6. MIDI - gehört dazu

Du wirst dich sicher schon gefragt haben, was es denn eigentlich mit MIDI auf sich hat. MIDI kann die verschiedensten Geräte miteinander verbinden. MIDI vermittelt den Geräten eine allen verständliche Dateninformation. MIDI ist die Abkürzung für "Musical Instrument Digital Interface". Übersetzt heißt das "Digitale Schnittstelle für Musikinstrumente". Schnittstellen kennt man eigentlich aus dem Computerwesen, und genauso funktioniert MIDI auch.

Doch wie entstand MIDI?

MIDI wurde unter anderem auch aus strategischen Gründen einiger Hersteller entwickelt. Hier einigten sich die Firmen Roland (Jupiter 6) und Sequential Circuits (Prophet 600) im Jahre 1982 auf einen gemeinsamen Standard und stellten kurz darauf Ihren ersten Prototypen vor.

Um einen MIDI-Standard zu gewährleisten, wurde im Jahr 1983 die MMA (MIDI Manufacturers Association) und die JMSC (Japanese MIDI Standard Committee) gegründet um die Vorschriften für die MIDI Hard- und Software in der MIDI-Spezifikation festzulegen. Überwacht wird das ganze von der IMA (International MIDI Association), die in Los Angeles gegründet wurde.

Es war nun möglich, auch Geräte verschiedenerer Hersteller miteinander zu verkoppeln oder sie per Computer anzusteuern. Das war auch dringend nötig, denn gerade zu der Zeit wurden die Keyboards digital, hatten die Homecomputer einen Boom und die erste Musiksoftware in Form von Sequenzerprogrammen kam auf den Markt. Der MIDI-Standard setzt voraus, dass alle MIDI-fähigen Geräte eine genormte Anschlussmöglichkeit besitzen und einen gemeinsamen Weg der Datenverarbeitung beschreiten, der im MIDI-Protokoll festgelegt ist. Die Anschlussmöglichkeit hat man durch die MIDI-Anschlussbuchsen geschaffen, die den bekannten 5-poligen Stereo-DIN-Buchsen entsprechen, aber anders beschaltet sind. In der Regel finden wir drei Buchsen an den Geräten:

• MIDI-In: Mit diesem Anschluss kann das Instrument Daten empfangen.
• MIDI-Out: Damit ist es möglich, Daten zu senden.
• MIDI-THRU (= Through): An dieser Buchse werden die am Eingang anliegenden Daten nur weitergeleitet, d.h. man kann ein weiteres Gerät anschließen, wenn man es mit den gleichen Daten füttern will.

MIDI IN / MIDI OUT / MIDI THRU

Um MIDI-Instrumente mit einem Computer ansteuern zu können, muss man den Computer noch mit einem speziell für ihn beschaffenen Verbindungsglied, dem MIDI-Interface, ausrüsten. Spezielle MIDI-Interfaces enthalten meist mehrere MIDI-Outs und Throughs, so dass man damit die Signale schon prima auf die Instrumente verteilen kann.

Die Verkabelung der MIDI-Instrumente erfolgt mit MIDI-Kabeln, die nach der MIDI-Norm beschaffen und verschaltet sind. Es gilt immer die Steckrichtung: OUT nach IN, IN nach OUT, THRU nach IN. Überhaupt soll man die MIDI-Kabel nur bei ausgeschalteten Geräten stecken, da sonst (trotz elektronischer Entkopplung der MIDI-Schnittstelle) eventuell ein Kurzschluss entstehen kann und die Anlage beschädigt wird. Insgesamt muss die Gesamtverkabelung der MIDI-Anlage wohl überlegt sein, denn die Datenübertragung hat ihre eigenen Grenzen.

Die MIDI-Schnittstelle ist eine serielle Schnittstelle - hier werden alle Datenpakete nacheinander gesendet. Die serielle Schnittstelle ist - um einen Vergleich zu benutzen - die schmale Landstraße. Daten im MIDI-Verbund werden also schön der Reihe nach überreicht.

Serielle Schnittstelle

Aktuelle Computer verfügen inzwischen über keine MIDI Schnittstellen mehr. Hier muss man auf die USB-Schnittstelle zurückgreifen. Inzwischen haben die meisten Keyboards einen eigenen USB Anschluss, der zur Midi-Datenübertragung verwendet werden kann. Wenn man Keyboards ohne eigenen USB Anschluss via MIDI verbinden möchte, benötigt ein MIDI Interface. Solche Interfaces verfügen über mindestens einen In und einen Out. Komfortablere MIDI Interfaces haben gleich mehrere Outs, damit kann man gleich mehrere Keyboards oder Expander ansteuern.

M-Audio USB Uno

Die MIDI- Instrumente übergeben die Daten genau wie Computer im binären Code, der über Kabel in Form von Spannungszuständen gelangt. Binär heißt, dass es nur zwei Zustände gibt: An / Aus oder 0 / 1. Jeder einzelne Zustand wird der Reihe nach gesendet und hat die Bezeichnung Bit (= Stück).

In der MIDI-Norm ist die Übertragungszeit und Geschwindigkeit festgelegt. Für die Übertragung von 31250 Bits (= 1 kBaud) ist 1 Sekunde vorgesehen. Man nennt das Standard-Baud-Rate = 31,25 kBaud. Die Übertragungszeit für ein Bit beträgt damit umgerechnet 32 Mikrosekunden. Für das Datenwort mit seinen 10 Bits wird also eine Übertragungszeit von 320 Mikrosekunden benötigt.

Computer wären in der Lage, jeweils ganze Bytes zu senden und zu empfangen, und zwar mit einer sehr viel höheren Übertragungsrate. Aber selbst wenn wir die MIDI-Anlage mit einem Computer verbinden, hat das Interface die Aufgabe, den parallelen Datenstrom in einen seriellen umzuformen. Jeder wird nun begreifen, warum die MIDI-Schnittstelle langsam ist und keineswegs perfekt. Bei großen MIDI-Anlagen und umfassenden Verkabelungen über THRU-Buchsen ist das sogar hörbar. Die Laufzeiten zwischen den einzelnen Komponenten variieren, es bilden sich Verzögerungen. Die Kabel selbst dürfen nicht sehr lang sein.

Was kann MIDI noch, außer Instrumente zu verbinden? Trotz der genannten Schwachstellen hat MIDI viele Vorteile. Man kann mit einem Masterkeyboard nicht nur andere Komponenten ansteuern, sondern auch spezielle Klangeigenschaften per MIDI übermitteln, wie z.B. die Anschlagstärke (Velocity) eines Tones, den Effektanteil des Halls, Delays oder auch die Kanalverteilung im Panorama Bild uvm. Die Keyboards der verschiedenen Generationen sind sehr unterschiedlich ausgerüstet, sie bleiben oft hinter den MIDI- Möglichkeiten zurück. MIDI ist nämlich auch in der Lage zum Beispiel bei einem achtstimmigen Expander acht unterschiedliche Sounds gleichzeitig anzusteuern. Aktuelle Expander sind in der Lage, auf 16 Midikanälen Daten zu empfangen und können somit 16 Instrumente gleichzeitig wiedergeben. Dies lässt somit umfangreiche Arrangements für den Musiker oder Produzenten zu. Solche Expander nennt man auch Multi-Timbrale Klangerzeuger.

Inzwischen sind nahezu alle Modelle, von Einsteiger- bis Profiklasse, mit USB-Anschlüssen ausgestattet, die Mididaten direkt über ein USB-Kabel mit dem Computer austauschen können. Eine Verbindung zweier Instrumente von USB auf USB ist jedoch nicht möglich.

MIDI-Norm

Damit ein MIDI- Instrument dazu in der Lage ist, muss es in einer bestimmten Betriebsart (Mode) funktionieren. Vier verschiedene Modes sind möglich. Mit ihnen wird die Zuordnung der Stimmen und der MIDI-Kanäle (Channels) festgelegt. Im MIDI-System kann auf 16 Channels gesendet und empfangen werden. Es stehen sozusagen 16 einzelne Telefonleitungen zur Verfügung. Sie sind von 1-16 durchnummeriert und können an den Geräten eingestellt oder in der Computer-Software programmiert werden. Vom jeweiligen Mode, in dem das Instrument arbeitet, hängt die Verteilung der Daten auf die Kanäle ab. Die Betriebsarten sind folgendermaßen ausgelegt (getrennt nach Empfänger/E - Sender/S).

Der Poly-Mode ist am meisten verbreitet, während nur wenige Geräte im Mono-Mode arbeiten. Häufig ist noch vom Multi-Mode die Rede, der aber eigentlich nur eine besonders leistungsfähige Form des Poly-Mode ist:

Mono/Omni on

S - Die Daten einer Stimme werden auf einem MIDI-Kanal gesendet.
E - Die Daten aller MIDI-Kanäle werden monophon auf die Stimmen verteilt.

Mono/Omni off

S - Die Daten der Instrumentenstimmen werden auf getrennten MIDI-Kanälen gesendet.
E - Die MIDI-Kanäle werden den internen Instrumentenstimmen monophon zugeordnet. Es können bestimmte Stimmen einzelnen Kanälen zugeordnet werden.

Poly/Omni on

S - Die Daten werden auf einem MIDI-Kanal gesendet.
E - Die Daten aller MIDI-Kanäle werden den Instrumentenstimmen polyphon zugeordnet.

Poly/Omni off

S - Die Daten für alle Stimmen werden auf einem Kanal gesendet.
E - Allein die Daten auf dem gewählten Kanal werden den Stimmen polyphon zugeordnet.

MIDI hat eigentlich auch erst das Heimstudio-Wesen so richtig blühen lassen. Mit Computer und Sequenzerprogrammen ausgerüstet, kann der Musiker komplexe Kompositionen alleine einspielen, sie abspeichern und später über MIDI mit allen angeschlossenen Instrumenten wieder abrufen. Das Sequenzerprogramm funktioniert wie ein Mehrspurtonband, aber digital. Hat man etwa ein Programm mit 24 Spuren, so kann man damit 24 unterschiedliche Instrumente bzw. Stimmen ansteuern. Kurze Teilstücke (Pattern) können frei zu Songs zusammengebaut werden. Eingespielte Passagen können beliebig oft abgespielt werden, Fehler können leicht korrigiert werden. Ist der Song fertig, kann er digital gespeichert werden oder sofort als Master aufgenommen werden. Der Musiker erspart sich so das Überspielen und den Verlust an Klangqualität, weil er das Original direkt aufnimmt. Und es ist beliebig wiederholbar und veränderbar! Über MIDI hinausgehend, kann aktuelle Software wie etwa CUBASE oder Logic auch direkt Audiospuren aufnehmen, bearbeiten und speichern. Einzelne Parameter wie Tempo oder Lautstärke sind beliebig veränderbar. Selbst massive Klangverbiegungen durch Halleffekte, Kompressoren oder Klangregelung können direkt per Software vorgenommen werden.

Alles in allem ist MIDI schon eine erstaunliche Sache. Wer mehr darüber wissen möchte: Es gibt eine Menge einschlägiger Fachliteratur dazu. Auf dieses Thema genauer einzugehen, würde den Rahmen unserer Abhandlungen hier sprengen. Wir denken, dass für das Livespiel in einer Band das MIDI-Ding insofern interessant wird, als man den Klang seines Keyboards vielleicht durch ein oder zwei Expander erweitern möchte. Das ist aber kein so großes Problem und auch ohne große MIDI- Kenntnisse zu bewerkstelligen. Wenn Du also beim Lesen des MIDI-Kapitels überhaupt nichts verstanden hast, so solltest Du dennoch unverdrossen an Deinem Keyboardspiel weiterarbeiten. Die Kenntnisse schleichen sich irgendwann von alleine ein.