MIDI: Så fungerar det

Behovet av att överföra information om nedtryckta tangenter till en synt, som sedan genererar en ton, var en av de främsta drivkrafterna bakom utvecklingen av MIDI (Musical Instrument Digital Interface). Idag är det en självklarhet att kunna koppla ihop instrument, datorer och annan utrustning via olika anslutningar, eller till och med trådlöst, men på 1980-talet krävdes en annan lösning. Fram till slutet av 1970-talet användes nästan uteslutande analoga spänningar för att överföra sådan information. För att skapa ett mer universellt, prisvärt och användarvänligt gränssnitt gick flera tillverkare samman för att utveckla MIDI-standarden och en central gestalt i detta var Dave Smith, grundaren av synthesizerföretaget Sequential. 

Gemensam standard
Resultatet av det gemensamma arbetet blev alltså Musical Instruments Digital Interface, kort sagt MIDI, som med facit i hand uppfyllde kraven med bravur.
Genom att använda enkla standardkomponenter lyckades man hålla priset så lågt att ingen tillverkare behövde fundera på om de ville bygga in hårdvaran eller inte. Detta ledde till en enorm spridning: Sedan början av 1980-talet har tusentals enheter med MIDI-utrustning kommit ut på marknaden. En annan smått sensationell detalj är att själva MIDI-specifikationen som ännu idag används fortfarande ligger på version 1. 

Fördelarna är uppenbara: Alla MIDI-enheter kan kommunicera med varandra, det finns inga versions- eller generationsproblem. Genom detta gemensamma protokoll är det inga problem att koppla ihop en synthesizer från 1985, en multieffektenhet från 1999 och en nyinköpt keyboard. Det bara att sätta igång; de talar nämligen samma MIDI-språk! Själva anslutningen är enkel, eftersom det finns tre typer av uttag, och kontakterna och kablarna är alltid desamma: MIDI Out och MIDI In behöver knappast förklaras, MIDI Thru vidarebefordrar helt enkelt signalen från IN, så att man kan koppla flera enheter i serie som initialt får samma information.

På grund av sin ålder MIDI ofta för sin principiellt låga hastighet. Detta är dock inte så allvarligt i praktiken, eftersom till exempel överföringen av ett tangenttryck tar mindre än en millisekund. Det är ungefär den tid det tar för ljudet från en akustisk gitarr att nå öronen på den som spelar på den. Vad kan man då mer göra med MIDI? Det mest framträdande exemplet har redan nämnts: Koppla samman olika separata enheter för ljudgenerering. Med ett tangenttryck skickas ett Note On-kommando, som bland annat innehåller information om tangentnumret samt Note-On Velocity, alltså i princip anslagsstyrkan. Denna information är nödvändig för många ljud. Men det slutar inte där: Eftersom MIDI är ett datagränssnitt kan även tonhöjdsförändringar via exempelvis modulationshjul och pedaler skickas. Utöver detta kan också olika reglage och vred skicka data som i realtid justerar inställningar på distans – till exempel pulsbredd på en fyrkantsvåg eller frekvens på filtret. Kommandot som används för detta ofta Control Change.

Enklare kan det knappast bli: Den sändande enheten skickar MIDI-data via OUT till IN på en mottagande enhet.

På samma sätt som det fungerar för keyboard och syntar fungerar det för andra produkter. Via samma protokoll kan alltså en trummodul trigga ljud i en sampler – principen är identisk. När det gäller digitala mixerbord har de ju i regel inga tangenter eller slagytor, men reglagen kan ändå kommunicera via MIDI.  Det finns många kontrollenheter som är speciellt framtagna för att styra sina virtuella motsvarigheter i DAW-program som exempelvis Apple Logic, Steinberg Cubase eller Ableton Live med reglage, knappar och potentiometrar. De flesta datorer har visserligen inte MIDI-portar direkt idag, men om ljudkortet inte erbjuder något sådant, kan du antingen använda en MIDI-USB-låda eller – i många fall numera – kommunicera MIDI direkt via USB.

Och när man nu har all denna MIDI-data i datorn, kan man väl också spela in den direkt? Här hittar vi en annan av de stora fördelarna: Genom att bara spela in styrdata istället för faktiskt ljud, kan man i efterhand göra många saker med den. Det är till exempel möjligt att redigera bort fel genom att flytta anslag till rätt tonhöjd eller till och med radera dem helt. Inspelningen kan i efterhand göras snabbare eller långsammare – om det till exempel visar sig att sångaren eller sångerskan sjunger bekvämare i en annan tonoart, kan en hel låt transponeras med några få klick. Grooves kan ändras genom att flytta noter på tidslinjen (När detta sker automatiserat kallas det för kvantisering, vilket ungefär betyder "rutnätsanpassning" då man rättar in det som spelats enligt ett specificerat raster, till exempel 16-delar.). Denna lista skulle kunna fortsätta nästan hur länge som helst.

En enkel men mycket användbar MIDI-funktion är Program Change-kommandot, som åstadkommer samma omkoppling som om den gjordes på själva enheten. Gitarrister kan till exempel styra detta från en fotpedal, vissa liveföreställningar är till och med automatiserade: En MIDI-sequencer körs alltid parallellt, ger trummisen klick, lägger ut ljudmattor och växlar automatiskt mellan förstärkarkanaler och effektprogram. Om man även vill automatisera dynamiskt, så att till exempel en delay-svans dyker upp på ett visst ord från sångaren och sedan försvinner igen, är även detta inget problem. På samma sätt kan Program Change också se till att rätt patch till keyboardidstens synt laddas till varje låt.

För exempelvis en delaypedal kan det vara vettigt att känna till det aktuella låttempot. Man kan då enkelt ange upprepningar i musikalisk tid, istället för millisekunder. "En åttondelstriol" är trots allt enklare att begripa musikaliskt än "329,3 ms". Denna information, som skickas via MIDI Clock, kan tillsammans med Song Position Pointer och Commands koppla ihop två sequencers. Detta används ofta när en MIDI-sequencer/DAW-mjukvara ska anslutas till en hårdvarusequencer eller trummaskin. Att få båda att köra synkroniserat kräver endast en enda MIDI-koppling från mastern (som bestämmer hastigheten och startpunkten) till slaven. Förresten: MIDI kan också skickas internt i datorn mellan olika programvaror.

Vad man också bör veta är att det finns 16 kanaler för överföring via MIDI-kabeln. Dessa är naturligtvis inte enskilda ledningar i sladden, utan uttrycks helt enkelt genom ett nummer i de flesta kommandon. En ljudgenerator kan till exempel på så sätt skilja på vilket ljud den ska återge ett MIDI-meddelande med eller var den måste ställa in en parameter på nytt. Dessutom kan man med hjälp av detta adressera olika enheter vid behov, när man använder Thru-uttaget.
Så, nu har ni fått en grov översikt över vad MIDI är kapabelt till. Vi ska nu dyka lite djupare, häng med!

Inkoppling
En keyboard definieras främst av att den har en klaviatur. Men alla har inte inbyggd ljudgenerering. Keyboards utan denna möjlighet kallas ofta Master-, MIDI- eller inspelningskeyboard och saknar ljudutgång. Men även om en keyboard har egna ljud kanske man vill ha möjligheten att spela ljud från en annan enhet, kanske en desktop- eller synt i rackformat. Hur man skapar den nödvändiga kabeldragningen förklarade jag i början: Man tar en MIDI-kabel, sätter ena änden i keyboardens MIDI Out och den andra i IN på målenheten. Man kan inte göra fel eller förstöra något, dessutom skapas inga oönskade jordanslutningar som kan leda till brum, eftersom en galvanisk separation görs i enhetens IN med hjälp av en opto-kopplare. På den sändande enheten måste nu inställningen göras att MIDI-data som genereras vid tangenttryck också skickas ut via enheten. Ibland gömmer sig en slags mjukvarubrytare i keyboardens meny, men vanligtvis är den från början inställd på On. Detsamma gäller för den mottagande enheten, eftersom mottagning och konvertering av inkommande MIDI-data vanligtvis också är tillåten från början. Vid live-användning bör man tänka på att intern ljudgenerering inte automatiskt tystas genom att skicka data. Istället för att dra ned ljudet vid mixerbordet på keyboarden är det bättre att helt koppla bort klaviaturen från ljudgenereringen i den sändande keyboarden. Denna funktion kallas Local On och finns vanligtvis i menyerna System Setup, MIDI, Settings, Global eller Utility. Vanligtvis återställs inställningen till On när keyboarden startas om – annars skulle man snabbt kunna tro att enheten var trasig.
 
Nu ska vi titta närmare på de olika MIDI-kanalerna, som vi måste ta hänsyn till. De flesta MIDI-kommandon måste leverera ett nummer mellan 1 och 16, framför allt Note-On-kommandona som förmedlar ett tangenttryck. Kanalnumret som används för sändning finns också i en av dessa menyer. Standardinställningen i princip alltid 1, vilket i de flesta fall är tillräckligt. Eventuellt vill man dock göra så att olika ljud ligger på olika ingångskanaler i mottagarenheten, då bör man ändra inställningen (men det finns också andra, oftast bekvämare sätt att byta ljud). I den mottagande enheten ser saken snabbt lite mer komplex ut. Vissa desktop- eller rack-syntar är homofoniska, vilket innebär att de bara kan återge ett enda ljud åt gången, inte flera olika. Om de däremot kan det, är de kapabla att arbeta multitimbralt. I ett sådant fall är det naturligtvis nödvändigt att kunna bestämma vilket av de olika ljuden man vill styra med de externa MIDI-data. Ofta kan man dock också ställa in multitimbrala enheter i ett homofont läge, som ibland kallas Single, Patch, Voice eller vad någon hos tillverkaren nu har tänkt ut. Då är allt mycket enkelt, för antingen måste det önskade kanalnumret ställas in på ett ställe (oftast helt enkelt 1), eller så spelar numret ingen roll för systemet (Omni-läge).

I det som ofta kallas Performance-läget kan man ställa in olika ljud för upp till 16 kanaler. Då kan du enkelt ha olika kanaler för olika ljud och helt sonika byta vilket ljud du spelar upp genom att ändra MIDI-kanal som skickas från din master. Det är för övrigt ofta möjligt att ställa in samma kanal för flera parts för att möjliggöra att du spelar olika ljud samtidigt, så att till exempel piano och violiner kan höras samtidigt. Ofta kan också enskilda kanaler ofta ställas på Receive Off och förblir då tysta.
 
Om en ljudgenerator drivs i GM-läge (General MIDI), resulterar detta, förutom ett ganska begränsat urval av ljud (som dock liksom mycket annat är standardiserade), i att man bara når trumseten om man använder kanalnummer 10.
 
Men – vad händer om man på scenen vill spela ett ljud från en rack-enhet i en låt och från en extern desktop-synthesizer i nästa? Här kommer Thru-porten in i bilden, som skickar ut inkommande data utan tidsfördröjning och utan några förändringar. På så vis kan vi få till en seriekoppling av olika enheter (exempelvis Out-In-Thru-In-Thru-In), som kallas Daisy Chain. För att förhindra att alla ljudgeneratorer glatt börjar låta vid ett tangenttryck på den sändande enheten, kan man aktivera olika kanalnummer för de olika enheterna. Till exempel: Den första mottagande enheten i kedjan är inställd så att den i multi-läge omvandlar data på kanal 10 till ett pop-trumset, MIDI-kommandon på kanal 1 till en Hammond-orgel och de på kanal 2 till ett flygel-ljud. Alla andra kanaler är inaktiverade så att den håller tyst när kommandon med sådana kanalnummer kommer in. Nästa enhet i kedjan återger endast synt-stråkar när kanal 5 används, den sista enheten, där Daisy-Chain slutar, spelar ett ljud som heter "Moog Saw" när kanal 15 tas emot.

På denna enhet är det enkelt att hitta rätt och ställa om från ”On” till ”Off”.

Inget av detta är speciellt svårt att ställa in, men olika enheter hanterar inställningarna på lite olika sätt. Att samma parametrar och lägen ofta måste namnges individuellt av tillverkarna kan också vara irriterande. Men det finns inget som inte kan lösas via en titt i handboken. Ett litet tips till: Även om det kan vara en bra idé att också använda kontrollreglage på master-keyboarden kan det resultera i att den skickar parameterändringar när du byter ljud. För att slippa detta behöver du antingen förhindra sändningen eller mottagningen. Vanligtvis kallas detta Transmit Control Change på den sändande enheten och Receive Control Change på den mottagande enheten.

Sequencer
Vi har nu tittat på upplägg där ingen dator är inblandad. I studiouppsättningar är det oftast helt annorlunda, dessutom finns det helt andra krav där. MIDI-data spelas in av en sequencer, och andra enheter kommer också snabbt in i bilden, som controllers för DAW och ljudeffektenheter. Nu måste MIDI-data in i och ut ur datorn. Eftersom den senaste datorn som hade MIDI som standard ombord har varit ur tjänst i årtionden, behövs så kallade MIDI-interface. Dessa arbetar i många fall med USB, ibland är denna konverteringsfunktion också direkt integrerad i ditt ljudkort. Separata Thru-uttag saknas här, eftersom en sådan funktion tillhandahålls av motsvarande programvara: Om en MIDI-keyboard skickar via MIDI-In på ett interface, sköter sequencerprogrammet övervakningen och skickar inkommande data på det inspelningsklara spåret. (Även i detta fall är Local Off mycket användbart, annars får man "dubbel" triggning). Det finns så klart instrument som kommunicerar MIDI direkt via USB, men själva principen är i slutändan densamma.

När en extern ljudgenerator används får den alltid MIDI-data endast via “omvägen” genom sequencer-programmet.

Om man vill ansluta flera enheter kan man bygga upp en Daisy-Chain på utgångssidan, men det är bekvämare att använda ett Multi-Port-interface, som kommer med flera in- och utgångar. Populära kombinationer är 2 x 4 (ingångar gånger utgångar) och 8 x 8, och riktiga MIDI-fanatiker kan till och med kaskadkoppla flera interface med varandra. Att ha många in- och utgångar låter kanske spontant som ett hopplöst kaos, men i operativsystemen och programvarorna kan man tilldela namn till de anslutna enheterna. Detta gör man en gång och sedan är det klart. På ingångssidan är det till och med ännu enklare, eftersom sequencerprogram i standardinställningen alltid spelar in alla inkommande MIDI-data. Varifrån de kommer och vilket kanalnummer de har spelar då ingen roll, till att börja med. Om du dessutom kanske har en USB-MIDI-keyboard som enda ingång är ju saken ännu enklare.

MIDI-data från en keyboard kan naturligtvis också användas för att styra mjukvaruinstrument. Dessutom kan kontrollenheter användas för att styra olika funktioner i ett ljudprogram: Hårdvarureglage kan fjärrstyra sina mjukvarumotsvarigheter (och vice versa), knappar kan aktivera Mute, Solo, Play, Record, Rewind, Channel Select, Aux Pre/Post – listan kan fortsätta hur länge som helst. Vissa av dessa hårdvaruenheter behöver man bara koppla in och välja som preset i programmet.

En digital, musikalisk evergreen
MIDI är alltså ett ganska enkelt gränssnitt som kanske inte är jättemodernt, men ändå är snabbt nog och enkelt att använda. Ofta ger investeringen i en enda MIDI-kabel och lite tid enorma fördelar eller kan lösa en mängd problem. Oavsett om du är gitarrist, keyboardist, trummis, dj, beatmakare eller ljudtekniker: Ta en titt och se vilka av era enheter som har små uttag märkta MIDI på baksidan.