Dźwięk MIDI (.mid)
MIDI StandardowyMusical Instrument Digital Interface (MIDI) to standard symbolicznego zapisu nutowego, który rejestruje zdarzenia wykonawcze instrumentów zamiast akustycznych fal dźwiękowych.
Inspekcja i metadane
Systemy operacyjne i analizatory plików identyfikują pliki MID, sprawdzając początkową sekwencję bajtów binarnych:
Podpis nagłówka na poziomie bajtów (Magic Bytes)
Systemy operacyjne i analizatory plików identyfikują pliki MID, sprawdzając początkową sekwencję bajtów binarnych:
PODPIS HEX (OFFSET 0):
4D 54 68 64REPREZENTACJA ASCII: MThd
Normalizacja: MIDI Manufacturers Association (MMA) / AMEI
Specyfikacja techniczna
| Architektura kontenera | Hierarchia segmentów Standard MIDI File (SMF) (nagłówek MThd + segmenty ścieżek MTrk) |
| Kompresja | Neskompresowane symboliczne zdarzenia wykonawcze (Note On, Note Off, Velocity, Pitch Bend) |
| Kolejność bajtów (Endianness) | Porządek bitów i bajtów typu Big-Endian |
| Przestrzenie kolorów | Nie dotyczy (Strumień symbolicznych instrukcji nutowych) |
| Kanały i struktura | 16 logicznych kanałów MIDI na ścieżkę |
| Maks. wymiary | Zmienna rozdzielczość czasu delta (ticki na ćwierćnutę, do 65 535) |
| Przezroczystość | Czysta sekwencja zdarzeń matematycznych; brak zapisu dźwięku w postaci fali |
| Streaming i progresywne ładowanie | Sekwencyjny strumień zdarzeń; może być analizowany i przetwarzany nuta po nucie |
Techniczna macierz porównawcza: MID a konkurencja
| Atrybut techniczny | MID (Bieżący) | WAV | MP3 | MOD |
|---|---|---|---|---|
| Zawartość danych | Instrukcje zdarzeń (nuta, wysokość dźwięku, dynamika) | Neskompresowana fala PCM | Skompresowana fala stratna | Instrukcje ścieżek + osadzone próbki instrumentów audio |
| Średni rozmiar pliku | 10 KB - 100 KB | 30 MB - 50 MB | 3 MB - 5 MB | 500 KB - 2 MB |
| Spójność dźwięku | Różni się drastycznie w zależności od syntezatora/banku brzmień użytkownika | 100% identyczny na wszystkich urządzeniach | 100% identyczny na wszystkich urządzeniach | Spójny dzięki osadzonym próbkom |
| Edycja aranżacji | Trywialna; manipulacja zapisem nuta po nucie | Ekstremalnie trudne przestrajanie audio | Ekstremalnie trudne przestrajanie audio | Edycja próbek oparta na wzorcach |
Typowe tryby uszkodzeń i przewodnik odzyskiwania szesnastkowego
Dźwięki syntezatora wybrzmiewają w nieskończoność („zawieszone nuty") lub tempo staje się astronomicznie szybkie.
Główna przyczyna: Brak zdarzeń „Note Off" lub uszkodzone wartości czasu delta o zmiennej długości w segmencie MTrk.
Odzyskiwanie: Otwórz plik w sekwencerze MIDI lub użyj narzędzia MIDI File2File, aby wyczyścić status bieżący i wstrzyknąć brakujące polecenia Note Off.
Analiza bezpieczeństwa i wektory ataku na parser
Analizatory składni MIDI dekodują złożone wartości czasu delta o zmiennej długości (VLQ) oraz komunikaty System Exclusive (SysEx), które mogą wywołać przepełnienia bufora w syntezatorach sprzętowych i programowych.
Znane wektory ataku
- Niezweryfikowane rozszerzanie ilości o zmiennej długości powodujące przepełnienie liczby całkowitej 32-bitowej.
- Zbyt duże ładunki komunikatów SysEx powodujące przepełnienie sterty w oprogramowaniu układowym syntezatora lub wtyczkach programowych.
- Złośliwie przygotowane znaczniki pętli powodujące nieskończone pętle procesora w wątkach renderowania audio.
Najlepsze praktyki obronne: Egzekwuj maksymalne ograniczenia wartości czasu delta oraz oczyszczaj bloki producentów SysEx przed przekazaniem ich do syntezatorów.
Pochodzenie historyczne i kamienie milowe
Główne zalety
- Mikroskopijny rozmiar pliku: pełne aranżacje symfoniczne zajmują dziesiątki kilobajtów zamiast dziesiątek megabajtów.
- Pełna elastyczność edycji: poszczególne nuty, tempo, tonacje i brzmienia instrumentów można modyfikować bez utraty jakości.
- Uniwersalna kompatybilność sprzętowa z syntezatorami, pianinami cyfrowymi, sekwencerami i programami DAW.
Ograniczenia techniczne i wady
- Nie zawiera żadnych rzeczywistych nagrań dźwiękowych; odtwarzanie zależy całkowicie od syntezatora i banku brzmień urządzenia odsłuchowego.
- Nie potrafi odtworzyć nagranego ludzkiego głosu śpiewającego ani realistycznych dźwięków akustycznych niebędzących instrumentami.
- Odtwarzany dźwięk brzmi zupełnie inaczej na różnych komputerach w zależności od zainstalowanych fontów brzmieniowych General MIDI.
Ciekawe informacje techniczne
- Magiczny nagłówek „MThd" oznacza „MIDI Track Header" (nagłówek ścieżki MIDI), po którym następuje „MTrk" dla każdego segmentu ścieżki.
- Klasyczne gry wideo na PC, takie jak Doom, Warcraft i Monkey Island, używały MIDI do zapewnienia bogatej oprawy muzycznej na dyskietkach 1,44 MB.
- Dave Smith otrzymał technologiczną nagrodę Grammy w 2013 roku za swój fundamentalny wkład w wynalezienie standardu MIDI.
Często zadawane pytania techniczne
Dlaczego plik MIDI brzmi na moim komputerze jak tanie instrumenty?
Plik MIDI zawiera wyłącznie instrukcje zapisu nutowego (którą nutę nacisnąć i z jaką siłą). Słyszany dźwięk jest generowany przez wbudowany w system operacyjny syntezator General MIDI. Załadowanie profesjonalnego banku brzmień SoundFont (.sf2) drastycznie poprawia realizm.
Jak mogę przekonwertować plik MIDI do pliku MP3 lub WAV?
Ponieważ MIDI nie zawiera dźwięku, jego konwersja wymaga „wyrenderowania" go przez syntezator programowy z instrumentami brzmieniowymi. Konwerter audio File2File automatycznie renderuje pliki MIDI przy użyciu wysokiej jakości akustycznych banków brzmień bezpośrednio w przeglądarce.
Jaka jest różnica między formatem MIDI 0 a formatem 1?
Format 0 łączy wszystkie kanały muzyczne w jeden segment ścieżki. Format 1 rozdziela każdy instrument (pianino, bas, perkusję) na własny, niezależny segment ścieżki w celu edycji wielościeżkowej.