Standard Midi File

Standard Midi File
Prefazione
Questo documento descrive in maniera approfondita il formato SMF, lo standard utilizzato per salvare
brani midi su disco. E’ rivolto a tutti gli appassionati del midi e in particolare a coloro che hanno
intenzione di sviluppare software musicale che utilizza questo formato. E’ una rielaborazione di alcuni
howto, documenti e manuali, sparsi per la rete, rigudanti l’argomento Standard Midi File.
Raffaele Scalamadnrè
Introduzione
Lo Standard Midi File nasce dall’esigenza di poter registrare su file dati midi. E’ stato pensato per
garantire la portabilita’ su tutti i tipi di sistemi operativi.
E’ semplicemente un file di testo (ASCII), suddiviso in due blocchi di dati: L’ header chunk e il track
chunk. L’ header chunk e’ il primo blocco di un midifile e contiene informazioni generali riguardanti il
tipo di file, il numero di tracce e il numero tiks per quarto di nota
Attualmente esistono tre tipi di formati SMF:
- il tipo 0, contiene un unico track chunk che racchiude le informazioni di tutti i canali midi.
- il tipo 1, contiene piu’ track chunk, uno per ogni traccia.
- il tipo 2 ,contiene piu’ blocchi e si possono registrare piu’ brani in un unico file.
Header chunk
Come ho già detto l’header chunk è il primo blocco di un midifile. E’ strutturato nella forma seguente:
HEX
4D 54 68 64 00 00 00 06
ASCII
M
t
h
ff
ff
nn nn dd dd
d
I primi 4 byte servono a identificare il midifile
I successivi 4 byte indicano la lunghezza dell’header chunk (a partire dal byte successivo)
ff ff indica il tipo di midifile (0, 1, 2).
nn nn indica il numero di tracce presenti nel midifile (1 se il formato e’ 0).
dd dd indica il numero di ticks per quarto di nota. Questa informazione serve a determinare la durata di
ogni evento midi in base al valore del delta time.Il delta time è un informazione contenuta all’interno del
track chunk e verrà spiegato in seguito.
Track chunk
Strutturalmente il track chunk è simile all’ header chunk, ma contiene informazioni relative alle tracce
della base midi. Ogni traccia contiene eventi midi riguardanti un canale. Un evento può essere: suona una
nota, rilascia una nota... etc.
un Track chunk si presenta, grosso modo, nella forma seguente:
HEX
4D 54 72 6B xx xx xx xx
ASCII
M
t
r
... FF 2F 00
k
Come per l’header chunk i primi 4 byte servono ad identicicare il blocco
I secondi 4 byte servono a indicare la lunghezza del track chunk (partendo dal byte successivo).
I successivi byte contengono informazioni di messaggi, di metaeventi o di exlusive messages.
FF 2F 00 indica la fine del blocco.
- Messaggi
Un messaggio è formato da un gruppo di byte indicanti il delta-time e altri byte indicanti il tipo di evento
(note on, note off, etc). Il delta time è l’intervallo di tempo espresso in ticks che divide due eventi. Ad
esempio se il messaggio in questione dice di suonare una nota per alcuni secondi, le
informazioni relative al tempo vengono codificate nel delta-time, mentre le informazioni relative alla
nota da suonare vengono memorizzate nei byte successivi.
Esempio di messaggio:
valore di delta time
lunghezza del messaggio
messaggio
Per ottimizzare lo spazio su disco il valore di delta time viene compresso così da ottenere valori a
lunghezza variabile.
Il delta time viene scritto su gruppi di byte così suddivisi:
Ogni byte è formato da otto bit. Il bit più significativo (il primo partendo da sinistra) serve ad indicare se
c’è un altro byte successivo. E’ a 1 se c’è, 0 altrimenti.
L’informazione riguardante il delta-time sta nei restanti 7 bit di ogni gruppo di byte.
Per capire meglio il metodo di compressione si faccia riferimento alla tabella di seguito riportata.
Numeri Hex
Codifica Hex
Codifica Bin
00000000
00
00000000
00000040
40
01000000
0000007F
7F
01111111
00000080
81 00
10000001
00000000
00003FFF
FF 7F
11111111
01111111
00004000
81 80 80
10000001
00000000
10000001
Se due eventi devono essere suonati contemporaneamente il valore di delta-time per quegli eventi è 0.
Il delta time rappresenta solo un modo per ricavare un evento midi ma non è esso stesso un evento midi.
Per scrivere una procedura in un linguaggio di programmazione che estrae il delta time da un messaggio
basta considerare la sommatoria dei 7 bit più significativi (eccetto il primo) per ogni gruppo di byte.
- Meta eventi
I meta eventi rappresentano informazioni aggiuntive ad un midifile. Non sono eventi midi, ma messaggi
che contengono informazioni di vario tipo: copyright, nome delle tracce, la misura del tempo, etc.
La struttura è simile a quella di un messaggio di evento midi:
valore di delta time
FF (inizio del metaevento)
tt (tipo di m.e.)
ll (lunghezza del m.e.) Meta evento
Il valore esadecimale FF indica l’inizio di un metaevento.
Il valore tt indica il tipo di metaevento (guarda tabella meta eventi).
ll indica la lunghezzda espressa in byte del metaevento.
I metaeventi vengono generalmente espressi col codice ASCII.
Per fare basi midi che abbiano il testo della canzone(karaoke) si utilizzano i metaeventi. Un altro modo
possibile è quello di utilizzare i messaggi di sistema esclusivo.
-Messaggi di sistema esclusivo.
Servono per mandare messaggi midi esclusivamente ad un apparecchiatura o ad un gruppo di
apparecchiature dello stesso tipo. Molte volte viene utilizzato per poter programmare apparecchiature
midi. Si possono infatti con questi messaggi impostare alcuni parametri proprietari di uno strumento.
Vista l’importanza di questi messaggi c’è il modo di includerli negli standard midi file.
La struttura è molto simile a quella dei metaeventi:
valore di delta time
F0 (inizio del sys-ex)
ll (lunghezza del sys-ex) Dati Sys-Ex
F7 (fine del sys-ex)
Alcuni messaggi, tra i più comuni, di sistema edsclusivo sono riportati nella tabella sys-ex.
Ricapitolando, un track chunk contiene informazioni relative ad una traccia midi, il blocco può
dcontenere al suo interno messaggi di eventi midi, metaeventi e messaggi di sistema esclusivo.
In precedenza si è parlato di tick. E’ la divisionde per quarto di nota rappresentata da un delta-time nel
file.
Il valore del tick per quarto di nota è indicato nell’header chunk (dd dd), il primo dei due byte indica
il formato utilizzato: -24, -25, -29, -30 corrisponde ai quattro standard SMPTE e ai formati Midi Time
Code e rappresentano il numero di frames per secondo. Il secondo byte è la risoluzione di un frame.
Valori tipici sono: 4 (per la risoluzione Midi Time Code), 8,10,80 (per la risoluzione a bit), oppure
100.Si può utilizzare il sistema basato su tracce time-code oppure quello basato su millisecondi
specificando 25 frames/sec e una risoluzione di 40 unita’ per frame.
lista di metaeventi
Tipo di m.e.
Descrizione
01
E’ un evento di testo usato per descrivere il nome di una traccia o il
nome di uno strumento.
02
Evento di copyright. In genere si trova come primo evento della traccia 1
03
Evento di testo che indica il nome della traccia.In un midifile formato 0,
o inserito nella prima traccia in un file formato 1, indica il nome del
brano
04
Evento di testo. Serve ad indicare il nome di uno strumento
05
Evento di testo per inserire i testi nel brano (in sillabe)
06
Evento di testo che in un punto stabilito della sequenza lo marca con il
testo
2F
Fine della traccia
51
Evento di tempo. indica quanti millisecondi ci devono essere per quarto
di nota.
58
Evento per descrivere la divisione del brano
59
Evento indicante la tonalita’
lista di sys-ex
Messaggio di systema esclusivo
Descrizione
F0 7E 7F 09 01 F7
GM ON, resetta i parametri dello strumento
F0 43 10 4C 00 00 7E 00 F7
XG ON, resetta i parametri di uno
strumento XG compatibile (Yamaha),
preparandolo a ricevere messaggi XG
F0 41 10 42 12 40 00 7F 00 41 F7
GS ON, resetta i parametri di uno strmento
GS compatibile (Roland, Yamaha),
preparandolo a rievere messaggi GS.
Note sul copyright
Tutti i diritti sono riservati. Questo documento è distribuito gratuitamente a scopo didattico.Nessuna
parte di questo documento può essere riprodotta, memorizzata in sistemi d’archivio, o trasmessa in
qualsiasi altra forma o mezzo, elettronico, meccanico, fotocopia, a scopo di lucro o senza la preventiva
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Raffaele Scalamandrè , e-mail: [email protected]
Bologna 27/03/2000