David Ramírez Sierra Verónica Expósito Cano MIDI - ALSA MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 1 /43.

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1 David Ramírez Sierra Verónica Expósito Cano MIDI - ALSA MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 1 /43

2 INDICE 1. INTRODUCCIÓN 2. ALSA 3. MIDI 4. ESP. TÉCNICAS DE MIDI 5. DISPOSITIVOS MIDI 6. APLICACIONES MIDI 7. CASO PRÁCTICO 8. CONCLUSIONES 9. REFERENCIAS MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 2 /43

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4 INTRODUCCIÓN MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 4 /43 En este seminario vamos a hacer un recorrido sobre los conceptos que abarca el concepto de ALSA y MIDI. Nos centraremos principalmente en MIDI, viéndolo en más profundidad en un caso práctico utilizando un Arduino

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6 ALSA (Advanced Linux Sound Architecture) MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 6 /43 Es una arquitectura avanzada de sonido del núcleo Linux, proporciona funcionalidad de audio y MIDI al sistema operativo. Objetivos: Configuración automática de tarjetas de sonido. Manejo de múltiples dispositivos de sonido en un solo sistema.

7 ALSA (Advanced Linux Sound Architecture) MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 7 /43 Características Apoyo eficiente para todo tipo de interfaces de audio. SMP (Symmetric Multi-Processing) y seguro para subprocesos diseño Síntesis de MIDI basada en hardware Mezclado de múltiples canales en hardware Operación Full-duplex Soporte multiprocesador Biblioteca de espacio de usuario (alsa-lib) para simplificar la programación de aplicaciones y proporcionar funcionalidad de alto nivel. ALSA tiene soporte completo para MIDI. Si la tarjeta de sonido de su ordenador tiene una interfaz MIDI (la mayoría de tarjetas de sonido lo hacen), puede hacer música con MIDI.

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9 MIDI (Musical Instrument Digital Interface) MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 9 /43 Estándar tecnológico que describe: El protocolo de lenguaje, que permite la configuración del lenguaje. El conector o interfaz de hardware Un formato que permite la distribución de los archivos MIDI. Éstos permiten que varios instrumentos musicales electrónicos, ordenadores y otros dispositivos relacionados se conecten y se comuniquen entre sí.

10 MIDI (Musical Instrument Digital Interface) MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 10 /43 Protocolo: MIDI (Musical Instruments Digital Interface) es el lenguaje que utilizan actualmente muchos instrumentos para comunicarse entre ellos, enviar y recibir datos y sincronizarse. El formato MIDI no contiene sonido digital muestreado pero contiene una descripción de cómo hacer el sonido. Parecido a partitura de notas donde cada una es una representación simbólica de un tono. Los ficheros MIDI son pequeños en tamaño comparados por ejemplo con los ficheros wav.

11 MIDI (Musical Instrument Digital Interface) MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 11 /43 MIDI es muy útil para componer y tocar música con instrumentos musicales como teclados MIDI Para utilizar MIDI, normalmente se necesita un ordenador con software MIDI, así como un teclado MIDI (cualquier instrumento MIDI está bien) Conectarlos mediante cable MIDI a una interfaz MIDI en el ordenador de la tarjeta de sonido.

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13 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 13 /43 La base de la comunicación MIDI es el byte. Cada comando MIDI tiene una secuencia de bytes específica. Opera en 16 canales diferentes. (del 0 al 15) Un conjunto mínimo de 128 instrumentos y al menos16 puedan sonar simultáneamente (multitímbrico). El primer byte es: el byte de estado (status byte), que le dice al dispositivo MIDI qué función activar, este byte codifica el número de canal. Algunas funciones que puede activar el byte de estado: Note On/Off, Enciende/Apaga el sonido de una nota, se requerirán dos bytes adicionales al de estado. Velocity byte, marque la velocidad de la nota y determina con que fuerza ha sido pulsada esa nota. Pitch byte, indica el tono de la nota.

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15 DISPOSITIVOS MIDI MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 15 /43 Hardware Los dispositivos MIDI son capaces de enviar y recibir información, pero desempeñan un papel diferente dependiendo de si están recibiendo o enviando información. El maestro (o controlador) es el que "habla", el emisor. Es decir, genera códigos MIDI que gestionan la información del esclavo. El esclavo es el que "escucha", el receptor. Es decir, el dispositivo o fuente de sonido capaz de recibir y ejecutar instrucciones vía MIDI.

16 DISPOSITIVOS MIDI MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 16 /43 Clasificación de equipos Los equipos utilizados para MIDI se clasifican en tres categorías: 1. Controladores: generan los mensajes (activación o desactivación de una nota, variaciones de tono, etc), siendo el mas utilizado el controlador en forma de teclado de piano. Los controladores puedan adoptar el mecanismo de ejecución de prácticamente cualquier instrumento musical.

17 DISPOSITIVOS MIDI MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 17 /43 Clasificación de equipos 2. Sintetizados: Permite emular sonidos de instrumentos musicales no electrónicos (denominados muchas veces acústicos) o bien generar otros totalmente nuevos.

18 DISPOSITIVOS MIDI MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 18 /43 Clasificación de equipos 3. Sampler o muestreador es un instrumento (con o sin teclado incorporado) que puede grabar muestras (samples) de sonidos (instrumento musical, voz, ruidos, sonidos de la naturaleza, etc.). Posee toda una serie de funciones, que permiten la edición de las muestras para mejorarlas o aplicarles algún tipo de efecto. También existen samplers virtuales que ofrecen prestaciones de alta calidad y pueden funcionar de modo autónomo o como plugin.

19 DISPOSITIVOS MIDI MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 19 /43 Funcionamiento tipo simplex: es decir, sólo puede transmitir señales en un sentido, de un Maestro a un Esclavo. En un aparato MIDI puede haber hasta tres conectores: MIDI OUT: Puerto salida de los mensajes generados por el dispositivo maestro. MIDI IN: Puerto entrada delos mensajes al dispositivo esclavo. MIDI THRU: Este puerto simplemente reenvía (repite) la misma información que haya entrado en el puerto MIDI IN..

20 DISPOSITIVOS MIDI MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 20 /43 Para enlazar estos tipos de conexiones, se emplea un cable MIDI con conectores de cinco patillas. En estos cables la información sólo circula en un sentido.

21 DISPOSITIVOS MIDI MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 21 /43 El ordenador no posee este tipo de conexiones, pero algunas tarjetas de sonido incluyen un puerto MIDI, aprovechando el mismo puerto que le sirve para la conexión del joystick. El cable deberá tener tanto las conexiones MIDI como la conexión propia del puerto de joystick. A estos cables se les suele denominar Kit MIDI.

22 DISPOSITIVOS MIDI MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 22 /43 EJEMPLOS DE CONEXIÓN: La más básica es la que constituye la relación maestro-esclavo: Un teclado desarrolla la función de maestro (controlador MIDI) y otro teclado (un sintetizador) desarrolla la función de esclavo.

23 DISPOSITIVOS MIDI MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 23 /43 EJEMPLOS DE CONEXIÓN: La más básica es la que constituye la relación maestro-esclavo: En vez de otro teclado, podríamos también emplear un módulo de sonido.

24 DISPOSITIVOS MIDI MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 24 /43 EJEMPLOS DE CONEXIÓN: La más básica es la que constituye la relación maestro-esclavo: En vez de otro teclado, podríamos también emplear un módulo de sonido. En ambos casos el maestro puede controlar al esclavo, de modo que, por ejemplo, todas las notas, que se produzcan en el maestro, se podrán hacer sonar con los sonidos del esclavo. Para poder escuchar al esclavo, necesitaríamos conectarlo a unos altavoces, a no ser que se tratase de un teclado que los trajese incorporados.

25 DISPOSITIVOS MIDI MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 25 /43 EJEMPLOS DE CONEXIÓN: Conexión maestro-esclavo de más de dos dispositivos

26 DISPOSITIVOS MIDI MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 26 /43 EJEMPLOS DE CONEXIÓN: Conexión maestro-esclavo de más de dos dispositivos

27 DISPOSITIVOS MIDI MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 27 /43 EJEMPLOS DE CONEXIÓN: Conexión maestro-esclavo de más de dos dispositivos Para evitar entonces la temida latencia (retardo) Se emplean las MIDI Thru box (caja de enlace directo).

28 DISPOSITIVOS MIDI MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 28 /43 EJEMPLOS DE CONEXIÓN: Conexión maestro-esclavo de más de dos dispositivos

29 DISPOSITIVOS MIDI MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 29 /43 EJEMPLOS DE CONEXIÓN: Conexión maestro-esclavo con ordenador y un dispositivo

30 DISPOSITIVOS MIDI MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 30 /43 EJEMPLOS DE CONEXIÓN: Conexión maestro-esclavo con ordenador y un dispositivo

31 DISPOSITIVOS MIDI MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 31 /43 EJEMPLOS DE CONEXIÓN: Conexión completa MIDI y audio

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33 APLICACIONES MIDI MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 33 /43 Hacer sonar varios teclados a la vez. Composición y arreglos musicales. Maquetación y preproducción de canciones. Edición de sonidos. Edición de partituras. Refuerzo de pistas de audio. Controlar módulos de efectos. Sincronización de samplings y efectos diversos en audio y video Sincronización de magnetofones, dats, luces y otros dispositivos MIDI. Almacenamiento de información.

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35 ARDUINO+MIDI+USB MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA

36 CASO PRÁCTICO MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 36 /43 Se trata de un Instrumento MIDI conectado al PC a través de USB Función: Enviar mensajes desde nuestro dispositivo hacia el ordenador con información de notas, volúmenes, efectos… Capaz de interpretar infinidad de instrumentos y efectos

37 Manos a la obra… MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 37 /43 Elementos: x5 Switches – Teclas del Instrumento x5 Resistencias de 1 kOhm x2 Potenciómetros – Controles para el volumen y efectos Arduino y cable USB

38 Esquema MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 38 /43

39 Mensajes MIDI MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 39 /43 Función RealMIDIEn Arduino… Activar / Desactivar Nota Mensajes de Estado 0x90 | Nota | Nivel MIDI.sendNoteOn (48, 90, 1); MIDI.sendNoteOff(48, 0, 1) VolumenMensaje de Control --- | 0x07 | Nivel MIDI.sendControlChange(7, 85, 1); http://www.midi.org/techspecs/midimessages.php

40 “Plug & Play” y USB MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 40 /43 ¿Cómo reconoce el PC nuestro dispositivo MIDI? HIDUINO: https://github.com/ddiakopoulos/hiduinohttps://github.com/ddiakopoulos/hiduino Es un firmware que hay que “flashear” en nuestro dispositivo para que el PC reconozca el instrumento a través del puerto USB. Además, proporciona una compatibilidad “Plug & Play” ¿Flashear? sudo dfu-programmer atmega16u2 erase sudo dfu-programmer atmega16u2 flash arduino_midi.hex sudo dfu-programmer atmega16u2 reset

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42 CONCLUSIONES MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 42 /43 Tanto la arquitectura de sonido ALSA como la interfaz de instrumentos digitales MIDI están destinados a ofrecer una configuración automática al usuario, de manera que éste no deba preocuparse de configurar los puertos, etc… Además, debido a la simplicidad de estos estándares y a la multitud de información que se encuentra al ser abiertos (biblioteca, ejemplos, tutoriales…), es muy sencillo trabajar con música y crear tus propios dispositivos y programas FUTURO: HD-MIDI basado en Ethernet como RTP-MIDI

43 INDICE MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 42 /43

44 REFERENCIAS MIDI – ALSA / REDES MULTIMEDIA 44 /43 [1] http://www.alsa-project.org/main/index.php/Main_Page [2] http://alsa.opensrc.org/AlsaMidi [3] http://es.tldp.org/LinuxFocus/pub/mirror/LinuxFocus/Castellano/September2002/article259.sh tml [4] https://en.wikipedia.org/wiki/MIDI [5] https://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Linux_Sound_Architecture [6] http://www.ite.educacion.es/formacion/materiales/60/cd/03_elmidi/