Musical Instrument Digital Interface(midi)

/dans /par

Musical Instrument Digital Interface

Exemple de musique créé en format MIDI

Noms de notes, fréquences et code MIDI associés. La latéralisation du clavier est inversée dans le schéma.

Ports MIDI au format connecteur DIN5 broches et câble.

Le Musical Instrument Digital Interface ou MIDI est un protocole de communication et de commande permettant l’échange de données entre instruments de musique électronique, un ou plusieurs de ces « instruments » pouvant être des ordinateurs. Il est géré par l’International Midi Association.

La liaison est unidirectionnelle (simplex). Le grand atout de ce protocole est son interactivité : il sert à la fois pour la commande et pour l’enregistrement. Sous ce terme sont regroupées plusieurs normes, relatives au protocole logique, à l’interface physique, au format de fichier et à l’attribution des sons (GM).

La première démonstration publique eut lieu lors du NAMM de 1983, entre un Jupiter-6 (Roland) et un Prophet-600 (Sequential Circuits), par leurs deux représentants et fondateurs, Mr K pour Roland et Dave Smith pour Sequential Circuits. Dave Smith est un des concepteurs de la norme MIDI.

L’ordinateur Atari ST est considéré comme la machine ayant popularisé la norme MIDI auprès du grand public, et plus particulièrement des musiciens, notamment en raison de ses prises MIDI intégrées et de la qualité de ses séquenceurs1.

L’interface MIDI

Un séquenceur MIDI Yamaha QY10.

Physiquement, il s’agit d’une liaison série symétrique unidirectionnelle à 31.25 kbit/s, transmise via des connecteurs DIN à5 broches.

En principe, un instrument supportant la norme MIDI a une prise MIDI-IN et une prise MIDI-OUT qui permettent de mettre plusieurs instruments en cascade (ou daisy-chain). Parfois, on ajoute un MIDI-THRU qui est une copie directe du MIDI-IN, sans le temps de latence engendré par la copie sur le port MIDI-OUT.

Carte MIDI montrant les connecteurs IN, OUT et THRU.

La majorité des cartes son possédant une interface « joystick » analogique d’ancienne génération (connecteur DB15 femelle) gèrent les signaux MIDI grâce à la normeMPU401.

Certains instruments peuvent être pilotés en MIDI via leur interface USB. Il existe des convertisseurs USB↔MIDI, ces adaptateurs sont réservés aux ports USB côté ordinateur et non pas côté instruments (impossible donc de connecter un appareil MIDI en USB sur du MIDI ancienne génération). De la même manière, il existe des convertisseurs MIDI-SMPTE pour synchroniser un séquenceur (matériel ou logiciel) avec les matériels vidéo (magnétoscopes) ou audio (enregistreurs à bandes ou numériques).

Montage des appareils MIDI

Les appareils peuvent être montés en série (daisy-chain), la sortie Midi du premier se faisant vers l’entrée Midi du second ou bien en parallèle à l’aide d’un boitier Midi additionnel.

Il faut noter que les mêmes messages sont alors diffusés sur le réseau ainsi construit et que plusieurs appareils peuvent répondre simultanément, ce qui n’est pas forcément souhaité. Il est alors préférable d’utiliser des messages Sysex qui eux seront ignorés par les appareils connectés qui ne reconnaissent pas leur identité.

Messages MIDI

Les informations sont envoyées de manière numérique (c’est-à-dire non analogique), en série, à une vitesse de 31 250 bauds, soit approximativement 3,8 Ko/s. Chaque connexion envoie des messages musicaux standard, comme note-on (début de note), note-off (fin de note), volume, pitch-bend (modulation de la hauteur de la note) et des signaux de modulation codés avec un identificateur de canal (il peut y en avoir jusqu’à 16).

Les messages de note vont du C-1 (note 0, située 5 octaves en dessous du C4 situé sous la partition en clé de sol, soit 8,175 Hz) au G9 (note 127, soit 5 octaves au-dessus du sol moyen soit 12 557 Hz) avec une résolution d’un demi-ton. Le pitch peut être réglé de ± 1/2 ton avec une précision d’ 1/4 096 de demi-ton au moyen du message pitch-bend. On trouve ainsi des convertisseurs MIDI pour la plupart des instruments de musique (trompettes, guitares, etc.). Cela permettra, par exemple, de jouer du piano avec une guitare ou encore du synthétiseur avec une trompette.

Le MIDI peut être utilisé pour jouer des gammes non tempérées. Aucune standardisation n’existe pour l’instant ; cependant certains constructeurs d’instruments MIDI proposent des fonctions microtonales plus ou moins développées à l’aide de messages propriétaires que l’on peut enregistrer et transmettre avec les messagessystème exclusif (SysEx).

Issue de la notation MIDI des hauteurs musicales, l’unité dénommée midicent, non officielle mais très pratique, est souvent utilisée pour noter les accords non standard et les analyses acoustiques. Chaque midicent correspondant alors à un centième de demi-ton. Ainsi un do 3, noté 60 avec la norme MIDI, est noté 6 000 en midicent, un do 3 augmenté d’un quart de ton, 6 050, un ré 3, 6 200… (cette unité n’est donc pas incluse dans la norme MIDI, elle en est seulement issue).

La possibilité de multiplexer 16 canaux sur un seul fil permet de contrôler plusieurs instruments.

De la même manière, on trouve des connexions MIDI sur des appareils du type de pédalier d’effets pour guitariste, le midi servant dans ce cas à changer les programmes ou à les moduler en cours de jeu. On trouve aussi des connexions MIDI sur les consoles lumière type jeux d’orgue afin de séquencer les différents éclairages. On en trouve aussi sur les magnétophones numériques pour la synchronisation des commandes de transport.

General MIDI

Le standard MIDI ne spécifie pas quel numéro (de 0 à 127) correspond à quelle sonorité d’instrument. La norme General MIDI a été une tentative de normalisation de ces sonorités. En informatique, elle a un certain succès, mais pas tellement en musique proprement dite.

MS Windows version 3 était livré avec une application MIDI mapper permettant de changer à la volée des numéros de canaux afin d’harmoniser des instruments n’étant pas au standard General Midi.

Le General MIDI connaîtra à son tour deux extensions : le GS de Roland et le XG de Yamaha. Ces 2 extensions sont propriétaires à leur fabricant et permettent d’ajouter des effets supplémentaires aux séquences midi ou de choisir des sons alternatifs à ceux proposés de base en General MIDI. Les appareils estampillés GS ou XG sont compatibles General MIDI.

En 1999, la version 2 du General MIDI est officiellement lancée, augmentant le nombre de sons et de contrôles. Elle reste compatible avec la version 1.

De nombreux logiciels de lecture (libres ou propriétaires) des séquences MIDI (Timidity++, Rosegarden, QuickTime, Alsa, Jack, etc.) existent sur la plupart des grandssystèmes d’exploitation (Linux, Mac OS, MS Windows, etc.) grâce à une banque Général MIDI en général intégrée. Cette dernière est librement modifiable et l’on trouve d’autres banques d’échantillons pouvant offrir une grande qualité sonore.

Norme POMI

Il existe une norme spécifiquement développée pour piloter les orgues à tuyaux et les orgues numériques en tenant compte des spécificités de l’orgue (jeux multiples sur le même canal), c’est la norme POMI pour Pipe Organ Midi Interface.

Contrôleur MIDI

Les contrôleurs MIDI sont des surfaces de contrôles pouvant posséder des touches, des fader, des pads ou des boutons rotatifs. Ces contrôleurs ne sont pas des périphériques de gestion du son ou de restitution ; ils ne produisent que des données MIDI. Jean Michel Jarre utilisait une harpe virtuelle, faite de lasers, comme surface de contrôle. Ces contrôleurs peuvent avoir un écran LCD rétro-éclairé. Quels que soient les éléments qui composent la surface de contrôle, tous les boutons, curseurs, faders, touches, pads sont assignables à chaque élément de l’interface visuelle du logiciel grâce à des setups (fichiers de configuration). En concert pour l’éclairage, le MIDI laisse place au protocole de communication basé sur câble XLR : le DMX (voir X10).

Clavier maître

Clavier maître de base

Les claviers maître n’émettent pas de sons mais envoient des messages MIDI aux équipements.

Dans un ensemble de connexions MIDI, on utilise le « clavier maître » pour piloter des expandeurs, des synthétiseurs, des séquenceurs, ou d’autres instruments compatibles afin d’enregistrer des séquences MIDI, écrire de la musique ou produire de la musique. Les codes MIDI traduisent le jeu du musicien sur un clavier (MIDI ou d’un synthétiseur). La particularité d’un bon clavier maître est d’offrir un toucher lourd (type toucher de mécanique de piano) et de posséder les fonctions de vélocité et de répétition de pressions (after-touch). Il peut également permettre la division du clavier (split) en plusieurs portions pouvant envoyer chacune les commandes MIDI sur des canaux différents. Ceci est obtenu en configurant le clavier (voir les caractéristiques dans la notice du fabricant).

Surface de contrôle avec pads

Les contrôleurs midi peuvent aussi être des surfaces de contrôle USB et MIDI sensibles au toucher sous forme de pad. Ces pads peuvent être sensibles à la vélocité et à la tenue et lumineux. Ces contrôleurs sont utilisés dans le domaine musical

Surface de contrôle avec pédales

Les pédales (à ne pas confondre avec pédalier) permettent de moduler le son d’un instrument. Il existe des pédales d’expression ou de modélisation. Recouvertes de caoutchouc, elles utilisent souvent des connecteurs de type jack 6,35 mm. Ces contrôleurs sont utilisés dans le domaine musical comme pédale de

modélisation pour contrôler un ampli ou avec une guitare ou une basse (pédale wha wha). Ils se composent selon le cas de leds, de potentiomètres. La qualité réside dans le poids et la robustesse pour une utilisation en concert. À ne pas confondre avec les pédales d’expression analogiques, qui modifient directement le son, telles que la cry baby.

d’expression pour contrôler le son rendu avec un clavier MIDI (pédale de volume, sustain).

lancer les différents patchs lors d’une représentation live lorsque les mains sont trop occupées sur l’instrument.

Surface de contrôle avec roues

Ces molettes sont horizontales (Jog wheel) ou verticales (roulette molette) et possèdent souvent des boutons à proximité. Ces contrôleurs sont utilisés dans le monde des DJ : la surface de contrôle permet de remplacer les platines de lecture disque et de mixer facilement (voir le site de DeckaDance pour connaître une liste assez exhaustive des périphériques MIDI compatibles DJ)

dans le monde claviériste : les molettes sont souvent au nombre de deux sur un clavier maître et permettent de gérer le pitch bend et la modulation. Elle permettent de doser les effets avec plus de précision qu’un bouton (pad) ou un joystick.

dans le monde audio vidéo : la jog wheel sert à se déplacer sur la time line et est souvent associée à des boutons de transport.

dans le monde du dessin industriel et cartographie pour naviguer et manipuler facilement dans un monde 3D comme la souris 3D connexion space navigator.

Surface de contrôle avec fader

Ce type d’interface provient des console de mixages comme la surface de contrôle Behringer BCF2000, ou la mackie control. Certaines consoles ont des fadersmotorisés.

Surface de contrôle avec boutons

Cette interface se trouve sur des claviers maîtres. Ces périphériques utilisent un sous ensemble de la norme MIDI appelé MIDI Machine Control (MMC). Le MMC transmet des messages system Exclusive (SysEx) qui permettent de contrôler à distance des périphériques d’enregistrement et de reproduction audio/vidéo : play, fast, stop, pause, record, rewind. C’est l’équivalent du protocole LANC et JLip utilisé pour les magnétoscopes et les caméscopes de Sony et JVC (voir wikipédia en anglais).

Contrôles mixtes

Sur un même appareil, il est possible de trouver les différentes possibilités décrites ci-dessus. Pour les instruments de type « orgue de salon » par exemple, les messages Midi seront émis sur 3 canaux: un pour les notes jouées sur le clavier supérieur, un autre pour les notes jouées sur le clavier inférieur et enfin un dernier pour les notes émises par le pédalier. L’expandeur connecté devra donc écouter sur ces mêmes canaux pour pouvoir reproduire la mélodie de l’organiste.

Format de fichier MIDI

Le format de fichier MIDI SMF (standard MIDI file) a été défini en 1988, pour stocker les commandes MIDI sur disquettes en y ajoutant des informations temporelles.

On peut les créer soit en connectant un instrument MIDI à l’entrée MIDI d’un ordinateur, soit à l’aide d’un logiciel séquenceur. Le format MIDI est très compact.

Il y a 3 formats différents de fichiers MIDI :

  • 0 : une seule piste contenant les messages des 16 canaux  ;
  • 1 : plusieurs pistes jouées simultanément ;
  • 2 : plusieurs pistes jouées séquentiellement (rarement utilisé).

Les fichiers sont le plus souvent de type « 1 », car il est plus pratique de séparer les pistes, mais certains synthétiseurs ne supportent que le format 0. Des logicielsdivers permettent de convertir un format en un autre.

Actuellement, un fichier midi standard se présente avec l’extension .mid ou .midi.

Fichiers MIDI-KARAOKE

Ces fichiers portent l’extension .kar au lieu de .mid, mais ce sont de véritables fichiers MIDI avec une piste karaoké contenant des paroles que certains matériels/logiciels sont capables d’afficher de manière défilante et synchronisée avec la musique. Ils sont reconnus par les logiciels propriétaires QuickTime d’Apple etvanBasco’s Karaoke Player, ou par les logiciels libres Kmid et PyKaraoke par exemple.

Utilisation détournée de l’interface

L’interface midi de certains ordinateurs Atari a servi pour l’établissement de réseaux d’ordinateurs.

Cette norme de mise en réseau portait le nom midinet, ce qui a donné naissance à certaines plaisanteries en raison de l’homophone midinette.

Voir aussi

Sur les autres projets Wikimedia :

Articles connexes

Liens externes

(en) Le site officiel de la norme MIDI www.midi.org

La norme MIDI
(en) The International MIDI Association, « Standard MIDI-File Format Spec. 1.1 » (Archive • Wikiwix • Archive.is • Google • Que faire ?)
(en) MIDI File Format Par Sonic Spot
Lexique du standard, du matériel et des logiciels MIDI, par l’Académie de Limoges
Liste des « Contrôleurs midi«  (Académie de Limoges)
Initiation aux spécifications du langage MIDI
Recherche de fichiers MIDI
Moteur de recherche de fichiers MIDI
Un classement des bases de données MIDI
Logiciel
Le MIDI, par sa simplicité d’utilisation permet de faire beaucoup de choses, autres que de la musique :
Pure Data, logiciel gratuit permettant d’interagir en temps réel sur le son, l’image, la lumière, et permettant la communication MIDI. Logiciel créé par Miller Puckett
Max-MSP le logiciel de l’Ircam, basé sur le travail de Miller Puckett, Patch
Matériel
un blog de « midification » d’instruments mécaniques

Contenu soumis à la licence CC-BY-SA. Source : Article Musical Instrument Digital Interface de Wikipédia en français (auteurs)