1: 进入MIDI的世界

Musical Instrumemt Digital Interface，乐器数字接口，是人们在1980年代为了降低音乐爱好者们创作音乐成本而发明的音乐合成技术，人们在家用廉价的键盘（黑白键）就能弹奏出乐曲，而不用动辄巨款去购买乐器，甚至数万RMB的钢琴也能用最低1000元以下的MIDI键盘代替。只需要用MIDI数据线将键盘与电脑声卡或者音乐合成器连接在一起，即可开始你的创作。

MIDI的工作原理是实时地将你音符的音高、长度、音量等信号发送到电脑的声卡（现在的声卡已经没有MIDI接口了）或者音乐合成器里，并以音频的形式输出，或者记录在电脑文件里。

2: MIDI的发展历程

2.1: 从混乱到统一

早期的MIDI并没有统一标准，具体由各个硬件厂商自己实现指令。这也就存在着严重的弊端：将不同品牌的键盘和合成器连在一起，就可能会导致音高不准、乐器不对等各种错误。例如，你用雅马哈的键盘连接Roland合成器，设置成钢琴音色，但有可能弹出萨克斯的声音。为了解决此冲突，Roland公司率领大家制定了MIDI统一标准：GS。后来又陆续制定了GM（General Midi）、GM2、XG（eXtended General midi）标准，其中以GM2最流行。

2.2: 从载波调制到波表合成

最初MIDI合成器是直接调制正弦波以模拟出不同乐器的音色，该方式成本极低，实现难度也极低，但音质十分差，听得令人头皮发麻。追求播放质量的人们自然不会停下研发新技术的脚步。

OPL2/OPL3是最著名的FM合成器芯片标准，当时所有的声卡都采用此芯片标准。

波表合成（Wavetable Synthesizing）技术横空出世。它是将各种乐器的真实声音录制成一段又一段的PCM音频，并以哈希表 什么是哈希表的形式逐一存储到ROM固件中，在播放时，合成器通过查表查找到对应乐器的波形，经过各种特效的处理，并播放出来。播放效果好坏取决于ROM的容量，容量越大，能够存放的波形信息就越多，播放效果就越好，成本也就越贵。

2.2.1: 几个著名的硬件波表合成器

Roland Sound Canvas系列，包括SC-55、SC-88、SC-8820、SC-88 Pro，是Roland公司当年推出的旗舰级硬音源。
Yamaha MU系列，包括MU50、MU80等设备，ROM有4MB大小，效果稍逊色。
Creative Audio PCI声卡，有2MB、4MB、8MB的波表可选

2.3: 软件合成器诞生至今

购买硬件合成器的成本还是太高，人们迫切需要更低成本的合成技术，因此发明了软件合成器，简称为软波表。它只能用电脑的CPU进行波形的合成，这在当时对于速度并不快的CPU是一个十分严峻的考验，所以人们还是购买了硬件。但随着CPU性能的不断提高，音乐合成对CPU的占用率越来越是微乎其微，硬件波表被逐渐淘汰，现在只有一些音乐发烧友会继续花费较高的资金购买硬件。

2.3.1: SoundFont

随着软波表的逐渐普及，于是就诞生了将波表直接保存在电脑文件里的方式，其中最著名的文件格式就是SoundFont，简称为SF，它由Creative Labs公司推出并开源，基于RIFF数据结构，应用最广泛的标准为SoundFont 2，即SF2，可用于各大音乐制作软件中。

3: MIDI文件格式

MIDI文件格式就是将MIDI信号保存成文件，内含音轨信息、乐器、音符的长度与音调等信息，不保存波形，在播放时使用合成器发出声音。因此，通常MIDI文件都很小，只有几十KiB的大小，而MP3至少需要几个MiB。MIDI文件大小只与乐曲的复杂度有关，而不涉及音质的问题。

但不同种类的合成器播放同一个MIDI文件，播放出来的音色相差甚远，而音频文件直接把波形保存下来，不改变音色。

4: 现在MIDI还有什么用途？

现在由于硬盘空间很大，人们可以很方便地下载音频，MIDI的用途变得狭窄，甚至大多数人都没听说过MIDI。但是在制作音乐时还是频繁提到这个词，它简化了音乐制作过程，不用花费高昂的金钱购买或租用乐器，降低了音乐制作成本。

5: 总结

下面我给大家列出来两个表格，就不用语言来做总结了。

合成器的对比
	载波调制	硬波表	软波表
成本	$	$$$	$$
效果	差	很好	较好

MIDI与音频的区别
	MIDI	音频
工作原理	音符指令转成波形	直接处理波形
播放效果	较差	较好
文件体积	小	大

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