MIDI

In dieser MIDI-Norm wurde festgelegt, wie ein Steuercomputer mit den Musik-Gerätenwie Synthesizer, Keyboard oder Drum-Box zu kommunizieren haben. Die Signale werden seriell, also Bit für Bit gesendet und empfangenund zwar mit einer Geschwindigkeit von 31250 Bits/Sekunde. Die Übertragungerfolgt asynchron, das heißt, daß den Daten ein Starbit vorangestelltwird und ein Stopbit folgt:

Das Datenformat erinnert stark an die Übertragung mit der seriellenV.24-Schnittstelle, lediglich die elektrischen Eigenschaften sind anders.Man kann aber die gleichen Schnittstellen-Bausteine verwenden, dieman auch für die serielle Computerschnittstelle verwendet. Die Datenbits, die zum Beispiel vom Keyboard an die anderen Gerätegesendet werden, haben unterschiedliche Funktionen. Zuerst wird ein Statusbytegesendet, das durch ein Einsbit an der ersten Stelle erkennbar ist. DiesesByte beschreibt den Inhalt und die Anzahl der nachfolgenden Datenbits undbestimmte logische Einheiten des angesprochenen Geräts selektiert. Mitden Datenbytes, deren erste Stelle immer Null ist, lassen sich dann Informationenüber die gerade gedrückte Taste, die Stärke des Anschlags,Änderungen in Klangfarbe, Tonhöhe oder Hüllkurve übermitteln.Steuert man zum Beispiel mit einem Keyboard weitere Keyboards, dann verhaltensich alle angeschlossenen Klaviaturen so, als würde bei ihnen die gleicheTaste mit der gleichen Anschlagstärke gedrückt.

Ist nun ein Computer als 'MIDI-Sequencer' ans Keyboard angeschlossen, kann er die Daten aufnehmen und speichern. Durch späteres 'Abspielen' der MIDI-Daten lassen sich die elektronischen Musikinstrumente wieder ansteuern. Man kann die Daten aber auch auf einem Sythesizer (extern oder auf der Soundkarte ausgeben und so die Instrumente 'simulieren'.

Die MIDI-Schnittstelle kann insgesamt 16 verschiedene, voneinander unabhängige Übertragungswege (Kanäle) auf einer Leitung bedienen. Die gesteuerten Instrumente werden dabei jeweils mit ihrem MIDI-IN-Eingang an die MIDI-THRU-Buchse des Vorgängers angeschlossen. Das erste geseuerte Gerät wird an den MIDI-OUT-Ausgang des steuernden Instruments angeschlossen.

Das MIDI-Betriebssystem bietet drei Betriebsarten (Modi) um die Informationsübertragung auch sinnvoll zu nutzen: Omni-, Poly- und Mono-Mode. Diese Betriebsarten werten die Informationen, die von der Schnittstelle kommen, unterschiedlich aus:

• Im Omni-Mode ignorieren die Geräte die Kanal-Umschaltbefehle, es spielen also alle Geräte dauernd mit. Sinnvoll wäre in diesem Mode eine Kombination aus zwei Keyboards und einem Rhythmusgerät. Auf einem Keyboard wird gespielt,daszweite wertet die Tastaturbefehle aus und die Drum-Box beachtet die Programmwechsel und Synchronisations-Information.
• Im Poly-Mode reagieren die angeschlossenen Geräte nur auf Befehle mit der Kanalnummer, auf die sie vorher eingestellt wurden. In diesem Modus könnte ein Computer als Sequencer arbeiten und mit verschiedenen Kanalnummern unterschiedliche Geräte ansteuern. Keyboard 1 empfängt so auf Kanal 1 andere Daten als Keyboard 2 auf Kanal 2 und kann so eine andere Tonfolge mit anderer Klangfarbe spielen (z. B. die zweite Stimme).
• Der Mono-Mode ist die komplexeste Stufe der MIDI-Möglichkeiten. In diesem Modus, der noch bei sehr wenigen Geräten zu finden ist, kann jede Stimme, die in einem Keyboard vorhanden ist, einzeln angesteuert werden. Auf einem achtstimmiger Synthesizer können also acht verschiedenen Klänge bzw. Instrumente gleichzeitig gespielt werden.

Auch die Schaltung der MIDI-Schnittstelle unterscheidet sich von der seriellen Computerschnittstelle. Damit sich die verschiedenen Musik-Maschinen der unterschiedlichsten Hersteller auf jeden Fall gut vertragen, ist der MIDI-Eingang durch einen Optokoppler elektrisch vollkommen von der Schaltung des jeweiligen Geräts getrennt (so kann auch durch einen Kurzschluß nicht die gesamte Anlage 'in die Luft gehen'). Vom Optokoppler geht es dann zum Schnittstellenbaustein (UART), der aus den seriellen Bits wieder ein Byte zusammensetzt. Gleichzeitig läuft das Signal zu einer Buchse (MIDI-THRU), die das Signal an nachfolgende Geräte weitergibt. Der Ausgang des Geräts (also vom UART) geht direkt an die Ausgangsbuchse. Zur Verbindung der Geräte werden die im Audio-Bereich üblichen 5poligen DIN-Buchsen verwendet und man kann beliebige Verbindungskabel mit 5poligen DIN-Steckern zum Koppeln der einzelnen Geräte verwenden.

Aber auch mit solchen Sicherheits-Schaltungen gibt es Probleme, wenn die Kette aus zuvielen Geräten besteht. Es entstehen geringe Laufzeiten und Signalverzerrungen. Man greift dann zu einen MIDI-Verteiler und bedient die angeschlossenen Geräte sternförmig vom Sequencer aus.

Bei den meisten Soundkarten, z. B. Soundblaster, ist dieser Teil der MIDI-Schnittstelle nicht auf der Karte enthalten, er befindet sich in der externen MIDI-Box. Die folgende Schaltung zeigt, wie so eine MIDI-Box aussehen könnte. Die Pinnummer auf der rechten Bildseite bezeichnen die Pins der 15poligen SUB-D-Buchse auf der Soundkarte, die Pinnummern auf der linken Seite die Anschlüsse der MIDI-DIN-Buchse.

Es gibt noch zahlreiche weitere E/A-Geräte, die hier nicht besprochen wurden, z. B. Lesegeräte für Strichcodes, berührungsempfindliche Bildschirme, "Datenhandschuhe" mit Lageerkennung (X-, Y-, Z-Koordinate im Raum) und Dehnmessstreifen in den Fingern, Datenhelme mit Lageerkennung und integriertem Stereo-Monitor sowie die gesamte Prozessperipherie (Robotersteuerung, Mustererkennung, etc.).

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