Musical Instrument Digital Interface

Le Musical Instrument Digital Interface ou MIDI est un protocole de communication et de commande donnant la possibilité l'échange de données entre instruments de musique électronique, un ou plusieurs de ces «instruments» pouvant être des ordinateurs.

Première démonstration publique lors du NAMM de 1983, entre un Jupiter-6 (Roland) et un Prophet-600 (Sequential Circuits), par leurs deux représentants et fondateurs, Mr K pour Roland et Dave Smith pour Sequential Circuits. Dave Smith est un des concepteurs de la norme MIDI.

Le MIDI est géré par un comité international, l'International Midi Association.

La liaison est unidirectionnelle (semi-duplex). Le grand atout de ce protocole est son interactivité : il permet de la fois pour la commande et pour l'enregistrement.

En réalité, sous ce terme sont regroupées plusieurs normes, relatives au protocole logique, à l'interface physique, au format de fichier ainsi qu'à l'attribution des sons (GM).

L'interface MIDI

Physiquement, c'est un connecteur DIN à 5 broches.

En principe, un instrument supportant la norme MIDI a une prise MIDI-IN et une prise MIDI-OUT qui sert à mettre plusieurs instruments en cascade (ou daisy-chain). Quelquefois, on ajoute un MIDI-THRU qui est une copie directe du MIDI-IN, sans le temps de latence génèré par la copie sur le port MIDI-OUT.

La majorité des cartes son possédant une interface «joystick» analogique d'ancienne génération (connecteur DB15 femelle) gèrent les signaux MIDI grâce à la norme MPU401.

Certains instruments peuvent être pilotés en MIDI via leur interface USB. Il existe des convertisseurs USB↔MIDI, ces adaptateurs sont réservés au ports USB côté ordinateur et non pas côté instruments (impossible par conséquent de connecter un appareil MIDI en USB sur du MIDI ancienne génération). De la même manière, des convertisseurs MIDI-SMPTE pour synchroniser un séquenceur (matériel ou logiciel) avec les matériels vidéo (magnétoscopes) ou audio (enregistreurs à bandes ou numériques)

Messages MIDI

Les informations sont envoyées de manière numérique (c'est-à-dire non analogique), en série, à une vitesse de 31 250 bauds, soit approximativement 3, 8 Ko/s. Chaque connexion envoie des messages musicaux standard, comme note-on (début de note), note-off (fin de note), volume, pitch-bend (modulation de la hauteur de la note) et des signaux de modulation codés avec un identificateur de canal (il peut y en avoir jusqu'à 16).

Les messages de note vont du C-1 (note 0, localisée 5 octaves en dessous du C4 localisé sous la partition en clé de sol, soit 8, 175 Hz) au G9 (note 127, soit 5 octaves au-dessus du sol moyen soit 12 557 Hz) avec une résolution d'un demi-ton. Le pitch peut être réglé de ± ¹⁄₂ ton avec une précision d'¹⁄_4 096 de demi-ton au moyen du message pitch-bend. On trouve ainsi des convertisseurs MIDI pour la majorité des instruments de musique (trompettes, guitares, etc. ). Cela permettra, par exemple, de jouer du piano avec une guitare ou encore du synthétiseur avec une trompette.

Le MIDI est parfois utilisé pour jouer des gammes non tempérées. Aucune standardisation n'existe pour le moment ; cependant certains constructeurs d'instruments MIDI proposent des fonctions microtonales plus ou moins développées avec messages propriétaires qu'on peut enregistrer et transmettre avec les messages système exclusif (SysEx).

Issue de la notation MIDI des hauteurs musicales, l'unité dénommée midicent, non officielle mais particulièrement pratique, est fréquemment utilisée pour noter les accords non standard et les analyses acoustiques. Chaque midicent correspondant alors à un centième de demi-ton, les rang des centaines et milliers de la valeur indiquant la hauteur MIDI standard : le do 3, noté 60 avec la norme MIDI, est noté : 6 000 en midicent, un do 3 augmenté d'un quart de ton : 6 050, un ré 3 : 6 200… (cette unité n'est par conséquent pas incluse dans la norme MIDI, elle en est uniquement issue).

La possibilité de multiplexer 16 canaux sur un seul fil sert à contrôler plusieurs instruments.

De la même manière, on trouve des connections MIDI sur des appareils du type de pédalier d'effets pour guitariste, le midi servant dans ce cas à changer les programmes ou à les moduler en cours de jeu. On trouve aussi des connections MIDI sur les consoles lumière type jeux d'orgue pour séquencer les différents éclairages. On en trouve aussi sur les magnétophones numériques pour la synchronisation des commandes de transport.

General MIDI

Le standard MIDI ne spécifie pas quel numéro (de 0 à 127) correspond à quelle sonorité d'instrument. La norme General MIDI a été une tentative de normalisation de ces sonorités. En informatique, elle a un certain succès, mais pas tellement en musique elle-même.

MS Windows version 3 était livré avec une application MIDI mapper servant à changer à la volée des numéros de canaux afin d'harmoniser des instruments n'étant pas au standard General Midi.

Le General MIDI connaîtra à son tour deux extensions : le GS de Roland et le XG de Yamaha. Ces 2 extensions sont propriétaires à leur fabricant et permettent d'ajouter des effets supplémentaires aux séquences midi ou de choisir des sons alternatifs à ceux proposés de base en General MIDI. Les appareils estampillés GS ou XG sont compatibles General MIDI.

En 1999, la version 2 du General MIDI est officiellement lancée, augmentant le nombre de sons et de contrôles. Elle reste compatible avec la version 1.

De nombreux logiciels de lecture (libres ou propriétaires) des séquences MIDI (Timidity++, Rosegarden, QuickTime, Alsa, Jack, etc. ) existent sur la majorité des grands systèmes d'exploitation (Linux, Mac OS, MS Windows, etc. ) grâce à une banque Général MIDI généralement intégrée. Cette dernière est librement modifiable et on trouve d'autres banques d'échantillons pouvant offrir une grande qualité sonore.

Norme POMI

Il existe une norme particulièrement développée pour piloter les orgues à tuyaux et les orgues numériques en tenant compte des spécificités de l'orgue (jeux multiples sur le même canal), c'est la norme POMI pour Pipe Organ Midi Interface.

Contrôleur MIDI

Les contrôleurs MIDI sont des surfaces de contrôles pouvant posséder des touches, des fader, des pads ou des boutons rotatifs. Ces contrôleurs ne sont pas des périphériques de gestion du son ou de restitution ; ils ne produisent que des données MIDI. Jean Michel Jarre utilisait une harpe virtuelle comme surface de contrôle. Ces contrôleurs peuvent avoir un écran LCD rétro-éclairé. Quels que soient les éléments qui composent la surface de contrôle, l'ensemble des boutons, curseurs, faders, touches, pads sont assignables à chaque élément de l'interface visuelle du logiciel grâce à des setups (fichiers de configuration). En concert pour l'éclairage, le MIDI laisse place au protocole de communication basé sur cable XLR : le DMX (voir X10).

Clavier maître

Dans un ensemble de connexions MIDI, on utilise le «clavier maître» pour piloter des expandeurs, des synthétiseurs, des séquenceurs, ou d'autres instruments compatibles afin d'enregistrer des séquences MIDI, écrire de la musique ou produire de la musique. Les codes MIDI traduisent le jeu du musicien sur un clavier (MIDI ou d'un synthétiseur). La particularité d'un bon clavier maître est d'offrir un toucher lourd (type toucher de mécanique de piano) et de posséder les fonctions de vélocité et de répétition de pressions (after-touch). Il peut aussi permettre la division du clavier (split) en plusieurs portions pouvant envoyer chacune les commandes MIDI sur des canaux divers.

Surface de contrôle avec pads

Les contrôleurs midi peuvent aussi être des surfaces de contrôle USB et MIDI sensibles au toucher sous forme de pad. Ces pads peuvent être sensibles à la vélocité ainsi qu'à la tenue et lumineux. Ces contrôleurs sont utilisés dans le domaine musical

• dans les échantillonneurs
• dans les Boîte à rythmes et les Groovebox
• dans les kit de batteries virtuelles
• dans les contrôleurs de jeux rarement midi

Surface de contrôle avec pédales

Les pédales permettent de moduler le son d'un instrument. Il existe des pédales d'expression ou de modélisation. Recouvertes de caoutchouc, elles utilisent fréquemment des connecteurs de type jack 6, 35 mm. Ces contrôleurs sont utilisés dans le domaine musical comme pédale de

• modélisation pour contrôler un ampli ou avec une guitare ou une basse (pédale wha wha). Ils se composent selon le cas de leds, de potentiomètres. La qualité réside dans le poids et la robustesse pour une utilisation en concert. À ne pas confondre avec les pédales d'expression analogiques, qui modifient directement le son, telles que la Cry Baby.
• d'expression pour contrôler le son rendu avec un clavier MIDI (pédale de volume, sustain).
• lancer les différents patchs lors d'une représentation live quand les mains sont trop occupées sur l'instrument.

Surface de contrôle avec roues

Ces molettes sont horizontales (Jog wheel) ou verticales (roulette molette) et possèdent fréquemment des boutons à proximité. Ces contrôleurs sont utilisés dans le monde des DJ : la surface de contrôle sert à remplacer les platines de lecture disque et de mixer aisément (voir le site de DeckaDance pour connaître une liste assez exhaustive des périphériques MIDI compatibles DJ)

• dans le monde claviériste : les molettes sont fréquemment au nombre de deux sur un clavier maître et permettent de gérer le pitch bend et la modulation. Elle permettent de doser les effets avec d'avantage de précision qu'un bouton (pad) ou un joystick.
• dans le monde audio vidéo : la jog wheel permet de se déplacer sur la time line et est fréquemment associée à des boutons de transport.
• dans le monde du dessin industriel et cartographie pour naviguer et manipuler aisément dans un monde 3D comme la souris 3D connexion space navigator.

Surface de contrôle avec fader

Ce type d'interface provient des console de mixages comme la surface de contrôle Behringer BCF2000, ou la mackie control. Certaines consoles ont des faders motorisés.

Surface de contrôle avec boutons

Cette interface se trouve sur des claviers maîtres. Ces périphériques utilisent un sous ensemble de la norme MIDI nommé MIDI Machine Control (MMC). Le MMC transmet des messages system Exclusive (SysEx) qui permettent de contrôler à distance des périphériques d'enregistrement et de reproduction audio/vidéo : play, fast, stop, pause, record, rewind. C'est l'équivalent du protocole LANC et JLip utilisé pour les magnétoscopes et les caméscopes de Sony et JVC (voir wikipédia en anglais).

Format de fichier MIDI

Le format de fichier MIDI SMF (standard MIDI file) a été défini en 1988, pour stocker les commandes MIDI sur disquettes en y ajoutant des informations temporelles.

On peut les créer soit en connectant un instrument MIDI à l'entrée MIDI d'un ordinateur, soit avec un logiciel séquenceur. Le format MIDI est particulièrement compact.

Il y a 3 formats différents de fichiers MIDI :

• 0 : une seule piste contenant les messages des 16 canaux ;
• 1 : plusieurs pistes jouées simultanément ;
• 2 : plusieurs pistes jouées séquentiellement (rarement utilisé).

Les fichiers sont le plus fréquemment de type «1», car il est plus pratique de séparer les pistes, mais certains synthétiseurs ne supportent que le format 0. Des logiciels divers permettent de convertir un format en un autre.

Actuellement, un fichier midi standard se présente avec l'extension . mid ou . midi.

Fichiers MIDI-KARAOKE

Ces fichiers portent l'extension . kar au lieu de . mid, mais ce sont de véritables fichiers MIDI avec une piste karaoké (que certains matériels/logiciels sont capables d'afficher). Ils sont reconnus par le logiciel propriétaire d'Apple Quicktime ou par le logiciel libre kmid par exemple.

Notes et références

Voir aussi

Liens externes

* Lexique du standard, du matériel et des  logiciels MIDI, par  l'Académie de Limoges

• Liste des "Contrôleurs midi" (Académie de Limoges)
• (en) Format des messages midi (en anglais)
• Initiation aux spécifications du langage MIDI
• Moteur de recherche de fichiers MIDI
• Le site de BlueMan vous propose des milliers de fichiers MIDI, tous libres de droits
• un blog de "midification" d'instruments mécaniques

Le MIDI, par sa simplicité d'utilisation sert à faire énormément de choses, autres que de la musique :

• Pure Data, logiciel gratuit permettant d'interagir en temps réel sur le son, l'image, la lumière, et donnant la possibilité la communication MIDI. Logiciel créé par Miller Puckett
• Max-MSP le logiciel de l'Ircam, basé sur le travail de Miller Puckett, Patch

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