MIDI (.mid)
MIDI ΤυπικόΗ Ψηφιακή Διεπαφή Μουσικών Οργάνων (MIDI) είναι ένα πρότυπο συμβολικής μουσικής σημειογραφίας που καταγράφει συμβάντα μουσικής εκτέλεσης αντί για ακουστικές κυματομορφές.
Επιθεώρηση & Μεταδεδομένα
Τα λειτουργικά συστήματα και τα εργαλεία ανάλυσης αρχείων αναγνωρίζουν τα αρχεία MID ελέγχοντας την αρχική δυαδική ακολουθία byte:
Υπογραφή κεφαλίδας σε επίπεδο byte (Magic Bytes)
Τα λειτουργικά συστήματα και τα εργαλεία ανάλυσης αρχείων αναγνωρίζουν τα αρχεία MID ελέγχοντας την αρχική δυαδική ακολουθία byte:
ΔΕΚΑΕΞΑΔΙΚΗ ΥΠΟΓΡΑΦΗ (OFFSET 0):
4D 54 68 64ΑΝΑΠΑΡΑΣΤΑΣΗ ASCII: MThd
Τυποποίηση: MIDI Manufacturers Association (MMA) / AMEI
Τεχνικές Προδιαγραφές
| Αρχιτεκτονική Περιέκτη | Ιεραρχία τμημάτων τυπικού αρχείου MIDI (SMF) (κεφαλίδα MThd + τμήματα κομματιών MTrk) |
| Συμπίεση | Ασυμπίεστα συμβολικά συμβάντα μουσικής εκτέλεσης (Note On, Note Off, Velocity, Pitch Bend) |
| Σειρά byte (endianness) | Διάταξη bit και byte μεγάλης διάταξης (Big-Endian) |
| Χρωματικοί Χώροι | N/A (Symbolic Note Instruction Stream) |
| Κανάλια & Δομή | 16 λογικά κανάλια MIDI ανά κομμάτι |
| Μέγιστες Διαστάσεις | Μεταβλητή ανάλυση χρονισμού delta (παλμοί ανά τέταρτο νότας, έως 65,535) |
| Διαφάνεια | Αμιγώς μαθηματική ακολουθία συμβάντων· δεν αποθηκεύεται καθόλου ήχος κυματομορφής |
| Ροή δεδομένων και προοδευτική φόρτωση | Ακολουθιακή ροή συμβάντων· μπορεί να αναλυθεί και να αποσταλεί συμβάν προς συμβάν |
Τεχνικός Πίνακας Σύγκρισης: MID έναντι Ανταγωνιστών
| Τεχνικό χαρακτηριστικό | MID (Τρέχον) | WAV | MP3 | MOD |
|---|---|---|---|---|
| Περιεχόμενο που Αποθηκεύεται | Εντολές συμβάντων (νότα, τονικό ύψος, ένταση) | Ασυμπίεστη κυματομορφή PCM | Συμπιεσμένη κυματομορφή με απώλειες | Οδηγίες κομματιού + ενσωματωμένα δείγματα οργάνων ήχου |
| Μέσο Μέγεθος Αρχείου | 10 KB - 100 KB | 30 MB - 50 MB | 3 MB - 5 MB | 500 KB - 2 MB |
| Συνέπεια Ήχου | Διαφέρει δραστικά ανάλογα με το συνθεσάιζερ ή το soundfont του χρήστη | Τα δεδομένα συμβάντων MIDI μεταφέρονται· ο ήχος κατά την αναπαραγωγή εξαρτάται από το συνθεσάιζερ ή την τράπεζα ήχων. | Τα δεδομένα συμβάντων MIDI μεταφέρονται· ο ήχος κατά την αναπαραγωγή εξαρτάται από το συνθεσάιζερ ή την τράπεζα ήχων. | |
| Επεξεργασία Ενορχήστρωσης | Ασήμαντη/εύκολη· χειρισμός παρτιτούρας νότα προς νότα | Εξαιρετικά δύσκολη επαναρρύθμιση ήχου | Εξαιρετικά δύσκολη επαναρρύθμιση ήχου | Επεξεργασία δειγμάτων βάσει μοτίβου |
Συνήθεις τρόποι καταστροφής δεδομένων και οδηγός ανάκτησης δεκαεξαδικών δεδομένων
Οι νότες του συνθεσάιζερ ακούγονται επ' αόριστον ('stuck notes') ή το τέμπο γίνεται αστρονομικά γρήγορο.
Βασική Αιτία: Λείπουν συμβάντα 'Note Off' ή κατεστραμμένες τιμές χρόνου δέλτα μεταβλητού μήκους σε ένα τμήμα MTrk.
Ανάκτηση: Ανοίξτε το αρχείο σε ένα MIDI sequencer ή χρησιμοποιήστε το εργαλείο File2File.app MIDI για να καθαρίσετε την κατάσταση εκτέλεσης (running status) και να εισάγετε τις εντολές Note Off που λείπουν.
Ανάλυση ασφάλειας και διανύσματα επίθεσης στον αναλυτή
Οι αναλυτές MIDI αποκωδικοποιούν σύνθετες τιμές χρόνου δέλτα ποσότητας μεταβλητού μήκους (VLQ) και μηνύματα System Exclusive (SysEx) που μπορούν να προκαλέσουν υπερχειλίσεις buffer σε συνθεσάιζερ υλικού και λογισμικού.
Γνωστά διανύσματα επίθεσης
- Ανεξέλεγκτη επέκταση ποσότητας μεταβλητού μήκους που προκαλεί υπερχείλιση ακεραίων 32-bit.
- Υπερμεγέθες ωφέλιμο φορτίο μηνύματος SysEx που προκαλεί υπερχείλιση σωρού σε υλικολογισμικό συνθεσάιζερ ή πρόσθετα λογισμικού (plugins).
- Κακόβουλα διαμορφωμένα δείκτες βρόχου (loop markers) που προκαλούν άπειρους βρόχους CPU σε νήματα απόδοση ήχου (audio rendering threads).
Βέλτιστες αμυντικές πρακτικές: Επιβάλετε μέγιστα όρια στις τιμές χρόνου δέλτα (delta-time) και καθαρίστε τα μπλοκ κατασκευαστών SysEx πριν τα αποστείλετε σε συνθεσάιζερ.
Ιστορική Αναδρομή & Ορόσημα
Κύρια Πλεονεκτήματα
- Μικροσκοπικό μέγεθος αρχείου: οι πλήρεις συμφωνικές ενορχηστρώσεις καταναλώνουν δεκάδες kilobyte αντί για δεκάδες megabyte.
- Πλήρης ευελιξία επεξεργασίας: μεμονωμένες νότες, τέμπο, τονικότητες και προγράμματα οργάνων μπορούν να τροποποιηθούν χωρίς απώλεια ποιότητας.
- Το MIDI υποστηρίζεται από πολλούς συνθετητές, ψηφιακά πιάνα, ακολουθιογράφους και σταθμούς ψηφιακού ήχου (DAW), αν και οι δυνατότητες διαφέρουν.
Τεχνικοί Περιορισμοί & Μειονεκτήματα
- Περιέχει μηδενικές πραγματικές ηχογραφήσεις ήχου· η αναπαραγωγή εξαρτάται εξ ολοκλήρου από το συνθεσάιζερ και την τράπεζα ήχων (soundbank) της συσκευής ακρόασης.
- Δεν μπορεί να αναπαράγει ηχογραφημένες ανθρώπινες φωνές ή ρεαλιστικούς ακουστικούς ήχους που δεν προέρχονται από μουσικά όργανα.
- Η αναπαραγωγή ακούγεται εντελώς διαφορετική σε διαφορετικούς υπολογιστές ανάλογα με τα εγκατεστημένα soundfonts General MIDI.
Ενδιαφέροντα Τεχνικά Στοιχεία
- Η μαγική κεφαλίδα 'MThd' σημαίνει 'MIDI Track Header' και ακολουθείται από το 'MTrk' για κάθε τμήμα κομματιού.
- Κλασικά παιχνίδια υπολογιστή όπως τα Doom, Warcraft και Monkey Island χρησιμοποίησαν το MIDI για να προσφέρουν πλούσια μουσική σε δισκέτες 1.44 MB.
- Ο Dave Smith έλαβε ένα Τεχνικό Βραβείο Grammy το 2013 για τον θεμελιώδη ρόλο του στην εφεύρεση του MIDI.
Συχνές Τεχνικές Ερωτήσεις
Γιατί ένα αρχείο MIDI ακούγεται σαν φθηνά όργανα στον υπολογιστή μου;
Ένα αρχείο MIDI περιέχει μόνο οδηγίες παρτιτούρας (ποιο πλήκτρο να πατηθεί και πόσο δυνατά). Ο ήχος που ακούτε παράγεται από τον ενσωματωμένο συνθεσάιζερ General MIDI του λειτουργικού σας συστήματος. Η φόρτωση ενός επαγγελματικού SoundFont (.sf2) βελτιώνει δραματικά τον ρεαλισμό.
Πώς μπορώ να μετατρέψω ένα αρχείο MIDI σε αρχείο MP3 ή WAV;
Επειδή το MIDI δεν έχει ήχο, η μετατροπή του απαιτεί την «απόδοση» (rendering) του μέσω ενός συνθεσάιζερ λογισμικού με μουσικά όργανα. Το File2File.app Audio Converter αποδίδει αυτόματα το MIDI χρησιμοποιώντας ακουστικές τράπεζες ήχου υψηλής ποιότητας απευθείας στο πρόγραμμα περιήγησής σας.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ MIDI Format 0 και Format 1;
Το Format 0 συγχωνεύει όλα τα μουσικά κανάλια σε ένα ενιαίο τμήμα κομματιού. Το Format 1 διαχωρίζει κάθε όργανο (πιάνο, μπάσο, ντραμς) στο δικό του ανεξάρτητο τμήμα κομματιού για επεξεργασία πολλών κομματιών.