Midi系列文章第一辑

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MIDI简介

    MIDI是Musical Instrument Digital Interface的首写字母组合词，可译成“电子乐器数字接口”。用于在音乐合成器(music synthesizers)、乐器(musical instruments)和计算机之间交换音乐信息的一种标准协议。从20世纪80年代初期开始，MIDI已经逐步被音乐家和作曲家广泛接受和使用。MIDI是乐器和计算机使用的标准语言，是一套指令(即命令的约定)，它指示乐器即MIDI设备要做什么，怎么做，如演奏音符、加大音量、生成音响效果等。MIDI不是声音信号，在MIDI电缆上传送的不是声音，而是发给MIDI设备或其它装置让它产生声音或执行某个动作的指令。

    MIDI标准之所以受到欢迎，主要是它有下列几个优点：生成的文件比较小，因为MIDI文件存储的是命令，而不是声音波形；容易编辑，因为编辑命令比编辑声音波形要容易得多；可以作背景音乐，因为MIDI音乐可以和其它的媒体，如数字电视、图形、动画、话音等一起播放，这样可以加强演示效果。

    产生MIDI乐音的方法很多，现在用得较多的方法有两种：一种是(frequency modulation，FM)合成法，另一种是乐音样本合成法，也称为波形表(Wavetable)合成法。这两种方法目前主要用来生成音乐。在介绍MIDI之前先简单介绍FM合成法，然后介绍乐音样本合成法，再介绍MIDI系统。

FM合成声音

音乐合成器的先驱Robert Moog采用了模拟电子器件生成了复杂的乐音。20世纪80年代初，美国斯坦福大学(Stanford University)的一名叫John Chowning的研究生发明了一种产生乐音的新方法，这种方法称为数字式频率调制合成法(digital frequency modulation synthesis)，简称为FM合成器。他把几种乐音的波形用数字来表达，并且用数字计算机而不是用模拟电子器件把它们组合起来，通过数模转换器(digital to analog convertor，DAC)来生成乐音。斯坦福大学得到了发明专利，并且把专利权授给Yamaha公司，该公司把这种技术做在集成电路芯片里，成了世界市场上的热门产品。FM合成法的发明使合成音乐工业发生了一次革命。

FM合成器生成乐音的基本原理如图2-07所示。它由5个基本模块组成：数字载波器、调制器、声音包络发生器、数字运算器和模数转换器。数字载波器用了3个参数：音调(pitch)、音量(volume)和各种波形(wave)；调制器用了6个参数：频率(frequency)、调制深度(depth)、波形的类型(type)、反馈量(feedback)、颤音(vibrato)和音效(effect)；乐器声音除了有它自己的波形参数外，还有它自己的比较典型的声音包络线，声音包络发生器用来调制声音的电平，这个过程也称为幅度调制(amplitude modulation)，并且作为数字式音量控制旋钮，它的4个参数写成ADSR，这条包络线也称为音量升降维持静音包络线(Attack，decay，sustain，release，ADSR)包络线。


图2-07  FM声音合成器的工作原理

在乐音合成器中，数字载波波形和调制波形有很多种，不同型号的FM合成器所选用的波形也不同。图2-08是Yamaha OPL-III数字式FM合成器采用的波形。


图2-08 声音合成器的波形



    各种不同乐音的产生是通过组合各种波形和各种波形参数并采用各种不同的方法实现的。用什么样的波形作为数字载波波形、用什么样的波形作为调制波形、用什么样的波形参数去组合才能产生所希望的乐音，这就是FM合成器的算法。



通过改变图2-07中所示的参数，可以生成不同的乐音，例如：





改变数字载波频率可以改变乐音的音调，改变它的幅度可以改变它的音量。

改变波形的类型，如用正弦波、半正弦波或其它波形，会影响基本音调的完整性。

快速改变调制波形的频率(即音调周期)可以改变颤音的特性。

改变反馈量，就会改变正常的音调，产生刺耳的声音。

选择的算法不同，载波器和调制器的相互作用也不同，生成的音色也不同。


在多媒体计算机中，图2-07中的13个声音参数和算法共14个控制参数以字节的形式存储在声音卡的ROM中。播放某种乐音时，计算机就发送一个信号，这个信号被转换成ROM的地址，从该地址中取出的数据就是用于产生乐音的数据。FM合成器利用这些数据产生的乐音是否真实，它的真实程度有多高，这就取决于可用的波形源的数目、算法和波形的类型。

乐音样本合成声音

使用FM合成法来产生各种逼真的乐音是相当困难的，有些乐音几乎不能产生，因此很自然地就转向乐音样本合成法。这种方法就是把真实乐器发出的声音以数字的形式记录下来，播放时改变播放速度，从而改变音调周期，生成各种音阶的音符。

乐音样本的采集相对比较直观。音乐家在真实乐器上演奏不同的音符，选择44.1 kHz的采样频率、16位的乐音样本，这相当于CD-DA的质量，把不同音符的真实声音记录下来，这就完成了乐音样本的采集。

乐音样本通常放在ROM芯片上，ROM是超大规模集成电路(very large scale integrated，VLSI)芯片。使用乐音样本合成器的原理框图如图2-09所示。

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九、修饰9-16小节
我们现在有了两个相同的8小节段落，下面我们来修饰一下9-16小节，改变一下它的段落名称，加载上另一个不同的风格，让它听起来和1-8小节有所不同。
1.我们把第9小节处的段落名称改为：A Part-2。方法同上。
2.双击9小节处的乐队风格标记，将弹出乐队风格列表（如图12），我们来选择Jazz Swing Upbeat Groove / Piano Sync
Cut / Sync Bass, Ride / Piano
Lead，点OK。然后按几次Comp键来听听Jammer为我们创建的新的风格，可以听出这种风格与用1-8小节相比，贝司的演奏风格变化比较大。

十、创建新的段落17-24小节
在让我们来创建第3个8小节段落，我们把它称做B
Part。在这一部分，将由Jammer即兴演奏一段主旋律。首先为17-24小节输入和弦，请参照图26的和弦名称和位置进行输入。接下来为17-24小节编曲。
1.为17-24小节设置Punch，方法同上。
2.把17小节命名为B Part，方法同上。
3.在24小节添加长鼓花（long drum fill），同上。
4.在17小节添加Jazz Swing Upbeat Groove / Piano Simple / Walking Bass, Ride /
Piano Lead风格，同上。
5.点击Comp键试听，直到满意为止。
全部完成以后如图23。

十一、创建25-32小节
下面我们来创建最后的8小节，也是使用A Part，最终这首曲子形成常见的AABA结构。
1.拷贝1-8小节到25-32小节，方法同上。
2.为25-32小节设置Punch，方法同上。
3.把25小节命名为A Part-3。
4.双击25小节处的乐队风格标记，在弹出的乐队风格列表对话框中，让Enable Melody Player被选中（如图24）。选择Jazz
Swing Upbeat Groove / Piano Sync Cut / Walking Bass, Hihat / Piano
Lead风格，点击OK。
5.点击Comp键试听，直到满意为止。

十二、为25-32小节添加和声
这一步我们要为25-32小节里的主旋律添加一些和声。因为刚才的主旋律是你已经选定了的，为了使在编辑和声的时候主旋律不发生改变，我们首先需要把主旋律轨锁住。
1.点击窗口切换菜单，切换到Tracks窗口。
2.把钢琴旋律轨（应该是第3轨，就是Player栏里是Melody的那一轨）的Action栏设为Keep，方法同上。
3.右击窗口上方的三角钢琴按钮，你将会看到Edit Track Type对话框（如图25）。在Composer
Type列表栏里选择Harmony，点击OK。我们可以看新出现了一个轨，它的Player栏里显示Harmony（如图26）。
4.双击这一轨右边的Edit Style栏，弹出Harmony Composer Style Editor对话框。
5.点击右上方的Source Track按钮，选择主旋律所在轨道，我们选择第三轨，点OK。
6.点击Harmony Composer Style Editor对话框的OK键回到Tracks窗口，反复点击Comp键试听，直到满意为止。

十三、来一个Break
Break也称为中断，中断的使用不仅可以让你的音乐更有吸引力，而且也是衔接段落的好方法。Jammer也能创作出中断的效果，为了让我们的曲子更有吸引力，我们把做好的32小节拷贝一遍，在第2个32小节的头16小节来制作一个8小节的贝司中断和一个8小节的鼓中断，而后16小节仍和原来的一样。
1.拷贝1-32小节到33-64小节。
2.为33-64小节设置Punch。
3.双击33小节处的乐队风格标记，在弹出的乐队风格列表对话框中，选择Jazz Swing Upbeat Break / Piano Stop /
Walking Bass, Hihat / Piano Lead风格，点OK。
4.双击41小节处的乐队风格标记，在弹出的乐队风格列表对话框中，选择Jazz Swing Upbeat Break / Piano Stop /
Stop Bass / Snare Rolls风格，点OK。
5.在42、44、46和48小节添加长鼓花（long drum fill）。
6.按住Ctrl键，把33小节的乐队风格标记用鼠标拖到48小节的乐队风格标记上，在弹出的对话框中选择Create New Copy of the
Source Style，点击OK。
7.反复点击Comp键试听，直到满意为止。
(怎么样，是不是和一开始已经大不一样了?）。

十四、好歌要有好结尾
收尾的方法有很多种，我们可以反复一个段落渐弱收，也可以使用Ending风格，或者通过合并Break、Pre-ending和
Ending风格来自制一种收尾。下面我们介绍第3种方法。
1.在65-68小节输入收尾的和弦，位置和名称如图30。
2.把蓝色光标移动到65小节的开始，点击装载风格图标，让Enable Melody Player的复选框被选中（如图23），选择Jazz Swing
Upbeat Break / Piano Stop / Stop Bass, Ride Cymbal / Piano Lead风格，点OK。
3.把蓝色光标移动到68小节的开始，点击装载风格图标，选择Jazz Swing Upbeat Ending / Piano Sync Cut /
Sync Bass, Hihat / Piano Lead风格，点OK。
4.选择70以后的小节（含70小节），按下键盘上的Delete键，在弹出的对话框中选择OK，把多余的空的小节删除。现在69小节应该是最后一小节。
5.为65-69小节设置Punch。
6.点击Comp键试听，直到满意。
7.点击窗口上面的Loop栏，把它设置为Off。把蓝色光标倒到开头，现在从头到尾听一遍你的杰作吧，你能相信这是你创作的音乐吗？如果满意的话，别忘了存盘。

十五、最后的话
当我们用Jammer做了一些曲子之后，我们会潜移默化地学习到很多编曲方面的知识，如果有一天你不再愿意用Jammer来做你的音乐的时候，我想你一定已经成为一只电脑音乐的老鸟了。希望你的那一天早日到来！