Darüber hinaus erfolgt die Verbindung nicht mit RS232 ( +/- 12V), sondern mit Stromschleifen.
Zur galvanischen Trennung werden üblicherweise Optokoppler verwendet.
In dieser Schaltung wird der CNX35 verwendet, es geht aber so gut wie jeder.
Standardmäßig wird für jede Richtung ein eigenes Kabel mit 5-poligen DIN Steckern eingesetzt, d.h. auf der Platine sollte man entsprechende Kupplungen einbauen.

Funktionsweise des MIDI-Protokolls

MIDI verwendet kurze Bytefolgen, um Signale auszutauschen. Das Signal lässt sich mit einem Sequenzer als Musikstück aufzeichnen, bearbeiten und wiedergeben.

Die übertragenen Bytes

Die folgenden Tabellen erfordern das Verständnis des Hexadezimalsystems. Ein Byte ist aus zwei Hexadezimalziffern (0–9 A–F) aufgebaut. Eine einzelne Hexadezimalziffer als Halbbyte wird auch Nibble genannt. Das Nibble n steht für die Kanalnummer (n = number), das Byte kk für die Note (k = key), das Byte vv für den Wert (v = value). Die Kanalnummer reicht von 0–15. In vielen Programmen wird bei der Darstellung der Kanalnummer die tatsächliche Kanalnummer um 1 erhöht dargestellt, also 1–16 statt 0–15.

Ein Statusbyte ist ein Byte, das einen Befehl im MIDI-Strom enthält. Auf einen Befehl folgt eine passende Anzahl Datenbytes. Um einen unterbrochenen Datenstrom jederzeit korrekt wieder aufzunehmen, fordert das MIDI-Protokoll die Fähigkeit, Statusbytes von Datenbytes zu unterscheiden. Dazu definiert MIDI, dass das erste Bit eines Statusbytes gesetzt (1) ist, das erste Bit eines Datenbytes dagegen ungesetzt (0). Daraus folgt, dass die Hexadezimaldarstellung von Statusbytes im Bereich 0x80–0xFF liegt, die von Datenbytes dagegen zwischen 0x00–0x7F. Außerdem gilt für Statusbytes, dass das zweite Nibble immer n ist, was für den MIDI-Kanal steht, auf dem der Befehl ausgeführt wird.

Kommt statt eines erwarteten Statusbyte ein Datenbyte, dann gilt das letzte Statusbyte als wiederholt und das aktuelle Datenbyte zählt zu dessen Daten.

Die Beispiele werden anhand von Tasten eines Tasteninstruments wie eines Keyboards erläutert, sind aber auf jedes MIDI-fähige Instrument übertragbar, z. B. auch eine MIDI-Gitarre.

Statusbytes

Das Statusbyte ist immer das erste übertragene Byte einer zusammengehörigen MIDI-Nachricht. Das erste Bit des Statusbytes ist immer 1 (gesetzt).

Controller [Bearbeiten]

Sinn und Zweck eines MIDI-Controllers ist es, dem Anwender eine möglichst gute Haptik bei der Beeinflussung seiner Musik zu vermitteln. Die Veränderungen der Musik sollen mit Händen oder Füßen erfühlt werden können. Dazu hat der Controller mechanisch bewegliche Elemente, die der Benutzer bedienen kann. Diese Bewegung wird in MIDI-Befehle übersetzt und an die Geräte sowie Klangerzeuger weitergegeben. Sie arbeiten somit ähnlich wie Gamecontroller, die allerdings im Gegensatz zu Midicontrollern ein proprietäres Protokoll nutzen. Der einzelne Midibefehl wird verwirrenderweise im Bereich der Midicontroller ebenfalls als Controller bezeichnet, was aber die ursprünglichere Verwendung darstellt.

Erst in neuerer Zeit nutzt man Controller auch derart, dass die Semantik der Midi-Befehle – in untenstehender Tabelle als Typ bezeichnet – ignoriert wird. Dem Befehl werden andere Funktionen zugeordnet als im Midi-Protokoll vorgesehen. Das ist häufig der Fall, wenn die Musikbearbeitung ausschließlich auf einem Computer durchgeführt wird. Insbesondere bei DJ-Programmen sind speziell angepasste Controller sehr verbreitet, wo beispielsweise mit dem Midisignal ein Dateibrowser zur Songauswahl sowie Funktionen wie Start, Stop oder in anderer Richtung eine Hardware LED im Controller bedient werden. Der semantisch mit der Tonhöhe belegte Midibefehl kann hier beispielsweise die Länge einer Wiederholungsschleife (Loops) darstellen. Gerade hier ist die Controllerhaptik wichtig, da sich mit der Maus am Computer die erforderliche Reaktionszeit und Feinfühligkeit zum Beispiel bei der Synchronisierung des Beats zweier Songs nicht erreichen lässt. Dem proprietären Charakter dieser Anwendungsart kann durch freie Belegbarbarkeit der Midibefehle sowohl im Programm als auch im Controller begegnet werden, was allerdings noch lange nicht die Regel ist.

Klassische Anwendungen des Midicontrollers halten sich hingegen streng an die Semantik des Midiprotokolls. Diese haben im Bereich der Musikerzeugung größere Bedeutung, da sich mit ihnen auf einfache Art und Weise gerätespezifische Klangparameter des aktuellen Instruments steuern lassen. Unterschiedliche Geräte sind dabei kompatibel auswechselbar.

Die Controller senden auf einem bestimmten Kanal mit einer bestimmten Controllernummer einen bestimmten Wert. Einfache Controller können Werte von 0 bis 127 annehmen, was jedoch bei Tonhöhenänderungen sehr schnell zu unschönen Treppenverläufen im Klang führt. Daher lassen sich die Controller 0–31 mit einem sogenannten LSB-Controller 32–63 koppeln, um so eine wesentlich höhere Auflösung zu erhalten. In der Praxis wird diese Technik jedoch selten angewandt, da eine Auflösung der Lautstärke beispielsweise in 128 Schritten fein genug erscheint.

Schalter wie beispielsweise das Haltepedal Nummer 64 können zwar theoretisch Werte von 0–127 senden, da ein Schalter allerdings nur zwei Werte annehmen kann, werden üblicherweise Werte von 0 bis 63 als „Aus“ und Werte von 64 bis 127 als „An“ interpretiert.

Verwendet man ein programmierbares Steuergerät, so sind Kenntnisse der Controllernummern und was diese üblicherweise steuern von großem Nutzen. Die wichtigsten Controller sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt. Das erste Byte eines Controllerbefehles lautet immer 0xBn, wobei n die Kanalnummer angibt. cc steht für die Controllerart (cc = continuous controller) und vv für den Wert, den der zu steuernde Klangparameter annehmen soll.

MSB engl. : Most Significant Bit = höchstwertigstes Bit

LSB engl. : Least Significant Bit = niederwertigstes Bit

NRPN/RPN [Bearbeiten]

Die NRPN (Non Registered Parameter Number) Controller dienen dazu, Parameter zu steuern, die in den normalen Controllerraum keinen Platz finden, die der Hersteller aber steuerbar machen will.

Es wird ein Parameter im Bereich von 0 und 16383 gesendet. Danach wird entweder ein normaler MIDI-Controller #6 mit einem bestimmten Wert 0–127 gesendet oder ein Data Increment/Decrement #96, #97, wobei hier der dritte Parameter egal ist.

Da es im MIDI-Protokoll nicht möglich ist einen Wert größer als 127 zu senden, gibt es das NRPN-MSB (Controller #99) und das NRPN-LSB (Controller #98).

Der Wert im Bereich zwischen 0 und 16383 wird erst in Binärform umgewandelt. Die ersten (von rechts) sieben Zeichen dieser binären Zahl werden mit dem NRPN-LSB Controller versendet. Die übrig gebliebenen sieben Zeichen werden mit dem NRPN-MSB Controller versendet. Wichtig ist, dass der MSB-Controller vor dem LSB-Controller versendet wird.

Danach ist ein bestimmter NRPN Parameter aktiviert und man kann ihn über #6 einen Wert von 0 bis 127 zuweisen oder ihn mit #96/#97 erhöhen und verringern.

RPN funktioniert genau so, nur mit dem Unterschied, dass die LSB und MSB Controller #100, #101 sind (siehe Tabelle).

Nachteil an dieser Art der Übertragung ist, dass man insgesamt drei Controller versenden muss. Der Vorteil hingegen ist, dass man eine große Anzahl an Parametern (z. B. alle Parameter einer DAW) damit steuern kann. Interessant wäre auch die Möglichkeit das Protokoll zu missbrauchen und mit RPN einen Parameter zu selektieren und ihn über NRPN einen bestimmten Wert z. B. 13980 zuzuweisen. Dadurch wären Parametersprünge kaum mehr hörbar und man könnte immer noch herkömmliche Synths in der Kette verwenden.