Specifiche del protocollo MIDI - Il protocollo MIDI

Un protocollo definisce tutti gli aspetti della comunicazione tra due sistemi MIDI sia a livello di hardware (prese, cavi, connettori, modalità di trasmissione) che a livello software (comandi MIDI). La comunicazione avviene attraverso un'interfaccia seriale in modalità binaria e questo consente di realizzare interfacce MIDI molto economiche. La comunicazione seriale non è un grosso problema in quanto la quantità di dati spediti nelle comunicazioni MIDI è relativamente ridotta. La velocità di trasferimento dei dati non è molto alta ma è sufficiente allo scopo:

Velocità: 31250 baud (bit/sec) ossia 3906.25 bytes/s ossia 3.8 KB/s

Come riferimento quantitativo si pensi che già i vecchi modem per computer per la connessione ad Internet che comunicavano su linea telefonica avevano una velocità di trasmissione di 56 kb/s.

Le prese MIDI disponibili, che vengono anche definite porte MIDI e sono sempre di tipo femmina, sono tre: MIDI In (i dati MIDI entrano nel dispositivo), MIDI Out (i dati MIDI escono dal dispositivo), MIDI Thru ^[86] (una copia dei dati entrati dalla porta MIDI In viene reindirizzata su questa porta). La trasmissione dei dati avviene sempre in una sola direzione: dalla porta MIDI Out alla porta MIDI In. I cavi MIDI montano solo connettori maschi e hanno una lunghezza non superiore a 15 metri (cavi più lunghi possono causare perdite di segnale tali da comprometterne l'integrità). La comunicazione è di tipo asincrono il che significa che non vengono impiegati segnali di temporizzazione (che appesantirebbero il carico di dati da trasferire): vengono invece impiegati un bit di start , identificato da una tensione di 5 Volts (che mette in attesa di dati il dispositivo ricevente), e un bit di stop identificato da una tensione di 0 Volts (che comunica la fine del trasferimento di dati). I connettori montati sui cavi sono di tipo DIN^[87]:

Connettore di tipo DIN

Vengono utilizzati solo il pin 2,4 e 5. Il pin 2 è la schermatura mentre i pin 4 e 5 portano il segnale MIDI in modalità bilanciata [Vedi: Connessioni elettriche]. Le prese MIDI sono montate sui dispositivi e trasferiscono i dati al/dal cavo dal/al dispositivo. Ciò avviene secondo il seguente schema:

Schema logico di un'interfaccia MIDI

Per fissare le idee supponiamo di trovarci in modalità di ricezione dati. Questi arrivano dal cavo alla presa e vengono inoltrati verso uno stadio optoisolatore . Questo ha una duplice funzionalità. La prima è quella di isolare elettricamente il dispositivo convertendo gli impulsi elettrici in impulsi ottici: ciò viene realizzato attraverso un fotodiodo che si illumina al passaggio di corrente e una cellula fotoelettrica che riconverte gli impulsi ottici in un nuovo segnale elettrico ad uso del dispositivo. In questo modo non c'è mai una connessione elettrica fisica tra dispositivi MIDI. La seconda è quella di correggere eventuali deterioramenti del segnale di ingresso; tutti i valori di tensione vengono convertiti in soli due stati: luce accesa, luce spenta. Il segnale elettrico che esce dal modulo optoisolatore viene separato in due: una copia viene, come detto, inoltrata verso la presa MIDI thru (non sempre presente) mentre l'altra copia viene inoltrata ad un modulo definito come UART (acronimo di Universal Asynchronous Receiver Trasmitter -Trasmettitore Ricevitore Asincrono Universale - ). Il modulo opera una conversione dei dati seriali in parallelo e li spedisce al dispositivo vero e proprio (per esempio il circuito che genera i suoni in una tastiera-sintetizzatore) gestendo anche la temporizzazione in base al contenuto dei dati che riceve. Come vedremo meglio in seguito, il protocollo MIDI prevede l'utilizzo di 16 canali. Ogni canale identifica una funzionalità di un dispositivo MIDI, per esempio su una tastiera-sintetizzatore può identificare un particolare suono. Questo significa che se per esempio un sequencer pilota una sola tastiera-sintetizzatore, possiamo suonare contemporaneamente fino a 16 suoni diversi, uno per ogni canale (1 per il suono di batteria, 1 per il suono di basso, uno per il suono di violino ecc.). Notare che questo vale per suoni diversi, per lo stesso suono possiamo eseguire più note contemporaneamente (vedremo quante tra un momento). Dunque un pezzo di pianoforte complicatissimo suonato a due mani è riproducibile utilizzando un solo canale MIDI. Generalmente i sistemi MIDI si integrano con gli strumenti reali che rimangono comunque la parte più consistente della registrazione musicale (a parte i generi musicali tipicamente elettronici come per esempio la techno). Per questo motivo i 16 canali, che a prima vista possono sembrare pochi, permettono di gestire la maggior parte delle situazioni.