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Introduction :
Le MIDI (Musical Instrument Digital Interface) est un protocole num�rique de communication "universel" cr�� pour les applications musicales, dont le lancement officiel remonte a 1983.

La norme MIDI est un protocole de communication (code MIDI) permettant de faire communiquer entre eux des instruments de musique �lectronique avec des ordinateurs ou d'autres machines (boite a rythme, expandeur, synth�tiseur...)

MAT�RIELS MIDI

� Surfaces de contr�le

� TUTO : Tuto tester son clavier MIDI-USB



L'INFRASTRUCTURE MIDI

� ALSA-MIDI

� JACK-MIDI

� a2jmidid

� TEST : Alsa-Midi-Latency-Test



TUTORIELS

� Ecouter des fichiers midi et audio depuis son navigateur

� Visuels_MIDI

1. Historique

Dans les ann�es 70, certains constructeurs avaient imagin� pour leurs gammes de synth�tiseurs diff�rents moyens pour les faire jouer entre eux, c'�tait tr�s exp�rimental, peu fiable et souvent monophonique car command�s par des tensions (bien que le standard CV eut un succ�s d'estime pour certains instruments plus ou moins compatibles). Il fallait en fait rester dans la m�me marque pour esp�rer faire communiquer certains instruments entre eux. C'�tait vraiment l'anarchie totale et quand on pense au prix de ces instruments � l'�poque... mais c'�tait aussi la d�couverte d'un monde de la synth�se incroyable avec essais et exp�rimentations par des groupes mythiques Pop Rock tel Pink Floyd, Genesis, Kraftwerk, Emerson Lake & Palmer ou des artistes comme Wendy carlos, Klauss Shultz, Jean-michel Jarre... bref un v�ritable miroir ayant fait r�ver de tr�s nombreux musiciens amateurs.

Fin des ann�es 1970, de multiples essais eurent lieu, cette fois ci avec des puces �lectroniques (assemblages de plusieurs composants sur le m�me substrat), c'�tait le balbutiement comme dans la micro informatique (naissance d'Apple et tant d'autres marques aujourd'hui disparues), sans pionniers il ne peut y avoir d'avanc�es...

C'est donc d�but des ann�es 80 que les constructeurs d'instruments de musique d�cid�rent de cr�er un protocole de communication permettant tout d'abord de relier entre eux les synth�tiseurs (gr�ce � l'�mergence de puces un peu plus puissantes pouvant g�rer des flux num�riques). Certains constructeurs avaient d�j� pos� les fondations de ce protocole de communication (Dcb, Usi). Heureusement, en 1982, le nouveau standard MIDI naissait gr�ce � une collaboration � intelligente � de ces constructeurs tr�s impliqu�s dans la constructions de synth�tiseurs tourn�s vers l'analogique � commande � digitale � puis totalement num�rique (Sequential circuit, Roland, Oberheim, Korg, Yamaha, E-mu, Kawa� entre autre).

Les premiers synth�tiseurs MIDI furent le Prophet 600 (Sequential Circuits), le jupiter 6, le Jx3p (Roland) et le DX7 (Yamaha). Ce fut une v�ritable r�volution !, par la suite d'autres instruments de musique furent �quip�s de cette interface tels des boite � rythmes, �chantillonneurs, expandeurs, accord�ons... C'est vraiment unique dans l'histoire de l'informatique musicale, car ce standard fut adopt� par une multitude de marques et surtout codifi� par la MMA (MIDI Manufacturers Association) voir : http://www.midi.org/

Rapidement, de nombreux synth�tiseurs abordables apparurent ( Casio Cz10, Kawa� K1, Roland D5 / D10 / D20, Yamaha Dx9 / D11, Korg Poly 61...) d�mocratisant totalement l'utilisation de cette norme.

Le monde MIDI n'est pas r�serv� qu'aux clavier puisqu'il existe d'autres interfaces pouvant �tre reli�s avec des capteurs / convertisseurs: Basse, Batterie, Guitare, Instrument � vent... harpe � rayon laser 😁 (v�ridique). Les possibilit�s sont infinies. Bien sur avec l'av�nement de la MAO, d'autres bo�tiers "magiques" apparurent sur le march� tel des surfaces de contr�le, des tables de mixages; m�me le monde de l'audiovisuel fut touch� avec la gestion de la lumi�re...

2. Connectique

Les prises Midi se pr�sentent sous la forme de connecteurs DIN 5 broches � 180�. Ce type de prise n'�tant quasiment plus utilis� en audio, il devenait facile de brancher et de connecter plusieurs appareils ensemble sans se tromper (enfin presque ❗. Seules les broches 4 et 5 sont utilis�s et un c�ble MIDI ne doit pas exc�der une quinzaine de m�tre (le courant v�hicul� �tant tr�s faible, de l'ordre de 5 milliamp�re).

Il existe donc 3 prises MIDI:

• La Prise MIDI Out qui permet d'envoyer des donn�es
• La Prise MIDI In qui permet de recevoir des donn�es
• La Prise MIDI Thru (� travers ❗ qui sert en fait de relais et n'est pas forcement implant� dans l'instrument (n'�tant pas indispensable mais bien pratique parfois).

Voici pour les � bidouilleurs � (dont je fais partie 😊



Tous ces composants sont tr�s courants et disponibles chez tous les revendeurs de composants �lectronique tel : http://www.selectronic.fr/ par exemple.
Faites chauffer les fers 😎

4. Technique

L'interface MIDI est de type liaison s�rie (les donn�es sont transmises les une apr�s les autres) et asynchrone (facile � mettre en �uvre et bien adapt�e pour le jeu des musicien).
Son d�bit est de 31250 bauds (bits par seconde), l'interface transmet donc plus de 3000 octets par seconde.
Ce d�bit semble �lev� mais il est pourtant possible de le saturer si l'on envoie trop d'informations.
Lors de la transmission, chaque octet (8 bits) est encadr� d'un bit de start (d�part) avec une valeur 0 et un bit de stop avec un valeur de 1 (ceci afin que le ou les r�cepteurs puissent d�tecter la pr�sence d' informations).
Ce qui donne ceci :
1 (bit de stop) (donn�es sur 1 octet (exemple 01101100)]) 0 (bit de start)
Pour une information (notes, contr�le), on peut avoir besoin de plusieurs donn�es, nous verrons plus loin le d�tail de certaines...

Dans le cas d'envoi de donn�es en system exclusive (propre � chaque appareil), les informations peuvent �tre tr�s longues (et parfois bloquer certains appareils).

Un appareil �quip� d'une interface MIDI �met, sur 16 canaux diff�rents et ind�pendants, ce qui permet de piloter 16 instruments diff�rents ou 16 sons diff�rents via le m�me instrument.

Des donn�es binaires correspondant aux diff�rentes actions effectu�es par l'instrumentiste en jouant sont envoy�es tel : l'enfoncement / rel�chement de notes, la v�locit�, le changement de programme, coup de molette ou de pitch bend, modulation, mont�e et descente du si�ge de l'instrumentiste 😊....

Toutes ces donn�es sont imm�diatement interpr�t�es par n'importe quel autre appareil MIDI, en temps r�el, sans devoir traduire ou modifier quoi que ce soit � condition que l'instrument r�cepteur puissent accepter certaines donn�es (certains instruments en d�but de gamme ou anciens ne pouvant interpr�ter toutes les donn�es).

5. Le langage MIDI

Ce langage permet de traduire donc le jeu du musicien en �v�nements informatique compr�hensible par la machine (cas d'un ordinateur) ou d'un instrument.
Nous avons donc le sch�ma suivant :
Musicien (ou musicienne 😊 > capteurs (clavier, convertisseur) > logiciel de mise en forme (type mat�riel ou logiciel) > interface MIDI �mettrice > interface MIDI r�ceptrice > logiciel de remise en forme ! ( type mat�riel ou logiciel) > instrument (mat�riel ou logiciel) > syst�me d'�coute.

Les informations MIDI sont divis�s en 2 sortes :
Les statuts (status) et les donn�es (data)

• Les statuts d�finissent la commande r�alis� par le musicien (enfoncement d'une touche, rel�chement, commande de modulation...)
• Les donn�es d�finissent la valeur (hauteur de la note, v�locit�...)

Un message MIDI est donc constitu� de plusieurs octets.

L'�v�nement le plus utilis� (pour un musicien bien sur 😊 est l'envoi de notes.
> Lorsqu'une note est �mise, le premier octet (statut) repr�sente l'action de d�part de la note ainsi que le num�ro du canal (1 � 16) ce qui donne : Note On + num�ro de canal
> Le deuxi�me octet repr�sente la hauteur de la note (128 hauteurs diff�rentes pouvant �tre adress�es).
> Le troisi�me octet repr�sente la v�locit� (toujours sur 128 valeurs)
Ce qui nous donne:

• Note ON / canal - Hauteur de la note - v�locit�

D�s que la note est rel�ch�e, un message de ce type est envoy�:

• Note OFF / canal - Hauteur de la note - v�locit� (g�n�ralement � z�ro)

➡️ Quand une note se bloque, c'est qu'il n'a pas re�u d'information de note OFF !, c'est pour cela que le bouton panic existe et prend toute son importance (sur ZynAddSubFx par exemple 🙀). Il faut donc rejouer la m�me note pour renvoyer l'information manquante.

Les contr�leurs sont tr�s utilis�s et il y a th�oriquement 128 contr�leurs.

Voici les principaux...

> Le contr�leur de volume (valeur 07) est donc charg� de r�gler le niveau de sortie global du signal avec une valeur comprise entre 0 et 127 (� ne pas confondre avec la v�locit� d'une note qui n'agit que sur un seul �v�nement).

> Le contr�leur de balance (valeur 08) permet d'affecter une part �gale au signaux Gauche ou Droite en sortie (valeur globale), sa valeur centrale est fix�e � 64 (0=tout � gauche, 127=tout � droite). Ce contr�leur est donc utilis� en valeur finale de sortie.

> Le contr�leur de Panoramique (valeur 10) permet d'affecter une part �gale au signaux Gauche ou Droite sur chaque canal, sa valeur centrale est fix�e � 64 (0=tout � gauche, 127=tout � droite)

Ce dernier contr�leur est d'ailleurs plus souvent utilis� (comme d'autres) avec les s�quenceurs.

> Le contr�leur de maintien (sustain / damper pedal) (valeur 64) est utilis� pour reproduire la commande d'une p�dale comme sur un piano.


Pour conclure sur ce sujet, le message MIDI pour chaque action est form� d'un Statut + donn�es (le nombre de donn�es �tant variable en fonction du type de message).

5.3. System exclusive

voir QXGedit, pour l'�dition de messages MIDI "System Exclusive" pour les p�riph�riques XG (comme le Yamaha DB50XG).

6.1. Clavier pilotant un autre clavier

• L�instrument 1 est nomm� Clavier ma�tre, il pilote l�instrument 2 nomm� esclave.

Cette configuration permet donc de jouer plusieurs sons en m�me temps � partir d�un seul clavier, en fait l�instrument 2 joue le r�le de boite � sons ; son clavier n��tant pas utilis�. Il joue le r�le d�expandeur (instrument sans commande autonome). Il existe d�ailleurs plusieurs mod�les sp�cifiquement con�us pour �tre pilot�s (voir plus loin).

Le langage MIDI prend toute son importance gr�ce � un c�ble reliant les deux appareils. La sortie Out de l�instrument 1 est reli�e � l�entr�e In de l�instrument 2.

La norme MIDI permettant de d�finir plusieurs param�tres tel le num�ro de canal, les changements de sons, de volume...., on peut envoyer diff�rents r�glages (les possibilit�s d�pendant des instruments connect�s).

• C'�tait une configuration tr�s utilis�s avant l'utilisation des ordinateurs

L'installation est relativement rapide avec peu de c�blages et la puissance accrue mais l'harmonisation entre les deux appareils peut �tre d�licate. De plus, emmener 2 ou 3 claviers pour ne jouer que sur un seul, ce n'est pas tr�s efficace � moins de se la jouer JMJ !
Cette configuration est adapt�e � la sc�ne, elle peut �tre employ�e en Home Studio (Studio � la maison). La solution de l'expandeur est vraiment plus efficace.

6.2. Clavier pilotant un ou plusieurs expandeurs

C'est le m�me sch�ma que ci-dessus � la diff�rence que l'expandeur n'ayant pas de clavier (c'est en quelque sorte une � boite � sons � 😊



Remarquez l'utilit� de la prise thru (� travers), permettant de relier en s�rie plusieurs expandeurs (dans la limite de 3 / 4 � cause de la d�gradation du signal). Il existe d'ailleurs des boitiers permettant de brancher plusieurs modules / synth�tiseurs (sorte de multiprise MIDI 😊, 20 expandeurs ou + en rack pilot� par le m�me clavier est donc possible !

La portabilit� est donc meilleure, ce syst�me est id�al sur sc�ne (un expandeur est quasiment indestructible sauf cas extr�mes (chute, humidit�, coup de chaud, surtension, liquide � mousse, vieillissement des composants 🙄).

6.3. Clavier pilotant un ordinateur

Cas tr�s fr�quent aujourd'hui, le clavier pilote est souvent "muet", les sons sont issues de l'ordinateur par synth�se virtuelle ou tables d'ondes.



Il faut bien comprendre que la norme MIDI est toujours pr�sente MAIS que les prises peuvent changer ! On trouve donc plusieurs solutions de branchements:

• Clavier ma�tre (pilote) disposant d'une sortie MIDI OUT format DIN

> Connecteur MIDI IN dans MIDI OUT (sortie clavier) > Connecteur MIDI / Manette de jeu de la carte son (de moins en moins utilis�s, h�las, cette connectique �tait pourtant plus fiable que l'Usb).
> Connecteur MIDI IN dans MIDI OUT (sortie clavier) > Connecteur USB dans unit� centrale (actuel bien que sujet � d�crochages, blocages suivant marques ❗.

� noter qu'il n'y a pas (g�n�ralement) de prise MIDI IN dans le clavier ma�tre sauf dans le cas ou ce dernier disposerait d'un g�n�rateur sonore ou de possibilit�s d'�change de donn�es.

• Clavier ma�tre (pilote) disposant d'une sortie USB et branch� directement en USB sur l'unit� centrale (pratique, branchement � "chaud" mais attention une fois de plus aux d�crochages divers suivant le mod�le).

➡️ Attention � certains claviers portables Yamaha (tel le K1), il n'y a plus de prises MIDI mais une prise USB donc de forte chance d'acheter un c�ble sp�cialis� ! (� v�rifier), on ne peut donc plus piloter un autre clavier / expandeur directement ! alors que de simples claviers ma�tres de type M-Audio le permettent (parfois le progr�s n'a pas que du bon).

6.4. Basse ou Guitare pilotant un expandeur

Un capteur (micro) est ins�r� sous les cordes (au niveau du chevalet) pour analyser la fr�quence et la transformer en �v�nements MIDI, toute la difficult� consiste � bien r�gler ce capteur pour que la "prise de son" soit la plus pr�cise possible. Le jeu du musicien est aussi d�terminant ! (id�al pour le d�butant afin de jouer tr�s pr�cis 😊.

A la sortie du bo�tier / capteur / convertisseur, le signal MIDI est conventionnel et peut donc piloter expandeurs divers (c'est rigolo de jouer de l'orgue avec une guitare, non 😊. Par contre, avec une contrebasse ou une basse fretless c'est franchement moins �vident, il faut jouer juste pour que la note MIDI le soit aussi !

La marque Roland propose des capteurs relativement performants (et relativement on�reux aussi ❗.
voir http://www.rolandce.com/productinfo/productinfolist-F.asp?SubID=29

Il existe des guitares MIDI d'origine; � voir pour la qualit� du manche et de l'�b�nisterie.

6.5. Batterie et expandeur

On peut trouver des capteurs MIDI associ� � un d�clencheur MIDI (trigger) qui pourront envoyer une hauteur bien pr�cise sur le canal 10 (d�finie dans la norme MIDI). La r�alisation est beaucoup plus simple puisqu'il s'agit d'un capteur de pression prenant en compte une seule hauteur. Il existe des batteries compl�tes MIDI permettant de s'entra�ner au casque, d'une fiabilit� et pr�cision redoutable (m�me si cela ne remplacera jamais une vrai batterie acoustique au niveau du toucher et de la sensation).

L'id�al est donc bien sur de transformer sa batterie avec quelques capteurs.
Voici quelques mod�les : ALESIS D4; DDRUM 3;YAMAHA DTS-70, Roland TD-5

Curieusement, les premiers instruments contr�l�s par le souffle sont n�s quasiment avec les premiers synth�tiseurs MIDI (Breath control Yamaha). La commande de souffle MIDI �tait d'ailleurs implant� dans le tout premier document diffus� sur la norme MIDI en 1983. Le principe est toujours d'associer des capteurs transformant la pression en �v�nements.

Certains constructeurs (Casio par exemple) ont con�us des instruments a vent envoyant des donn�es MIDI sans transformation ou adaptation permettant de piloter directement des expandeurs (son fameux sax midi ressemblant � un jouet a �t� jou� sur sc�ne ❗.


Voir quelques infos sur http://www.patchmanmusic.com/dh100sales.html 😎

Actuellement il existe le prodipe, capteur MIDI monophonique relativement performant qui peut m�me fonctionner avec la voix � condition de chanter juste ! Voir http://www.stgd.ch/home.htm?Prodipe/solo/Prodipe_SOLO. On peut trouver d'occasion par exemple le sax midi WX5 et l'expandeur associ� avec breath control Yamaha VL 70-m.

C'est gr�ce � l'essor de machines enregistreuses de donn�es MIDI que l'on a put d�couvrir le formidable potentiel de ce langage. On peut consid�rer plusieurs dates importante.

Les premiers s�quenceurs MIDI de type mat�riel apparurent rapidement mais avec une capacit� de stockage assez faible �tant donn� le prix prohibitif de la m�moire.

Le sch�ma montre un synth�tiseur pilotant un s�quenceur, ce dernier pouvant aussi piloter le synth�tiseur.



Voir en page S�quenceurs MIDI, trackers pour tout ce qui concerne les s�quenceurs (entre autre)

6.8. Exemple de configuration en 1998

Voici une de mes configuration type de l'�poque ! (eh oui, cela va trop vite 😊


Aujourd'hui, la configuration type serait plut�t un clavier pilote + une unit� centrale rempla�ant expandeurs, boites � rythme... ... dommage un p'tit peu 🙄

➡️ � part le MT32 et le MV30, le reste est plus ou moins en panne (bo�te � rythme R5, expandeur WS), us� (G800) ou tout simplement faisant d�sormais partie de l'histoire de l'informatique musicale (Atari ST, Falcon). Quand au PC, j'ai d� changer la configuration une bonne dizaine de fois ! (sinon plus).

7. Instruments multitimbraux

Au tout d�but du MIDI, les synth�tiseurs bien que polyphoniques (pouvant jouer plusieurs notes � la fois), n'�taient pas multitimbraux (possibilit�s de jouer plusieurs instruments / sons diff�rents � la fois). Il fallait donc empiler plusieurs synth�tiseurs (les premiers expandeurs sont apparus apr�s) pour pouvoir entendre plusieurs sons diff�rents en m�me temps, ce n'�tait pas tr�s pratique ni tr�s �conomique ! (par contre au niveau visuel, cela jetait un max 😊.

Il fallut attendre 1985 / 1986 pour voir appara�tre les premiers modules de sons / synth�tiseurs multitimbraux. Le MT32 de la marque Roland (je me souviens 😉, fit l'effet d'une bombe (j'en ai encore un ❗.



J'avais assist� � une d�monstration de Francis Rimbert ou il empilait 4 MT32 pilot� par un D50 et d'autres s�quenceurs, synth�tiseurs (Roland bien sur) absolument incroyable !.

Sous un format r�duit, on pouvait piloter via un s�quenceur MIDI plusieurs canaux (cela tombe bien, c'�tait d�j� pr�vu dans la norme qui �tait vraiment en avance du coup ❗.

Bienvenue au d�but de l'�re du s�quenceur logiciel avec... ..l'Atari ST (entre autre), tous les �l�ments �tait donc favorable � l'�closion de la Mao en informatique (instruments, logiciels, langage....).

8. L'Atari ST

Qu'on se le dise, pour l'essor de la MAO, il y eut l'avant et l'apr�s Atari ST 😉

Cette machine �tait r�volutionnaire en 1986, processeur Motorola 68000 (32 bits) cadenc� � 4.77Mhz, syst�me TOS, interface graphique Gem (� la Macintosh ❗, 1 � 4M� de m�moire et surtout les fameuses prises MIDI incorpor�es (unique dans l'histoire de la micro informatique dite "familiale").


C'est � peine quelques mois apr�s sa sortie que deux logiciels s�quenceurs Pro 24 (Steinberg) et Creator (Emagic) firent leurs apparitions puis vinrent Notator (88), Cubase(89) et... Logic ! (j'utilise toujours ce dernier d'ailleurs mais sur PC). La puissance �tait incroyable pour l'�poque avec des possibilit�s impressionnantes et une stabilit� � la Linux ! (Ah si, un de mes Atari s'est arr�t� un jour.... ....panne de courant 😊.

En logiciel MIDI tout ou presque a �t� cr�� sur cet ordinateur (s�quenceur, �diteur de partitions, arrangeurs, �diteur de sons, �ducatifs...). j'ai encore l'�diteur de son pour mon Korg Ws qui n'existe pas sur PC et qui n'a jamais �t� �gal� en fonctionnalit�. Une grande partie des logiciels phares MAO d'aujourd'hui"hui sont issus du monde de l'Atari ! (n'oublions pas que les p�res de Cubase et Logic travaillaient ensemble et ont sorti leur tout premier s�quenceur (Pro 12) sur Commodore 64 (64K� de m�moire) en 1984 !. Il existait m�me un logiciel permettant de lire les MidiFile adapt� pour les non-voyants !

Petit inconv�nient toutefois, les logiciels libres n'�taient pas encore � la f�te donc l'investissement n'�tait pas n�gligeable. (Mon deuxi�me Atari Mega St avec 1M�, imprimante � 24 aiguilles Epson et Notator m'a co�t� la bagatelle d'environ 12000 Fr de l'�poque ❗. Par contre, les mises � jour �tait moins fr�quentes (et sur disquettes), le produit durait plus longtemps avec un usage intensif, le d�marrage �tait rapide et on pouvait �teindre directement.

Il a eu aussi le MacIntosh (fiable et novateur) mais plut�t r�serv� � une certaine cat�gorie (moins d�mocratique pour le musicien souvent fauch� 😊.

Curieusement, L'Amiga (autre machine 32 bits) sortis quasiment en m�me temps que l'Atari St, n'a pas eu beaucoup de succ�s parmi les musiciens (mis � part les trackers) malgr� sa puissance plus importante (manque de prises MIDI incorpor�es, distribution frileuse au d�part, conception moins homog�ne...).

J'ai tard� le plus possible avant de passer sur PC et m'arracher les cheveux pour faire de la Mao avec Win 98 m�me si c'�tait un peu mieux sur Xp; aujourd'hui je bascule sur Linux, c'est une renaissance 😁

9. Linux et MIDI

Si alsa et jack / qjackctl sont bien install�s, il ne devrait pas y avoir de probl�mes pour la reconnaissance de la plupart des interfaces, un p'it tour sur : http://www.alsa-project.org/ permet de savoir si tout est bien reconnu.
Les interfaces MIDI Midimate et Roland USM1 sont bien reconnues par exemple.
Le clavier MIDIStart-2 d�croche (et pas que sur Linux ❗.

Pour les r�glages divers, voir sur le site les pages :
ALSA_Premiers_Pas, ALSA_autres ou presentationMIDI par exemple.

Le MIDI est donc un langage fantastique car universel, se pr�tant � de multiples combinaisons, exp�rimentations et se bonifiant avec le temps (23 ans d'�ge comme le tr�s bon whisky ❗.

Enfin, il ne faut pas oublier que Linux reconna�t tr�s bien le langage MIDI, les applications sont de plus en plus nombreuses allant du s�quenceur aux instruments virtuels, en passant par l'�dition de partitions jusqu'aux arrangeurs, boites � rythmes... eh oui, le Midi se faufile partout 😉

➡️ Sources d'informations (avec les exp�rimentations diverses, les infos du web et autres...):
> Livres d'or sur la norme MIDI, tomes 1 & 2 des �ditions Sybex (+ de 1300 pages ))