Zaloguj
MIDI (ang. Musical Instrument Digital Interface – cyfrowy interfejs instrumentów muzycznych) był pomysłem prezesa firmy Roland, Ikutaro Kakehashiego, który doszedł do wniosku, że istniejące wcześniej standardy łączności między instrumentami elektronicznymi były ograniczone przez brak kompatybilności. Tylko standard CV, używany w syntezatorach analogowych, był w miarę popularny, ale miał liczne ograniczenia, zwłaszcza gdy rosła popularność instrumentów cyfrowych i komputerów. Kakehashi uznał, iż jeden, tani i prosty standard, wspólny dla wszystkich, będzie dobry dla rozwoju branży instrumentów elektronicznych. Z początku nad projektem pracowały firmy japońskie: Roland, Kawai, Yamaha i Korg, a także amerykańska firma Sequential Circuits. Standard został zaprezentowany pierwszego lutego 1983 roku. Pierwsza specyfikacja została opublikowana w sierpniu tego samego roku. W bazowej formie obejmował on jedynie protokół komunikacyjny: warstwę fizyczną i format komunikatów. W późniejszych latach dodano format plików MIDI (.mid) przechowujący sekwencje komunikatów tworzące utwór muzyczny. W 1991 roku protokół został uzupełniony o standard General MIDI (GM, GM-1), który dokładnie określał, co oznaczają poszczególne komunikaty protokołu MIDI, narzucał minimalne wymagania względem kompatybilnych instrumentów (na przykład 24-głosową polifonię), a także określał listę 128 brzmień i efektów, które każdy instrument i moduł brzmieniowy muszą posiadać. Przedtem bowiem różne urządzenia odtwarzały zupełnie inne brzmienia po otrzymaniu tego samego komunikatu, z taką samą wartością parametru Program Number. Choć do każdej wartości Program Number przypisany jest konkretny instrument, to w praktyce implementacja jego brzmienia była już w gestii poszczególnych producentów. Nawet teraz, w dobie powszechnego stosowania gotowych próbek PCM, różne urządzenia mogą oferować nieco odmienne od siebie brzmienia.
Standard MIDI doczekał się też implementacji USB, FireWire, a nawet Bluetooth. Obecnie wdrażany jest bardziej rozbudowany standard MIDI 2.0, zaprezentowany w 2020 roku, a pierwsze kompatybilne z nim produkty pojawiły się pod koniec 2023 roku. Mimo to wiele istniejących produktów wciąż implementuje standard MIDI 1.0, choć nowy protokół jest w pełni kompatybilny wstecznie. W tym artykule skupimy się na jednej klasie urządzeń MIDI, mianowicie na kontrolerach, które to pozwalają na fizyczne sterowanie sprzętowymi i programowymi instrumentami, syntezatorami, sekwencerami, a także programami DAW. Wiele z nich wygląda i działa standardowo, choć istnieją też bardziej unikalne kontrolery.
Specyfikacja techniczna standardu MIDI
Standard MIDI opiera się na przesyłaniu relatywnie krótkich komunikatów za pomocą transmisji szeregowej. Warstwa fizyczna protokołu bazuje na pętli prądowej z izolacją optyczną po stronie odbiorcy. Taka forma łączności pozwala na zachowanie wysokiej odporności na zakłócenia i pełnej, galwanicznej izolacji, jako że tylko strona nadawcza ma przyłączony ekran. Do połączeń wykorzystuje się 5-pinowe gniazda DIN, z czego tylko trzy są użyte po stronie nadawczej, a dwa po stronie odbiorczej. Niekiedy spotykało się też wariant oparty na złączach TRS (jack 6,3 mm), a w mniejszych urządzeniach – miniDIN. Fizyczną implementację przedstawia rysunek 1.
Domyślnym stanem jest stan wysoki, każdy bajt transmitowany jest z bitem startu (stan niski) i zawiera osiem bitów danych, zwieńczonych bitem stopu (stan wysoki). Protokół nie przewiduje bitów parzystości. Prędkość transmisji to 31250 bps, typowy komunikat MIDI zawiera trzy bajty, a jego przesłanie zajmuje niespełna milisekundę. Implementacje USB czy Bluetooth są bardziej złożone; Czytelnik może się z nimi zapoznać sięgając do stosownych specyfikacji, choć od strony protokołu komunikaty są te same.
Pierwszy bajt wiadomości MIDI definiuje jej znaczenie. Najbardziej znaczący bit określa, czy wiadomość informuje o statusie, czy jest poleceniem, czy też bajtem danych. W przypadku komunikatów o statusie kolejne trzy bity określają typ polecenia, a pozostałe cztery – kanał. Standard MIDI przewiduje 16 kanałów. Tabela 1 zestawia wszystkie podstawowe polecenia protokołu MIDI.
Każdy komunikat statusu, z wyjątkiem komunikatu System, zawiera numer kanału MIDI. Spośród 16 wspomnianych kanałów, ten o numerze 10 jest przypisany zestawom perkusyjnym. Dla zaoszczędzenia czasu protokół MIDI dopuszcza wysłanie jednego bajtu statusu (np. Note on), po którym następują kolejne pary bajtów danych. Wartość bajtu velocity dla Note on równa 0 jest równoznaczna z wysłaniem komunikatu Note off. Komunikat Program Change zmienia przypisane do kanału brzmienie. Komunikaty Polyphonic Pressure i Channel Pressure realizują funkcję aftertouch w wersji polifonicznej i monofonicznej. Warto nadmienić, że producenci dodali pewną modyfikację do sposobu wykorzystywania komunikatów Pressure, Velocity i Pitch Bend – zakładając, iż użytkownik może zazwyczaj zagrać maksymalnie dziesięć tonów, każde zdarzenie Note on zostaje przypisane do własnego kanału (0...15, za wyjątkiem kanału 10), dzięki czemu każdy ton może dostać własną wartość Pitch Bend, Channel Pressure i Polyphonic Pressure. Rozwiązanie to nazywane jest MIDI Polyphonic Expression i oznaczane jest skrótem MPE.
Komunikaty Control Change są z kolei używane do przesyłania parametrów kontrolnych. Ponieważ każdy komunikat CC zawiera numer kanału oraz numer kontrolera, to jeden kontroler MIDI w teorii może sterować do 2048 parametrami. W praktyce niektóre komunikaty CC mają przypisane stałe znaczenia. Przykłady zestawia tabela 2.
Komunikaty System (0xF) realizują szereg funkcji kontrolnych. Jeśli pierwszy bit w drugiej połówce bajtu Status jest ustawiony na 1, komunikat jest typu System Real Time, co oznacza, że jest to komunikat priorytetowy. Tabela 3 zestawia znaczenie poszczególnych komunikatów.
Poza tymi komunikatami istnieje jeszcze grupa komunikatów specjalnych, System Common Message. Dwa komunikaty, 0xF0 i 0xF7 mają szczególne znaczenie: pierwszy z nich zaczyna transmisję System Exclusive, a drugi ją kończy. Ten typ komunikacji oznacza się jako SysEx, a jego format i zawartość zależą od producenta. Za pomocą SysEx można stworzyć lub załadować kopię zapasową ustawień i parametrów urządzenia MIDI, przesłać nowe próbki lub uzyskać dostęp do głębszych parametrów, niedostępnych przez standardowe komunikaty MIDI. Tą drogą realizowano też aktualizację oprogramowania urządzenia. Warto nadmienić, że bajty danych nadal mają formę 0b0xxxxxx co oznacza, że nie da się łatwo przesłać wartości ośmiobitowych. Stosuje się wtedy dwie metody: albo w kolejnych komunikatach przesyła się pierwszą, a potem drugą połowę bajtu, albo w drugiej wysyła się siedem bajtów bez bitów MSB, te zaś wysyła się „zbiorczo” ósmym bajtem.
Komunikat 0xF1 pozwala przesłać dokładną wartość czasu MTC – MIDI Time Code. Po tym bajcie następuje oktet danych w formacie 0b0nnndddd. Część nnn wskazuje, którą cyfrę 8-cyfrowego kodu przesyłamy, zaś dddd to wartość tej cyfry. Komunikat ten jest używany do synchronizacji urządzeń MIDI, na przykład z oświetleniem, odtwarzaczami kasetowymi lub video. Pokrewnym komunikatem jest 0xF2, Song Position Pointer (SPP), czyli wskaźnik miejsca w utworze. Po tym komunikacie następują dwa bajty danych, z czego pierwszy zawiera wartość LSB, a drugi MSB 14-bitowego słowa wskazującego, jak daleko od początku utworu powinien być wskaźnik w wielokrotnościach nuty szesnastkowej. Dla przykładu: komunikat 0xF2 0x10 0x00 przesuwa wskaźnik o 16 szesnastek od początku utworu. Przekłada się to na dokładnie 4 ćwierćnuty, co przy tempie 120 BPM oznacza umieszczenie wskaźnika dokładnie w 2. sekundzie nagrania. Komenda 0xF3 to komunikat Song Select, po którym następuje jeden bajt danych pozwalający wybrać jeden z 128 utworów. W połączeniu z komunikatami System Real Time Start, Stop i Continue oraz z komunikatem SPP pozwala to kontrolować występ na żywo.
Standard MIDI 2.0 wprowadza względem wersji 1.0 szereg kluczowych zmian. Przede wszystkim komunikacja między hostem, a kontrolerem jest dwukierunkowa, komunikaty nie są więc wysyłane „w ciemno”. Co więcej, przy podłączeniu urządzenia host może się „dowiedzieć”, co dane urządzenie potrafi. Dla przykładu: program DAW może automatycznie zmapować kontrolowane parametry i funkcje na fizycznym kontrolerze, ponieważ ten przekazał informacje o swoich możliwościach i konfiguracji. Drugą istotną zmianą jest stosowanie 32-bitowych wartości zamiast 7- i 14-bitowych, jak w MIDI 1.0. Zwiększa to wydatnie precyzję kontroli, szczególnie przy emulacji wirtualnych instrumentów analogowych. Trzecia zmiana dotyczy sposobu realizacji zdarzeń Note on: w standardzie 2.0 każda nuta ma przypisany szereg parametrów ekspresji co oznacza, iż nie potrzeba implementować MPE. Ostatnią, wyróżniającą cechą jest timestamping każdego komunikatu MIDI. Dzięki temu synchronizacja instrumentów i urządzeń jest dużo precyzyjniejsza i nie trzeba już generować globalnego zegara systemowego. Standard pozostaje jednak kompatybilny wstecznie z urządzeniami MIDI 1.0, szczególnie przy używaniu połączeń DIN.
Keyboardy i klawiatury sterujące
Pierwszymi seryjnie produkowanymi instrumentami z interfejsem MIDI były syntezatory Roland Jupiter 6 (fotografia 1), JX-3P oraz Sequential Circuits Prophet 600 (fotografia 2), które pojawiły się na rynku w 1983 roku.
Początkowo zakładano, że nowy standard posłuży przede wszystkim do zdalnej kontroli innych instrumentów – do tego właśnie przeznaczone były wcześniejsze rozwiązania. W 1984 roku na rynek weszła klawiatura sterująca Roland MKB-1000 (fotografia 3), która jest uznawana za pierwszy, dedykowany kontroler MIDI.
Klawiatura ta miała 88 ważonych, drewnianych klawiszy, które całkiem dobrze naśladowały odczucia podczas gry na klasycznym fortepianie. Klawiatura ta miała kontrolować inne instrumenty, dlatego też producent dodał pamięć 128 nastaw (patches – nazwa wywodzi się od nazwy kabli używanych w modularnych syntezatorach analogowych do łączenia modułów). Równolegle Roland wypuścił model MKB-300 – krótszy o oktawę, w którym klawiatura była w stylu „syntezatorowym”. Oba modele rejestrowały też prędkość naciśnięcia (ang. velocity – parametr wpływający na głośność, a czasem i tembr instrumentu). W 1985 roku Yamaha wprowadziła swój model KX88, który jako pierwszy pozwalał kontrolować dowolny parametr dostępny w standardzie MIDI. Oczywiście żadna z tych klawiatur sama z siebie nie wydawała dźwięków, czym odróżniały się od syntezatorów i keyboardów. W 1984 roku Roland wypuścił też kartę MIDI dla komputerów PC, model MPU-401, a zastosowany w niej układ scalony był potem udostępniony innym producentom sprzętu. Karta ta pozwalała komputerowi kontrolować kompatybilne instrumenty, a także zapisywać zagrane sekwencje w pamięci, by potem odtwarzać je ponownie. Komputer PC stał się dzięki temu narzędziem do komponowania muzyki, choć dopiero trzy lata później pojawiły się na rynku karty dźwiękowe AdLib czy Sound Blaster.
W 1986 roku na rynku pojawił się komputer Commodore Amiga wyposażony w porty MIDI oraz układ dźwiękowy, zdolny do odtwarzania do czterech próbek PCM naraz. Cenowo rozwiązanie Commodore było znacznie tańsze od zakupu komputera PC, a przy tym łatwiejsze w użyciu. Amiga dość szybko doczekała się szeregu aplikacji do tworzenia muzyki, a jedną z najważniejszych był stworzony w 1987 roku przez niemieckiego programistę Karstena Obarskiego Ultimate Soundtracker. Program ten oferował cztery kanały próbek, które były odtwarzane równolegle według zapisanej w kolumnach sekwencji. Obarski stworzył też format plików MOD, który zawierał w sobie zarówno zapis sekwencji do odtworzenia, jak i same próbki, dzięki czemu plik brzmiał zawsze tak samo. Ten program nie odniósł sukcesu i wkrótce powstały dwa inne: NoiseTracker, który naprawiał błędy oryginału oraz ProTracker, który stał się de facto standardem. Początkowo trackery w ogóle nie korzystały z portów MIDI, dopiero OctaMED w 1989 roku zaczął je wspierać, ProTracker zaś doczekał się takiej implementacji dopiero w latach 90. Inaczej sprawa ma się z sekwencerami MIDI – jednym z nich był Dr. T’s Keyboard Controlled Sequencer (KCS) z 1987 roku. Program pozwalał na zaawansowaną pracę z MIDI, ale miał skomplikowany, tekstowy interfejs.
Również w 1987 roku pojawił się program Master Tracks Pro, który nie był może aż tak zaawansowany, ale oferował przejrzysty interfejs. Ciekawym i bardzo popularnym wśród hobbystów programem był Deluxe Music Construction Set (DMCS) z 1986 roku, wydany przez Electronic Arts. Pozwalał na komponowanie muzyki korzystając z interfejsu MIDI i wewnętrznych dźwięków Amigi, oferując przy tym bardzo ładny interfejs. W 1988 roku Amiga doczekała się programu Music-X, który łączył w sobie sekwencer MIDI, kolekcję gotowych brzmień i edytor próbek.
Dzięki bogatej ofercie oprogramowania, Amiga była popularnym narzędziem tworzenia muzyki wśród hobbystów. Profesjonaliści używali jednak innego komputera: Atari ST. Sprzęt ten był tańszy od Amigi, ale miał dużo gorszy dźwięk, oparty na prostym układzie Yamaha YM2149. Za to interfejs MIDI połączony był bezpośrednio z szyną systemową, co całkowicie eliminowało problemy latencji czy gubienia komunikatów. To zdecydowało o dominacji Atari ST w studiach nagraniowych. Używali go m.in. Jean-Michel Jarre, Mike Oldfield, Fatboy Slim czy Depeche Mode. Na tej platformie narodziły się programy takie jak Steinbeg Pro-24 (który ewoluował później do Cubase) czy C-LAB Creato, przekształcony później w Logic Pro.
Druga połowa lat osiemdziesiątych, a szczególnie ich końcówka oraz wczesne lata dziewięćdziesiąte, przyniosły wyraźne zmiany na rynku keyboardów, syntezatorów i samych komputerów. Wczesne keyboardy używały syntezy analogowej lub prostej syntezy cyfrowej, jednak to znacząco ograniczało możliwości. Z czasem zaczęto wprowadzać próbki PCM zakodowane w pamięci ROM instrumentu, ale ogromne znaczenie miała sama jakość próbek. Ten format dominuje również obecnie, a jakość brzmień różni się znacznie w zależności od półki cenowej samego instrumentu. W 1988 roku pojawił się format plików SMF (Standard MIDI File) z rozszerzeniem *.mid. Lepsze karty dźwiękowe PC oraz zewnętrzne moduły brzmieniowe pozwalały odtwarzać te pliki korzystając z zakodowanych próbek. Problem był jednak w tym, iż każdy producent sam decydował, pod jakim programem będzie dostępne konkretne brzmienie, więc użytkownik nigdy nie był pewien, jak dany plik zabrzmi na jego konfiguracji sprzętowej. Twórcy gier, chcący dodać muzykę w tym formacie do swoich produkcji, musieli dodawać obsługę dla najróżniejszych kart dźwiękowych czy modułów brzmieniowych po to, by zagwarantować najlepsze możliwe brzmienie i kompatybilność. W 1991 roku pojawił się standard General MIDI, który przypisywał na stałe pierwsze 128 instrumentów (Program Number), określał minimalną polifonię 24 dźwięków naraz oraz przypisywał kanał 10. standardu MIDI jako kanał perkusji. Wczesne urządzenia i karty GM używały od około 512 kB do 1 MB pamięci próbek, choć droższe modele mogły mieć nawet 4 MB pamięci. Pod koniec lat 90. pojawiły się SoundFonty, czyli format zapisu brzmień oparty na nagraniach prawdziwych instrumentów (format pliku *.SF2) – w tym wypadku rozmiar banku mógł wynosić od 32 MB do 128 MB. Microsoft GS WaveTable Synth, odpowiadający za brzmienie plików MIDI, wciąż używa tego samego banku próbek stworzonego przez firmę Roland w latach 90. na zlecenie Microsoftu. Bank ten zajmuje 1,2...3 MB pamięci. Standard GM miał też znaczenie dla keyboardów, gdyż narzucił tę samą listę brzmień dla instrumentów różnych producentów. Przed jego powstaniem dwa pokrewne modele tego samego producenta mogły się radykalnie różnić pod względem posiadanych brzmień i ich kolejności.
Przy okazji należy też poruszyć kwestię podłączenia zewnętrznego urządzenia MIDI do komputera. Przed premierą standardu USB (i jeszcze przez kilka następujących po niej lat) karty dźwiękowe lub płyty główne były wyposażone w gniazdo DA-15 opisane jako GamePort. Gniazdo to pozwalało na podłączenie gamepada, joysticka albo kierownicy do komputera, jednak jego dodatkową funkcją było wejście i wyjście MIDI. Używając specjalnej przejściówki (często w formie przelotki) użytkownik mógł podłączyć dowolne urządzenie MIDI do komputera. Standard USB wyparł jednak to gniazdo z użycia, zarówno w roli portu kontrolerów gier oraz MIDI. Obecnie znakomita większość keyboardów oraz wszystkie klawiatury sterujące używają USB jako głównej metody łączności z komputerem. Wiele keyboardów i klawiatur sterujących wciąż oferuje jednak porty MIDI w standardzie DIN lub miniDIN, by zachować kompatybilność ze starszymi urządzeniami. Dostępne są też interfejsy MIDI-USB, ale tańsze modele wykazują potworną latencję, sięgającą niekiedy 500 ms, co jest absolutnie nieakceptowalne.
Cechą wspólną wszystkich keyboardów i klawiatur MIDI jest sam mechanizm klawiszowy (ang. keybed). Keyboardy dla dzieci zainteresowanych muzyką (stojące klasę wyżej niż najtańsze zabawki do generowania hałasu), jak na przykład Casio SA-51 (fotografia 4) oferujący 32 klawisze (2,5 oktawy) w rozmiarze mini, 100 brzmień, 50 rytmów oraz 10 przykładowych piosenek.
Nie dysponuje on jednak wsparciem dla MIDI, ale jest adekwatnym instrumentem na początek drogi z muzyką. Ciekawie wygląda podobny rozmiarowo instrument firmy Yamaha, PSS-A50 (fotografia 5). Wspiera on MIDI przez USB i ma więcej wspólnego z typową klawiaturą sterującą, niż z keyboardem, choć i tak może pochwalić się 49 wbudowanymi brzmieniami oraz 37 klawiszami w rozmiarze mini, wspierającymi obsługę funkcji velocity. Posiada przy tym bardzo rozbudowany arpeggiator, czyli funkcję zmiany kombinacji klawiszy wciśniętych razem na sekwencję kolejnych dźwięków – jest to typowa funkcja dedykowanych klawiatur sterujących. Model PSS-A50 ma aż 138 wzorów arpeggiów do wyboru – ponad trzy razy więcej niż brzmień.
Przyjęło się, iż dla keyboardów do poważniejszej nauki minimalna wielkość klawiatury to 49 klawiszy w rozmiarze standardowym. Daje to cztery oktawy, po dwie na rękę, choć 61 klawiszy (5 oktaw) to najpopularniejszy format wśród tanich instrumentów. Przykładem może być keyboard Casio CT-S100 (fotografia 6), który oferuje 61 klawiszy, 122 brzmienia i, co dla nas istotne, wspiera MIDI przez USB.
Z kolei w ofercie marki Yamaha dobrym przykładem są keyboardy PSR-E373 i PSR-E383. Co ważne, w tej klasie cenowej już otrzymujemy funkcję velocity, choć sam mechanizm klawiszowy jest typu syntezatorowego. Dopiero droższe keyboardy oferują klawisze półważone i ważone, które są w stanie w przybliżeniu naśladować grę na prawdziwym fortepianie. Spotyka się te rozwiązania w keyboardach o 88 klawiszach i, oczywiście, w pianinach cyfrowych. Niektórzy producenci implementują klawisze z mechanizmem równie złożonym, co w prawdziwym fortepianie, z wieloma ruchomymi elementami. Jest to najbardziej realistyczne, dostępne na rynku odwzorowanie uczucia gry na fortepianie, ale doceni to tylko osoba, która zwykle gra na prawdziwym instrumencie. Dla wszystkich innych, w opinii Autora, wystarczy w zupełności klawiatura ważona lub półważona.
Sprawa ma się zgoła odmiennie w przypadku klawiatur sterujących MIDI. Modele takie jak Arturia MiniLab 3 (fotografia 7) czy Akai MPK Mini 4 (fotografia 8) mają tylko 25 klawiszy, ale jest to liczba wystarczająca do pracy w programach DAW.
Klawisze są dynamiczne, choć w stylu syntezatorowym. W obu urządzeniach dostajemy dodatkowe pokrętła (Akai) czy pola dotykowe (Arturia), pozwalające na kontrolę modulacji i pitch bend (odstrajanie). Dwie oktawy mogą się wydawać niewystarczającą liczbą, ale obie klawiatury dysponują skrótami do szybkiej transpozycji o oktawę. Tym, co odróżnia klawiatury sterujące od keyboardów, są dodatkowe elementy kontrolne. Gumowe, podświetlane pady czułe na siłę nacisku pozwalają na wybijanie rytmów na wirtualnym automacie perkusyjnym, z kolei enkodery i potencjometry suwakowe pozwalają na kontrolowanie parametrów w programach DAW. Obaj przywołani producenci oferują swoje dedykowane programy ze zbiorami wirtualnych instrumentów, których parametry można kontrolować z poziomu klawiatury.
Aplikacje te mogą działać samodzielnie lub być importowane jako wtyczki do programów DAW. Pod względem takiej integracji liderem jest inna jednak firma – Native Instruments. Dobrym przykładem jest klawiatura Native Instruments Komplete Kontrol A25 (fotografia 9). Oferuje te same funkcje, co wymienione wcześniej modele Akai i Arturia, ale ma tylko 8 enkoderów i jest pozbawiona padów czy potencjometrów. Siła tej klawiatury tkwi w oprogramowaniu Komplete Kontrol i ogromnej bibliotece instrumentów wirtualnych i presetów, które posiada firma Native Instruments. Część tego pakietu dostępna jest za darmo dla każdego.
Klawiatury sterujące dostępne są też w większych rozmiarach: 32, 37, 49, 61, 73 i 88 klawiszy. Często z różną liczbą dodatków, jak pady, suwaki czy pokrętła i dodatkowe przyciski do kontroli oprogramowania DAW. Bardziej zaawansowane modele oferują szereg dodatkowych funkcji, jak możliwość podłączenia pedału sustain (podtrzymanie wybrzmiewania klawiszy, stosowane w grze fortepianowej) czy pedału ekspresji (dodatkowy efekt lub modulacja brzmienia). Większe klawiatury mają raczej pełnowymiarowe klawisze, często półważone lub ważone. Jedną z ciekawszych funkcji w droższych klawiaturach jest efekt aftertouch, czyli pomiar siły nacisku po wciśnięciu klawisza. Część klawiatur ma aftertouch monofoniczny, czyli wspólny dla wszystkich klawiszy, lepsze modele oferują wariant polifoniczny, gdzie siła nacisku jest mierzona oddzielnie dla każdego klawisza. Sam komunikat aftertouch może zmieniać brzmienie wirtualnego instrumentu, na przykład dodając efekt vibrato lub nakładając dodatkową warstwę dźwięku z różną głośnością. Funkcja aftertouch nie jest ograniczona tylko dla klawiszy. Dla przykładu Novation LaunchKey 49 Mk. 4 (fotografia 10) oferuje tę funkcję w wersji polifonicznej dla swoich szesnastu padów perkusyjnych. Same klawisze natomiast tej opcji nie mają, choć są dynamiczne, półważone i w stylu fortepianowym. Warto dodać, że pady w tej klawiaturze pełnią specyficzną funkcję w programie Ableton Live – kontrolują przełączanie i odtwarzanie klipów, scen oraz efektów. Firma Novation specjalizuje się właśnie w głębokiej integracji swoich produktów z tym konkretnym programem.
Na koniec warto też dodać, że są na rynku klawiatury sterujące, które nie mają niczego poza samymi klawiszami oraz opcjonalnymi gniazdami dla pedałów sustain i ekspresji. Klawiatury takie zajmują mniej miejsca, a muzyk może wykorzystać inne, dedykowane kontrolery MIDI jako uzupełnienie takiej klawiatury. Przykładem takiej prostej klawiatury sterującej może być Akai LPK25 Mk 2 pokazana na fotografii 11.
Dedykowane kontrolery DAW
Gdy posiadanie klawiatury muzycznej nie jest konieczne, ale wciąż zachodzi potrzeba fizycznej kontroli programu DAW, przydaje się dedykowany kontroler MIDI. Istnieje szeroka gama produktów spełniających to kryterium. Dla przykładu firma Behringer oferuje szereg produktów z serii X-Touch, a najtańszym z nich jest kontroler X-Touch Mini oferujący osiem enkoderów, osiem przycisków, przyciski transportu oraz suwak. X-Touch ONE z kolei oferuje bardziej rozbudowane funkcje transportu, jak dodatkowe pokrętło JOG i więcej przycisków, kosztem redukcji liczby enkoderów do jednego. Dodatkowo posiada wyświetlacz LED dla parametrów czy wyboru programu. Model Compact oferuje osiem enkoderów oraz dziewięć zmotoryzowanych suwaków i konstrukcyjnie jest dedykowany do kontroli wirtualnych mikserów w programach DAW – suwaki zmieniają pozycję zależnie od tego, jak zmienia się ona w programie DAW, a także przy zmianie grupy parametrów, które kontrolują. Topowy model o oznaczeniu X-Touch (bez żadnych dopisków) łączy cechy wszystkich pozostałych modeli w jeden, rozbudowany kontroler oferujący 9 zmotoryzowanych suwaków czułych na dotyk, 8 enkoderów, 92 podświetlane przyciski, wskaźniki poziomu LED i wyświetlacze LED dla parametrów, a także pokrętło JOG. Dodatkowo kontroler ma własny, aktywny hub USB pozwalający na podłączenie dodatkowych urządzeń bądź kontrolerów.
Fotografia 12 przedstawia najmniejszy, jak i największy kontroler z tej serii. Urządzeniem podobnym do X-Touch ONE jest Akai MIDIMix (fotografia 13) oferujący 9 suwaków i 24 enkodery oraz dodatkowe przyciski do operowania wirtualnymi mikserami audio.
Novation Launchpad Mini Mk 3 (fotografia 14) to ciekawy kontroler przeznaczony do pracy z programem Ableton Live. Zawiera 64 podświetlane pady w układzie 8×8 oraz dodatkowe przyciski kontrolne przeznaczone właśnie do współpracy z tym programem. Producent twierdzi, iż kontroler może pracować z innymi programami DAW, ale zdaniem Autora nie będzie to wygodne. Same pady mogą też pełnić funkcję padów perkusyjnych i klawiatury muzycznej.
Firma Ableton ma własne kontrolery, jak na przykład Push 2 (fotografia 15) sprzedawany wraz z pełną wersją oprogramowania Ableton Live. Kontroler ten, poza głęboką integracją z programem, posiada też wyświetlacz, który zapewnia dodatkowe informacje kontekstowe lub wizualizację odtwarzanej próbki, sekwencji lub utworu. Poza dodatkowymi przyciskami do programu kontroler posiada też osiem enkoderów, które ponadto wykrywają dotknięcie gałki (metodą pojemnościową), co ułatwia przypisywanie ich do parametrów – w kontrolerach bez tej funkcjonalności gałką trzeba lekko pokręcić, by program ją rozpoznał. Warto dodać, iż sama licencja programu Ableton Live Suite kosztuje prawie tyle samo, co ten kontroler, więc jego zakup to dobry wybór.
Akai oferuje własne, dedykowane kontrolery dla Ableton Live, jak na przykład APC Mini Mk 2, który ma siatkę 8×8 podświetlanych padów, 9 suwaków dla miksera i gwarantuje pełną integrację z oprogramowaniem. Uwagę zwraca kształt padów – są prostokątne, co widać na fotografii 16.
Z kolei fotografia 17 prezentuje bardziej zaawansowany kontroler Akai APC40 Mk 2, wyposażony w 40 padów, 42 przyciski, 17 enkoderów i 10 potencjometrów suwakowych.
Kontrolery dla DJów stanowią dość ciekawy odłam kontrolerów MIDI. W ich wypadku wymagania są dość specyficzne: potrzebna jest zarówno kontrola nad mikserem, jak i kontrola wirtualnych gramofonów, z opcją szybkiego przełączania między plikami, a także dodatkowe funkcje związane z odtwarzaniem, efektami czy filtrami. Tu też ważna jest minimalna latencja, zwłaszcza dla manipulacji „płytami”. Dobrym przykładem jest kontroler Native Instruments Traktor Kontrol S3 (fotografia 18).
Ma on dwa podświetlane koła JOG, którymi można kontrolować wirtualne gramofony oraz kontroler miksera czterokanałowego. Jest to fizyczna reprezentacja programu Traktor, dołączonego do tego kontrolera. Innym przykładem może być Roland DJ 202 (fotografia 19) dedykowany dla programu Serato DJ Intro.
Z kolei produkt firmy AlphaTheta, Omnis-Duo (fotografia 20), jest urządzeniem typu all-in-one, to znaczy ma wbudowane własne oprogramowanie DJ-skie, może korzystać ze zbiorów zapisanych na kartach SD, napędach USB czy pobierać je przez Wi-Fi.
Jednocześnie jest też kontrolerem MIDI współpracującym między innymi z programem Serato DJ Lite. Bezpośrednim konkurentem Omnis-Duo jest Numark Mixstream Pro+ (fotografia 21), który oferuje podobne możliwości pracy niezależnej, z dość rozbudowanym system Engine DJ, jednakże umożliwia też współpracę z komputerem, a nawet obsługę oświetlenia przez protokoły Philips Hue i DMX. Jakby tego było mało, sprzęt oferuje dodatkowe wsparcie dla protokołu Ableton Link. Mixstream Pro+ posiada też wbudowane głośniki, choć raczej niewielkiej mocy.
Jednym z droższych kontrolerów w tym segmencie jest Rane DJ Performer (fotografia 22), którego najbardziej unikalną cechą są zmotoryzowane koła JOG emulujące pracę talerzy gramofonów. Jako kontroler MIDI, Performer może pracować z dwoma komputerami naraz, dzięki czemu dwaj DJ-e mogą zmieniać się przy konsoli. Urządzenie posiada zintegrowany interfejs Audio klasy profesjonalnej z szeregiem wejść i wyjść. Wspiera standard DVS (Digital Vinyl System), pozwalający na podłączenie specjalizowanych odtwarzaczy audio, ma też wejścia liniowe i phono, wejścia mikrofonowe XLR, wyjście XLR oraz wyjście słuchawkowe. Funkcje miksowania są realizowane w warstwie sprzętowej urządzenia. Cena tego kontrolera jest jednak kilka razy wyższa od innych wymienionych modeli.
Nietypowe kontrolery MIDI
Poza mniej lub bardziej standardowymi kontrolerami i keyboardami, na rynku nie brakuje produktów niszowych o nietypowej budowie czy cechach. Dobrym przykładem mogą być instrumenty oznaczane skrótem EWI (ang. Electronic Wind Instrument – elektroniczny instrument dęty). Urządzenia te przypominają konstrukcją flet prosty lub klarnet, z (często uproszczonym) układem klawiszy lub pól dotykowych przypominającym saksofon. Instrumenty te mają właśnie oddawać wrażenia gry na saksofonie, wykorzystując sensor mierzący prędkość przepływu powietrza. Dobrymi przykładami są instrumenty Akai EWI5000 i EWI Solo (fotografia 23).
EWI5000, poza wyjściem USB, oferuje także wyjście MIDI DIN, dzięki któremu może współpracować z zewnętrznymi syntezatorami i modułami brzmieniowymi. EWI Solo ogranicza się do MIDI obsługiwanego przez USB. Z kolei Roland oferuje serię Aerophone, której dobrymi przedstawicielami są modele Aerophone AE10G i Aerophone Go (AE05) – fotografia 24.
Yamaha opracowała serię YPD, której popularnym przedstawicielem jest model YDS-120 (fotografia 25). Ten ostatni instrument oferuje wysoką jakość wykonania, saksofonowy układ fizycznych klawiszy z mechaniczną akcją, a przy tym jest tańszy od modeli konkurencji. Yamaha ma tę przewagę, że – poza cyfrowymi instrumentami – produkuje też instrumenty tradycyjne, wliczając w to saksofony i inne instrumenty dęte. Wszystkie wymienione instrumenty posiadają dość wysokiej klasy brzmienia, nie tylko saksofonowe. Oczywiście dostępny jest też interfejs USB MIDI. Jeśli ktoś chciałby spróbować swoich sił w grze na cyfrowym instrumencie dętym, ale nie chce wydawać dwóch do trzech tysięcy złotych, to ze strony Chin nadpływają instrumenty 6...10 razy tańsze.
Dobrym przykładem jest IRIN S58 (fotografia 26). Ten kontroler jest mocno uproszczony, a jego brzmienia raczej nienajlepsze, ale nadal oferuje wyjście MIDI przez USB oraz Bluetooth. Cena około trzystu złotych jest bardzo kusząca. Oczywiście instrumenty tego typu nie oddają prawdziwej gry na saksofonie czy innym instrumencie dętym, gdyż nie pozwalają na pełnię ekspresji związanej z naciskiem na ustnik, ale z drugiej strony nie wymagają aż tak dużego wysiłku, by na nich grać. Brzmienia, nawet wysokiej klasy, nie są stuprocentowo realistyczne.
Z drugiej strony taki instrument pozwala na grę na słuchawkach, a modele z realistycznym układem klawiszy umożliwiają ciche ćwiczenia. Prawdziwy saksofon, w przeciwieństwie np. do puzonu, nie da się wytłumić prostą wkładką do czaszy i wymaga wręcz całego „namiotu” (fotografia 27). Przy grze w trybie MIDI ograniczenia ekspresji można ominąć dodając na przykład zestaw pedałów MIDI, które są dostępne na rynku. Wymaga to oczywiście dodatkowej konfiguracji.
W ostatnich latach na rynku pojawiły się kontrolery MIDI, których projekty nie były podyktowane przez praktyczne potrzeby muzyków, lecz bardziej przez to, jak dobrze będą wyglądać w mediach społecznościowych. Przykładem może być instrument EasyPlay 1s (fotografia 28), którego wyróżniającą cechą jest fakt, iż nie wygląda jak typowa klawiatura MIDI.
Dwie oktawy klawiszy ułożone są w rzędy, przy czym „czarne” klawisze tkwią między pozostałymi. W teorii ułatwia to grę, bo każdy może zagrać cokolwiek w skali durowej naciskając tylko białe i kolorowe klawisze, i powtarzając na nich różne wzory. Instrument ma wbudowane brzmienia oraz głośnik, a przy swojej wielkości i zasilaniu z wewnętrznego akumulatora jest bardzo przenośny. Obsługuje też MIDI przez USB i Bluetooth. W praktyce jednak należy rozpatrywać taki kontroler raczej jako zabawkę, niż poważny instrument. Innym przykładem jest Joué Play (fotografia 29), kontroler składający się z dwóch części: uniwersalnej powierzchni kontrolnej i nakładek z silikonu. Nakładki te zmieniają funkcje kontrolera: nakładka klawiszowa sprawia, że zachowuje się on jak typowa klawiatura MIDI, a dołączone oprogramowanie wybiera automatycznie właściwy bank brzmień. Nakładka gitarowa pozwala „trącać struny” na silikonowej powierzchni, co też jest rejestrowane.
Dostępne są i inne nakładki, jak choćby pady perkusyjne. Jest to ciekawa koncepcja w teorii, bo w praktyce gra na silikonowych klawiszach jest nieprzyjemna na dłuższą metę. Dlatego też dostępne na rynku „zwijane keyboardy” się nie przyjęły, podobnie zresztą jak odporne na wszystko, silikonowe klawiatury komputerowe. Sam kontroler jak najbardziej działa i generuje właściwe sygnały MIDI, a przy tym dobrze wygląda na filmach, ale gra na nim jest zwyczajnie nieprzyjemna.
Jedną z ciekawszych klawiatur sterujących z podgatunku „dobrze wygląda na filmikach” jest Roli Lumi (fotografia 30), podświetlana klawiatura obsługująca parametry velocity i aftertouch oraz jeden szczególny trik: klawisze, które można przesuwać na boki, dodając w ten sposób efekt vibrato/pitch bend. Klawiatura ma tylko 24 klawisze, ale można ją zestawić z kolejnymi klawiaturami Roli Lumi, by zyskać większy obszar gry. Cena tego kontrolera jest jednak wysoka (niecały tysiąc złotych w chwili pisania za jeden kontroler, ponad 1600 złotych za zestaw dwóch).
Drugim, znacznie droższym kontrolerem, jest Erae 2 firmy Embodme (fotografia 31) – kontroler, który nie ma jednej, przypisanej funkcji. Zamiast tego użytkownik wybiera, co mu jest potrzebne do pracy, a panel wyświetla właściwe powierzchnie kontrolne. Powierzchnia może być zdefiniowana dowolnie, a każde zdefiniowane pole kontrolne może wysyłać różne komendy MIDI w standardzie 2.0. Firma Embodme oferuje nie tylko sam kontroler, ale też różne „skóry” do nałożenia na powierzchnię kontrolną, zmieniające jej teksturę zgodnie z preferencjami użytkownika. Jest to niewątpliwie najbardziej unikalny kontroler MIDI dostępny na rynku.
Równie ciekawym, choć znów kilka razy droższym wyborem, jest kontroler Lumatone pokazany na fotografii 32. To urządzenie zostało wyposażone w 280 heksagonalnych, podświetlanych klawiszy z velocity i aftertouch, których sposób mapowania do skali instrumentu wirtualnego może być redefiniowany. Jest to klawiatura izomorficzna, co oznacza, że akordy, skale i interwały pozostają stałe niezależnie od tego, w którym miejscu naciśnie się układ klawiszy. Kolorowe podświetlenie ułatwia odnalezienie wzorców i definiuje przy tym układ przycisków. Co więcej, oprogramowanie pozwala zdefiniować nie tylko układ klawiatury, ale też przypisać dowolne parametry do klawiszy. Ze względu na swoją konstrukcję i unikalność Lumatone nie jest tanim urządzeniem.
Znacznie tańszym wyborem może być projekt HexBoard (fotografia 33), dostępny zarówno jako zestaw do samodzielnego montażu, jak i kompletne urządzenie. To też jest klawiatura izomorficzna oparta o heksagonalne, podświetlane klawisze, których układ można wybrać. Klawisze nie pozwalają na różnicowanie dynamiki, stąd radykalnie niższa cena. Obudowa jest drukowana i w wersji najtańszej użytkownik musi ją sam wyprodukować, jak i zakupić wszystkie przełączniki. Wersja najdroższa jest kompletna, złożona i działa od razu po uruchomieniu. Sercem klawiatury jest układ RP2040, a firmware jest otwartym oprogramowaniem, które każdy może modyfikować wedle własnych potrzeb. Klawiatura oferuje kilka domyślnych układów gry, a także możliwość wyboru jednej z kilku skal, co ułatwia grę. Każdy półton ma przypisany własny kolor, z czerwonym oznaczającym ton bazowy (który można wybrać). Zdaniem Autora jest to świetna alternatywa dla standardowych klawiatur MIDI, a przy tym dostępna w bardzo przystępnej cenie, przynajmniej w porównaniu do Lumatone.
Jeśli mowa o otwartych projektach, to nie można zapomnieć o kontrolerach MIDIBox. Dokładny opis tego projektu znajduje się w EP 12/23 i 1/24, ale w skrócie jest to projekt modularnego, konfigurowalnego urządzenia MIDI, które może być zarówno kontrolerem, jak i syntezatorem czy sekwencerem. Ta elastyczność pozwoliła różnym ludziom zaprojektować prawdziwą mnogość unikalnych kontrolerów czy instrumentów. Choć obecnie nieco zapomniany, MIDIBox był pierwszym projektem uniwersalnego urządzenia MIDI i, choć już nie jest aktywnie wspierany, to przez ponad dekadę definiował scenę hobbystycznych konstrukcji opartych na MIDI. W pierwszej wersji MIDIBox bazował na mikrokontrolerach PIC18F452, PIC18F4620 i PIC18F4685, co w zupełności wystarczało. Późniejsze, zaawansowane wersje używały już płytek rozwojowych LPCXpresso z układem LPC1769, a później STM32F407VG-DISC1. Wersja ośmiobitowa obecnie nie jest rekomendowana, choć zdaniem Autora może być dobrym startem dla hobbystów.
Warto na koniec wspomnieć o jeszcze dwóch instrumentach wyprodukowanych wspólnie przez firmy Yamaha i Suzuki: Omnichord i Qchord (fotografia 34). Instrumenty te zastępują tradycyjną klawiaturę układem trzech rzędów klawiszy, grających akordy (stąd nazwa).
Pierwszy rząd gra akordy durowe, drugi minorowe, trzeci septymowe. Kombinacje dwóch lub trzech klawiszy pozwalały grać bardziej złożone akordy. Po lewej stronie jest płytka dotykowa, przesunięcie po niej palcem odtwarza kolejne dźwięki w akordzie. Instrumenty te zapewniały też kilka różnych podkładów muzycznych, które dopasowywały się do granych akordów, a w późniejszych modelach istniała opcja rozszerzenia dostępnej listy za pomocą specjalnych kartridżów (Qcard). Późniejsze modele Omnichord oraz modele Qchord wspierały MIDI i mogły kontrolować zewnętrzne moduły brzmieniowe, co podnosiło jakość dźwięku, choć dźwięki wbudowanych akompaniamentów są uznawane za legendarne i często preferowane. W ostatnich latach wypuszczono na rynek reedycję modelu Omnichord OM-84 – nowa wersja nosi oznaczenie OM-108. Model ten kosztuje w Polsce około 3200...3500 złotych.
Zakończenie
Niniejszy artykuł nie wyczerpuje całego zagadnienia kontrolerów MIDI. Nie omówiono też detalicznie innych urządzeń MIDI, takich jak moduły brzmieniowe czy sekwencery. Nie wspomnieliśmy też o szczególnej klasie instrumentów MIDI, czyli o stacjach roboczych, jak na przykład Yamaha Genos2 (fotografia 35).
Nie wspomniano też nic o kompatybilnych z MIDI syntezatorach, poza kilkoma wczesnymi modelami. Niestety, gdyby chcieć opowiedzieć o wszystkim, co było lub jest dostępne na światowych rynkach, artykuł ten byłby kilka razy obszerniejszy. Autor ma nadzieję, iż ten wstęp do świata kontrolerów MIDI zachęci Czytelnika do samodzielnych wojaży w jego głąb lub własnej pracy twórczej w kierunku stworzenia czegoś nowego.
Paweł Kowalczyk, EP
