MIDI versus audio - MujMAC.cz - Apple, Mac OS X, Apple iPod

23. srpna 2007, 10.00 | Velice často se setkávám s dotazy typu: “Jak převést MIDI na audio? Jak vyexportovat soubor z Cubase/Logicu/ProTools se syntezátory do WAV, MP3...?”, případně s opačnými: “Jak dostat z MP3/WAV/AIFF souboru MIDI? Chtěl bych si z CD, které jsem nagraboval, odstranit zpěv, dostat to do MIDI, upravit a připravit pro karaoke, jak to mám udělat?”. Právě k těmto dotazům směřuje dnešní článek.

Co je MIDI

Především je třeba říci, že audio a MIDI spolu nemají v podstatě nic společného. MIDI je komunikační protokol. Jedná se o zkratku Musical Instrument Digital Interface (digitální rozhraní hudebních zařízení), což předznamenává, že tento komunikační protokol je primárně určen pro komunikaci mezi hudebními zařízeními. Nemusí ovšem jít pouze o tónové generátory (syntezátory, samplery, ROMplery, aj.). Mezi zařízení, která komunikují prostřednictvím MIDI, patří také řídící klaviatury (ty samy o sobě přeci žádný zvuk nevydávají), jiné MIDI kontroléry (ovladače), ale i mixážní pulty, efektové procesory, pódiová světla aj. Pokud by to mělo nějaký smysl nebo by to chtěl někdo udělat z recese, bylo by možné pomocí MIDI řídit třeba i mikrovlnnou troubu. MIDI je soubor různých příkazů typu Note On/Off (nota zapnuta/vypnuta), Controller 69 – Value 70 (kontrolér 69, hloubka parametru 70). Záleží na zařízení, které tato data přijme, jak si data “vyloží”, jak na ně bude reagovat. MIDI norma standardizuje podobu příkazů a jednotlivé MIDI standardy (jako jsou GM, GM2, GS, XG aj.), standardizují reakci zařízení na konkrétní MIDI parametry (pokud je nástroj GM/GS/XG kompatibilní, musí mít standardně seřazené zvuky, na určité MIDI kontroléry musí reagovat podle normy – například kontrolér číslo 7 řídí hlasitost kanálu, kontrolér číslo 10 řídí umístění ve stereu, atd.). Přesto je ale stále spousta prostoru pro kreativitu.

Jak dostat z MIDI zvuk?

Je to jednoduché, intuitivní a v podstatě všichni to děláme. Stačí MIDI data poslat do nějakého tónového generátoru, tedy syntezátoru nebo sampleru. Tónový generátor (jak samotný název napovídá) generuje zvuk (respektive tón, což je zvuk určitých specifikací) na základě přijatých MIDI událostí. Pokud vyšlete MIDI data Note On-60-Channel 1-70-0, tónový generátor zahraje tón C hlasitostí 70 (řekněme přibližně mezzo-forte) na kanálu 1 a vypnutí tónu bude rychlostí 0. Zvuk, jakým bude tón zahrán, záleží na tom, jaká zpráva o zvuku předcházela, a také na tom, jaký zvuk je daný generátor schopen vytvořit. Jestliže chcete zvuku přidávat hlasitost v průběhu jeho znění, vyšlete například sérii následujících MIDI kontrolérů (každý kontrolér bude umístěn v jiném čase – v závislosti na požadované rychlosti přidávání hlasitosti):

Pozice   |   # MIDI kontroléru   |   Value   |   Channel
00:00:001   |   11 (Expression)   |   100   |   1
00:00:120   |   11 (Expression)   |   105   |   1
00:00:160   |   11 (Expression)   |   110   |   1
00:00:240   |   11 (Expression)   |   115   |   1
00:00:300   |   11 (Expression)   |   120   |   1
00:00:360   |   11 (Expression)   |   125   |   1
00:00:480   |   11 (Expression)   |   127   |   1

Zařízení, které na zprávu kontrolér 11 nebude umět reagovat, neudělá nic. Pokud bude na tento kontrolér reagovat jinak, než jak určuje norma (GM/GM2/GS/XG), může se stát, že po vyslání těchto kontrolérů se zvuk bude třeba přiostřovat nebo se zvětší hloubka modulace a nebo se zvýší kontrast displeje či více rozsvítí žárovka daného světla.

Co jsou audio data?

Audio data, na rozdíl od MIDI, jsou přesným přepisem tlaku na membránu mikrofonu, respektive tlaku, který vyvolá membrána reproduktoru. Pomocí audio dat nemůžete dávat žádné příkazy. V již hotových audio datech nemůžete změnit barvu zvuku (z klavíru udělat kytaru), ani měnit tóny (pokud již máte udělaný mix a hraje více tónů současně). Audio data jsou přesným záznamem výsledného zvuku. Jestliže u MIDI dat záleží na tom, jak si koncové zařízení data “vyloží” (a tak namísto smyčců mohou znít žestě nebo syntetický zvuk), audio data se vždy přehrávají více méně stejně. Namísto zpěvu nikdy nebude znít basová kytara “škrcená” do nepřirozeně vysoké polohy. Maximálně se vlivem aparatury může trošku změnit charakter zvuku, nikoliv však jeho podstata.

Jak tedy udělat z audio souboru MIDI?

Na začátku jsem strašil, že to v podstatě není možné. Není to tak docela pravda, ale upozorňuji, že výsledek rozhodně nebude 100%! Nejedná se totiž vůbec o jednoduchý úkol. Každý zdroj zvuku lze rozložit na jednotlivé sinusoidy. Každý tón totiž sestává ze základní frekvence a dalších vyšších harmonických frekvencí, jejichž počet a poměr udává barvu zvuku. Jinak zní zvuk, který obsahuje pouze liché harmonické frekvence, jinak zvuk obsahující pouze sudé a jinak zní zvuk se všemi harmonickými frekvencemi. I zvuky s pouze lichými harmonickými se liší podle toho, jestli je výraznější 3. nebo 5. nebo 7. harmonická, atd. Aby software poznal, jaký tón daný nástroj hraje, potřebuje zvuk zanalyzovat a určit onu základní frekvenci. To je poměrně složitý matematický aparát. Nemluvě o tom, že do hry vstupuje řada dalších parametrů, jako jsou odrazy místnosti, atd. Při analýze jednohlasého nástroje nemusí být odhad ještě tak složitý. Ale při analýze orchestru nebo vícehlasého nástroje (stačí i kytara nebo klavír) už začínají docela velké problémy. Nestačí pouze určit nejhlasitější frekvenci a tu označit za požadovaný tón, protože tónů může znít současně několik. Celý proces se tak stává velmi složitým.

Pro takovou konverzi existuje několik různých aplikací. Mezi ty nejúspěšnější patří asi Apple Logic, Melodyne nebo Midimaster WIDI Professional. Tyto aplikace mají řadu parametrů, které usnadňují jejich analýzu. Může se jednat například o frekvenční rozsah, ve kterém má aplikace soubor analyzovat (nemá smysl analyzovat vysoké frekvence v případě, kdy chceme zjistit, jaké tóny hraje basová kytara; většinou bychom tam stejně našli jen šum), nebo o Gate – minimální hlasitost, kterou má aplikace do analýzy zahrnout. Tím se opět vyhneme analýze tichého šumu nebo zbytečné analýze vysokých tichých harmonických frekvencím. Dalším parametrem může být i délka tónu, která opět odbourává analýzu šumu. Výsledkem takové analýzy, ať už je její úspěšnost jakákoliv, je vždy jedna MIDI stopa s vybraným zvukem. Aby aplikace dokázala ještě analyzovat barvu zvuku a přiřazovat pak nástrojům, to už je opravdu jen hudba budoucnosti. Osobně se na softwarovou analýzu nespoléhám. MIDI data z audio souboru dělám poslechem skladby a následným přepisem do not nebo novým záznamem. Je to nejspolehlivější a pro mne stále nejrychlejší způsob.

Závěr

Doufám, že každý, kdo si přečetl tento článek, se již nikdy nezeptá, jak má z MIDI udělat audio a opačně. Tyto dva světy jsou velmi rozdílné, každý je o něčem jiném. MIDI jsou pouze události a záleží na zařízení, jak si je “vysvětlí” a jak je zpracuje. Audio data jsou informace o akustickém tlaku, a tedy o podobě celé nahrávky včetně jedinečného prostoru, jedinečného způsobu sejmutí, jedinečného způsobu hry.