復活！ＣＰ／Ｍ　ワンボードマイコンでＣＰ／Ｍを！
ＣＰ／ＭがＴＫ−８０互換のワンボードマイコンの上で復活します
ＮＤ８０Ｚ�VとＭＹＣＰＵ８０の上でＣＰ／Ｍが走ります！

［第３４０回］


●ＭＩＤＩファイルを解析（３）

前回からの続きです。
四季の歌のＭＩＤＩファイル（ｓｉｋｉ−ｂ．ｍｉｄ）のトラック２（楽譜上ではパート１）の実際の音データは９０４ＢＨから始まります。
下はｓｉｋｉ−ｂ．ｍｉｄのダンプリストの、アドレス９０４０Ｈから９０５ＦＨまでと、トラック２の終り（９２２８Ｈ）の前後です。

9040 00 C0 00 00 B0 07 64 00-B0 0A 40 00 90 48 64 83 .ﾀ..ｰ.d.ｰ.@..Hd. 9050 00 90 48 00 60 90 48 64-81 40 90 48 00 30 90 47 ..H.`.Hd.@.H.0.G 9210 42 00 30 90 43 64 81 40-90 43 00 30 90 40 64 8C B.0.Cd.@.C.0.@d. 9220 00 90 40 00 83 60 FF 2F-00 4D 54 72 6B 00 00 02 ..@..`./.MTrk... 9230 AA 00 B0 00 00 00 B0 20-00 00 C0 00 00 B0 07 64 ｪ.ｰ...ｰ ..ﾀ..ｰ.d 9240 00 B0 0A 40 00 90 34 64-81 40 90 34 00 30 90 39 .ｰ.@..4d.@.4.0.9

●ノートオン（９Ｘ　ＸＸ　ＸＸ）

最初の音データは
００　９０　４８　６４
です。
９Ｘはノートオン（音を出す）です。
ＭＩＤＩ音源に送る最も基本的なデータです。
極限すればこのコードさえあれば、とりあえず音源を使ってそれなりに曲を演奏させることができます。

９Ｘ　ａａ　ｂｂ

は、Ｘで示す音色（楽器）で、ａａの高さでｂｂの強さの音を鳴らすことを音源に指示します。

Ｘは０〜Ｆで、チャンネルナンバーを示します。
これはシリアルで送るデータを楽器ごとに振り分けるためのナンバーで、局内電話の内線番号のようなものです。
このナンバーの指定によって、１６通りの音色（楽器）に指示を届けることができます。
チャンネルナンバーには、前回説明をしましたバンクセレクトとプログラムチェンジによって、特定の音色（楽器）を割り当てておきます。

音の高さはａａで指定します。
００〜ＦＦの２５６通りが指定できそうですが、ＭＩＤＩでは最上位ビットは特別の用途に用いられることが多く、そのルールのために、一般的な数値は７ビットで示されます。
そこで音の高さとしても、００〜７ＦＨ（０〜１２７）が使われます（００が低く７Ｆが高い）。
各数はそのまま音階に対応していて、ふつうのピアノ（８８鍵）の中央のドの高さの音が３ＣＨ（６０）になります。
もう少し正確にいいますと、音の高さの基準とされている４４０Ｈｚのラの音が４５Ｈ（６９）になります。

４４０Ｈｚのラの音が４５Ｈ（６９）ということですと、それでは００Ｈはどういう高さの音かといいますと、そこから順に下がっていきますと、００Ｈはドになります。
真ん中のドだとか下のドだとかと言っているのではまるで幼稚園でありますから、一般的には音名を示すＡＢＣにオクターブを示す数値をつけてＡ４とかＣ４というように表記するようです。
でもＡ４とかＣ４では１６進数と混同してしまいますので、ここではＡ_４、Ｃ_４というように表記することにいたします。

で。
そのような表記を用いますと上で説明をしました８８鍵のピアノの中央付近にあります３ＣＨ（６０）のドの音はＣ_４になります。
また４５Ｈ（６９）のラの音はＡ_４になります。
００Ｈのドの音はＣ_−１になります。
逆に一番高い音７ＦＨ（１２７）はＧ_９（オクターブ９のソ）になります。

ちなみに８８鍵のピアノの一番低い音（左端のキー）はＡ_０のラで、これは１５Ｈ（２１）です。
また右端の一番高い音はＣ_８のドで、６ＣＨ（１０８）です。
ということはＭＩＤＩでは普通のピアノの音の高さよりもさらに低い音も高い音もそれぞれ約２０音も多く出すことができることになります。

なお上のようにオクターブの値をそのままＡＢＣにつけるのではなくて、それから−１した値をつけて表記するというルールもあるようです。
その場合には００ＨのドはＣ_−２になり、３ＣＨ（６０）のド（オクターブ４）はＣ_３になります。
同様にして４５Ｈ（６９）のラ（オクターブ４）はＡ_３になります。
７ＦＨ（１２７）のソ（オクターブ９）はＧ_８になります。

３バイト目のｂｂは音の強さを示します。

以上の説明をもとにして、最初の音のデータを見てみます。
最初の音データ
００　９０　４８　６４
は、一番始まりの音ですから時間データが００で、直ちにＭＩＤＩ音源に送られます。

チヤンネルナンバー０には、前回説明をしましたバンクセレクトとプログラムチェンジによって、バンク００００、プログラムナンバー００の音色（楽器）が割り当てられています。
この楽器はＳＣ−８８ではピアノ１ですが、これはおそらくスタンダードでありましょう。

音の高さは４８Ｈで、これはＣ_５（オクターブ５のド）です。

その音を６４Ｈの強さで鳴らす、ということになります。
６４Ｈがどのくらいの強さなのかは分かりませんが、７ＦＨがＭＡＸですから、かなり強くということだと思います。

ことはついでということで書いておりますが、このようなことは全く知らなくても、ＭＩＤＩ演奏プログラムを書く上では支障はありません。
しかし、まあ、こうやって解析してみますと、なかなかに興味深いものがあります。

このｓｉｋｉ−ｂ．ｍｉｄは私の妻が地域サークルの仲間と演奏するための楽譜として作成したものをＭＩＤＩファイルとして出力したものです。
ですので一般的なＭＩＤＩファイルのようにＭＩＤＩ音源で演奏することを目的にして作成したものではありません。

ふむむむ。
ただの楽譜をＭＩＤＩファイルとして出力しただけということだと、音の高さとか音の長さはわかるが、音の強さはどこからもってきているのだろう？
疑問に思ってダンプリストをもう一度しっかりながめてみましたら、音の強さは全部６４Ｈになっておりました。
なるほど。
納得。

●ノートオフ

ＭＩＤＩの解説書などを読みますと、上で説明しましたノートオン（音を出す）とペアで使うイベントコードとしましてノートオフ（音を止める）が説明されています。
ノートオフは８Ｘで始まる３バイトです。
しかしｓｉｋｉ−ｂ．ｍｉｄのダンプリストを始めから終わりまで見ましても、そんなコードは出てきません。
音のデータは全て９０で始まっています。

実は、本来音を出す（ノートオン）ためのコード９Ｘが、音を止める（ノートオフ）ためのコードとしても使われておりました。
さきほど説明をしました音の強さのところでは、音の強さは全て６４Ｈになっている、と書きましたが、それは「音を出すためのコード」についてでありまして、「音を止めるためのコード」として使われている９Ｘの音の強さの値には００が指定されています。

確かに音の強さを０にしてしまえば、何も聞こえないわけですから、実質的に音を止めることと同じである、といえるでしょう。
もともとはノートオフとして８Ｘが定義され、それが９Ｘとペアで使われていたのでしょうが、どうも私が調べた限りでは、９Ｘを使って音の強さを０にすることでノートオフの代用にすることのほうが多いようです。

上で解析しました最初のデータの次のデータ（アドレス９０４０Ｈ〜）
８３　００　９０　４８　００
が、ノートオフの代用です。
最初の２バイトは時間データです。
音の高さ４８Ｈは、その前のデータと同じＣ_５（オクターブ５のド）です。
そして３バイト目の音の強さが００になっています。

●音の長さ

ノートオンからノートオフまでの時間が音の長さになります。
ＭＩＤＩではノートオフの前に付加されている時間データが音の長さを示しています。
最初私が誤解していたことですが、この時間データはＭＩＤＩ音源には送られません。
これを計算することこそがＭＩＤＩ演奏プログラムの一番の役目です。
つまりまずノートオンのイベントデータをＭＩＤＩ音源に送り、それから次のノートオフまでの時間を計算して、実際にその時間が経過したときにノートオフのイベントデータをＭＩＤＩ音源に送ります。

参考までに音の長さを計算によって求めてみることにいたします。
上のノートオフの時間データは
８３　００
です。
時間データは可変長です。
ＭＩＤＩの可変長につきましては［第３３８回］で説明をいたしました。

そのルールにしたがって８３　００を普通の１６進数に直しますと、１８０Ｈ（３８４）になります。
これはこの曲の最小時間単位（ティック）で３８４単位の長さであることを示しています。
［第３３８回］で調べたこの曲のティックは１３８９μｓでした。
そこで実際の時間を求めますと、
１．３８９×３８４≒５３３．３７６ｍｓになります。
ノートオンを送ってから５３３．３７６ｍｓ後にノートオフを送ることになります。

ところでこの時間は音符の長さでは何音符に相当するのでしょうか？
それはＭＩＤＩ演奏プログラムを作る上ではどうでもよいことです。
念のためにといいますか、まあ、好奇心です。

音符の長さにつきましても［第３３８回］で調べました。
この曲の場合、４分音符は１Ｅ０Ｈ（４８０）でした（単位はティック）。
あれ？
計算が合わない？

上で確認しましたノートオフまでの時間（＝音符の長さ）は１８０Ｈ（３８４）でした（単位はティック）。
すると、
３８４／４８０＝０．８
です。
４分音符の８掛け？
５分音符？？？
むむむむむ？

下はｓｉｋｉ−ｂ．ｍｉｄのもとになりました楽譜の最初の部分です。



おお。
確かに最初の音はＣ_５（オクターブ５のド）です。
あれ？
ちゃんと４分音符ですねえ。

ＭＩＤＩについての解説をしているサイトで、音の長さの指定は、音符の長さそのままではなくて、その８割程度の長さにするほうがよい、と書かれているのをみつけました。
そのままの長さを指定すると、かえって不自然な演奏になってしまうのだそうです。
なるほど。
それで８割の値になっていたわけですな。
納得。

う。
まてまてまて。
それだと、演奏時間も８割になってしまうではないか。

その疑問は、さらにその次の音データを見ることで解消いたしました。
その次のデータは、
６０　９０　４８　６４
です。
２番目の音のノートオンです。
音の高さは前の音と同じ（Ｃ_５）です。
が、時間データは００ではなくて６０Ｈ（９６）になっています。
前の音のノートオフのあと、９６ティック後にノートオンがＭＩＤＩ音源に送られることになります。
前の音の長さは本来の４分音符の長さ（４８０ティック）の８割の長さ（３８４ティック）でした。
おお。
その値３８４に９６を加えると、４８０になります。
ちょうど４分音符の長さです。
なるほど。
ここで調節していたわけか。
納得です。

参考までに。
さらにその次のデータを見てみますと。
８１　４０　９０　４８　００
音の強さが００ですから、これはノートオフとして使われています。
ノートオフまでの時間は８１　４０（可変長表記）ですから、これを普通の１６進数に直しますと、Ｃ０Ｈ（１９２）になります（単位はティック）。
おそらくこれも実際の音符長さの８割と考えて、本来の音符の長さを計算しますと、
１９２／０．８＝２４０（ティック）
になります。
４分音符の長さが４８０ティックですから、
おお、確かに。
８分音符です。

しっかりと横道にそれてしまいました。
もうしばらく、このまま脱線が続きます。
次回はいよいよ、バッハに挑戦。
です。

ワンボードマイコンでＣＰ／Ｍを！［第３４０回］
２０１３．３．９ｕｐｌｏａｄ

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