，

7、可通過剪輯來改變錄音內(nèi)容的順序，可通過剪輯來改變錄音內(nèi)容的順序，可通過改變混響來改變聲音所處的環(huán)境效果，可通過改變混響來改變聲音所處的環(huán)境效果，但是對(duì)于但是對(duì)于錄音的內(nèi)容錄音的內(nèi)容，數(shù)字音頻技術(shù)的，數(shù)字音頻技術(shù)的作用有限作用有限。比如，。比如，它不可能把錄音中的鋼琴聲變?yōu)樾√崆俚囊羯?。它不可能把錄音中的鋼琴聲變?yōu)樾√崆俚囊羯?。MIDI技術(shù)技術(shù)則不同，它非常適于音樂作品的創(chuàng)作過程。則不同，它非常適于音樂作品的創(chuàng)作過程。一個(gè)熟練的鍵盤手，可以通過多軌錄音的手法，把代表一個(gè)熟練的鍵盤手，可以通過多軌錄音的手法，把代表各種樂器的鍵盤信息送到計(jì)算機(jī)中，各種樂器的鍵盤信息送到計(jì)算機(jī)中，可以任意指定某一音軌

8、為某種樂器的聲音，可以任意指定某一音軌為某種樂器的聲音，可以任意地修改已輸入的信息，改變音色、節(jié)奏、和可以任意地修改已輸入的信息，改變音色、節(jié)奏、和弦弦，從而達(dá)到預(yù)期的音響效果。，從而達(dá)到預(yù)期的音響效果。 3. MlDI技術(shù)的缺點(diǎn)技術(shù)的缺點(diǎn) 對(duì)對(duì)MIDI音源設(shè)備的依賴性音源設(shè)備的依賴性是是MlDI技術(shù)的一項(xiàng)缺點(diǎn)。技術(shù)的一項(xiàng)缺點(diǎn)。 因?yàn)橐驗(yàn)镸IDI消息必須通過音源設(shè)備才能發(fā)出聲音，但是不同消息必須通過音源設(shè)備才能發(fā)出聲音，但是不同音源的音色是完全不同的，所以音源的音色是完全不同的，所以相同的相同的MIDI文件在不同的文件在不同的音源設(shè)備上播放，其效果可能完全不一樣音源設(shè)備上播放，其效果可能完全不

9、一樣。 由于這個(gè)原因，由于這個(gè)原因，MIDI技術(shù)的發(fā)展受到一定的限制，習(xí)慣上技術(shù)的發(fā)展受到一定的限制，習(xí)慣上認(rèn)為認(rèn)為MIDI音樂或電子音樂只能作為游戲軟件之類低檔產(chǎn)品音樂或電子音樂只能作為游戲軟件之類低檔產(chǎn)品的配樂。的配樂。 隨著數(shù)字音頻技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了隨著數(shù)字音頻技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了MIDI設(shè)備的不斷改進(jìn)，設(shè)備的不斷改進(jìn)，特別是隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)的普及，一種特殊的特別是隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)的普及，一種特殊的MIDI設(shè)備設(shè)備聲卡聲卡逐漸成為計(jì)算機(jī)的基本配置。逐漸成為計(jì)算機(jī)的基本配置。 在聲卡中的合成器由于采用了采樣回放技術(shù)，其生成的音在聲卡中的合成器由于采用了采樣回放技術(shù)，其生成的音樂音色效果比以前有了

10、很大的進(jìn)步，人們?cè)絹碓诫y以分辨樂音色效果比以前有了很大的進(jìn)步，人們?cè)絹碓诫y以分辨一段音樂中哪些是產(chǎn)生于樂器的錄音，哪些是產(chǎn)生于聲卡一段音樂中哪些是產(chǎn)生于樂器的錄音，哪些是產(chǎn)生于聲卡的合成聲音。的合成聲音。 這樣，這樣，MIDI技術(shù)對(duì)音源設(shè)備的依賴性也就大大減弱了。技術(shù)對(duì)音源設(shè)備的依賴性也就大大減弱了。 4. 常用專業(yè)術(shù)語常用專業(yè)術(shù)語 (1) MIDI消息消息(message)或指令或指令 樂譜的一種記錄格式，相當(dāng)于樂譜語言。樂譜的一種記錄格式，相當(dāng)于樂譜語言。 (2) MIDI文件文件 存儲(chǔ)存儲(chǔ)MIDI消息的標(biāo)準(zhǔn)文件格式。消息的標(biāo)準(zhǔn)文件格式。MIDI文件中包含音符、文件中包含音符、定時(shí)和多達(dá)定

11、時(shí)和多達(dá)16個(gè)通道、個(gè)通道、256個(gè)音軌的演奏定義。文件包括個(gè)音軌的演奏定義。文件包括每個(gè)通道的演奏音符信息：鍵、通道號(hào)、音長、音量和每個(gè)通道的演奏音符信息：鍵、通道號(hào)、音長、音量和力度力度(擊鍵時(shí)，鍵達(dá)到最低位置的速度擊鍵時(shí)，鍵達(dá)到最低位置的速度)。 (3) 通道通道 MIDI可為可為16個(gè)通道個(gè)通道(channel)提供數(shù)據(jù)。每個(gè)通道訪問一提供數(shù)據(jù)。每個(gè)通道訪問一個(gè)獨(dú)立的邏輯合成器。個(gè)獨(dú)立的邏輯合成器。 (4) 音序器音序器 音序器是為音序器是為MIDI作曲而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)程序或電子裝置。作曲而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)程序或電子裝置。音序器能夠用來記錄、播放、編輯音序器能夠用來記錄、播放、編輯MIDI事

12、件。大多數(shù)音事件。大多數(shù)音序器能輸入、輸出序器能輸入、輸出MTDI文件。文件。常用專業(yè)術(shù)語常用專業(yè)術(shù)語-1 (5)樂音合成器樂音合成器 樂音合成器是利用數(shù)字信號(hào)處理器或其他芯片來產(chǎn)生樂樂音合成器是利用數(shù)字信號(hào)處理器或其他芯片來產(chǎn)生樂音或聲音的電子裝置。數(shù)字信號(hào)處理器產(chǎn)生并修改波形，音或聲音的電子裝置。數(shù)字信號(hào)處理器產(chǎn)生并修改波形，然后通過聲音產(chǎn)生器和揚(yáng)聲器發(fā)出特定的聲音然后通過聲音產(chǎn)生器和揚(yáng)聲器發(fā)出特定的聲音. (6)樂器樂器 合成器能產(chǎn)生特定聲音。不同的合成器，樂器音色號(hào)不合成器能產(chǎn)生特定聲音。不同的合成器，樂器音色號(hào)不同，聲音質(zhì)量也不同，如多個(gè)數(shù)字樂器都能合成鋼琴的同，聲音質(zhì)量也不同，如多

13、個(gè)數(shù)字樂器都能合成鋼琴的聲音，不同樂器使用的音色號(hào)不同，它們輸出的聲音有聲音，不同樂器使用的音色號(hào)不同，它們輸出的聲音有差異。差異。 (7)復(fù)音復(fù)音 復(fù)音復(fù)音(polyphony)是指合成器同時(shí)演奏若干音符時(shí)發(fā)出的是指合成器同時(shí)演奏若干音符時(shí)發(fā)出的聲音。它著重于同時(shí)演奏的最多音符數(shù)。如一個(gè)能以聲音。它著重于同時(shí)演奏的最多音符數(shù)。如一個(gè)能以6個(gè)個(gè)復(fù)音合成復(fù)音合成4種樂器聲音的合成器，可同時(shí)演奏分布于種樂器聲音的合成器，可同時(shí)演奏分布于4種種樂器的樂器的6個(gè)音符。它可能是鋼琴和弦的個(gè)音符。它可能是鋼琴和弦的4個(gè)音符、個(gè)音符、1個(gè)長笛個(gè)長笛音符、音符、1個(gè)小提琴音符。個(gè)小提琴音符。常用專業(yè)術(shù)語常用專

14、業(yè)術(shù)語-2(8)音色音色音色取決于聲音的頻譜結(jié)構(gòu)。在非正式的用法中，音色取決于聲音的頻譜結(jié)構(gòu)。在非正式的用法中，它指的是與特定樂器相關(guān)的特定聲音，如低音提琴、它指的是與特定樂器相關(guān)的特定聲音，如低音提琴、鋼琴、小提琴的聲音均有各自的音色。鋼琴、小提琴的聲音均有各自的音色。(9)多音色多音色 多音色多音色(timbre)指同時(shí)演奏幾種不同樂器時(shí)發(fā)出指同時(shí)演奏幾種不同樂器時(shí)發(fā)出的聲音。它著重于同時(shí)演奏的樂器數(shù)。的聲音。它著重于同時(shí)演奏的樂器數(shù)。(10)音軌音軌音軌音軌(track)是一種用通道把是一種用通道把MIDI數(shù)據(jù)分隔成單獨(dú)數(shù)據(jù)分隔成單獨(dú)組、并行組的文本概念。組、并行組的文本概念。0號(hào)格式的

15、號(hào)格式的MIDI文件把這文件把這些音軌合并成一個(gè)。不同編號(hào)格式的些音軌合并成一個(gè)。不同編號(hào)格式的MIDI文件維文件維持不同的音軌。持不同的音軌。常用專業(yè)術(shù)語常用專業(yè)術(shù)語-3(11)合成音色映射器合成音色映射器合成音色映射器是一種軟件，為了適應(yīng)合成音色映射器是一種軟件，為了適應(yīng)Microsoft MIDI合成音色，分配表規(guī)定合成音色編號(hào)。軟件合成音色，分配表規(guī)定合成音色編號(hào)。軟件要為特定的合成器重新分配樂器合成音色編號(hào)多要為特定的合成器重新分配樂器合成音色編號(hào)多媒體媒體Windows的映射器可將樂器的合成音映射到的映射器可將樂器的合成音映射到任意任意MIDI裝置上。裝置上。(12)通道映射通道映

16、射通道映射把發(fā)送裝置的通道映射把發(fā)送裝置的MIDI通道號(hào)變換成適當(dāng)?shù)耐ǖ捞?hào)變換成適當(dāng)?shù)慕邮昭b置的通道號(hào)。例如編排在接收裝置的通道號(hào)。例如編排在10號(hào)通道的鼓樂，號(hào)通道的鼓樂，對(duì)于僅接收對(duì)于僅接收6號(hào)通道的鼓來說，就被映射成號(hào)通道的鼓來說，就被映射成6號(hào)通號(hào)通道。道。6.2 樂器合成原理樂器合成原理產(chǎn)生產(chǎn)生MIDI樂音的方法很多，現(xiàn)在用得較多的方法有樂音的方法很多，現(xiàn)在用得較多的方法有兩種：兩種：頻率調(diào)制頻率調(diào)制(Frequency Modulation，F(xiàn)M)合成法合成法;樂音樣本合成法樂音樣本合成法，也稱為波形表，也稱為波形表(wavetable)合成法合成法.6.2.1 頻率調(diào)制頻率調(diào)制(

17、FM)合成法合成法 樂音合成器的先驅(qū)樂音合成器的先驅(qū)Robert Moog采用模擬電子器件生成了復(fù)雜采用模擬電子器件生成了復(fù)雜的樂音。的樂音。 20世紀(jì)世紀(jì)80年代初，美國斯坦福大學(xué)的一名叫年代初，美國斯坦福大學(xué)的一名叫John Chowning的研究生發(fā)明了一種產(chǎn)生樂音的新方法的研究生發(fā)明了一種產(chǎn)生樂音的新方法教字式頻率調(diào)制合教字式頻率調(diào)制合成法，簡稱為成法，簡稱為FM合成法。合成法。 他把幾種他把幾種樂音的波形用數(shù)字來表達(dá)樂音的波形用數(shù)字來表達(dá)，并且，并且用數(shù)字計(jì)算機(jī)用數(shù)字計(jì)算機(jī)而不是而不是用模擬電子器件把它們用模擬電子器件把它們組合組合起來，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器起來，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)來

18、來生成樂音。生成樂音。 斯坦福大學(xué)得到了發(fā)明專利，并把專利權(quán)授給斯坦福大學(xué)得到了發(fā)明專利，并把專利權(quán)授給Yamaha公司，公司，公司把該技術(shù)做在公司把該技術(shù)做在集成電路芯片集成電路芯片里，成了世界市場(chǎng)上的熱門產(chǎn)里，成了世界市場(chǎng)上的熱門產(chǎn)品。品。FM合成法的發(fā)明使合成樂音工業(yè)發(fā)生了一次革命。合成法的發(fā)明使合成樂音工業(yè)發(fā)生了一次革命。 圖圖6-3 FM樂樂音合音合成器成器的工的工作原作原理理頻率調(diào)制頻率調(diào)制(FM)合成法合成法FM合成器由合成器由5個(gè)基本模塊組成個(gè)基本模塊組成：數(shù)字載波器、調(diào)制：數(shù)字載波器、調(diào)制器、聲音包絡(luò)發(fā)生器、數(shù)字運(yùn)算器和數(shù)器、聲音包絡(luò)發(fā)生器、數(shù)字運(yùn)算器和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器模轉(zhuǎn)換器.

19、數(shù)字載波器數(shù)字載波器用了用了3個(gè)參數(shù)：音調(diào)、音量和各種波形個(gè)參數(shù)：音調(diào)、音量和各種波形;調(diào)制器調(diào)制器用了用了6個(gè)參數(shù)：頻率、調(diào)制深度、波形的類個(gè)參數(shù)：頻率、調(diào)制深度、波形的類型、反饋量、顫音型、反饋量、顫音(vibrato)和音效和音效(effect) ;樂器聲音除了有它自己的波形參數(shù)外，還有它自己樂器聲音除了有它自己的波形參數(shù)外，還有它自己的比較典型的聲音包絡(luò)線。的比較典型的聲音包絡(luò)線。聲音包絡(luò)發(fā)生器聲音包絡(luò)發(fā)生器用來調(diào)制聲音的電平，這個(gè)過程也用來調(diào)制聲音的電平，這個(gè)過程也稱為幅度調(diào)制，并且作為數(shù)字式音量控制旋鈕，它稱為幅度調(diào)制，并且作為數(shù)字式音量控制旋鈕，它的的4個(gè)參數(shù)寫成個(gè)參數(shù)寫成ADS

20、R，這條包絡(luò)線也稱為音量升，這條包絡(luò)線也稱為音量升降維持釋放降維持釋放(Attack Decay Sustain Release，ADSR)包絡(luò)線。包絡(luò)線。頻率調(diào)制頻率調(diào)制(FM)合成法合成法在樂音合成器中，在樂音合成器中，數(shù)字載波波形和調(diào)制波形有數(shù)字載波波形和調(diào)制波形有很多種，很多種，不同型號(hào)的不同型號(hào)的FM合成器所選用的波形也合成器所選用的波形也不同不同。圖。圖6-4是是Yamaha OPL-數(shù)字式數(shù)字式FM合成合成器采用的波形。器采用的波形。圖圖6-4 樂音合成器的波形樂音合成器的波形頻率調(diào)制頻率調(diào)制(FM)合成法合成法 各種不同樂音的產(chǎn)生是通過組合各種波形和各種波形參各種不同樂音的產(chǎn)生

21、是通過組合各種波形和各種波形參數(shù)并采用各種不同的方法實(shí)現(xiàn)的。數(shù)并采用各種不同的方法實(shí)現(xiàn)的。用什么樣的波形作為用什么樣的波形作為數(shù)字載波波形、用什么樣的波形作為調(diào)制波形、用什么數(shù)字載波波形、用什么樣的波形作為調(diào)制波形、用什么樣的波形參數(shù)去組合才能產(chǎn)生所希望的樂音，這就是樣的波形參數(shù)去組合才能產(chǎn)生所希望的樂音，這就是FM合成器的算法要解決的問題。合成器的算法要解決的問題。 通過通過改變改變圖圖6-3中所示中所示參數(shù)參數(shù)，可生成不同的樂音可生成不同的樂音，例如：，例如： 1)改變數(shù)字載波改變數(shù)字載波頻率頻率可以改變樂音的可以改變樂音的音調(diào)音調(diào)。改變它的。改變它的幅幅度度可以改變它的可以改變它的音量音

22、量。 2)改變改變波形的類型波形的類型，如用正弦波、半正弦波或其他波形，如用正弦波、半正弦波或其他波形，會(huì)影響會(huì)影響基本音調(diào)的完整性基本音調(diào)的完整性。 3)快速改變調(diào)制波形的頻率快速改變調(diào)制波形的頻率(即音調(diào)周期即音調(diào)周期)可以改變可以改變顫音的顫音的特性特性. 4)改變反饋量，就會(huì)改變正常的音調(diào)，改變反饋量，就會(huì)改變正常的音調(diào)，產(chǎn)生刺耳的聲音產(chǎn)生刺耳的聲音. 5)選擇的選擇的算法算法不同，載波器和調(diào)制器的相互作用也不同，不同，載波器和調(diào)制器的相互作用也不同，生成的音色也不同。生成的音色也不同。頻率調(diào)制頻率調(diào)制(FM)合成法合成法在多媒體計(jì)算機(jī)中，圖在多媒體計(jì)算機(jī)中，圖6-3中的中的13個(gè)聲音

23、參數(shù)和算法共個(gè)聲音參數(shù)和算法共14個(gè)控制參數(shù)以字節(jié)的形式存儲(chǔ)在聲卡的個(gè)控制參數(shù)以字節(jié)的形式存儲(chǔ)在聲卡的ROM中。中。播放某種樂音時(shí)，計(jì)算機(jī)就發(fā)送一個(gè)信號(hào)，這個(gè)信號(hào)播放某種樂音時(shí)，計(jì)算機(jī)就發(fā)送一個(gè)信號(hào)，這個(gè)信號(hào)被轉(zhuǎn)換成被轉(zhuǎn)換成ROM的地址，從該地址中取出的數(shù)據(jù)就是用的地址，從該地址中取出的數(shù)據(jù)就是用于產(chǎn)生樂音的數(shù)據(jù)。于產(chǎn)生樂音的數(shù)據(jù)。FM合成器利用這些數(shù)據(jù)產(chǎn)生的樂音是否真實(shí)，它的真合成器利用這些數(shù)據(jù)產(chǎn)生的樂音是否真實(shí)，它的真實(shí)程度有多高，取決于可用的波形源的數(shù)目、算法和實(shí)程度有多高，取決于可用的波形源的數(shù)目、算法和波形的類型。波形的類型。 使用使用FM合成法來產(chǎn)生各種逼真的樂音是相當(dāng)合成法來產(chǎn)生

24、各種逼真的樂音是相當(dāng)困難的，有些樂音幾乎不能產(chǎn)生，因此很自然困難的，有些樂音幾乎不能產(chǎn)生，因此很自然地就轉(zhuǎn)向樂音樣本合成法。地就轉(zhuǎn)向樂音樣本合成法。樂音樣本合成法樂音樣本合成法是把真實(shí)樂器發(fā)出的聲音以數(shù)是把真實(shí)樂器發(fā)出的聲音以數(shù)字的形式記錄下來，播放時(shí)改變播放速度，從字的形式記錄下來，播放時(shí)改變播放速度，從而改變音調(diào)周期，生成各種音階的音符。而改變音調(diào)周期，生成各種音階的音符。樂音樣本的采集樂音樣本的采集相對(duì)比較直觀。音樂家在真實(shí)相對(duì)比較直觀。音樂家在真實(shí)樂器上演奏不同的音符，選擇采樣頻率為樂器上演奏不同的音符，選擇采樣頻率為44.1 kHz、16 bit量化的樂音樣本，這相當(dāng)于量化的樂音樣本

25、，這相當(dāng)于CD-DA的質(zhì)量，把不同音符的真實(shí)聲音記錄下來，的質(zhì)量，把不同音符的真實(shí)聲音記錄下來，就完成了樂音樣本的采集。就完成了樂音樣本的采集。6.2.2 波形表合成法波形表合成法波形表合成法波形表合成法“波形表波形表”合成法是當(dāng)今使用最廣泛的一種樂音合成技合成法是當(dāng)今使用最廣泛的一種樂音合成技術(shù)。術(shù)。波形表可形象地理解為把聲音波形排成波的一個(gè)表格，波形表可形象地理解為把聲音波形排成波的一個(gè)表格，這些波形實(shí)際上就是真實(shí)樂器的聲音樣本。這些波形實(shí)際上就是真實(shí)樂器的聲音樣本。例如，鋼琴聲音樣本就是把真實(shí)鋼琴的聲音錄制下來例如，鋼琴聲音樣本就是把真實(shí)鋼琴的聲音錄制下來存儲(chǔ)成波形文件，如果需要演奏存儲(chǔ)

26、成波形文件，如果需要演奏“鋼琴鋼琴”音色，合成音色，合成芯片就會(huì)把這些樣本播放出來。芯片就會(huì)把這些樣本播放出來。由于這些樣本本來就是真實(shí)樂器錄制成的，所以效果由于這些樣本本來就是真實(shí)樂器錄制成的，所以效果也非常逼真。也非常逼真。一個(gè)一個(gè)MIDI設(shè)備通常包含多種樂器的聲音，而一個(gè)樂器設(shè)備通常包含多種樂器的聲音，而一個(gè)樂器又往往需要多個(gè)樣本，所以把這些樣本排列起來形成又往往需要多個(gè)樣本，所以把這些樣本排列起來形成一個(gè)表格以方便調(diào)用。一個(gè)表格以方便調(diào)用。這就稱之為波形表，簡稱為波這就稱之為波形表，簡稱為波表。表。波形表合成法波形表合成法 在實(shí)際中，常聽說在實(shí)際中，常聽說“軟波表軟波表”和和“硬波表硬

27、波表” 早期，計(jì)算機(jī)的整體性能早期，計(jì)算機(jī)的整體性能(特別是特別是CPU速度速度)還不夠高，還不夠高，波波表技術(shù)只能夠通過專門的表技術(shù)只能夠通過專門的DSP芯片來完成芯片來完成。這些專門的。這些專門的DSP芯片就構(gòu)成了那些專業(yè)硬件設(shè)備，如音源、合成器等。芯片就構(gòu)成了那些專業(yè)硬件設(shè)備，如音源、合成器等。 當(dāng)計(jì)算機(jī)進(jìn)入奔騰時(shí)代后，其處理速度已足夠快，可實(shí)時(shí)當(dāng)計(jì)算機(jī)進(jìn)入奔騰時(shí)代后，其處理速度已足夠快，可實(shí)時(shí)處理波表數(shù)據(jù)，這種處理波表數(shù)據(jù)，這種靠靠CPU來運(yùn)算的波表技術(shù)來運(yùn)算的波表技術(shù)“軟波軟波表表”，最著名的就是，最著名的就是Wingroove。除此之外的都稱作。除此之外的都稱作“硬硬波表波表”(無

28、論是在聲卡上還是在專用設(shè)備上無論是在聲卡上還是在專用設(shè)備上). 當(dāng)個(gè)人計(jì)算機(jī)邁入奔騰當(dāng)個(gè)人計(jì)算機(jī)邁入奔騰時(shí)代以后，涌現(xiàn)出許許多多的軟時(shí)代以后，涌現(xiàn)出許許多多的軟波表，連專業(yè)的波表，連專業(yè)的MIDI硬件廠商也開發(fā)出同類的軟波表，其硬件廠商也開發(fā)出同類的軟波表，其中中最出名的就是最出名的就是YAMAHA和和ROLAND公司的軟波表公司的軟波表。由。由于這兩個(gè)廠家都是業(yè)界非常出名的生產(chǎn)專業(yè)合成器和音源于這兩個(gè)廠家都是業(yè)界非常出名的生產(chǎn)專業(yè)合成器和音源的廠商，所以他們出品的軟波表也有相當(dāng)?shù)膶I(yè)素質(zhì)。的廠商，所以他們出品的軟波表也有相當(dāng)?shù)膶I(yè)素質(zhì)。波形表合成法的主要技術(shù)指標(biāo)包括：波形表合成法的主要技術(shù)指

29、標(biāo)包括： (1)最大復(fù)音數(shù)最大復(fù)音數(shù) 復(fù)音復(fù)音(polyphony)合成器同時(shí)演奏若干音符時(shí)發(fā)出的合成器同時(shí)演奏若干音符時(shí)發(fā)出的聲音。它著重于同時(shí)演奏的音符數(shù)。聲音。它著重于同時(shí)演奏的音符數(shù)。 最大復(fù)音數(shù)最大復(fù)音數(shù)直接由計(jì)算機(jī)的處理能力來決定，以現(xiàn)在電腦直接由計(jì)算機(jī)的處理能力來決定，以現(xiàn)在電腦的速度處理速度來說，的速度處理速度來說，32甚至是甚至是64復(fù)音數(shù)是沒有多大問題復(fù)音數(shù)是沒有多大問題的，這對(duì)于普通的的，這對(duì)于普通的MIDI文件來說也是足夠了。文件來說也是足夠了。 (2)波形容量波形容量 即所有即所有波形樣本的總?cè)萘看笮〔ㄐ螛颖镜目側(cè)萘看笮　ｏ@然，波形容量越大，所。顯然，波形容量越大，所

30、容納的波形樣本就越多，所模仿的樂器音色也就越真實(shí)。容納的波形樣本就越多，所模仿的樂器音色也就越真實(shí)。通常，軟波表的波形容量大都是通常，軟波表的波形容量大都是48MB。 (3波形的采樣質(zhì)量波形的采樣質(zhì)量 即即錄制樣本所采用的數(shù)字錄音格式錄制樣本所采用的數(shù)字錄音格式。一般的專業(yè)設(shè)備，其。一般的專業(yè)設(shè)備，其采樣質(zhì)量都是采樣質(zhì)量都是16比特、比特、44.1kHz(或者或者48kHz)，即相當(dāng)于普，即相當(dāng)于普通通CD的質(zhì)量。的質(zhì)量。6.3 MIDI系統(tǒng)中的設(shè)備配置系統(tǒng)中的設(shè)備配置MIDI設(shè)備的設(shè)備的主要功能是用來制作和播放主要功能是用來制作和播放MIDI樂樂音音。配置一個(gè)基本配置一個(gè)基本MIDI系統(tǒng)所需

31、要的設(shè)備應(yīng)包系統(tǒng)所需要的設(shè)備應(yīng)包括括MIDI消息消息輸入設(shè)備、音序器和音源。輸入設(shè)備、音序器和音源。 6.3.1 MIDI消息輸入設(shè)備消息輸入設(shè)備 輸入設(shè)備主要有輸入設(shè)備主要有MIDI鍵盤鍵盤含有含有MIDI鍵盤的設(shè)備鍵盤的設(shè)備其他具有其他具有MIDI消息輸入功能的設(shè)備。消息輸入功能的設(shè)備。 MIDI消息輸入設(shè)備消息輸入設(shè)備 MIDI鍵盤鍵盤是一種類似鋼琴鍵盤的設(shè)備。它的鍵盤上是一種類似鋼琴鍵盤的設(shè)備。它的鍵盤上裝有電子傳裝有電子傳感器感器。當(dāng)人們按動(dòng)。當(dāng)人們按動(dòng)MIDI鍵盤肘，它并不發(fā)出聲音，而是鍵盤肘，它并不發(fā)出聲音，而是把按鍵把按鍵的信息的信息(音高、按鍵力度、持續(xù)時(shí)間等音高、按鍵力度、

32、持續(xù)時(shí)間等)轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)镸IDI消息消息。 以以MIDI鍵盤為主而制成的鍵盤為主而制成的MIDI控制器控制器，除了，除了MIDI鍵盤外。往往鍵盤外。往往還有許多其他輸入還有許多其他輸入MIDI消息的手段，比如與消息的手段，比如與MIDI鍵盤一起連用鍵盤一起連用的滑音輪、踏板等?？梢栽黾拥幕糨?、踏板等?？梢栽黾覯IDI消息輸入的多樣性。一些消息輸入的多樣性。一些MIDI控制器還包括控制器還包括MIDI吹管、吹管、MIDI吉他、吉他、MIDI小提琴等等，可小提琴等等，可以通過吹管、撥弦等手法輸入以通過吹管、撥弦等手法輸入MIDI消息，就像演奏傳統(tǒng)的樂器消息，就像演奏傳統(tǒng)的樂器一樣。一樣。 注意：

33、注意： 1）MIDI鍵盤只是輸入鍵盤只是輸入MIDI消息的眾多設(shè)備中的一種消息的眾多設(shè)備中的一種。大家也。大家也可以利用計(jì)算機(jī)本身的鍵盤和鼠標(biāo)器來輸入可以利用計(jì)算機(jī)本身的鍵盤和鼠標(biāo)器來輸入MIDI消息。消息。 2）MIDI鍵盤的種類本身也是多種多樣的鍵盤的種類本身也是多種多樣的。在許多電子琴中配。在許多電子琴中配有有MIDI接口，就可以用電子琴來輸入接口，就可以用電子琴來輸入MIDI消息。普通的消息。普通的MIDI鍵鍵盤的手感與電子琴一樣，只是盤的手感與電子琴一樣，只是MIDI鍵盤一般不直接發(fā)出聲音。鍵盤一般不直接發(fā)出聲音。6.3.2 音序器音序器音序器音序器(sequence)俗稱俗稱編曲機(jī)

34、編曲機(jī)，是，是MIDI消息的消息的編編輯和控制單元輯和控制單元。功能：功能：把把MIDI鍵盤輸出的鍵盤輸出的MIDI消息分軌地記錄下消息分軌地記錄下來，把一苜曲子所需的音色、節(jié)奏、音符等樂音要來，把一苜曲子所需的音色、節(jié)奏、音符等樂音要素按照一定的序列組織起來，使得音源能夠?qū)崿F(xiàn)同素按照一定的序列組織起來，使得音源能夠?qū)崿F(xiàn)同步播放。步播放。MIDI文件的本質(zhì)內(nèi)容文件的本質(zhì)內(nèi)容實(shí)際上就是實(shí)際上就是音序內(nèi)容音序內(nèi)容，作曲，作曲者可以在音序器中對(duì)這些分軌記錄的者可以在音序器中對(duì)這些分軌記錄的MIDI消息進(jìn)消息進(jìn)行編輯和修改。行編輯和修改。音序器音序器-1 這里所說的這里所說的“軌軌”是音軌是音軌(tr

35、ack)，是借用了分軌錄音機(jī)中，是借用了分軌錄音機(jī)中的磁性記錄軌的概念。的磁性記錄軌的概念。 錄音機(jī)中分軌錄音的方法錄音機(jī)中分軌錄音的方法通常是指對(duì)一個(gè)多聲部的樂曲，通常是指對(duì)一個(gè)多聲部的樂曲，按照聲部或樂器分別對(duì)應(yīng)錄音磁帶上一個(gè)磁跡進(jìn)行錄制的按照聲部或樂器分別對(duì)應(yīng)錄音磁帶上一個(gè)磁跡進(jìn)行錄制的方法。方法。 比如錄制一首鋼琴、小提琴、大提琴三重奏，可以先把鋼比如錄制一首鋼琴、小提琴、大提琴三重奏，可以先把鋼琴的聲部錄制在一個(gè)音軌上，然后再按鋼琴給出的節(jié)奏分琴的聲部錄制在一個(gè)音軌上，然后再按鋼琴給出的節(jié)奏分別把小提琴和大提琴的聲部分別錄制在不同的音軌上。分別把小提琴和大提琴的聲部分別錄制在不同的音

36、軌上。分別錄制完成后，再進(jìn)行并軌，變成一個(gè)音軌或兩個(gè)音軌別錄制完成后，再進(jìn)行并軌，變成一個(gè)音軌或兩個(gè)音軌(立立體聲體聲)，我們聽到的就如同這三個(gè)聲部同時(shí)進(jìn)行的演奏。，我們聽到的就如同這三個(gè)聲部同時(shí)進(jìn)行的演奏。 這種錄制手法的好處在于這種錄制手法的好處在于可以多次對(duì)某一個(gè)聲部進(jìn)行錄制，可以多次對(duì)某一個(gè)聲部進(jìn)行錄制，也可以對(duì)某一個(gè)聲部的音量大小、音色進(jìn)行處理?？梢詮浺部梢詫?duì)某一個(gè)聲部的音量大小、音色進(jìn)行處理?？梢詮浹a(bǔ)由于現(xiàn)場(chǎng)錄音時(shí)，某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題給整個(gè)樂曲帶來整補(bǔ)由于現(xiàn)場(chǎng)錄音時(shí)，某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題給整個(gè)樂曲帶來整體的影響。體的影響。 音序器音序器-2 MIDI消息的編輯和控制單元可以是專門制成的硬

37、件音序器消息的編輯和控制單元可以是專門制成的硬件音序器(如如YAMAHA-QY300)，也可以是基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的音序器軟件，也可以是基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的音序器軟件(如如Cakewalk Master Track Pro等等)。 相對(duì)于硬件音序器而言，相對(duì)于硬件音序器而言，基于個(gè)人計(jì)算杌的音序器優(yōu)點(diǎn)基于個(gè)人計(jì)算杌的音序器優(yōu)點(diǎn)是：是： 1）音序器軟件具有完備的錄制、播放、編輯和同步功能，而音序器軟件具有完備的錄制、播放、編輯和同步功能，而且升級(jí)方便、界面友好。且升級(jí)方便、界面友好。 2）由于由于PC機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和圖表能力，使得所有的編輯機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和圖表能力，使得所有的編輯過程變得直觀和直接。

38、對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的剪貼功能，運(yùn)行非常簡單，過程變得直觀和直接。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的剪貼功能，運(yùn)行非常簡單，可以把一個(gè)樂音素材從一個(gè)音軌移到另一音軌，把一個(gè)片斷可以把一個(gè)樂音素材從一個(gè)音軌移到另一音軌，把一個(gè)片斷剪貼到剪貼板上留供使用，或在一軌中復(fù)制一個(gè)段落。剪貼到剪貼板上留供使用，或在一軌中復(fù)制一個(gè)段落。 3）大屏幕顯示和圖形界面格式使得各種復(fù)雜的操作變得容易。大屏幕顯示和圖形界面格式使得各種復(fù)雜的操作變得容易。 4）圖表編輯模式允許用戶通過鼠標(biāo)的移動(dòng)來改變音符的音高、圖表編輯模式允許用戶通過鼠標(biāo)的移動(dòng)來改變音符的音高、開始和時(shí)間長度。開始和時(shí)間長度。 隨著筆記本電腦的普及，音序器軟件已成為隨著筆記本電腦的普及

39、，音序器軟件已成為MIDI作曲者的主作曲者的主流產(chǎn)品。流產(chǎn)品。6.3.3 音源音源 音源部分是系統(tǒng)的輸出設(shè)備音源部分是系統(tǒng)的輸出設(shè)備，音源可以是一塊聲卡。，音源可以是一塊聲卡。 在前面兩個(gè)單元中，所有被處理的信息都是在前面兩個(gè)單元中，所有被處理的信息都是MIDI消息，消息，是一種控制信號(hào)。是一種控制信號(hào)。MIDI消息并不是聲音數(shù)據(jù)，不能直接消息并不是聲音數(shù)據(jù)，不能直接播放，播放，所有的所有的MIDI消息只有通過音源設(shè)備才能轉(zhuǎn)變?yōu)檎嫦⒅挥型ㄟ^音源設(shè)備才能轉(zhuǎn)變?yōu)檎嬲穆曇簟Ｕ穆曇簟?音源是一個(gè)裝有很多音色的設(shè)備，所以是用來發(fā)聲的。音源是一個(gè)裝有很多音色的設(shè)備，所以是用來發(fā)聲的。 即在一個(gè)音源內(nèi)

40、部有很多不同音色的樣本波形，比如有即在一個(gè)音源內(nèi)部有很多不同音色的樣本波形，比如有鋼琴的音色樣本、吉它的音色樣本等。鋼琴的音色樣本、吉它的音色樣本等。 音源就是一個(gè)音色樣本庫音源就是一個(gè)音色樣本庫，但是音源本身并不知道在什，但是音源本身并不知道在什么時(shí)候該用什么音色發(fā)怎樣的聲音，這項(xiàng)任務(wù)是由么時(shí)候該用什么音色發(fā)怎樣的聲音，這項(xiàng)任務(wù)是由MIDI制作的心臟制作的心臟音序器來完成的。音序器來完成的。 音源設(shè)備對(duì)音源設(shè)備對(duì)MIDI系統(tǒng)的音質(zhì)起著決定性的作用，音源的系統(tǒng)的音質(zhì)起著決定性的作用，音源的檔次高低直接決定了輸出樂音的質(zhì)量。檔次高低直接決定了輸出樂音的質(zhì)量。合成器合成器在在MIDI系統(tǒng)中，鍵盤、

41、音序器和音源三個(gè)基本單系統(tǒng)中，鍵盤、音序器和音源三個(gè)基本單元一般由不同設(shè)備來擔(dān)任，但是，也有把這三個(gè)基元一般由不同設(shè)備來擔(dān)任，但是，也有把這三個(gè)基本單元綜合在一起的本單元綜合在一起的MIDI設(shè)備，這就是合成器設(shè)備，這就是合成器(synthesizer)。合成器通常把鍵盤、音序器和音源合為一體，是一合成器通常把鍵盤、音序器和音源合為一體，是一個(gè)比較完善的個(gè)比較完善的MIDI工作站。工作站。雖然就每一個(gè)單元來雖然就每一個(gè)單元來說，可能比不上獨(dú)立組成的說，可能比不上獨(dú)立組成的MIDI系統(tǒng)，但是由于系統(tǒng)，但是由于三位一體的組合，它的體積大大縮小，便于攜帶和三位一體的組合，它的體積大大縮小，便于攜帶和現(xiàn)

42、場(chǎng)制作樂音，具有其他現(xiàn)場(chǎng)制作樂音，具有其他MIDI系統(tǒng)設(shè)備不可比擬系統(tǒng)設(shè)備不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。的優(yōu)點(diǎn)。6.4 MIDI系統(tǒng)連接系統(tǒng)連接 MIDI規(guī)定規(guī)定合成器、音序器、合成器、音序器、MIDI鍵盤等能通過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的接鍵盤等能通過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的接口連接口連接。每個(gè)符合每個(gè)符合MIDI規(guī)范的樂器通常包含一個(gè)接收器和規(guī)范的樂器通常包含一個(gè)接收器和(或或)一個(gè)發(fā)送器一個(gè)發(fā)送器。 接收器接收器接收接收MIDI消息，并執(zhí)行消息，并執(zhí)行MIDI命令。它由光耦合器、通命令。它由光耦合器、通用異步接收發(fā)送器用異步接收發(fā)送器(UART)及其他必要的硬件組成。及其他必要的硬件組成。 發(fā)送器發(fā)送器以以MIDl格式生成格式生成

43、MIDI消息，并按照消息，并按照UART和總線驅(qū)動(dòng)器和總線驅(qū)動(dòng)器格式發(fā)送格式發(fā)送MIDI消息。消息。 MIDI設(shè)備使用以下設(shè)備使用以下三類端口來互連三類端口來互連： MIDl輸入輸入(IN)端口端口：接收其他：接收其他MIDI設(shè)備發(fā)出的設(shè)備發(fā)出的MIDI消息、消息、 MIDI輸出輸出(OUT)端口端口：輸出本設(shè)備的：輸出本設(shè)備的MIDI消息，消息， MIDI直通直通(THRU)端口端口：將從：將從IN端口接收到的端口接收到的MIDI消息輸出到消息輸出到另一個(gè)另一個(gè)MIDI設(shè)備。它是為有多臺(tái)設(shè)備。它是為有多臺(tái)MIDI設(shè)備的設(shè)備的MIDI系統(tǒng)而設(shè)計(jì)系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，通過該端口，可以完成多臺(tái)的，通過該端

44、口，可以完成多臺(tái)MIDI設(shè)備的連接。設(shè)備的連接。 MIDI設(shè)備設(shè)備指配備了指配備了MIDI接口，可以接收和發(fā)送接口，可以接收和發(fā)送MIDI消息消息的設(shè)備。無論是的設(shè)備。無論是PC機(jī)還是合成器，只要配備了機(jī)還是合成器，只要配備了MIDI接口卡，接口卡，它就成為了一臺(tái)它就成為了一臺(tái)MIDI設(shè)備。設(shè)備。6.4.1 MIDI端口端口6.4.2 連接方式連接方式 兩臺(tái)兩臺(tái)MIDI設(shè)備的連接是最簡單的設(shè)備的連接是最簡單的MIDI系統(tǒng)系統(tǒng)。如圖。如圖6-5所示，把所示，把一臺(tái)合成器的一臺(tái)合成器的MIDI輸出端口接到另一臺(tái)合成器的輸出端口接到另一臺(tái)合成器的MIDI輸入端輸入端口。這樣，一個(gè)簡單口。這樣，一個(gè)簡

45、單MIDI系統(tǒng)的連接就完成了，每一臺(tái)合成系統(tǒng)的連接就完成了，每一臺(tái)合成器鍵盤上的演奏都能通過另一臺(tái)合成器上的音源發(fā)出聲音。器鍵盤上的演奏都能通過另一臺(tái)合成器上的音源發(fā)出聲音。 這種簡單這種簡單MIDI系統(tǒng)系統(tǒng)可以把兩臺(tái)合成器組合為一體，讓兩個(gè)演可以把兩臺(tái)合成器組合為一體，讓兩個(gè)演奏者同時(shí)演奏。奏者同時(shí)演奏。一個(gè)要求演奏技巧很高的樂曲，由一個(gè)人來一個(gè)要求演奏技巧很高的樂曲，由一個(gè)人來演奏或許有些困難，而如果分解為兩個(gè)人的演奏則就比較容演奏或許有些困難，而如果分解為兩個(gè)人的演奏則就比較容易完成。易完成。 圖圖6-5 兩臺(tái)合成器的連接兩臺(tái)合成器的連接 在由兩臺(tái)在由兩臺(tái)MIDI設(shè)備構(gòu)成的簡單系統(tǒng)中，設(shè)

46、備構(gòu)成的簡單系統(tǒng)中，MIDI設(shè)備可以沒有設(shè)備可以沒有主從之分，每臺(tái)主從之分，每臺(tái)MIDI設(shè)備送出的設(shè)備送出的MIDI消息，其目的地是明消息，其目的地是明確且惟一的。確且惟一的。 而在一般的而在一般的MIDI系統(tǒng)中通常由三臺(tái)以上的系統(tǒng)中通常由三臺(tái)以上的MIDl設(shè)備構(gòu)成，設(shè)備構(gòu)成，這時(shí)這時(shí)MIDI電纜線的連接，以及電纜線的連接，以及MIDl消息的分配則要復(fù)雜一消息的分配則要復(fù)雜一些。三臺(tái)以上的些。三臺(tái)以上的MIDI設(shè)備中，必須選定一臺(tái)設(shè)備中，必須選定一臺(tái)MIDI設(shè)備為主設(shè)備為主控設(shè)備控設(shè)備(master)，它負(fù)責(zé)傳送命令信息。其他，它負(fù)責(zé)傳送命令信息。其他MIDI設(shè)備為設(shè)備為從設(shè)備從設(shè)備(slav

47、e)，接受主控設(shè)備發(fā)出的命令信息。，接受主控設(shè)備發(fā)出的命令信息。 主控設(shè)備一般是計(jì)算機(jī)，也可以是音序器、合成器。在硬主控設(shè)備一般是計(jì)算機(jī)，也可以是音序器、合成器。在硬件方面，它需要鍵盤或琴鍵；在軟件方面，它必須配置能件方面，它需要鍵盤或琴鍵；在軟件方面，它必須配置能發(fā)出命令的相應(yīng)軟件。從設(shè)備出可以向主控設(shè)備發(fā)送發(fā)出命令的相應(yīng)軟件。從設(shè)備出可以向主控設(shè)備發(fā)送MIDI消息，這主要是鍵盤上的按鍵信息。消息，這主要是鍵盤上的按鍵信息。 這種較復(fù)雜的這種較復(fù)雜的MIDI系統(tǒng)的連接方式有以下兩種：系統(tǒng)的連接方式有以下兩種： 1雛菊花環(huán)雛菊花環(huán)(daisy chain)形連接形連接 2星形連接星形連接1雛菊

48、花環(huán)雛菊花環(huán)(daisy chain)形連接形連接 圖圖6-6 雛菊花環(huán)形雛菊花環(huán)形連接方式連接方式 該方式連接的該方式連接的MIDI設(shè)備設(shè)備必須具備必須具備直通直通(THRU)端口端口。主控設(shè)備的。主控設(shè)備的MIDI消息通過消息通過MIDI輸出輸出(OUT)端端口送到第口送到第1臺(tái)從設(shè)備的臺(tái)從設(shè)備的MIDI輸入輸入(IN)端口，第端口，第1臺(tái)從設(shè)備通過臺(tái)從設(shè)備通過MIDI直通端口將直通端口將MIDI消息轉(zhuǎn)發(fā)到第消息轉(zhuǎn)發(fā)到第2臺(tái)臺(tái)從設(shè)備的從設(shè)備的MIDI輸入端口，如果還輸入端口，如果還有第有第3臺(tái)從設(shè)備，則可以通過第臺(tái)從設(shè)備，則可以通過第2臺(tái)從設(shè)備的臺(tái)從設(shè)備的MIDI直通端口將直通端口將MID

49、I消息轉(zhuǎn)發(fā)到第消息轉(zhuǎn)發(fā)到第3臺(tái)從設(shè)備的臺(tái)從設(shè)備的MIDI輸輸入端口入端口，按這種方式可以連接，按這種方式可以連接多臺(tái)多臺(tái)MIDI設(shè)備。設(shè)備。2星形連接方式星形連接方式 圖圖6-7 星形星形連接方式連接方式 這兩種連接方式這兩種連接方式都都只適合于主從控制只適合于主從控制方式，方式，在一個(gè)系統(tǒng)在一個(gè)系統(tǒng)中只有一個(gè)主控設(shè)中只有一個(gè)主控設(shè)備，可以發(fā)出命令。備，可以發(fā)出命令。在主控設(shè)備發(fā)出的在主控設(shè)備發(fā)出的命令中。包括命令中。包括MIDI的通道信息的通道信息,通道信息與通道信息與MIDI的連接有關(guān)。的連接有關(guān)。 雛菊花環(huán)形連接中的雛菊花環(huán)形連接中的MIDI設(shè)備必須具備直通端口，對(duì)于沒有直設(shè)備必須具備直

50、通端口，對(duì)于沒有直通端口的設(shè)備，可以采用星形連接方式。通端口的設(shè)備，可以采用星形連接方式。 星形連接方式需要配備一個(gè)星形連接方式需要配備一個(gè)MIDI直通盒。直通盒。 MIDI直通盒直通盒有一個(gè)有一個(gè)MIDI輸入端口和若干個(gè)輸入端口和若干個(gè)MIDI直通端口，其功直通端口，其功能是能是把一路把一路MIDI信號(hào)分配給多路信號(hào)分配給多路MIDl信號(hào)線，以連接多個(gè)信號(hào)線，以連接多個(gè)MIDI設(shè)設(shè) 備。備。6.4.3 MIDI的通道的通道當(dāng)一個(gè)當(dāng)一個(gè)MIDI系統(tǒng)連接完成以后，無論采用雛菊花系統(tǒng)連接完成以后，無論采用雛菊花環(huán)形連接方式還是星形連接方式，都存在如何正確環(huán)形連接方式還是星形連接方式，都存在如何正確

51、傳送傳送MIDI消息的問題。消息的問題。MIDI設(shè)備的連接設(shè)備的連接只是只是提供了提供了MIDI消息傳送的消息傳送的物理物理通道通道，MIDI消息的消息的正確傳送還與正確傳送還與MIDI通道的設(shè)置通道的設(shè)置有關(guān)有關(guān)。MIDI通道的通道的設(shè)置信息用設(shè)置信息用4位二進(jìn)制代碼來區(qū)分位二進(jìn)制代碼來區(qū)分。4位二進(jìn)制代碼可以區(qū)分位二進(jìn)制代碼可以區(qū)分16個(gè)通道個(gè)通道。主控設(shè)備要發(fā)進(jìn)信息給某臺(tái)主控設(shè)備要發(fā)進(jìn)信息給某臺(tái)MIDI從設(shè)備，則需要從設(shè)備，則需要通過一種代碼來指定通過一種代碼來指定MIDI消息發(fā)送的目的地，這消息發(fā)送的目的地，這種代碼就是通道設(shè)置信息。種代碼就是通道設(shè)置信息。因此，因此，MIDI通道并不

52、是指物理上的一根電纜線，通道并不是指物理上的一根電纜線，而是而是MIDI消息中用來分配和安排消息中用來分配和安排MIDI數(shù)據(jù)流的一數(shù)據(jù)流的一種種邏輯通道邏輯通道。MIDI的通道的通道 如果一個(gè)如果一個(gè)MIDI系統(tǒng)中只系統(tǒng)中只有兩臺(tái)有兩臺(tái)MIDI設(shè)備設(shè)備：設(shè)備：設(shè)備A和設(shè)備和設(shè)備B，則，則MIDI通道信息的作用并不明顯，通道信息的作用并不明顯，A的信息發(fā)送目的地是的信息發(fā)送目的地是B，而，而B的信息發(fā)送目的地是的信息發(fā)送目的地是A。 如果一個(gè)如果一個(gè)MIDI系統(tǒng)中系統(tǒng)中有有3臺(tái)臺(tái)MIDI設(shè)備設(shè)備：l設(shè)備設(shè)備A、B和和C，它們按，它們按雛菊花環(huán)形連接。設(shè)設(shè)備雛菊花環(huán)形連接。設(shè)設(shè)備A是主控設(shè)備，它發(fā)

53、出信息的目的地是主控設(shè)備，它發(fā)出信息的目的地可以是可以是B，也可以是，也可以是C，MIDI的通道設(shè)置信息就可以用來指定的通道設(shè)置信息就可以用來指定MIDI設(shè)備設(shè)備A的信息發(fā)送目的地的信息發(fā)送目的地。 比如，通過比如，通過B和和C的面板把的面板把B設(shè)定為通道設(shè)定為通道1，C設(shè)定為通道設(shè)定為通道2。當(dāng)。當(dāng)A同時(shí)給同時(shí)給B和和C發(fā)送發(fā)送MIDI消息時(shí)，首先把發(fā)送給設(shè)備消息時(shí)，首先把發(fā)送給設(shè)備B的信息放的信息放在通道在通道1，把發(fā)送給設(shè)備，把發(fā)送給設(shè)備C的信息放在通道的信息放在通道2。 MIDI消息首先送到設(shè)備消息首先送到設(shè)備B的的MIDI輸入端口，輸入端口，MIDI設(shè)備設(shè)備B把與自把與自己所設(shè)通道號(hào)

54、相同的信息接收下來，把與自己所設(shè)通道號(hào)不相己所設(shè)通道號(hào)相同的信息接收下來，把與自己所設(shè)通道號(hào)不相同的信息通過同的信息通過MIDI直通端口送到設(shè)備直通端口送到設(shè)備C的的MIDI輸入端口。輸入端口。MIDI設(shè)備設(shè)備C然后把與自己所設(shè)通道號(hào)相同的信息接收下來，把與自然后把與自己所設(shè)通道號(hào)相同的信息接收下來，把與自己所設(shè)通道號(hào)不相同的信息通過己所設(shè)通道號(hào)不相同的信息通過MIDI直通端口再轉(zhuǎn)送出去。如直通端口再轉(zhuǎn)送出去。如果有更多的果有更多的MIDI設(shè)備，可以依次轉(zhuǎn)送。設(shè)備，可以依次轉(zhuǎn)送。 MIDI的通道的通道 一臺(tái)一臺(tái)MIDI設(shè)備并不是只能接收一個(gè)通道的數(shù)據(jù)設(shè)備并不是只能接收一個(gè)通道的數(shù)據(jù)，比如，比如

55、，一個(gè)音源可以同時(shí)接收多個(gè)通道的數(shù)據(jù)，同時(shí)演奏出多一個(gè)音源可以同時(shí)接收多個(gè)通道的數(shù)據(jù)，同時(shí)演奏出多種樂器的聲音。種樂器的聲音。 MIDI設(shè)備設(shè)備A也可以把一組信息指定給一個(gè)通道也可以把一組信息指定給一個(gè)通道，比如一組，比如一組打擊樂的演奏信息，包含各種的鼓樂，都指定給通道打擊樂的演奏信息，包含各種的鼓樂，都指定給通道10。 如果如果MIDI設(shè)備設(shè)備B或或C要向要向A發(fā)送發(fā)送MIDI消息，是否也可以用消息，是否也可以用這種方法呢這種方法呢? 回答是否定的?；卮鹗欠穸ǖ?。 因?yàn)檫@里假設(shè)因?yàn)檫@里假設(shè)MIDI設(shè)備設(shè)備A為主控設(shè)備，通道信息只能由主為主控設(shè)備，通道信息只能由主控設(shè)備發(fā)出，所以控設(shè)備發(fā)出，

56、所以B和和C不能發(fā)送通道信息。不能發(fā)送通道信息。 如果設(shè)備如果設(shè)備B或或C要向要向A發(fā)送發(fā)送MIDI消息，則消息，則A中的中的MIDI接口接口必須有兩個(gè)必須有兩個(gè)MIDI輸入端口，分別與輸入端口，分別與B和和C的的MIDI輸出端口輸出端口相連接。相連接。 如果有更多的如果有更多的MIDI設(shè)備要向設(shè)備要向A發(fā)送發(fā)送MIDI消息，則要求消息，則要求A有有更多的更多的MIDI輸入端口。輸入端口。6.4.4 MIDI系統(tǒng)連接實(shí)例系統(tǒng)連接實(shí)例上圖中上圖中MIDI鍵盤控制器對(duì)鍵盤控制器對(duì)MIDI音序器來說是一個(gè)輸音序器來說是一個(gè)輸入設(shè)備，而音序器的入設(shè)備，而音序器的MIDI OUT端口連接了幾個(gè)聲音端口連

57、接了幾個(gè)聲音模塊。模塊。 圖圖6-8 典型的典型的MIDI系統(tǒng)連接系統(tǒng)連接典型的典型的MIDI系統(tǒng)連接系統(tǒng)連接專業(yè)用戶專業(yè)用戶(如作曲家如作曲家)可以用這樣的系統(tǒng)來創(chuàng)作由幾種可以用這樣的系統(tǒng)來創(chuàng)作由幾種不同樂音組成的樂曲，每次在鍵盤上演奏單獨(dú)的樂不同樂音組成的樂曲，每次在鍵盤上演奏單獨(dú)的樂曲。曲。這些單獨(dú)的樂曲都由音序器記錄下來，然后音序器這些單獨(dú)的樂曲都由音序器記錄下來，然后音序器通過幾個(gè)聲音模塊一起播放。通過幾個(gè)聲音模塊一起播放。每首樂曲在不同的每首樂曲在不同的MIDI通道上播放，而聲音模塊可通道上播放，而聲音模塊可分別設(shè)置成接收不同的樂曲。分別設(shè)置成接收不同的樂曲。例如，聲音模塊例如，聲

58、音模塊1可設(shè)置成播放鋼琴聲并在通道可設(shè)置成播放鋼琴聲并在通道1接接收信息，模塊收信息，模塊2設(shè)置成播放低音并在通道設(shè)置成播放低音并在通道5接收信息，接收信息，而模塊而模塊3設(shè)置成播放鼓樂器并在通道設(shè)置成播放鼓樂器并在通道10上接收消息等。上接收消息等。圖圖6-9基基于于PC平平臺(tái)的臺(tái)的MIDI系系統(tǒng)統(tǒng)該系統(tǒng)使用的該系統(tǒng)使用的聲音模塊聲音模塊是一種是一種單獨(dú)的多音色聲音模塊單獨(dú)的多音色聲音模塊.該系統(tǒng)中，該系統(tǒng)中，PC機(jī)使用機(jī)使用內(nèi)置內(nèi)置MIDI接口卡接口卡，進(jìn)行，進(jìn)行MIDl消消息的發(fā)送和接收。一些諸如多媒體演示程序、教育或息的發(fā)送和接收。一些諸如多媒體演示程序、教育或游戲軟件等應(yīng)用程序?qū)⑿畔?/p>

59、通過游戲軟件等應(yīng)用程序?qū)⑿畔⑼ㄟ^PC總線發(fā)送到總線發(fā)送到MIDI接口卡，再由該卡把信息轉(zhuǎn)換成接口卡，再由該卡把信息轉(zhuǎn)換成MIDI消息，然后發(fā)消息，然后發(fā)送到多音色模塊，就能同時(shí)播放出許多不同的樂音。送到多音色模塊，就能同時(shí)播放出許多不同的樂音。 基于基于PC平臺(tái)的平臺(tái)的MIDI系統(tǒng)系統(tǒng)使用安裝在使用安裝在PC機(jī)上的高級(jí)機(jī)上的高級(jí)MIDI音序器軟件音序器軟件，用戶可把用戶可把MIDI鍵盤控制器連接到鍵盤控制器連接到MIDI接口卡接口卡的的MIDI IN端口，也可以實(shí)現(xiàn)相同的音樂創(chuàng)作端口，也可以實(shí)現(xiàn)相同的音樂創(chuàng)作功能。功能。這樣，這樣，PC機(jī)可通過音序器軟件來采集機(jī)可通過音序器軟件來采集MIDI鍵

60、鍵盤控制器發(fā)出的一系列指令。這一系列指令盤控制器發(fā)出的一系列指令。這一系列指令可記錄到以可記錄到以.MID為擴(kuò)展名的為擴(kuò)展名的MIDI文件中。文件中。在計(jì)算機(jī)上音序器可對(duì)在計(jì)算機(jī)上音序器可對(duì)MIDI文件進(jìn)行編輯和文件進(jìn)行編輯和修改。修改。最后，將最后，將MIDI指令送往音樂合成器，由合成指令送往音樂合成器，由合成器將器將MIDI指令符號(hào)進(jìn)行解釋并產(chǎn)生波形，然指令符號(hào)進(jìn)行解釋并產(chǎn)生波形，然后通過聲音發(fā)生器送往揚(yáng)聲器播放出來。后通過聲音發(fā)生器送往揚(yáng)聲器播放出來。 6.5 常見的常見的MIDI應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件 目前市面上目前市面上較流行的較流行的MIDI應(yīng)用程序有應(yīng)用程序有以下以下4類：類： 音序器