Homestudio/ Midi

Analog oder Digital?

Im Jahr 2009 feiert die Midi-Schnittstelle ihren 25. Geburtstag und seit dem liefert es als einziges eine Schnittstelle für alle elektronischen Instrumente. Sogar analoge Instrumente können Midi-Geräte steuern, sog. Midi-Konverter machen das möglich. Was aber genau macht Midi? Zuerst einmal ist Midi eine serielle Datenverbindung, d.h. es überträgt auf einem Draht digitale Signale. Da das Protokoll schon ziemlich alt ist, ist die Datenrate sehr gering. Man kann somit nur kurze Kommandos übertragen, Klänge, womöglich sogar in Echtzeit sind unmöglich.

Die Midi-Kommandos zerfallen in 3 große Gruppen: Notensteuerung, Controllersteuerung, Systemnachrichten. Die Notensteuerung ist ziemlich schnell erklärt: 128 Noten können an- und abgeschaltet werden. Die Controllersteuerung bietet ebenfalls 128 Controller mit je 128 Signalstufen. Die Systemnachrichten sind von beliebiger Größe, aber auch Hersteller- und Gerätespezifisch. Noten- und Controller-Signale werden von nahezu allen Geräten verstanden. So kann man fast überall mit Controller 7 die Lautstärke einstellen.

128 Noten, 128 Controller und Systemnachrichten - immer noch ein bisschen wenig. Dafür hat jeder Midi-Strang 16 Kanäle und auf jedem können die Noten-, Controller- und Systemnachrichten gesendet werden. Mit einem Midi-Interface mit 1 Midi In und 1 Midi Out kann man also 16 Geräte versorgen. Man kann natürlich auch mehrere Geräte am selben Kanal betreiben, genauso wie manche Geräte mehrere Kanäle benötigen, weil sie bspw. mehrstimmig sind.

Da Midi ein Steuerprotokoll ist, passt der Inhalt zum Thema nicht in die beiden vorigen Kapitel. Selbst ein vollständig virtuelles Studio kann sich noch immer auf Midi berufen. So werden virtuelle Instrumente auf Linux oft über virtuelle Midi-Ports angesteuert. Für die Fernsteuerung einer Software kann das Protokoll ebenfalls benutzt werden, wenn alle anderen Treiber versagen und man sich per Midi versteht.

Synchronisation

Die häufigste Anwendung, für die Midi noch heute eine der zuverlässigsten Quellen darstellt, sind das Zeitsignal (Clock) und die Maschinensteuerung (MMC - Midi Machine Control). Damit zeitrelevante Bauteile synchron laufen, wird zyklisch ein Standardsignal auf alle Midi-Kanäle und Kabel gegeben. Alle Empfänger (Slave) können daraus einen internen Takt errechnen und synchron zur Quelle (Master) arbeiten.

Die Midi Machine Control realisiert Funktionen wie Play, Stop, Fast Forward und dergleichen. Mit diesen Steuernachrichten lassen sich andere, zeitorientierte Geräte steuern. Oft wurde es für Bandmaschinen benutzt. Da ein Lied einen Beginn und ein Ende hat und Zeitmarken zwischendrin, musste man die Bandmaschinen vor- und zurückspulen können, um an bestimmten Punkten des Liedes mit der Aufnahme (oder Wiedergabe) fortfahren zu können.

Klangerzeuger nutzen diese MMC-Nachrichten oft, um Programmeinstellungen wieder zu initialisieren, bzw. das aktuell eingestellte Programm erneut aus einem Speicher zu kopieren. Manchmal ist das etwas störend, wenn man Änderungen noch nicht gespeichert hat und das Play from Start das Programm wieder zurücksetzt. Allerdings hängt dieses Verhalten sehr stark von der Hardware des Klangerzeugers ab. Mancher Sequenzer schickt auch zu Beginn des Liedes noch mal alle Programmeinstellungen und erzeugt denselben Effekt.

Klangerzeuger

Midi-Anschlüsse und Stecker

Externe Geräte werden fast ausschließlich über Midi angesteuert. In der heutigen Zeit gibt es dafür USB-Anschlüsse, die gleich einen Midi-Anschluss mitbringen. Dennoch findet man an jedem Gerät zusätzlich das Midi-Trio In/ Out/ Thru. Der erste Anschluss ist der Midi-Eingangskanal, der zweite der Ausgangskanal und der dritte hat reine Durchreichfunktion. Über diesen werden alle Signale vom Midi-In durchgeschleift. So kaskadieren sich Midi-Geräte ganz gut und man spart Kabel. Dabei wird der Ausgang des Sequenzers oder der Steuersoftware mit dem Eingang des ersten Gerätes verbunden, dessen Thru mit dem Eingang des nächsten Gerätes usw.

Man darf dabei aber Latenzen nicht vergessen. Erst wenn die gesamte Kette durchlaufen wurde, kommt das Signal auch beim letzten Gerät an. Zudem priorisiert das Midi-Protokoll die Kanäle mit niedrigen Nummern höher. Hängt am Kanal 1 ein sehr beschäftiger Synthesizer und gibt es 16 Kanäle weiter einen Effekt, der unbedingt seine Einstellungen ändern soll, können die Signale auf den Kanälen 1-15 die vom Kanal 16 schon mal wegdrücken.

Prinzipiell kann jeder Klangerzeuger, neben den gängigen Notensignalen, auch noch eine Lautstärkekontrolle verarbeiten, eine Panoramakontrolle, sowie die beiden Räder am Rand von Keyboards Pitch Bend (Tonhöhe) und Modulation (Stärke Modulationseffekt). Die verschiedenen Programmspeicher lassen sich auch per Midi aufrufen. Damit hat man schon mal eine Menge Signale auf dem Kabel. Mit all dem Gesagten wird auch schnell klar, dass es eine echte Akkordwiedergabe nicht geben kann. Die elektrische Verbindung ist ein serieller Bus, es gibt also nur ein Kabel für 3 Notenbefehle. Diese müssen sich also schön der Reihe nach auf den Weg begeben. Im Idealfall ist die Latenz aber unhörbar. Schlimmstenfalls geht, bei sehr viel Verkehr auf der Datenleitung, eines der Notensignale verloren.

Effekte

Effektgeräte können oft auch per Midi gesteuert werden. Deren Parameter beschränken sich oft auf wenige Kontroller-Signale wie bspw. die Stärke eines Effektes. Wenn Programmspeicher vorhanden sind, lassen sich diese oft auch per Midi aktivieren. Es ist ratsam, die Effekte mit den höheren Kanalnummern zu versehen, da die Ereignisse hier selten sind.

Splitter, Merger, Filter

Splitter, 3 Eingänge, 8 Ausgänge

Wenn man nur einen Ausgangsstrang hat und darüber 16 Geräte betrieben werden können, eine Kaskadierung aber nicht ratsam ist, wie kommt man dann zu einer parallelen Verkabelung? Dafür gibt es Splitter. Das sind kleine Metallkästchen, die im besten Fall ihre Stromversorgung vom Midi-Kabel beziehen. Im aufwändigsten Fall hat ein solches Kästchen viele Ausgänge und mehr als einen Eingang. So lassen sich Signale umschalten und schön verteilen.

Im umgekehrten Fall nur eines Eingangs benutzt man einen Merger (engl. to merge - mischen). Solche kleinen Kästchen speisen sich oft auch aus dem Midi-Kabel. Man sollte bei den Ausgangssignalen peinlichst auf die Kanalwahl achten. Manche Geräte senden implizit auf ihrem Eingangskanal auch die Ausgangssignale. Andere Geräte senden auf allen Kanälen und manche senden und empfangen auf verschiedenen Kanälen.

In Abhängigkeit von der Sequenzer-Soft- oder -Hardware kann das aber unproblematisch sein. Im einfachsten Fall zeichnet der Sequenzer ohnehin nur auf einem Eingangskanal auf, unabhängig von dessen Kanalnummer.

Bei manchen Splittern oder Mergern kann es vorkommen, dass einige Signale nicht durchgereicht werden. Sie filtern bspw. SysEx, Clock oder MMC-Nachrichten. Dafür gibt es gelegentlich Schalter, seltener keine Möglichkeit der Veränderung. Im Zuge der Miniaturisierung ist das bei aktuellen Geräten aber kein Problem mehr.

Kabel

Midi-Kabel sind einfache Rundkabel mit einem 5-poligen DIN-Stecker an beiden Enden. Es gibt sie in allen erdenklichen Längen, von wenigen Zentimentern für die Kaskadierung von Geräten bis zu mehreren Metern für die Hauptversorgung. Wie bei allen Kabeln ist die Länge eher ein Störfaktor, allerdings ist das digitale Signal weniger anfällig als analoge Tonsignale.

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