Instalación y configuración de Computadores y Periféricos

Escuela Técnica de Ingeniería Informática de Gijón
3º Ingeniería Técnica en Informática de Sistemas

MIDI y sintetizadores virtuales

Autores: Sergio Fernández Casado

Fecha: 21 de Mayo de 2004

Ver o hacer comentarios sobre este trabajo
Índice de todos los trabajos

Objetivos

Principalmente veremos como se conectan e interactuan un secuenciador MIDI con un sintetizador virtual.

El proceso en sí es muy sencillo, pero los conceptos necesarios para operar con ambas partes son amplios y, en ocasiones, difíciles de comprender.

Bastará con que se sepa lo que es el MIDI, un secuendiador, un sintetizador, un sintetizador virtual, y como conectarlo todo para que funcione.

Teoría básica

En este apartado es donde más tendré que detenerme, ya que los conceptos sobre los que tendremos que hablar no son precisamente de los que veamos todos los días en la carrera

MIDI

El MIDI es el acrónimo de Musical Instruments Digital Interface (Interfaz digital para instrumentos musicales). Se trata de un protocolo digital de comunicaciones, surgido en 1983 del entendimiento entre fabricantes de equipos musicales electrónicos, que permitió que estos instrumentos se comunicaran entre ellos y que, por extensión, se comunicaran con los ordenadores. Una cosa importate (y que ya se ha dicho en clase) es que la información de los datos MIDI no tiene nada que ver con la de los datos audio. El MIDI sería comparable a una partitura, mientras que el audio lo sería con la interpretación de dicha partitura. Por supuesto dicha partitura deberá ser comprensible por un ordenador y en ella figurarán aspectos como qué nota tocar, con qué volumen, la duración, un cambio de instrumento...

El protocolo transmite mensajes de forma asíncrona y serie, alcanzando velocidades máximas de 3125 bytes/sec. El conector es de tipo DIN de 5 pines (aunque en realidad sólo se usan 3). La construcción de los cables garantiza transmisión sin errores en longitudes inferiores a 15 metros.

Para interconectar dispositivos MIDI tenemos dos conectores: MIDI IN y MIDI OUT. A través del MIDI OUT enviamos mensajes a otro dispositivo que recibe a traves del MIDI IN. Si no existieran más conectores, sólo podríamos conectar 2 dispositivos MIDI. Para poder conectar más de dos, se usa otro conector llamada MIDI THRU, y que dispone de una réplica de los datos recibidos por el dispositivo en el MIDI IN. En la práctica se produce una distorsión que puede acarrear la pérdida de mensajes tras más de tres enlaces. Por ello, en sistemas complejos con muchos dispositivos, es aconsejable utilizar un dispositivo hardware adicional que centraliza y redistribuye todos los mensajes, denominado MIDI patch bay (como un hub).

Secuenciador MIDI

Estén basados en hardware o en software (alternativa más frecuente), sean más o menos sofisticados, todos los secuenciadores comparten como mínimo las mismas funciones básicas: grabar, editar y reproducir mensajes MIDI. Los precios de los secuenciadores por software pueden oscilar, por ejemplo, entre el shareware y los 700€.

Los secuenciadores no graban audio, sino mensajes MIDI. Se introducen a través de un instrumento MIDI (como puede ser un teclado MIDI o mediante un simulador, el teclado del ordenador). También podemos 'dibujar' las notas mediante el "Piano Roll" o pianola, y por descontado, mediante un editor de partituras.

Pulsar para ver en grande Pulsar para ver en grande

Podemos pensar en un secuenciador como una caja negra que en modo grabación (record) recibe mensajes MIDI y los va almacenando ordenadamente, colocándoles sendas etiquetas con el instante preciso de recepción de cada uno de estos mensajes. De esta forma, cuanto el secuenciador se coloca en modo de reproducción (play), su reloj interno va observando los mensajes almacenados, dejándolos salir en el momento apropiado de acuerdo al reloj. Actualmente algunos sintetizadores (los denominados workstations o estaciones de trabajo y algunos virtuales) incorporan asimismo un pequeño secuenciador que les permite trabajar con autonomía, sin la necesidad de un ordenador.

Todos los secuenciadores utilizan el concepto de pista, aunque no debemos confundir pista con canal. El número de canales MIDI (y por consiguiente, el de posibles instrumentos simultáneos) es de dieciséis; sin embargo, la mayoría de secuenciadores nos ofrecen varias decenas o incluso varios centenares de pistas. Mientras el de canal, es un concepto físico que viene impuesto por la propia especificación del MIDI, el de pista es un concepto lógico que cada programa puede utilizar y redefinir a su gusto, pues hace únicamente referencia al modo en que el programa almacena, muestra y permite manipular la información. Veamos unas pantallas de trabajo estándar en un secuenciador.

Pulsar para ver en grande Pulsar para ver en grande

Dieciséis instrumentos simultáneos pueden quedarse cortos para un arreglo complejo, así pues, la solución adoptada fue implementar unos puertos MIDI virtuales mediante driver, que hacen que con una sola tarjeta de sonido podamos tener más de uno y por tanto, multiplicar esos dieciséis intrumentos por 2, por 3, e incluso hasta por 4 para llegar a tener hasta 48 canales MIDI.

Ahora sólo restaría escoger en una pista, un instrumento y un canal, grabar unas notas, y escuchar el resultado. Podemos grabar otras pistas con otros instrumento poco a poco y de esta forma, vamos componiendo un tema MIDI.
No merece la pena extenderse más en secuenciadores, ya que los conceptos involucrados a partir de aquí son demasiado específicos y para nuestro ejemplo ya nos llegan.

Sintetizador

Para explicar lo que es un sintetizador, vamos a ver las diferencias entre tres términos que tienden a confundirse: teclado, sintetizador y módulo de sonido o módulo sintetizador.

Un teclado no deja de ser eso... un teclado. Es decir, simplemente es una herramienta que produce mensajes MIDI pero que es incapaz de reproducir sonido.
Un módulo, ya sea de sonido o sintetizador, recibe mensajes MIDI y en función de éstos, produce los sonidos correspondientes a nuestras elecciones.
Y por un sintetizador se entiende un módulo sintetizador con un teclado incorporado.
Nos centraremos en un generador de sonido sin tener en cuenta si tiene teclado o no.

Un sintetizador es entonces un generador de sonidos. Los hay de dos tipos: analógicos y digitales.

• El principio de funcionamiento de un analógico es simple. Disponen de uno o más ociladores que recrean una forma de onda básica (senoidal, cuadrada, triangular...). A partir de dicha onda se le aplica uno o más filtros y una amplificación. Cada componente tiene una serie de parámetros modificables, que es lo que hace que una misma onda senoidal suene de forma diferente. Este es el diseño básico, todo con circuitería analógica, y a partir de aquí dependiendo de la circuitería, cada sintetizador tiene su sonido propio y característico que lo hace diferente de los demás.
• El digital funciona de forma parecida, pero se fabrica con circuitos impresos, chips... La generación de sonido (los osciladores analógicos) se hace a partir de ondas pregrabadas, y los filtros se aplican mediante algoritmos.

Veremos como puede ser un mando de control de un sintetizador analógico en el siguiente apartado

Sintetizador Virtual

El incremento de prestaciones de los ordenadores posibilitó la recreación de sintetizadores dentro de un ordenador. Todo es código fuente. Desde la generación de ondas (funciones matemáticas), hasta el filtrado o la amplificación. Es como los emuladores de consolas que vemos por ahí: emulamos el hardware por software.

Esto tiene todas las ventajas del software: mejorable, modificable, versatilidad en la configuración...
Pero todo tiene una parte mala, y es el consumo de recursos. Para tocar una sola nota se requiere una gran capacidad de procesado. No imaginemos ya para tocar 4 o 5 instrumentos a la vez. Para cada nota habría que generar el correspondiente sonido, y si fijamos una frecuencia alta de 44100Hz con 16 bits de resolución, se nos puede llegar incluso a colgar el ordenador.
Por tanto, la alternativa software está bien (de momento) mientras no pretendamos hacer todas las tareas de composición y reproducción en el mismo ordenador.

Aquí vemos un ejemplo de sintetizador virtual, concretamente del Reason, que es muy potente, pero que como no tengamos un ordenador muy "gordo" y dedicado, no podremos obtener ni un 50% de las prestaciones que ofrece. Las imágenes corresponden con los sintetizadores virtuales (analógicos) con los que viene incorporados. Un panel de mando de un analógico antiguo podría ser muy parecido (salvando los displays que se incorporaron en los 90).

Pulsar para ver en grande Pulsar para ver en grande

Configuración de partida

En base a lo explicado anteriormente nuestro montaje será el siguiente: dos ordenadores conectados a través del puerto MIDI, uno con un secuenciador, y otro con un sintetizador virtual. Entremos en detalles...

• En lo referente a hardware deberemos tener instaladas 2 tarjetas de sonido (una por equipo) con soporte MIDI. El puerto MIDI de las tarjetas es más conocido como el-sitio-donde-enchufar-el-joystick. Mediante un cable que se puede adquirir en una tienda de sonido, convertimos el formato de la tarjeta a 2 o 3 conectores DIN de 5 pines (MIDI IN, OUT y puede que THRU, dependiendo de la tarjeta). Es más, algunas ya vienen preparadas con los conectores adecuados sin puerto para joystick. Obviamente estas tarjetas son más profesionales y también cuestan mucha más pasta.
  Si queremos oir lo que toca el sintetizador, deberíamos enchufar la salida de audio de la tarjeta a unos altavoces o a una mesa de mezclas. Si vamos a usar los sonidos de la otra tarjeta, deberemos enchufar el equipo del secuenciador a unos altavoces o a una mesa de mezclas.
• Respecto al software. En un equipo instalaremos un secuenciador. Debemos asegurarnos que una vez instalado, nos reconoce todas las entradas y salidas MIDI de las que dispone nuestra tarjeta de sonido. En el otro ordenador instalaremos el sintetizador virtual. En la configuración del sistema tendremos que comprobar lo mismo.

Desarrollo

Después de todo el rollo llega la parte más fácil...

El hardware

Anteriormente ya teníamos las tarjetas de sonido correctamente instaladas con los cables MIDI en las tarjetas preparados para ser conectados. Sólo resta conectar el MIDI IN de un equipo con el MIDI OUT del otro y viceversa y la conexión hardware ya está hecha. Sencillo.

Ajustes en el secuenciador

Aparte de componer algo, debemos ir a las opciones. Una vez allí habrá un apartado donde podremos elegir el 'set' MIDI que queramos usar. En este caso seleccionaremos el puerto MIDI de la tarjeta. Lo que hacemos es que todo mensaje que genere el secuenciador, se redirija al conector MIDI OUT de nuestra tarjeta de sonido.
No olvidemos que el sintetizador virtual es sólo una fuente de sonido más, y que podemos seguir usando otras como el banco de sonido de nuestra propia tarjeta o samples de audio. Sólo indicaremos qué banco usar para cada canal.

Ajustes en el sintetizador virtual

Esto ya depende del sintetizador virtual que vayamos a usar. Como norma general debe tener unas opciones o un archivo de configuración en el que le indiquemos de donde va a tomar la entrada MIDI. De forma análoga a lo anterior, debemos indicarle que queremos que responda a los mensajes que le llegan a través del puerto MIDI, es decir, a través del MIDI IN de la tarjeta instalada.
Así nuestro sintetizador interpretará todos los mensajes MIDI enviados desde el otro ordenador y sonará en función a éstos, como si de un sintetizador real se tratase.

Con esto ya tenemos nuestro sistema funcionando correctamente. Hagamos una pequeña prueba para ver que esto es así. El secuenciador seguro que tiene una función de "Virtual Piano" (si no lo tiene, entonces componeis algo y haceis que lo toque el sintetizador virtual). El piano virtual convierte al teclado del ordenador en un teclado musical. Tocando la letra 'q' estaremos tocando la nota DO en la octava en la que nos encontremos. Si todo fue bien, deberíamos oir al sintetizador virtual sonar. Probemos a cambiar algún parámetro del sinte para oir como varía el sonido.

Enlaces

Cubase

Se trata del popular secuenciador de la compañía Steinberg.

Logic Audio

El secuenciador más "profesional" según los profesionales. Más complicado en el uso que Cubase

Reason

Uno de los mejores sintetizadores virtuales, junto con efectos, secuenciador, sampler y muchas más cosas, le hacen uno de los mejores programas. Tiene un problema y es que consume muchísimos recursos.

Aunque no he podido encontrar la dirección (me parece que ya no están disponibles oficialmente), me gustaría comentarlos aquí. Los programas Analogic (para DOS) y AXS (bajo Win) de la misma compañía ofrecían una excelente simulación en tiempo real de un sintetizador. Son ideales para el montaje con dos ordenadores (es decir, un ordenador como módulo de sonido), pero muy difícil de hacerlos funcionar con otra aplicación en el mismo equipo. Vais a tener que buscar por ahí si los quereis probar. El trabajo lo hice con el Analogic como sintetizador virtual.

Conclusiones

Aunque todo tenía que darse bien, uno de los puntos más complicados de hacer funcionar es el correcto paso de mensajes MIDI. Una vez que los ordenadores están conectados vía MIDI pueden ocurrir mil cosas que hagan que el sintetizador no reciba los datos que le estamos enviando a través del otro equipo. Debemos asegurarnos mucho que la configuración de las tarjetas de sonido es correcta que se oye todo bien y demás.

Otro aspecto a tener en cuenta es si merece la pena todo el montaje (económicamente). Supondremos que el ordenador con el secuenciador lo íbamos a tener que comprar de todos modos. El desembolso comprende un ordenador cuanto más potente mejor (no olvidemos que la generación de sonido va por software y en tiempo real), una buena tarjeta de sonido (con buenos convertidores A/D y D/A, con salidas digitales...), sin olvidarnos de la licencia del sintetizador. Todo ello puede suponer un desembolso en ocasiones superior al de comprar un sintetizador real.
¿Qué ventajas tenemos entonces? Pues que si decides que necesitas un nuevo sintetizador virtual, con comprar la licencia ya está. Y estas licencias son mucho más baratas que un equipo real de las mismas prestaciones.

Por último una recomendación. Si os gusta la informática musical, adelante con ella porque es muy sencilla, PERO sinceramente creo que merece la pena dedicar una cierta cantidad de tiempo a la teoría, tanto musical como técnica, porque si no puede llegar a costar comprender algunos términos y conceptos que se manejarán con frecuencia.

 

Este trabajo utiliza una Licencia Creative Commons.