Was ist eigentlich MIDI ??? 
von Bernd G S. - Mittwoch, 18 November 2009, 11:14
Die Worte Midi und Midi-Files sind in aller Munde. Trotzdem wissen viele nicht genau was Midi überhaupt ist, und noch weniger, wie Midi funktioniert. Wenn man im Internet versucht sich darüber zu informieren, wird einem häufig mit Fach-Chinesisch nur so um die Ohren geworfen. Mit diesem Beitrag versuche ich auf ganz einfache Weise zu erklären, was Midi ist, und wie Midi-Files funktionieren.

MIDI steht für "Musical Instrument Digital Interface". Zu deutsch etwa Digitale Schnittstelle für Musikinstrumente. Mit der Entwicklung der Computertechnologie hielt die digitale Revolution auch Einzug in die elektronischen Musikinstrumente. Schnell wurde die Notwendigkeit erkannt eine Möglichkeit zu finden, wie digitale Instrumente untereinander, und mit dem Computer kommunizieren können. 1981 wurde dafür von Dave Smith ein Protokoll (also quasi Richtlinien für den Ablauf verschiedener Prozesse) entwickelt, welches 1983 als MIDI der Welt vorgestellt wurde.

Der gigantische Vorteil, den MIDI heute noch bietet, war zu der Zeit als es entwickelt wurde eine schlichte Notwendigkeit. MIDI braucht nämlich kaum Speicherplatz. Seinerzeit war Speicher knapp und entsprechend teuer. Aber heute noch lassen sich Midi-Daten durch ihre "Schlankheit" extrem schnell digital transportieren, und sind schon bei winzigstem Speicher verwendbar. Denn Midi-Dateien beinhalten gar keine Musik ansich, sondern lediglich eine Aneinanderreihung von Anweisungen, was das Midigerät tun soll. Vergleichbar mit einer Spieluhr oder dem legendären automatischen Piano zur Wildwest-Zeit. Dort veranlassen die Zapfen auf einer Rolle die Zungen der Spieluhr bzw. die Saiten eines Pianos in einer bestimmten Zeitabfolge zu erklingen. Genauso funktioniert MIDI auch. Nur eben nicht mechanisch, sondern digital.

Nehmen wir einmal die ersten vier Takte von "Hänschen klein" und packen es, ganz grob vereinfacht in eine Midi-Datei. Der horizontale Strahl zeigt den Zeitablauf, der vertikale die Tonhöhe.

Grafik mit Noten und Zeiteinteilung

Anweisung zum Zeitpunkt 1: schalte Ton g an
Anweisung zum Zeitpunkt 2: schalte Ton g aus; schalte Ton e an
Anweisung zum Zeitpunkt 3: schalte Ton e aus; schalte Ton e an
Anweisung zum Zeitpunkt 4: -
Anweisung zum Zeitpunkt 5: schalte Ton e aus; schalte Ton f an
Anweisung zum Zeitpunkt 6: schalte Ton f aus; schalte Ton d an
Anweisung zum Zeitpunkt 7: schalte Ton d aus; schalte Ton d an
Anweisung zum Zeitpunkt 8: -
Anweisung zum Zeitpunkt 9: schalte Ton d aus; schalte Ton c an
Anweisung zum Zeitpunkt 10: schalte Ton c aus; schalte Ton d an
Anweisung zum Zeitpunkt 11: schalte Ton d aus; schalte Ton e an
Anweisung zum Zeitpunkt 12: schalte Ton e aus; schalte Ton f an
Anweisung zum Zeitpunkt 13: schalte Ton f aus; schalte Ton g an
Anweisung zum Zeitpunkt 14: schalte Ton g aus; schalte Ton g an
Anweisung zum Zeitpunkt 15: schalte Ton g aus; schalte Ton g an
Anweisung zum Zeitpunkt 16: -

fehlt noch eine Anweisung 17: schalte Ton g aus - "damit das Lied auch aufhören kann" winken

Für meine Zeitschiene habe ich die Einheit 1/4 Note gewählt. Es könnte aber genauso gut 1/8, 1/16, 1/32, 1/64, 1/128 oder noch kurzer sein. Am Ergebnis würde dies nichts ändern. Es würden dann nur entprechend oft leere Anweisungen ausgegeben. Die Geschwindigkeit spielt generell keine Rolle, und kann beliebig (auch nachträglich von jedem der das Midi-File abspielen lässt) verändert werden. Denn wie bei der Spieluhr verändern sich ja die Informationen durch die Geschwindigkeit mit der ich die Rolle drehe nicht. Nur die zeitliche Abfolge derselben. Spiele ich mein Midi-File mit 60 bpm (beats per minute / Schläge pro Minute) ab, dann hat jede Viertelnote die Dauer von einer Sekunde. Spiele ich das Midi-File mit 120 bpm ab, dauert eine Viertelnote eben nur eine halbe Sekunde.

Wie gesagt - das obige Beispiel ist eine extrem grobe Vereinfachung. Neben der blosen Anweisung "Ton an" oder "Ton aus" kann MIDI noch viel mehr transportieren. So kann es z.B. mitteilen wie laut ein Ton sein soll, ob ein Ton nachklingen soll, mit welchem Instrument ein Ton gespielt werden soll, ob eine Modulation erfolgen soll usw. Insgesamt werden zu jeder Zeiteinheit acht Grundinformationen verschickt, die jeweils Werte zwischen 0 und 127 (also 128 verschiedene Einstellungen) beinhalten können. Eine der acht Grundinformationen ist so aufgebaut, dass für jeden der 128 Einstellungen wieder eine besondere Funktion angesteuert wird. Damit werden in der Regel Effekte wie Hall, Echo, Delay, Stereoinformationen usw. mitgeteilt. Weil eine Melodie noch kein Lied macht, kann MIDI all diese Informationen gleichzeitig an 16 Kanäle adressieren. Stellt man sich all die Regelmöglichkeiten als Mischpult vor, wird einem der gigantische Umfang erst bewusst. Man hätte ein 16-Kanal Mischpult mit insgesamt mehr als 2000 Reglern und Schaltern.

Da Midi-Files selbst keine Töne beinhalten, musste sicher gestellt werden, dass sich das Ergebnis auf allen Midi-Geräten gleich anhört. Dafür wurde 1991 der sogenannte General Midi (GM) Standard eingeführt. Seither wurde dieser Standard vielfach weiter entwickelt. Alle Weiterentwicklungen haben aber gemeinsam, dass sie alle auch den GM-Standard beinhalten, also abwärts kompatibel sind. Wobei dann die Features die über den Grundstandard hinaus gehen natürlich nicht zum tragen kommen. Jedes Gerät, welches den GM-Standard erfüllt, muss:

  • eine 24-stimmige parallele Tonerzeugung haben
  • mindestens 16 Melodie- und 8 Perkussionsstimmen haben
  • alle 16 Midikanäle empfangen können
  • jeder Kanal muss polyphon (also mehrstimmig) ansprechbar sein
  • die Perkussionsstimmen müssen auf Kanal 10 empfangen werden


Weiterhin müssen die ersten 128 Programmplätze mit vorgegebenen Instrumenten belegt sein. Diese sind:


00 Acoustic Grand Piano

01 Bright Acoustic Piano

02 Electric Grand Piano

03 Honky-Tonk Piano

04 Electric Piano 1

05 Electric Piano 2

06 Harpsichord

07 Clavi

08 Celesta

09 Glockenspiel

10 Music Box

11 Vibraphone

12 Marimba

13 Xylophone

14 Tubular Bells

15 Dulcimer

16 Organ

17 Percussive Organ

18 Rock Organ

19 Church Organ

20 Reed Organ

21 Accordion

22 Harmonica

23 Tango Accordion

24 Acoustic Guitar (nylon)

25 Acoustic Guitar (steel)

26 Electric Guitar (jazz)

27 Electric Guitar (clean)

28 Electric Guitar (muted)

29 Overdriven Guitar

30 Distortion Guitar

31 Guitar Harmonics

32 Acoustic Bass

33 Electric Bass (finger)

34 Electric Bass (pick)

35 Fretless Bass

36 Slap Bass 1

37 Slap Bass 2

38 Synth Bass 1

39 Synth Bass 2

40 Violin

41 Viola

42 Cello

43 Contrabass

44 Tremolo Strings

45 Pizzicato Strings

46 Orchestral Harp

47 Timpani

48 String Ensemble 1

49 String Ensemble 2

50 Synth Strings 1

51 Synth Strings 2

52 Voice Aahs

53 Voice Oohs

54 Synth Voice

55 Orchestra Hit

56 Trumpet

57 Trombone

58 Tuba

59 Muted Trumpet

60 French Horn

61 Brass Section

62 Synth Brass 1

63 Synth Brass 2

64 Soprano Sax

65 Alto Sax

66 Tenor Sax

67 Baritone Sax

68 Oboe

69 English Horn

70 Bassoon

71 Clarinet

72 Piccolo

73 Flute

74 Recorder

75 Pan Flute

76 Blown Bottle

77 Shakuhachi

78 Whistle

79 Ocarina

80 Lead 1 (square)

81 Lead 2 (sawtooth)

82 Lead 3 (calliope)

83 Lead 4 (chiff)

84 Lead 5 (charang)

85 Lead 6 (voice)

86 Lead 7 (fifths)

87 Lead 8 (bass + lead)

88 Pad 1 (new age)

89 Pad 2 (warm)

90 Pad 3 (polysynth)

91 Pad 4 (choir)

92 Pad 5 (bowed)

93 Pad 6 (metallic)

94 Pad 7 (halo)

95 Pad 8 (sweep)

96 FX 1 (rain)

97 FX 2 (soundtrack)

98 FX 3 (crystal)

99 FX 4 (atmosphere)

100 FX 5 (brightness)

101 FX 6 (goblins)

102 FX 7 (echoes)

103 FX 8 (sci-fi)

104 Sitar

105 Banjo

106 Shamisen

107 Koto

108 Kalimba

109 Bagpipe

110 Fiddle

111 Shanai

112 Tinkle Bell

113 Agogo Bells

114 Steel Drums

115 Woodblock

116 Taiko Drum

117 Melodic Tom

118 Synth Drum

119 Reverse Cymbal

120 Guitar Fret Noise

121 Breath Noise

122 Seashore

123 Bird Tweet

124 Telephone Ring

125 Helicopter

126 Applause

127 Gunshot


Gibt also das Midi-File die Anweisung eine Sequenz mit Programmplatz 21 zu spielen, werden alle Noten mit dem Klang Akkordeon gespielt. Solange bis das Kommando kommt den Programmplatz zu wechseln. Schlagzeugklänge werden, wie oben schon gesagt, exklusiv auf Kanal 10 versendet. Viele haben sich vielleicht schon gewundert, warum auf einem Keyboard, wenn man einen Schlagzeugklang einstellt, auf verschiedenen Tasten verschiedene Instrumente erklingen. Genau deshalb! Jedes Schlaginstrument hat seinen Platz auf einer vorbestimmten Taste. So muss das Midi-File nur einmal einen Programmplatz für das Schlagzeug mitteilen, und sendet dann nur noch die Informationen, welche Taste gespielt werden soll. z.B. f für eine Base-Drum, d für eine Snare-Drum oder fis für eine geschlossene Hi-Hat. So ergibt eine wirre Abfolge von Tönen den tollsten Rhythmus.

MIDI hat vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. So kann man beispielsweise mit einem einfachen Stereorecorder vielspurige Aufnahmen machen, indem man zuerst alle Spuren mit MIDI bearbeitet. Erst, wenn das komplette Musikstück fertig bearbeitet und abgemischt ist, lässt man dann alles einmal abspielen, und nimmt das Midi-Instrument, oder die Midi Instrumente auf den zwei Stereokanälen auf. Eine für Keyboarder ebenfalls tolle Anwendungsmöglichkeit ist, dass, weil MIDI so sparsam mit Daten auskommt, diese in Echtzeit verschickt werden können. Man kann also zwei oder mehr Midi-Instrumente die miteinander verbunden sind, über nur eine Tastatur bedienen. Dies macht es möglich, dass man Instrumente verwenden kann, die selbst gar keine Tasten, sondern nur eine Tonerzeugung haben - sogenannte Expander. Oder man nutzt die Sounds zweier einfachen Keyboards gleichzeitig, und erhält so Klangmöglichkeiten, welche sonst nur sehr teure einzelne Keyboards bieten könnten.

MIDI ist trotz des schon betagten Alters immer noch eine tolle Sache. An Alternativen, die dem heutigen Stand der technischen Möglichkeiten gerecht wird, wird vielerorts gearbeitet. Wie so oft aber, konnte sich bisher keine als wirklicher Standard durchsetzen. Mal sehen, was die Zukunft mit sich bringt!
Re: Was ist eigentlich MIDI ??? 
von Rainer K. - Dienstag, 20 Februar 2007, 12:11

gedankenverlorenWOW!!! Das ist ja ein sehr umfassender Artikel. Hatte bisher nur noch keine Zeit ihn zu lesen.
Überings habe ich mich jetzt doch dazu entschlossen Klavier zu lernen und ein E-Piano zu kaufen. Es ist zwar der eindeutig komplexere und sicher auch schwierigere Weg zu musizieren aber irgendwie zieht es mich an!

Man kann (wenn man viel und lange übt) mit Zwei Händen und 88 Tasten eben doch wesentlich mehr als mit einem Keyboard.
Ich wünsche allen jedoch weiterhin noch viel Erfolg beim Keyboard lernen!