Plik MIDI (.mid)
MIDI StandardMusical Instrument Digital Interface (MIDI) to standard symbolicznego zapisu muzyki, który rejestruje zdarzenia wykonawcze instrumentów zamiast fal akustycznych.
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 | Nieskompresowane 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 | Ciąg zdarzeń opisany matematycznie; nie zawiera żadnego dźwięku w postaci fali |
| Streaming i progresywne ładowanie | Sekwencyjny strumień zdarzeń można odczytywać i wysyłać dalej nuta po nucie. |
Techniczna macierz porównawcza: MID a konkurencja
| Atrybut techniczny | MID (Bieżący) | WAV | MP3 | MOD |
|---|---|---|---|---|
| Zapisywana zawartość | Instrukcje zdarzeń (nuta, wysokość dźwięku, dynamika) | Nieskompresowany przebieg 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 | Brzmienie zależy w dużym stopniu od syntezatora i banku brzmień użytkownika | Dane zdarzeń MIDI można przenosić; brzmienie podczas odtwarzania zależy od syntezatora lub banku dźwięków. | Dane zdarzeń MIDI można przenosić; brzmienie podczas odtwarzania zależy od syntezatora lub banku dźwięków. | |
| Edycja aranżacji | Prosta edycja: łatwo zmieniać zapis 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 bez końca („zawieszone nuty”) albo tempo staje się nienaturalnie 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 w File2File.app, aby naprawić status running i dodać 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
- Nieprawidłowa obsługa wartości VLQ o zmiennej długości może powodować przepełnienie liczby 32-bitowej.
- Zbyt duże ładunki komunikatów SysEx powodujące przepełnienie sterty w oprogramowaniu układowym syntezatora lub wtyczkach programowych.
- Spreparowane złośliwie znaczniki pętli mogą powodować nieskończone pętle obciążające procesor w wątkach renderujących audio.
Najlepsze praktyki obronne: Ustal maksymalne wartości czasu delta i weryfikuj bloki producenta w komunikatach SysEx przed wysłaniem 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 zgodność sprzętowa z syntezatorami, pianinami cyfrowymi, sekwencerami i stacjami roboczymi DAW.
Ograniczenia techniczne i wady
- Nie zawiera żadnych rzeczywistych nagrań dźwiękowych; odtwarzanie zależy całkowicie od syntezatora i banku brzmień urządzenia odsłuchowego.
- Nie odtwarza nagranego ludzkiego śpiewu ani realistycznych dźwięków akustycznych, które nie pochodzą z instrumentów.
- Odtwarzanie może brzmieć zupełnie inaczej na różnych komputerach, zależnie od zainstalowanych banków brzmień General MIDI.
Ciekawe informacje techniczne
- Sygnatura nagłówka „MThd” oznacza „MIDI Track Header” (nagłówek ścieżki MIDI), po którym dla każdego segmentu ścieżki występuje „MTrk”.
- Klasyczne gry wideo na PC, takie jak Doom, Warcraft i Monkey Island, używały MIDI do zapewnienia bogatej oprawy muzycznej na dyskietkach 1,44 MB.
- W 2013 roku Dave Smith otrzymał nagrodę Grammy za osiągnięcia techniczne w uznaniu jego fundamentalnej roli w stworzeniu standardu MIDI.
Często zadawane pytania techniczne
Dlaczego plik MIDI brzmi na moim komputerze jak tanie instrumenty?
Plik MIDI zawiera wyłącznie instrukcje nutowe (którą nutę zagrać i z jaką siłą). Słyszany dźwięk generuje wbudowany w system operacyjny syntezator General MIDI. Załadowanie profesjonalnego banku brzmień SoundFont (.sf2) znacznie poprawia realizm.
Jak przekonwertować plik MIDI na MP3 lub WAV?
Ponieważ MIDI nie zawiera dźwięku, jego konwersja wymaga „wyrenderowania" go przez syntezator programowy z instrumentami brzmieniowymi. Konwerter audio File2File.app 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.