MIDI演奏

1. MIDI演奏

   
   

   1. MIDIとは

      　MIDIは音楽演奏用のインターフェース規格で、シリアル接続でコントローラ、プレーヤ（音源）、鍵盤、を接続する規格です。ここでは、ノートオンコマンドを発生する簡単なコントローラを作成します。
      
      

   2. MIDIメッセージ

      　midiのノートオンメッセージは、
      　楽器の種類（音色）、音の高さ（音階）、音の強さ、
      を指定します。これを受けた音源は指定の音色、高さ、強さ、で音を出し始めます、
      音を終了するには、同じ音色、高さ、で強さ0のメッセージを送ります。
      　具体的なメッセージの形式は
      

          　　0x9n,note,velocity

      です。0xは16進表記の意味です。n: はチャンネル番号で0..15がmidiのチャンネル1..16に対応します。midiチャンネルは楽器の音色に対応します。
      noteは音の高さでピアノ鍵盤の中央のド（c4)が60となります。半音を含めた鍵盤に通し番号をつけます。したがって、中央のレの音は62となります。velocity は音の強さを示し、0は無音、127をff（フォルテッシモ：最強）とします。
      
      

   3. 送信規則

      　MIDIではこのメッセージの各バイトを、RS232Cと同じフォーマットでシリアル送信します。したがって、先頭に 0 のスタートビット、続けて 8ビット のメッセージバイト、最後に1ビットのストップビットを付加します。
      　このシリアルデータを、ビット当たり32μSで送ります。したがって、1バイトは320μ秒で送ります。
      
      

   4. 送信ドライバ、レシーバ

      　コネクタには５ピンDIN型コネクタを利用します。装置側はメス型で、ケーブルがオス型になります。電気的にはカレントループで送信側は、数mAのカレントループを構成します。0を送るには、4ピンから5ピンに数mAの電流を流せば良いのです。2ピンはケースグラウンドで、信号線のシールドを接続します。
      　受信側では、4-5ピン間に光結合素子（フォトカプラ）を接続して信号を取り出します。したがって、ケーブルの信号線は2本のみです。
      
      
      
      

   5. MIDI音源

      本回路でMIDI演奏を行うには、MIDI音源が必要です。専用のMIDI音源を利用するか、MIDI演奏機能のあるPCにUSB-MIDI アダプタを付加します。
      
      

2. 回路

   1. 回路

      　MIDIの場合、電圧変換回路は不要です。MIDIコネクタに必要な信号端子は1本のみです。これにPICのPB5を利用します。PB5 を220オームの抵抗を通してMIDIコネクタの５ピンに接続します。また、MIDIコネクタの４ピンを抵抗を通して、電源（5V）に接続します。
      
      

   2. 回路図

      回路は、シリアル出力とMIDIコネクタの5ピンを接続し、MIDIコネクタの4ピンを5Vに接続するだけです。
      
      
      

3. プログラム

   1. シリアル出力

      　CSCCコンパイラは、#use RS232() でハードウエアでシリアル出力できない入出力端子を指定すると、ソフトウエアでシリアル送受信が可能になります（ただし、割り込みは利用できません）。MIDIのシリアル出力波形は、RS232Cと同じですから、RS232C（標準出力）に midi コマンドを送れば、MIDIプレーヤで演奏可能です。
      ここでは、以下のようにRS232Cを宣言します。
      

          　#use RS232(BAUD=31250, xmit=PIN_B5, rcv=PIN_B2)

      31250はMIDIで規定の伝送速度です。
      　int data[3]
      の3バイトにmidiコマンドを設定し、void SendData() で、MIDIコマンドを出力します。data[3]は次のように設定します。
      

       data[0] = 0x90; // 0x9n n=0..15チャンネル 
       data[1] = 60; // note 
       data[2] = 64; // velocity 0〜127

      これは、0x90はノートオン（発音）コマンドで、0チャンネル（GM音源ではピアノ音）に、ノート番号60（中央のド）を、強さ64で出力します。続けてノート音コマンドを出せば、音が重なって聞こえます。ここでは。ド、ミ、ソ の音を重ねます。0.5秒の休止後、強さ0のノートオンコマンドで発声を停止します。
      　
      

   2. ソース

      //#include <16f88.h>
      #include <16f873A.h>
      
      //プログラミング：奥田
      
      #fuses HS, NOWDT, NOPROTECT, NOBROWNOUT, NODEBUG, NOLVP
      #use delay(CLOCK=20000000)
      #use RS232(BAUD=31250, xmit=PIN_B5, rcv=PIN_B2) // BAUD=312501 ⇒ 1バイトを320usで送信
      
      int data[3];
      
      void SendData();
      
      void main()
      {
              while(1)
              {
                      // ドの音
                      data[0] = 0x90;         // 0x9n n=0..15チャンネル
                      data[1] = 60;           // note
                      data[2] = 64;           // velocity 0〜127
                      SendData();
      
                      // レの音
                      data[0] = 0x90;         // 0x9n n=0..15チャンネル
                      data[1] = 64;           // note
                      data[2] = 64;           // velocity 0〜127
                      SendData();
      
                      // ミの音
                      data[0] = 0x90;         // 0x9n n=0..15チャンネル
                      data[1] = 67;           // note
                      data[2] = 64;           // velocity 0〜127
                      SendData();
      
                      delay_ms(500);
      
                      data[0] = 0x90;         // 0x9n n=0..15チャンネル
                      data[1] = 60;           // note
                      data[2] = 0;            // velocity 0〜127
                      SendData();
      
                      data[0] = 0x90;         // 0x9n n=0..15チャンネル
                      data[1] = 64;           // note
                      data[2] = 0;            // velocity 0〜127
                      SendData();
      
                      data[0] = 0x90;         // 0x9n n=0..15チャンネル
                      data[1] = 67;           // note
                      data[2] = 0;            // velocity 0〜127
                      SendData();
      
                      delay_ms(500);
              }
      }
      
      // データを送る
      void SendData()
      {
              int i;
              for(i=0; i<3; i++) putc(data[i]);
      }

      
      

4. 発展

   1. 楽譜入力

      　MIDIコマンドを配列に記録し、演奏してください。ただし、16F873Aではメモリ配列は最大で64バイト程度しか確保できません。
      二つの配列に分割すると、さらに同程度の配列が確保できます。
      
      

   2. MIDIコマンド

      　チャンネル番号を変えると音色を変更できます。ベロシティや他のMIDIコマンドで演奏スタイルを変更してください。
      
      

   3. 外部メモリ

      　外部メモリを追加すると、1曲の再生が可能です。