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MIDI

辞書:文化用語の基礎知識 音楽・技術編 (LMTECH)
読み:ミディ
外語:MIDI: Musical Instruments Digital Interface 英語
品詞:名詞
1995/11/01 作成
2015/04/07 更新

電子楽器同士を接続するための共通インターフェイス。

規格

電子楽器、音源、電子計算機などを相互に接続するために使われる。

日本では、JIS X 6054、標題「電子楽器ディジタルインタフェース(MIDI)」として規定されている。二部構成で、最新版は「JIS X 6054-1:1999」と「JIS X 6054-2:1999」。

インターフェイス

MIDIはあくまでもインターフェイスのみを差す。

MIDIという規格には、楽器そのものや、音源そのものは含まれない。

電子計算機の音楽でよく使われる音源装置は一般にDTM音源などと呼ばれ、インターフェイスとは区別されている。

結線

IN/OUT/THRU

MIDI楽器にあるコネクターの名称は、次の三種類のみである。

そのままの名称なので、余計な混乱は不要と思われる。

INとOUTが別個にあることからも分かるように、MIDIの信号はバスではなく一方的に流れるだけであり、MIDI OUT/THRU→MIDI INのようにのみ接続する。だが、MIDIで使うケーブルは一種類しかない。このため余計な混乱はない。装置側は常に「メス」、ケーブルは両端が常に「オス」である。

このようにして、例えば鍵盤同士を接続してMIDI OUT側の鍵盤を弾けば、MIDI OUT側が(音源内蔵であれば)鳴り、MIDI INされた側も(音源内蔵であれば)同時に鳴る、ユニゾン演奏となる。

物理層

MIDIケーブルの物理層には、5ピンのDINコネクターを使用する。

誤挿し防止の突起を上にして時計の12時とすると、信号ピンは3時、4時半、6時、7時半、9時の位置にある。ピン番号は、3時から時計回りに順に、1ピン、4ピン、2ピン、5ピン、3ピン、となる。そして、ケーブル側がオス、楽器側がメスとなる。

DIN自体は汎用規格だが、MIDIにおいて実際に使われているのは中央の3ピンのみで、左右の各1ピンは未使用である。このため、いわゆるMIDIケーブルは3本しか結線されていないことがある。

  • 1ピン ‐ 未使用
  • 4ピン ‐ 信号
  • 2ピン ‐ GND (MIDI OUTが接地する)
  • 5ピン ‐ 信号
  • 3ピン ‐ 未使用

電気的には、データの状態を電流の有無で表わす、5mAのカレント・ループ(電流ループ)方式である。送信側は、4ピンから5ピンに対して電流を流す。受信側はそれをオプトアイソレータ(フォトカプラー)で取り出す。なお、2ピンはグランドで、必要に応じて信号線のシールド線を接続する。

負論理であり、電流が流れている時=論理0として設計されている。

MIDI OUTを作ることは需要があるが、これも簡単で、古くはRS-232C(EIA-574)→MIDIがパーソナルコンピューターで良く使われた。作成する場合、ダイオード抵抗器を介して電流電圧変換をする必要がある。

また電子工作でもPICなどを使って簡単に作ることができる。4ピンは抵抗器を介して5Vに、5ピンは抵抗器を介してPICのI/Oポートに繋げれば、あとはプログラムを書くだけで出力できる。

プロトコル

階層構造

MIDIを、OSI参照モデルに対応させると、次のようになる。

  1. 物理層
    • MIDIケーブル (最近ではUSBIEEE 1394なども使われる)
  2. データリンク層
    • 31.25kbps、シリアル通信
  3. ネットワーク層
    • 基本的にブロードキャストのみ
  4. トランスポート層
    • (特になし)
  5. セッション層
    • ACKなどは戻さず、非同期で一方的に送りつける
  6. プレゼンテーション層
    • いわゆるMIDIのデータ
    • 命令は不定長で、命令+パラメーターで構成される
  7. アプリケーション層

通信方式

MIDIは5ピンのDINコネクターにより、シリアルでデータを送受する。

仕様は次の通り。

  • 速度 ‐ 31.25kbps(MIDI標準)、38.4kbps(シリアルMIDI)
  • 方式 ‐ 全二重 (ケーブル1本は単向だが、二本用いる)
  • 同期 ‐ 調歩同期(非同期)
  • データ長 ‐ 8ビット
  • スタートビット ‐ 1ビット
  • ストップビット ‐ 1ビット

いわゆる「N81」である。パリティチェックなどはない。

データは8ビット長で、MSB(ビット8)が0で「データバイト」、1で「ステータスバイト」とする。つまり、1バイトで表現可能なデータは7ビット分、0〜127(0x00〜0x7f)となる。

データ自身はパケットを単位として送受信が行なわれる。

データの内容

MIDIで伝送されるデータは、音の「波形」ではない

「音の高さ(ピッチ)」「音の強さ(ベロシティ)」「音色」、「その他の機能」に番号を付け、その番号を転送する方式である。情報は0から127の範囲である。

鍵盤を叩けば、叩いた鍵に対応するピッチとベロシティが出力される。鍵盤を離せば、音の強さ(ベロシティ)=0となり、音は止まる。

また音色(楽器音)の変更のための「プログラムチェンジ」、ピッチの上下を行なう「ピッチベンド」、あるいはピアノのフットペダル相当の機能など、様々な情報を送受信する「コントロールチェンジ」といった機能がある。

これらの信号は全て規格化されているため、MIDI機器同士であれば、メーカーなどを問わずに接続して用いることができる。

データ値と機能については「GM」を参照。

チャンネル

MIDIでは、チャンネルと呼ばれる概念がある。

一つのインターフェイスで16チャンネルが用意されており、それぞれで異なる信号を扱うことができる。

例えば、チャンネル1ではピアノ、チャンネル2でギター、といったように楽器音を変え、それぞれで異なる演奏をすることが可能となっている。

SC-88のような装置では、MIDI INを二つ用意することで32チャンネルに対応させている。

音色

MIDIの情報は0から127の128種類だが、楽器音も同様である。

基本的な音色は128種類あり、番号と音色の対応は「GM」という標準仕様が存在する。

実際には、更にバンク切り替えという方法で音色の拡張が可能で、次のような拡張仕様が存在する。

これらは、互いに互換性がない。

なお、プログラム番号は1から128で呼ぶ習わしで、実際にケーブルを流れる情報と1つ値が変わる。注意が必要である。

USB

MIDIの仕様は殆ど変更がなく、長く使われている。現在でも標準であり、広く使われている。

しかし、電子計算機(パーソナルコンピューターなど)で扱うには、色々と不便があった。

  • MIDIへの変換装置が必要
  • 16チャンネルでは足りない
  • そもそも速度(31.25kbps)が遅い

電子計算機で楽器を鳴らす場合、DTM音源の多くのチャンネルを使って大量のデータを流すような用途が少なくない。このため通信速度が足りずに「もたる」と呼ばれる現象が発生したり、のみならず「取りこぼし」なども起こった。

その解決として、DTM音源などではMIDIの端子の他にUSBを搭載している。

MIDIより遥かに高速で、接続も簡単である。但し、デバイスドライバーが必要となり、利用可能なオペレーティングシステムが制限されるという弱点がある。

mLAN

ヤマハの提唱する音楽用LANIEEE 1394を利用する。

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