Denis Brueck WS 01/02

Motivation

• Immer häufigerer Einsatz von digitalen Audiosystemen– Breite Einsatzgebiete

• Produktion von Musik

• Produktion von Werbespots

• Produktion von Radiosendungen

• Immer mehr Multimedia

– Bessere Ergebnisse• Sehr hohe Qualität

• Schnellere Produktionszeiten

Inhalt

– Grundlagen• Sampling von analogen Signalen

• Aufbau von Audiodateien

• Was ist Midi?

• Aufbau von Mididateien

• Einsatz von Midi in Studiosystemen

– Harddiskrecording und Sequenzingsysteme• Wie sieht ein digitales Audiostudio aus?

• Die Hardware

• Die Software

Digitalisieren von analogen Signalen

- Abtasten der Amplitude

- Wandeln in einen Binärwert

Digitalisieren von analogen Signalen

• Probleme– Clipping

– Datenverlust durch “Sample and Hold”

– Aliasing Fehler

Audiodaten

• Aufbau von Audiodateien– Beispiel Wave-Datei

• gehoert zu den RIFF-Formaten

• kann mehrere Formate haben

– Samplefrequenz

– Sampletiefe

• Informationen sind im Dateiheader gespeichert

Header einer Wave-Datei

0-3 52 49 46 46 RIFF KENNUNG "RIFF"8-11 57 41 56 45 WAVE KENNUNG „WAVE“4-7 39 2B 00 00 LAENGE

Bytes = 002B39H (11065)

Header einer Wave-DateiByte Nr. HEX ASCII Beschreibung

0-3 52 49 46 46 RIFF KENNUNG "RIFF"

4-7 39 2B 00 00 LAENGE Bytes = 002B39H (11065)

8-11 57 41 56 45 WAVE KENNUNG „WAVE“12-1 66 6D 74 20 Fmt KENNUNG „fmt“

+ 1 Leerzeichen16-19 10 00 00 00 LÄNGE DES FOLGENDEN

UNTERBLOCKES 00000010H (16)

20-21 01 00 Kodierung für Windows-PCM-Verfahren01H (1)

22-23 01 00 KANÄLEMono=1Stereo=2

24-27 44 AC 00 00 ABTASTFREQUENZ2B11H = 11,025 kHz5622H = 22,050 kHzAC44H = 44,1 kHz

28-31 88 58 01 00 BYTES PRO SEKUNDE88200 (2Byte*44100KHz)

32-33 02 00 BYTES PRO SAMPLE8 Bit Mono = 18 Bit Stereo = 216Bit Mono = 216 Bit Stereo = 4

Header einer Wave-Datei34-35 10 00 SAMPLETIEFE

(16 Bit)36-39 64 61 74 61 data DATA-KENNUNG

„data“40-43 11 2B 00 00 DATENBLOCKLÄNGE

(11025 Samples)44-ende Ab hier beginnen die eigentlichen

Sound-Daten

Audioformate professioneller Harddiskrecordingsysteme

• Jedes System arbeitet mit eigenem Dateiformat– Zum Speichern von spezifischen Informationen

• Lautstärkeverläufe• Fadings• Schnittpunkte

– Neue Standards• Sampletiefen bis 24Bit • Samplefrequenzen bis zu 96KHz

MIDI

• MIDI (Musical Instrument Digital Interface)– Entstanden 1982 – Ansteuerung elektronischer Musikinstrumente– GM (General Midi) Standard

• Spezifikation• Manipulation• Übertragung• Speicherung

Die Midi-Spezifikation (elektrisch)

• Datenübertragung– Asynchron / Seriell

– Datentransferrate von 31.25Kbaud (+/- 1%)

– 1 Start-, 8 Daten-, 1 Stopbit

– 5mA-Stromschleife

– Übertragung über geschirmtes Twisted-Pair-Kabel

– Verbindung über 5-poligen Dinstecker

Aufbau eines Midinterfaces

Aufbau von Mididateien

• Beschreibung der Midi-Datei (Byte 9-14)– Format 0

• Nur ein Track• Kann direkt abgespielt werden• Leichte Verschiebung der Noten• Nicht zur Weiterbearbeitung verwenden!

DateikennungByte Nr 1 2 3 4

HEX 4Dh 54h 68h 64hASCII M T h d

File-Header:Laenge der Headerinformation

Byte Nr 5 6 7 8HEX 00h 00h 00h 06h

ASCII

Beschreibung der Midi-DateiByte Nr 9 10 11 12 13 14

HEX aah aah bbh bbh cch bbhASCII

Aufbau von Mididateien

– Format 1• Jedes Instrument bekommt einen eigenen Track

• Tracks werden hintereinander gespeichert

• Kann nicht direkt abgespielt werden

• Geeignet zur Weitergabe von Midiprojekten

Aufbau von Mididateien

– Format 2• Kombination aus Format 0 und Format 1

• Wird in der Praxis kaum genutzt

Aufbau von MididateienTrack-Header:

TrackkennungByte Nr 1 2 3 4

HEX 4Dh 54h 68h 64hASCII M T r k

Laenge der Spur (ohneInformations-Byte!!)

Byte Nr 5 6 7 8HEX xxh xxh xxh xxh

ASCII

– Midi-Ereignisse• Beschreibt Note oder Aktion

• Vergleichbar mit Daten vom Synthesizer

• Zusätzlich wird Deltazeit angegeben

– Gibt Auskunft über Eintreten des nächstenEreignisses

– Deltazeit ist lauflängencodiert

» Zahl 7Bit codieren

» Wenn Nachfolgestelle -> 8. Bit auf 1 setzen

» Keine Nachfolgestelle -> 8. Bit auf 0 setzen

Aufbau von Mididateien

Midi EreignisHEX Binaer

Parameter Beschreibung

8xh 1000xxxxb nn, gg NOTE AUSnn -> Notegg -> Geschwindigkeit

9xh 1001xxxxb nn, gg NOTE ANnn -> Notegg -> Geschwindigkeit

Axh 1010xxxxb nn, gg NOTE ABKLINGENnn -> Notegg -> Geschwindigkeit

Bxh 1011xxxxb kk, ww KONTROLLAENDERUNGkk -> Kontrollnummerww -> Neuer Wert

Cxh 1101xxxxb aa KANALAUSGANGaa -> Kanalnummer

Exh 1110xxxxb bb, tt TONHOEHENAENDERUNGbb -> Bodentt -> Hoechster Wert

Midi Ereignis

Aufbau von Mididateien

Meta-Ereignisse

Meta-BefehlHEX Binaer

Parameter Beschreibung

00h 00000001b nn, ss ss SETZT SEQUENZ DER SPURnn -> 02 (Laenge der Daten)ss ss -> Sequenznummer

01h 00000001b nn, tt tt tt ... TEXTnn -> Laenge des Textes in Bytett -> Text“string“

02h 00000010b nn, tt tt tt ... COPYRIGHT-TEXTnn -> Laenge des Textes in Bytett -> Text“string“

03h 00000011b nn, tt tt tt ... SEQUENZ- ODER SPURNAMEnn -> Laenge des Textes in Bytett -> Text“string“

04h 00000100b nn, tt tt tt ... SPURNAMEnn -> Laenge des Textes in Bytett -> Text“string“

05h 00000111b nn, tt tt tt ... LYRIC (SONGTEXT)nn -> Laenge des Textes in Bytett -> Text“string“

Aufbau von Mididateien

Meta-Ereignisse (Forts.)06h 00001000b nn, tt tt tt ... MARKER

nn -> Laenge des Textes in Bytett -> Text“string“

07h 00000101b nn, tt tt tt ... HINWEISnn -> Laenge des Textes in Bytett -> Text“string“

2Fh 00101111b nn nn MARKIERT DAS ENDE EINER SPURnn -> 00

51h 1011000h nn, tt tt tt NEUES TEMPOnn -> 03tt tt tt -> Mikrosekunden pro ¼ Note

58h 01011000b nn zz xx cc bb ZEITSIGNATUR (NOTENWERT)nn -> 04zz -> Zaehler des Notenwertesxx -> Nenner des Notenwertes(2=viertel,3=achtel, usw.)\cc -> Anzahl Ticks in einemMetronomschlagbb=anzahl 32tel-Noten zu einer Viertelnote

59h 01011001b nn ft mi HINWEISnn -> 02ft -> Feinabstimmung(hoeher > 128 > tiefer)mi -> hoch/tief (0=hoch, 1=tief)

7Fh 01111111b nn dd SEQUENZINFORMATIONENnn -> Anzahl der zu sendenden Bytesdd -> Daten

Aufbau von Mididateien

Hex-Ansicht einer Midi-DateiGeparste Midi-Datei

Einsatz von MIDI in Audiosystemen

• Midi als musikalischer Informationsträger mit vielen Vorteilen– Einfache Handhabung

• Einfache Verkabelung

• Viele Tools

• Weite Verbreitung

– Steigerung der Kreativität• Änderung der Instrumente

• Erstellen künstlicher Arrangements

Einsatz von MIDI in Audiosystemen

– Verkürzte Produktionszeit• Korrigieren von Fehlern möglich

• Automatische Quantisierung

• Großer Pool an MIDI-Projekten

Einsatz von MIDI in Audiosystemen

• MIDI zum Synchronisieren und Steuern des Musikequipmentes– Synchronisation

• SMPTE

• MTC

• MIDI-Clock

– Steuerung von Geräten via Midi• Zur Automatisierung

• Zur Steuerung

DigitalesAudiosignal

Digitale

Aufzeichnung

Typischer Aufbau eines digitalen Audiostudios

Analoges SignalAbhöranlage

DA-Wandler&

Mischpult

AD-Wandler

Monitormix

Kopfhörer-

Mischer

MIDI

Midi-Geräte

Endmix

Verstärker

DigitalesAudiosignal

Hersteller von Audio-Software

• Harddiskrecording SW -> Analoge Signale– Creamware (TripleDat)

• Führend im DSP-Bereich– Softwaresampler– Softwaresynthesizer

– Steinberg (Cubase)– Emagic (Logic)– DigiDesign (ProTools)

• Sehr Professionell/Sehr Teuer!

• MIDI-Sequenzing SW– Steinberg– Emagic

MIDI-Sequenzer

• Allgemeines– Mehrspur - “MIDI-Tonbandgerät”

– Geräte müssen Midi “sprechen”

– Auch als Hardwarelösung erhältlich

– Realtime oder Steptime möglich

– Macht Komponieren auch für “nicht Musiker” möglich!

MIDI-Sequenzer (Der Arranger)Tracks (Spuren)

Midi PartsTransportfenster

Locator

MIDI-Sequenzer (Notenbearbeitung)

• Ermöglicht effektives Komponieren• Nachbearbeitungsmöglichkeiten• Verschiedene Darstellungsmöglichkeiten

– Noten-Editor

– Grid-Editor (Drum-Editor)

– Notenlängen-Editor

– Midi-Editor

• Ermöglicht sauberen Notendruck

Midi-Mixer

Lautstärke

Spurstatus

Systembefehle

Harddiskrecordingsysteme

• Allgemeines– Digitaler Mehrspurrecorder

– Verwaltung von Samples

– Schneiden von Samples

– Manipulieren von Samples• Lautstärke

• Mischen

• Effekte

– Kein Qualtitätsverlust des Rohmaterials

Harddiskrecordingsysteme (Cutter)

Harddiskrecordingsysteme (Audiomixer)