Esercitazione su SMF Lezione 14 Programmazione MIDI (Prof. Luca A. Ludovico)

Esercitazione su SMF

Lezione 14

Programmazione MIDI (Prof. Luca A. Ludovico)

4D 54 68 64 00 00 00 06 00 01 00 02 01 80 4D 54

72 6B 00 00 00 19 00 FF 58 04 03 02 60 08 00 FF

51 03 09 27 C0 00 FF 59 02 01 00 00 FF 2F 00 4D

54 72 6B 00 00 00 2A 00 B0 07 64 00 B0 0A 30 00

B0 5B 40 00 B0 5D 10 00 C0 04 00 90 45 64 86 00

80 45 64 81 40 90 42 64 81 40 80 42 64 00 FF 2F

Analisi pratica di un breve file MIDI

Programmazione MIDI (Prof. Luca A. Ludovico)14. Esercitazione su SMF

Come segmentare uno SMF in chunk

• Esiste sicuramente uno e un solo chunk di intestazione (MThd), di lunghezza complessiva pari a 14 byte e posizionato all’inizio del file

• Possono esistere uno o più chunk di traccia (MTrk), di lunghezza variabile e delimitati da

[4D 54 72 6B … FF 2F 00]– Per i file MIDI di tipo 0 vi è un unico chunk MTrk, per il tipo 1 e

2 ne deve esistere almeno uno

• Il chunk MThd e il/i chunk MTrk riempiono completamente il file MIDI: nel file non vi sono byte non appartenenti ad uno di essi.

4D 54 68 64 00 00 00 06 00 01 00 02 01 80 4D 54

72 6B 00 00 00 19 00 FF 58 04 03 02 60 08 00 FF

51 03 09 27 C0 00 FF 59 02 01 00 00 FF 2F 00 4D

54 72 6B 00 00 00 2A 00 B0 07 64 00 B0 0A 30 00

B0 5B 40 00 B0 5D 10 00 C0 04 00 90 45 64 86 00

80 45 64 81 40 90 42 64 81 40 80 42 64 00 FF 2F 00

Ricerca dei chunk di header e di traccia

4D 54 68 64 00 00 00 06 00 01 00 02 01 80 4D 54

72 6B 00 00 00 19 00 FF 58 04 03 02 60 08 00 FF

51 03 09 27 C0 00 FF 59 02 01 00 00 FF 2F 00 4D

54 72 6B 00 00 00 2A 00 B0 07 64 00 B0 0A 30 00

B0 5B 40 00 B0 5D 10 00 C0 04 00 90 45 64 86 00

80 45 64 81 40 90 42 64 81 40 80 42 64 00 FF 2F 00• Come si capisce fin dove si estende?

– E’ un chunk di lunghezza fissa– La sua lunghezza è comunque scritta nell’header del chunk– Dal byte successivo inizia il primo MTrk, riconoscibile dalla sequenza 4D 54 72 6B

Analisi del chunk MThd

4D 54 68 64 00 00 00 06 00 01 00 02 01 80 …

• 4D 54 68 64: intestazione di 4 byte del MIDI Track header chunk• 00 00 00 06: questi 4 byte informano che seguiranno 6 byte di dati • 00 01: questi 2 byte informano che il file MIDI è di tipo 1

– E’ vero? Si contano le tracce, ossia i chunk MTrk. Verifica con viewer esadecimale

• 00 02: questi 2 byte informano che dopo il MThd seguiranno 2 blocchi di traccia MTrk – E’ vero? Verifica con viewer esadecimale

• 01 80: informazione che specifica la risoluzione in impulsi per quarto di nota. Risulta: PPQN = 018016 = 38410

4D 54 68 64 00 00 00 06 00 01 00 02 01 80 4D 54

72 6B 00 00 00 19 00 FF 58 04 03 02 60 08 00 FF

51 03 09 27 C0 00 FF 59 02 01 00 00 FF 2F 00 4D

54 72 6B 00 00 00 2A 00 B0 07 64 00 B0 0A 30 00

B0 5B 40 00 B0 5D 10 00 C0 04 00 90 45 64 86 00

– E’ un chunk di lunghezza variabile, ma si può leggere il valore nell’header del chunk. Attenzione: aprendo il file con un viewer esadecimale, è scritto in base 16!!!– Si conclude con il meta di fine traccia FF 2F 00, seguito da un nuovo MTrk

Analisi del primo chunk MTrk

Come segmentare i contenuti di MTrk

• L’intero contenuto di un chunk MTrk (per contenuto si intende la parte successiva all’header) è un susseguirsi di coppie

[tempo delta, evento]

• I tempi delta vanno interpretati proseguendo la lettura dei byte finchè non si trova il byte che ha il bit più significativo posto a 0

– In molti casi il tempo delta si esprime su un unico byte; un caso particolare è il tempo delta posto a 00, per indicare simultaneità o occorrenza immediata

• Gli eventi devono essere segmentati secondo le regole di decodifica degli eventi MIDI o dei metaeventi tipici degli SMF

– Ciascuno di essi ha una sua lunghezza, variabile da evento a evento ma predeterminata (ad es. i messaggi Note On e Note Off occupano 3 byte, il messaggio Program Change ne occupa 2, il metaevento Segnatura di tempo 7)

• Quello che segue una coppia [tempo delta, evento] è una nuova coppia

… 4D 54 72 6B 00 00 00 19 00 FF 58 04 03 02 60 08 00

FF 51 03 09 27 C0 00 FF 59 02 01 00 00 FF 2F 00 …

• 00: Tempo Delta. Questo byte posto a 0 stabilisce che il successivo evento rispetto al precedente si verificherà dopo 0 PPQN, quindi senza alcun ritardo

• FF 58 04 03 02 60 08: evento Meta di segnatura di tempo– 03: Numeratore = 3– 02: Denominatore = 2^02 = 4– 60: 96 tick MIDI in una nota da ¼– 08: 8 note da 1/32 in una nota ¼

Segnatura di tempo per le misure è ¾

… 4D 54 72 6B 00 00 00 19 00 FF 58 04 03 02 60 08 00

FF 51 03 09 27 C0 00 FF 59 02 01 00 00 FF 2F 00 …

• 00: Tempo Delta pari a 0 PPQN

• FF 51 03 09 27 C0: evento Meta di tempo metronomico– 0927C016 = 600.000 = n;

– Per definizione n = (60.000.000 x d / 4) / bpm– Sono noti i valori di n e di d è possibile calcolare il bpm– bpm = 100 pulsazioni al minuto

La velocità metronomica del brano MIDI è impostata a 100 bpm

… 4D 54 72 6B 00 00 00 19 00 FF 58 04 03 02 60 08 00

FF 51 03 09 27 C0 00 FF 59 02 01 00 00 FF 2F 00 …

• FF 59 02 01 00: evento Meta di tonalità– 01: 1 diesis in chiave (Sol Maggiore/Mi minore)– 00: la tonalità è maggiore

Tonalità del brano è Sol Maggiore

… 4D 54 72 6B 00 00 00 19 00 FF 58 04 03 02 60 08 00

FF 51 03 09 27 C0 00 FF 59 02 01 00 00 FF 2F 00 …

• FF 2F 00: fine del blocco di traccia

4D 54 68 64 00 00 00 06 00 01 00 02 01 80 4D 54

72 6B 00 00 00 19 00 FF 58 04 03 02 60 08 00 FF

51 03 09 27 C0 00 FF 59 02 01 00 00 FF 2F 00 4D

54 72 6B 00 00 00 2A 00 B0 07 64 00 B0 0A 30 00

B0 5B 40 00 B0 5D 10 00 C0 04 00 90 45 64 86 00

– E’ un chunk di lunghezza variabile, ma si può leggere il valore nell’header del chunk. 2A16 = 4210

– Si conclude con il meta di fine traccia FF 2F 00

Analisi del secondo chunk MTrk

… 4D 54 72 6B 00 00 00 2A 00 B0 07 64 00 B0 0A 30 00

B0 5B 40 00 B0 5D 10 00 C0 04 00 90 45 64 86 00

80 45 64 81 40 90 42 64 81 40 80 42 64 00 FF 2F 00

• B0 07 64: Evento MIDI Control Change n. 7 (Volume)

10110000 00000111 01100100 Ctrl Change (Ch. 1) Channel Volume Value: 100

… 4D 54 72 6B 00 00 00 2A 00 B0 07 64 00 B0 0A 30 00

B0 5B 40 00 B0 5D 10 00 C0 04 00 90 45 64 86 00

80 45 64 81 40 90 42 64 81 40 80 42 64 00 FF 2F 00

• B0 0A 30: Evento MIDI Control Change n. 10 (PanPot)

10110000 00001010 00110000Ctrl Change (Ch. 1) PanPot Value: 48

… 4D 54 72 6B 00 00 00 2A 00 B0 07 64 00 B0 0A 30 00

B0 5B 40 00 B0 5D 10 00 C0 04 00 90 45 64 86 00

80 45 64 81 40 90 42 64 81 40 80 42 64 00 FF 2F 00

• B0 5B 40: Evento MIDI Control Change n. 91 (Riverbero)

10110000 01011011 01000000 Ctrl Change (Ch. 1) Riverbero Value: 64

… 4D 54 72 6B 00 00 00 2A 00 B0 07 64 00 B0 0A 30 00

B0 5B 40 00 B0 5D 10 00 C0 04 00 90 45 64 86 00

80 45 64 81 40 90 42 64 81 40 80 42 64 00 FF 2F 00

• B0 5D 10: Evento MIDI Control Change n. 93 (Chorus)

10110000 01011101 00010000 Ctrl Change (Ch. 1) Chorus Value: 16

… 4D 54 72 6B 00 00 00 2A 00 B0 07 64 00 B0 0A 30 00

B0 5B 40 00 B0 5D 10 00 C0 04 00 90 45 64 86 00

80 45 64 81 40 90 42 64 81 40 80 42 64 00 FF 2F 00

• C0 04: Evento MIDI Program Change n. 4 (Piano Elettrico)

11000000 00000100Program Change (Ch.1) Value: 4

… 4D 54 72 6B 00 00 00 2A 00 B0 07 64 00 B0 0A 30 00

B0 5B 40 00 B0 5D 10 00 C0 04 00 90 45 64 86 00

80 45 64 81 40 90 42 64 81 40 80 42 64 00 FF 2F 00

• 90 45 64: Evento MIDI Note On, pitch 69 (La centrale), velocity 100

10010000 01000101 01100100 Note On (Ch.1) Pitch: 69 Velocity: 100

… 4D 54 72 6B 00 00 00 2A 00 B0 07 64 00 B0 0A 30 00

B0 5B 40 00 B0 5D 10 00 C0 04 00 90 45 64 86 00

80 45 64 81 40 90 42 64 81 40 80 42 64 00 FF 2F 00

• 86 00: Tempo Delta pari a 76810 PPQN

(1)0000110 (0)0000000 11000000002 = 76810

La risoluzione al quarto era 01 8016 = 38410, quindi è TΔ della minima

• 80 45 64: Evento MIDI Note Off, pitch 69 (La centrale), velocity 100

10000000 01000101 01100100 Note Off (Ch.1) Pitch: 69 Velocity: 100

… 4D 54 72 6B 00 00 00 2A 00 B0 07 64 00 B0 0A 30 00

B0 5B 40 00 B0 5D 10 00 C0 04 00 90 45 64 86 00

80 45 64 81 40 90 42 64 81 40 80 42 64 00 FF 2F 00

(1)0000001 (0)1000000 11000000002 = 19210

La risoluzione al quarto era 01 8016 = 38410, quindi è TΔ della croma

• 90 42 64: Evento MIDI Note On, pitch 66 (Fa#), velocity 100

10010000 1000010 01100100 Note On (Ch.1) Pitch: 66 Velocity: 100

… 4D 54 72 6B 00 00 00 2A 00 B0 07 64 00 B0 0A 30 00

B0 5B 40 00 B0 5D 10 00 C0 04 00 90 45 64 86 00

80 45 64 81 40 90 42 64 81 40 80 42 64 00 FF 2F 00

(1)0000001 (0)1000000 11000000002 = 19210

La risoluzione al quarto era 01 8016 = 38410, quindi è TΔ della croma

• 80 42 64: Evento MIDI Note Off, pitch 66 (Fa#), velocity 100

10000000 1000010 01100100 Note Off (Ch.1) Pitch: 66 Velocity: 100

… 4D 54 72 6B 00 00 00 2A 00 B0 07 64 00 B0 0A 30 00

B0 5B 40 00 B0 5D 10 00 C0 04 00 90 45 64 86 00

80 45 64 81 40 90 42 64 81 40 80 42 64 00 FF 2F 00

• FF 2F 00: Fine del chunk di traccia

Visualizzazione nel sequencer

Legenda

Griglia: linea scura quarto

ESERCITAZIONESezione 14.1

4D 54 68 64 00 00 00 06 00 00 00 01 03 C0 4D 54

72 6B 00 00 00 4F 00 90 24 71 00 90 26 71 87 40

80 24 00 00 80 26 00 83 60 90 25 71 00 90 27 71

83 60 80 25 00 00 80 27 00 82 40 90 26 71 00 91

27 71 82 40 80 26 00 00 90 25 71 00 81 27 00 00

91 26 71 82 40 80 25 00 00 81 26 00 87 40 B0 7B

00 00 FF 2F 00

Esercizio di analisi: 14_esercizio.mid

4D 54 68 64 00 00 00 06 00 00 00 01 03 C0 4D 54

72 6B 00 00 00 4F 00 90 24 71 00 90 26 71 87 40

80 24 00 00 80 26 00 83 60 90 25 71 00 90 27 71

83 60 80 25 00 00 80 27 00 82 40 90 26 71 00 91

27 71 82 40 80 26 00 00 90 25 71 00 81 27 00 00

91 26 71 82 40 80 25 00 00 81 26 00 87 40 B0 7B

00 00 FF 2F 00Legenda: Header dell’MThd Header dell’MTrk Lunghezza dell’MThd Lunghezza dell’MTrk

Identificazione dei chunk e della loro lunghezza

4D 54 68 64 00 00 00 06 00 00 00 01 03 C0 …

• 4D 54 68 64: intestazione di 4 byte del MIDI Track header chunk• 00 00 00 06: questi 4 byte informano che seguiranno 6 byte di dati sino alla fine di questo chunk header• 00 00: questi 2 byte informano che il file MIDI è di tipo 0

– E’ vero? Si contano le tracce, ossia i chunk MTrk.

• 00 01: questi 2 byte informano che dopo il MThd seguirà 1 blocco di traccia MTrk – E’ vero? Verifica con viewer esadecimale

• 03 C0: informazione che specifica la risoluzione in impulsi per quarto di nota. Risulta: PPQN = 03C016 = 96010

MTrk: suggerimenti

4D 54 68 64 00 00 00 06 00 00 00 01 03 C0 4D 54

72 6B 00 00 00 4F 00 90 24 71 00 90 26 71 87 40

80 24 00 00 80 26 00 83 60 90 25 71 00 90 27 71

83 60 80 25 00 00 80 27 00 82 40 90 26 71 00 91

27 71 82 40 80 26 00 00 90 25 71 00 81 27 00 00

91 26 71 82 40 80 25 00 00 81 26 00 87 40 B0 7B

00 00 FF 2F 00Legenda: Note On Note Off Tempo Delta Controller Fine traccia

Le frecce mettono in corrispondenza l’accensione e lo spegnimento della stessa nota

Qualche osservazione

• Considerando i soli nibble (4 bit) più significativi del byte di stato degli eventi MIDI, alcuni valori sono standard dal punto di vista dell’interpretazione della performance:– 9x indica un messaggio NoteOn– 8x indica un messaggio NoteOff– Bx indica un control change– Cx indica un program change– …Ovviamente, essendo messaggi di canale, il secondo nibble non è standard

• Come si riconoscono le coppie di apertura/chiusura di un evento musicale? Il NoteOff (8x) corrisponde a un precedente NoteOn (9x) ove la x è la stessa e il primo byte di dati è uguale.

Visualizzazione nel sequencer

Legenda

Griglia: linea scura quarto; linea chiara sedicesimoColori: mattone ch. 1; oliva ch. 2

Esercitazione su SMF Lezione 14 Programmazione MIDI (Prof. Luca A. Ludovico)

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