Аудио MIDI (.mid)
Ассоциация СтандартЦифровой интерфейс музыкальных инструментов (MIDI) - это стандарт символической музыкальной нотации, который записывает события инструментального исполнения, а не акустические звуковые волны.
Анализ и метаданные
Операционные системы и анализаторы файлов идентифицируют файлы MID по начальной двоичной последовательности байтов:
Сигнатура заголовка на уровне байтов (Magic Bytes)
Операционные системы и анализаторы файлов идентифицируют файлы MID по начальной двоичной последовательности байтов:
HEX-СИГНАТУРА (СМЕЩЕНИЕ 0):
4D 54 68 64ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ASCII: MThd
Стандартизация: Ассоциация производителей MIDI (MMA) / AMEI
Технические спецификации
| Архитектура контейнера | Иерархия блоков стандартного файла MIDI (SMF) (заголовок MThd + блоки треков MTrk) |
| Сжатие | Несжатые символические события исполнения (Note On, Note Off, Velocity, Pitch Bend) |
| Порядок байтов (Endianness) | Порядок бит и байтов с прямым порядком (Big-Endian) |
| Цветовые пространства | Н/Д (символический поток инструкций нот) |
| Каналы и структура | 16 логических каналов MIDI на один трек |
| Макс. габариты | Переменное разрешение дельта-времени (тактов на четвертную ноту, до 65 535) |
| Прозрачность | Чистая последовательность математических событий; аудиосигнал в виде формы волны не хранится |
| Потоковая передача и прогрессивная загрузка | Последовательный поток событий; может анализироваться и отправляться нота за нотой |
Техническая матрица сравнения: MID против конкурентов
| Технический атрибут | MID (Текущий) | WAV | MP3 | MOD |
|---|---|---|---|---|
| Сохраняемый контент | Инструкции событий (нота, высота, скорость нажатия) | Несжатая форма волны PCM | Сжатая форма волны с потерями | Инструкции трека + встроенные сэмплы аудиоинструментов |
| Средний размер файла | 10 КБ - 100 КБ | 30 МБ - 50 МБ | 3 МБ - 5 МБ | 500 КБ - 2 МБ |
| Постоянство звука | Коренным образом различается в зависимости от синтезатора/звукового шрифта пользователя | 100% идентично на всех устройствах | 100% идентично на всех устройствах | Консистентно благодаря встроенным сэмплам |
| Редактирование аранжировки | Тривиальное; понотное манипулирование партитурой | Чрезвычайно сложная перенастройка аудио | Чрезвычайно сложная перенастройка аудио | Редактирование сэмплов на основе паттернов |
Типичные режимы повреждения и руководство по восстановлению в HEX
Ноты синтезатора звучат бесконечно ('залипшие ноты') или темп становится астрономически быстрым.
Первопричина: Отсутствие событий 'Note Off' или поврежденные значения дельта-времени переменной длины в блоке MTrk.
Восстановление: Откройте файл в MIDI-секвенсоре или используйте инструмент File2File MIDI для очистки статуса выполнения и внедрения пропущенных команд Note Off.
Анализ безопасности и векторы атак на парсер
MIDI-парсеры декодируют сложные значения дельта-времени величин переменной длины (VLQ) и системные эксклюзивные сообщения (SysEx), которые могут вызывать переполнения буфера в аппаратных и программных синтезаторах.
Известные векторы атак
- Непроверяемое расширение величин переменной длины, приводящее к переполнению 32-битного целого числа.
- Полезная нагрузка сообщений SysEx чрезмерного размера, вызывающая переполнение кучи в прошивке синтезатора или программных плагинах.
- Злонамеренно созданные маркеры циклов, вызывающие бесконечные циклы процессора в потоках рендеринга аудио.
Защитные лучшие практики: Применяйте максимальные ограничения на значения дельта-времени и проверяйте блоки производителей SysEx перед передачей на синтезаторы.
Исторические истоки и вехи
Ключевые преимущества и плюсы
- Микроскопический размер файла: полные симфонические аранжировки занимают десятки килобайт, а не десятки мегабайт.
- Полная гибкость редактирования: отдельные ноты, темпы, тональности и патчи инструментов могут быть изменены без потери качества.
- Универсальная аппаратная совместимость между синтезаторами, цифровыми пианино, секвенсорами и цифровыми рабочими станциями (DAW).
Технические ограничения и минусы
- Не содержит реальных звуковых записей; воспроизведение полностью зависит от синтезатора и банка звуков прослушивающего устройства.
- Не может воспроизводить записанный человеческий голос или реалистичные акустические неинструментальные звуки.
- Воспроизведение звучит совершенно по-разному на разных компьютерах в зависимости от установленных звуковых шрифтов General MIDI.
Интересные технические факты
- Магический заголовок 'MThd' расшифровывается как 'MIDI Track Header' (заголовок трека MIDI), за которым следует 'MTrk' для каждого блока трека.
- Классические компьютерные видеоигры вроде Doom, Warcraft и Monkey Island использовали MIDI для воспроизведения насыщенной музыки на дискетах емкостью 1,44 МБ.
- Дэйв Смит получил техническую премию 'Грэмми' в 2013 году за свой основополагающий вклад в изобретение MIDI.
Часто задаваемые технические вопросы
Почему файл MIDI звучит на моем компьютере как дешевые инструменты?
Файл MIDI содержит только инструкции нотной грамоты (какую ноту нажимать и с какой силой). Звук, который вы слышите, генерируется встроенным синтезатором General MIDI вашей операционной системы. Загрузка профессионального SoundFont (.sf2) радикально улучшает реалистичность.
Как конвертировать файл MIDI в файл MP3 или WAV?
Поскольку формат MIDI не содержит аудио, его конвертация требует «рендеринга» через программный синтезатор со звуковыми инструментами. Аудиоконвертер File2File автоматически выполняет рендеринг MIDI с использованием высококачественных акустических банков звуков прямо в вашем браузере.
В чем разница между форматами MIDI 0 и 1?
Формат 0 объединяет все музыкальные каналы в один блок трека. Формат 1 разделяет каждый инструмент (пианино, бас, ударные) на собственный независимый блок трека для многодорожечного редактирования.