La struttura di un file Midi

Il file Midi è strutturato in blocchi (chunk) coerenti di dati, ciascuno dei quali rappresenta una "Traccia" Midi (Midi Track).
In particolare il file Midi è composto da almeno due blocchi di dati.

Il blocco d'Intestazione

Il primo blocco di dati, costituente il file Midi, è sempre la cosidetta "Traccia Midi d'Intestazione", anche rappresentata nel file con l'acronimo MThd.
Questo blocco è sempre costituito complessivamente da 14 byte, così distinti:
a) i primi 4 byte individuano univocamente il blocco d'intestazione con i valori ASCII delle lettere "MThd";
b) seguono altri 4 byte che specificano in ordine Big-Endian la quantità di byte restanti del blocco d'Intestazione, ossia sempre 6 byte;
c) seguono altri 2 byte che specificano in ordine Big-Endian il tipo di file Midi (0, 1 oppure 2);
d) seguono altri 2 byte che specificano in ordine Big-Endian la quantità di tracce oltre quella d'Intestazione presenti nel file Midi;
e) seguono altri 2 byte che specificano in ordine Big-Endian la risoluzione del Tempo Delta (PPQN).

Mostriamo un esempio di blocco d'Intestazione:

MThd		lunghezza		formato		tracce		risoluzione
4D 54 68 64		00 00 00 06		00 01		00 04		01 80
a		b		c		d		e

Tali dati esemplificativi di blocco MThd ci dicono che:
a) intende essere un blocco d'intestazione, infatti i primi 4 byte corrispondono alla rappresentazione ASCII dei caratteri M T h d ;
b) dopo gli iniziali 8 byte del blocco restano soltanto altri 6 byte;
c) il file è di tipo 1;
d) oltre il blocco MThd sono presenti a seguire altre 4 tracce di dati Midi;
e) la risoluzione del Tempo Delta in questo caso è 384 pulsazioni per nota da un quarto.

Il tipo di file Midi

Esistono tre tipi di strutture interne del file Midi, e si identificano con i numeri 0, 1 e 2.

Il tipo "0" di file Midi è il più semplice, poiché prevede il blocco d'Intestazione e una sola traccia contenente i dati degli eventi Midi secondo la loro sequenza temporale esecutiva: i vari canali Midi e i dati di tutti gli eventi Midi previsti sono così mescolati in un'unica traccia.

Il tipo "1", il più comune, prevede il blocco d'Intestazione e almeno una traccia di dati degli eventi Midi. Poiché questo tipo può supportare molte tracce, si è soliti (seppur non obbligatorio) porre in ciascuna traccia di dati gli eventi Midi appartenenti al medesimo canale Midi.

Il tipo "2", usato rarissimamente, può contenere i dati Midi di più brani musicali, aventi anche diversa impostazione temporale, nonché proprie tracce.

La risoluzione del Tempo Delta

Va detto preliminarmente che tutti gli elementi costituenti i dati del file Midi sono anche chiamati Eventi Midi, poiché ciascuno di essi avviene nel tempo in modo sequenziale (uno dopo l'altro). Ogni Evento Midi accade dopo un altro precedente Evento Midi. Questa distanza temporale fra un Evento Midi e quello precedente nel file Midi non è indicata in un'unità di misura di tempo (secondi, millisecondi, etc), bensì in tick. ^{[nota 1]}
Più in particolare la distanza temporale fra un Evento Midi e quello suo precedente è chiamata anche " Tempo Delta " (T𝚫) ed è espressa in Tick ^{[nota 2]} in formato a lunghezza variabile ^{[nota 3]}.
Vanno dunque considerate e tenute ben distinte le seguenti tre espressioni del Tempo Delta:
1) in unità di misura temporale (secondi, millisecondi, microsecondi, etc);
2) in tick reali, effettivi;
3) in tick, ma in formato a lunghezza variabile.
E' qui opportuno ribadire che nel file Midi il Tempo Delta che separa un Evento Midi da quello precedente è solo e sempre espresso nella terza modalità, ossia in quantità tick in formato a lunghezza variabile !
Va altresì ricordato che il valore del Tempo Delta nel file Midi può essere espresso da 1 a 4 byte massimo, e va precisato che un valore di Tempo Delta pari a &h00 (zero) sta a significare che ovviamente l'Evento Midi avverrà contemporaneamente a quello che lo precede.

Venendo quindi agli ultimi due byte del blocco d'Intestazione, essi prendono come riferimento una nota da ¼ (ossia la semiminima: ♩ ), e indicano quanti impulsi o tick sono necessari per ottenere appunto la durata di una nota da ¼. Le altre misure si otterranno proporzionalmente dall'impostazione della divisione in tick stabilita negli ultimi due byte del blocco d'Intestazione.

Il blocco Traccia

Come è stato già accennato dopo il blocco d'intestazione segue nel file Midi il blocco Traccia (MTrk).
Esso è individuato dalle seguenti caratteristiche principali:
1) inizia sempre con 4 byte che rappresentano nel codice ASCII le lettere: M T r k;
2) seguono immediatamente altri 4 byte che esprimono in ordine Big-Endian la quantità di byte che - a seguire - costituiscono il blocco Traccia in questione;
3) segue un valore di Tempo Delta;
4) contiene gli effettivi dati degli Eventi Midi: Eventi Midi strettamente intesi (Channel Voice, Channel Mode, System Common, System Real Time, System Exclusive) e Meta-Eventi, nonché i relativi valori dei Tempi Delta;
5) termina sempre con il Meta-Evento di "Fine traccia", individuato dai seguenti 3 byte: FF 2F 00.
Va specificato che la Traccia Midi non corrisponde a un Canale Midi. Va però aggiunto che solitamente - per ovvie ragioni di comodità - si inseriscono in un blocco Traccia i Messaggi Midi appartenenti allo stesso Canale Midi.
Va anche ricordato che le tracce Midi (MTrk) possono essere una o più.

Mostriamo un esempio brevissimo e semplicissimo di blocco di Traccia Midi:

MTrk

lunghezza

T𝚫

Messaggio

T𝚫

Messaggio

T𝚫

Meta-Evento

4D 54 72 6B

00 00 00 0D

00

90 48 64

83 00

80 48 00

00

FF 2F 00

La Mappa del Tempo

Solitamente (ma non è obbligatorio) nel primo blocco traccia vengono inseriti tutti i Meta-eventi che si intendono prevedere nel file Midi in questione, con particolare riferimento a quelli afferenti al Tempo metronomico (FF 51 03) e alla suddivisione della misura (FF 58 04).
Per questa ragione la prima Traccia viene anche chiamata: " Mappa del Tempo ".

I Meta-eventi

I Meta-eventi sono così chiamati, perché in realtà essi non appartengono al protocollo MIDI, ma sono comunque importanti nella gestione dello Standard Midi File.
Tutti i Meta-eventi sono composti da più byte , dei quali i primi tre sono fondamentali per la individuazione dell'evento Meta e del suo ruolo all'interno del file Midi.
In particolare:
1) il primo byte ha sempre valore &hFF e identifica l'evento appunto come Meta;
2) il secondo byte specifica il "tipo" di evento Meta;
3) il terzo byte specifica la quantità di byte che costituisce l'informazione contenuta dal corrente Meta-evento. Tale valore può essere costituito da 1 fino a 4 byte ed è espresso in formato a lunghezza variabile.
I restanti byte rappresentano l'informazione apportata dall'evento Meta.
Va ricordato che prima e dopo il Meta-evento sono presenti i valori del Tempo Delta, così come qualsiasi Evento in generale.

Mostriamo un esempio pratico di evento Meta:

FF 51 03 07 A1 20

I tipi di eventi Meta

......

Esempio di file Midi

Mostriamo di seguito i dati esadecimali di un semplice file Midi, funzionante, composto dal Blocco d'Intestazione, dal blocco traccia "Mtrk" (Mappa del Tempo) e da un secondo blocco traccia "Mtrk":

4D 54 68 64 00 00 00 06 00 01 00 02 01 80	.	MThd
4D 54 72 6B 00 00 00 19 00 FF 58 04 03 02 60 08 00	.	1^ traccia (Mappa del Tempo)
FF 51 03 09 27 C0 00 FF 59 02 01 00 00 FF 2F 00	.
4D 54 72 6B 00 00 00 2A 00 B0 07 64 00 B0 0A 30 00	.	2^ traccia
B0 5B 40 00 B0 5D 10 00 C0 04 00 90 45 64 83 00	.
80 45 00 81 40 90 42 64 86 00 80 42 00 00 FF 2F 00	.

Note

[1] Il " Tick " è l'unità di misura più piccola nell'ordine della risoluzione PPQN.

[2] Per convertire un valore temporale dai secondi in tick effettivi, si potrà adottare la seguente formula:

(secondi * 1000000) / ((60000000 / bpm) / td) = tick_reali

Laddove:

• secondi: è il valore temporale espresso in secondi che intercorre fra un Evento-Midi e quello immediatamente successivo;
• bmp: è il tempo metronomico (battute per minuto);
• td: è la risoluzione per nota da 1/4 (PPQN) impostata nel fileMidi.

[2] La modalità di conversione di un valore temporale dai secondi in tick nel valore esadecimale in formato "a lunghezza variabile" è descritta nella seguente pagina della Wiki.

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