von

Wien, am 15.3.1995.

Musik wurzelt in einer Erfahrungsdimension des Hörens (REENPÄÄ 1967). Der Übersetzungsprozeß des akustischen Stimulus in einen objektiven Höreindruck wird physiologisch unwillkürlich bewältigt. Die Assimilation des kognitiven Sinneseindrucks innerhalb einer in sich geschlossenen Kultur kann nur durch einen fortwährenden Sozialisationsprozeß gelingen (GRAF 1977: 190), eine interkulturelle Adaption, die in der schnellebigen Gegenwart in konvergenten Annäherungen musikalischer Stilelemente offenkundig wird, ist auch innerhalb geschlossener Gesellschaften ein ständiger Begleiter.

In fast allen Bereichen der Musik gibt es durch die Anwendung neuer Technologien mehr oder weniger gravierende Veränderungen. Die kulturellen Ausdrucksformen werden in einer Industrie- und Konsumgesellschaft, wie der unseren, immer stärker von hochentwickelten Methoden und Praktiken geprägt. Der letzte Schritt in dieser dynamischen Entwicklung war die Einbeziehung des Computers in das musikalische Schaffen. Noch nie zuvor gab es eine vergleichbar nachhaltige Veränderung im Kompositionsbereich, in der Klangerzeugung und Instrumentation, in der musikalischen Aufführungspraxis und anderen Teildisziplinen des Musikalltages. Nach eher wenigen experimentellen, meist elitären musikalischen Computeranwendungen der 50er- bis 70er-Jahre, kam es in den letzten zehn Jahren zu einer uferlos scheinenden Flut im Bereich der computerisierten, elektronischen und elektroakustischen Musik: mit der Präsentation des Musical Instrument Digital Interface (MIDI) setzte eine Entwicklung des "kleinbürgerlichen Pragmatismus" in der Computermusik ein. Auf einmal gab es die Möglichkeit, mit relativ geringem Finanzaufwand computerisiert Klänge zu generieren, Kompositionen nach verschiedensten Algorithmen zu erstellen, Partituren zu schreiben, interaktiv Gehörbildung zu betreiben und vielen anderen musikalischen Anwendungen am Computer nachzugehen.

Die Graphik soll das weitreichende, beachtenswerte Feld der potentiellen Anwendungen und Forschungsbereiche des Musical Instrument Digital Interface aufzeigen und den interdisziplinären Aspekt der Thematik verdeutlichen. Zugleich wird daraus ersichtlich, wie schwer eine valide, graphische Zuordnung einzelner Themenschwerpunkte zur Computermusik zweidimensional vorgenommen werden kann, so sehr sind doch oft spezielle Materien von den verschiedenen Betrachtungsweisen der Einzeldisziplinen abhängig.

Diese Arbeit kann selbstredend nicht alle Perspektiven der Computermusik (bzw. der MIDI-Synthese im speziellen) diskutieren. Jedoch sollen nicht MIDI-erfahrenen Lesern einige grundlegende Einzelheiten zum Bereich "MIDI" als nötiges Basiswissen vorgestellt werden, einschlägig Eingeweihte können dieses Kompendium ohneweiters überspringen, bei Bedarf steht im Anhang ein Glossar mit zahlreichen Fachtermini zur Verfügung. Neben einer kurzen historischen Einleitung und einem Abriß über die Entstehung von "MIDI", sind die ersten Kapitel - aus zuvor besprochenem Grunde - als eine theoretische Einführung in die MIDI-Hard- und Software, in die üblichen Klangsyntheseverfahren und weitere die MIDI-Synthese betreffende Teilbereiche gegliedert. Nicht zuletzt als eine Folgerung daraus sollen im Hauptteil dieser Arbeit bestehende Mängel dieses Instrumentariums aufgezeigt und diskutiert werden. Der Schwerpunkt dabei liegt primär in einer (nach psychoakustischen Kriterien angelegten) empirischen Untersuchung möglicher mangelhaft standardisierter Implementierungen in bestehende Softwarestrukturen, nämlich in einer kritischen Betrachtung der musikalischen Behandlung empfundener und tatsächlich klingender Tondauern. MIDI fungiert dabei sowohl als Synthese- als auch als Aufzeichnungsinstrumentarium. Zuvor noch soll eine beschreibende Ausführung metrischer Strukturen und Quantisierungsmuster eines softwaregesteuerten MIDI-Sequenzers die Möglichkeiten dieses Instrumentariums vorstellen. Letztlich stellt sich die Frage nach der Einsatzmöglichkeit von "MIDI" in musikwissenschaftlichen Forschungsfragen - wie den zuvor beschriebenen - als integriertes Synthese- und Analysesystem.

Abschließend ist es mir ein Bedürfnis, dem Kollegium des Instituts für Musikwissenschaft der Universität Wien und der Forschungsstelle für Schall-forschung der österreichischen Akademie der Wissenschaften meinen Dank für die gute Zusammenarbeit und Unterstützung vor und während der Entstehung dieser Diplomarbeit auszusprechen. Mein besonderer Verbundenheit möchte ich jenen Personen aussprechen, die mit Rat und Tat sowie Anerkennung und Tadel am Gedeihen dieses Forschungsbeitrages beteiligt waren: Prof. Dr. Franz Födermayr, Dr. Emil H. Lubej, Dr. Werner A. Deutsch und vielen anderen kritisch-konstruktiven Beobachtern meiner Tätigkeit während der letzten Monate. Ebenso sei den Versuchspersonen der exemplarisch-empirischen Studie gedankt, die ihr musikalisches Vermögen ohne zu zögern in die Studie einbrachten.

Abb. Abbildung

ANSI American National Standards Institute, Inc

ca. zirka

CCRMA Center for Computer Research in Music and Acoustic (Stanford University)

CMJ Computer Music Journal

DB Dezibel

ders. derselbe

dez. dezimal

d.h. das heißt

div. diverse

engl. englisch

et al. et altera, und andere

etc. et cetera, usw.

evtl. Eventuell

Fi absolute Häufigkeit

hex. Hexadezimal

Hg. Herausgeber

HK Hüllkurve

i.a. im allgemeinen

JASA The Journal of the Acoustic Society of America

Kap. Kapitel

Max Maximale Notenlänge

MIDI Musical Instrument Digital Interface

Min Minimale Notenlänge

ms Millisekunden

n Stichprobe, Laufvariable

o. oder

ppq pulses per quaternote

qpm quaternotes per minute

S Standardabweichung

t Zeit, Zeitachse

Ti objektive Dauer eines Schallimpulses

Ts subjektive Dauer eines Schallimpulses

T’ Periodendauer bzw. Zeitintervalle von Schallimpulsen

u. und

u.a. unter anderen(m)

u.ä. und ähnliche(s)

usw. und so weiter

u.v.a. und viele andere

vergl. vergleiche

Vol. Volume

Xam Arithmetisches Mittel

Xme Median

z.B. zum Beispiel

Seit jeher galt die Suche nach neuartigen Musikinstrumenten und musikalischen Ausdrucksmöglichkeiten als ein wichtiger Bestandteil des Musizierens. Naturgemäß war eine derartige Entwicklung mit gesellschaftlichen Anforderungen eng verbunden. Durch den Einsatz verschiedenster Materialien oder durch Veränderung der Spieltechnik versuchte man in der "präelektrifizierten" Musikwelt Tonhöhe, Lautstärke und Klangfarbe zu manipulieren bzw. zu modifizieren. Dies führte auch zu entsprechenden Ergebnissen, meistens aber relativ unspektakulär. Die eigentliche Innovationsflut setzte erst mit den ersten elektrischen Musikinstrumenten (Elektrophone) und der synthetischen Klangerzeugung ein.

Hierzu eine chronologische, komprimierte Aufstellung zum besseren Verständnis des Status Quo:

Schon lange vor der Etablierung des Musical Instrument Digital Interface (MIDI) war man in der Lage, Synthesizer untereinander und/oder Computer miteinander kommunizieren zu lassen. Der oft dünne, einstimmige Klang eines elektronischen Instrumentes konnte auf diese Art und Weise aufgewertet werden. Die beiden zusammengeschalteten Geräte arbeiteten ursprünglich zwar weiterhin nur monophon, der Klang jedoch konnte vielfältig variiert werden. Die gebräuchlichste Art, zwei analoge Synthesizer miteinander zu verbinden, war die sogenannte Gate/CV-Methode (PENFOLD, 1991: 8-18) . Weitere konkurrierende Verfahren waren das Okt/Volt-Prinzip (z.B. Moog und Roland) und das Hz/Volt-System (z.B. Korg) (GEORGES/ MERCK, 1993: 168). Die ersten Interfaces im Musikbereich transportierten ihre Befehlssignale in Form von elektrischen Spannungen. Im wesentlichen handelte es sich um Informationen über Tonhöhe (CV =Control Voltage), Dauer (Gate), und Synchronisation (Clock). Die einzelnen Hersteller versuchten - ohne sich mit der Konkurrenz abzusprechen - vergeblich, ihre eigenen Normen durchzusetzen. Synthesizer ein und desselben Systems ließen sich im allgemeinen untereinander koppeln und von einer Tastatur aus spielen. Wollte man eine Hardwareerweiterung, so mußte man sich auf das bereits bestehende System oder gar dieselbe Marke beschränken.

Bald nach den bereits erwähnten Verfahren (Gate/CV- Okt/Volt- und Hz/Volt-Methode) kamen die digital gesteuerten Analogsynthesizer (Roland, Sequential Circuits, Oberheim). Die sogenannte Master-Slave-Steuerung, die im Computerbereich zu dieser Zeit längst üblich war, wurde damit bei Musikinstrumenten erstmals auf digitalem Weg realisiert. Da die Mikroprozessoren herstellerspezifisch ihre eigene Sprache sowie unterschiedliche Datenformate verwendeten, konnte wiederum keine Standardisierung bzw. Normierung erreicht werden.

Nicht zuletzt aus marktstrategischen Gründen erfolgte Anfang der 80er Jahre eine Annäherung von verschiedenen Herstellern elektronischer Musikinstrumente. Es wurde angestrebt, eine standardisierte Schnittstelle mit Übersetzungsfunktion zu schaffen, welche in jedes elektronische Musikinstrument eingebaut werden konnte und eine Koppelung zwischen diesen erlaubte. Erstmals wurde dieses konkrete Projekt bei einem Kongreß der Audio Engineering Society (AES) im November 1981 in New York vorgestellt. Dave Smith (Sequential Circuits) hatte zusammen mit Chet Wood (Sequential Circuits), Tom Oberheim (Oberheim) und Ikutaroo Kakehashi (Roland) ein Interface initiiert und entwickelt, das den Namen USI (Universal Synthesizer Interface) trug. Es transportierte elektrische Signale des TTL-Typs (0/5 Volt) und arbeitete mit einer Geschwindigkeit von 19.200 Bauds (Bits/Sekunde), was der höchsten Übertragungsrate einer RS-232C Schnittstelle entspricht. Nach erfolgter Einigung dieser drei Herstellerfirmen wurden auch konkurrenzierende Firmen in die Diskussion einbezogen, um einerseits deren Rat bzw. Vorschläge einzuholen und andererseits eine größtmögliche Breitenwirkung in der Standardisierung zu erreichen.

Die Zusammenkunft anläßlich der NAMM (National Association of Music Merchants) im Jänner 1982 brachte dann die gewünschte Einigung: Roland und Sequential Circuits stellten - trotz einiger Anlaufschwierigkeiten - Prototypen des MIDI-Interfaces vor. Eingebaut waren diese in zwei neue analoge Synthesizermodelle: den Prophet 600 und den Jupiter 6. Erstmals konnten zwei digitale Synthesizer unterschiedlichen Fabrikats miteinander kommunizieren. Noch im selben Jahr wurde das erste internationale MIDI-Dokument zwischen Sequential Circuits (USA) und Roland (Japan) erarbeitet. Der MIDI-Standard wurde durch die MIDI-Spezifikation 1.0 festgelegt (IMA, 1985), die Schnittstelle technisch durch einen Optokoppler gegenüber dem ursprünglich verwendeten USI-Prinzip aufgewertet und die Übertragungsgeschwindigkeit auf 31.250 Baud erhöht.

Um eine Institutionalisierung des MIDI-Standards zu gewährleisten, wurde im Jahr 1983 eine Koordinationsvereinigung gegründet: die IMA (International MIDI Association). Seitens der Hersteller wurden ebenfalls zwei Vereinigungen gegründet: das "JMSC" (Japanese MIDI Standard Committee) und 1985 die "MMA" (MIDI Manufactures Association). MIDI stellt keine Norm, sondern lediglich eine Spezifikation dar; es ist daher nicht möglich, gewisse Abweichungen des MIDI-Standards zu verbieten bzw. auszuschließen. Es liegt allerdings im Interesse der Hersteller, ihre Geräte voll MIDI-kompatibel zu produzieren, da nicht zuletzt davon der Verkaufserfolg ihrer Instrumente und Geräte abhängig ist. Trotzdem gab und gibt es in seltenen Fällen kleinere Abweichungen, die allerdings keine oder nur unwesentliche Nachteile für den Anwender darstellen.

Die ersten Hersteller, die sich der MIDI-Spezifikation 1.0 anschlossen und als Gründungsmitglieder der IMA gelten sind nach BRAUT (1993:35):

1983 wurden die ersten elektronischen MIDI-Geräte und MIDI-Synthesizer zum öffentlichen Vertrieb angeboten.

Die MIDI-Spezifikation wird von der MIDI-Manufacturers-Association (MMA) herausgegeben und legt die technischen Daten und den Befehlssatz für MIDI fest. Fundamental soll an dieser Stelle vorweggenommen werden, daß MIDI lediglich eine Hard- und Softwarestruktur darstellt, also an der eigentlichen Klangerzeugung nur sekundär als Steuerelement beteiligt ist. Ursprünglich wurde die MIDI-Normierung hauptsächlich vorgenommen, um die Kommunikation zwischen Tastatur und Tonerzeugern (verschiedener Hersteller) zu gewährleisten. Die rasche Entwicklung von modernen, elektronischen Musikinstrumenten und Studiogeräten erforderte jedoch eine kontinuierliche, den Bedürfnissen entsprechende Erweiterung des MIDI-Standards (z.B. Sample-Dump-Standard 1986, MIDI Time Code 1987, Standard MIDI-Files 1988, etc.). Das äußere Erscheinungsbild der MIDI-Hardware-Technik sowie grundlegende Datenformate und Befehlsstrukturen sind seit ihrer vereinheitlichten Einführung 1982 allerdings praktisch unverändert geblieben:

Im allgemeinen wird eine Schnittstelle sowohl durch Hardware-Merkmale ("das Transportmittel", sowie unverzichtbare Bauelemente), als auch durch Software-Merkmale (die Sprache, das Datenformat, die Befehlsstruktur) definiert:

Sieht man von der MIDI-Implikation in das neu entwickelte MediaLink-Protokoll in LAN-Schleifen (=Local Area Network) ab (was erhebliche Vorteile mit sich bringt, wie: bis zu 32.000 mal schneller als die herkömmliche MIDI-Schnittstelle, die Möglichkeit über extrem lange Distanzen bidirektional zu kommunizieren sowie andere Datenformate zu übertragen), so hat sich in der Hardware-Entwicklung und Hardeware-Anwendung seit der ersten Standardisierung nichts verändert. Augenscheinlich erklärt sich dies durch Gründe der Kompatibilität.

Anders im Software-Bereich: Rasch verbreiteten sich die MIDI-Schnittstellen über zahlreiche Gerätegruppen. Heute ist ein MIDI-Interface in fast allen elektronischen Instrumenten- und Gerätegattungen zu finden, die akustische Signale verarbeiten, wie Mischpulte, Effektgeräte, Synchronizer, Bandmaschinen, Harddiskrecorder etc. Wäre die MIDI-Sprache auf ihrem ursprünglichen Stand geblieben, hätte sie längst der technologische Fortschritt überrollt.

Mit dem ersten am 5. August 1983 abgeschlossenen MIDI-Dokument (MIDI Detailed Specifications Version 1.0) wurde ein Rahmenwerk geschaffen, innerhalb dessen die verschiedensten Gerätehersteller arbeiten konnten d.h. MIDI-Geräte sollten über einen Standardmodus verfügen, der es erlaubt, mit anderer MIDI-Hardware einwandfrei zusammenarbeiten zu können. Die MIDI-Autoren entwickelten eine sehr flexible Sprache, die den Anforderungen einer kontinuierlichen Weiterentwicklung gerecht war, z.B.:

1986 - Sample Dump Standard

1987 - MIDI Time Code (MTC)

- Standard MIDI-File (SMF).

1988 - Umwandlung auf: MIDI Version 4.1

1991 - General MIDI (GM), General Standard (GS)

1992 - MIDI Machine Control

Wie bereits beschrieben, ist der MIDI-Datenstrom in 10-Bit-Worten organisiert; von eigentlichem Interesse sind nur die acht Daten-Bits, die zwischen den zur Synchronisation benötigten Start- und Stop-Bits liegen. Die übermittelten MIDI-Informationen dienen dazu, das Spiel eines Musikers, Sequenzers etc. in Informationseinheiten zu übersetzen. Der Empfänger muß wissen, welche Nachricht ihm transferiert wurde. Dabei wird grundsätzlich zwischen zwei Kategorien unterschieden: Statusbytes und Datenbytes.

Statusbyte

Datenbyte

Neben dem zuvor exemplarisch beschriebenen "Note On"-MIDI-Befehl gibt es noch zahlreiche MIDI-Befehlstypen mit unterschiedlichsten Funktionen. Die wichtigsten davon sollen nicht unerwähnt bleiben, eine Beschreibung aller Typen würde den für diese Arbeit vorgesehenen Rahmen sprengen. Der guten Übersichtlichkeit wegen erfolgt diese Zusammenfassung im nächsten Abschnitt global in einer graphischen sowie in einer detaillierteren tabellarischen Aufstellung:

Kanalnachrichten dienen zur Steuerung eines bestimmten, einzelnen Gerätes mit einer definierten Adressierung (Channel Number). Systemnachrichten werden ohne Berücksichtigung einer Kanalnummer an das ganze MIDI-Netzwerk geschickt und von allen MIDI-Geräten empfangen (ACKERMANN, 1991: 192).

Die nachfolgende Tabelle liefert einen Gesamtüberblick der möglichen MIDI-Nachrichten. Dabei werden die einzelnen "Messages" in verschiedenen numerischen Darstellungen aufgelistet (dezimal, hexadezimal, binär). Variable Bits werden durch Buchstaben repräsentiert, die dabei möglichen Werte finden sich jeweils in der letzten Zeile des Abschnittes eines Nachrichtentyps.

Der bei weitem umfangreichste Teil der MIDI-Nachrichten ist jener der "Controller Messages", eine Untergruppe der "Channel Voice Messages". Nicht zuletzt ist dies ein Indiz dafür, daß die Hauptaufgabe von MIDI darin besteht, Steuerungsaufgaben auszuführen.

In seiner ersten Anwendung wurde der MIDI-Standard entwickelt, um einen Dialog zwischen einem "Controller" (=MIDI-Instrument) und einem Tongenerator (Sampler, Synthesizer, etc.) herzustellen. Das nächste Kapitel enthält einen Querschnitt dieses umfassenden Bereiches der MIDI-Controller und MIDI-Instrumente.

Die zahlreichen Software-Definitionen und MIDI-Messages, die im vorigen Kapitel aufgelistet wurden, bedürfen selbstredend einer entsprechenden Hardwareunterstützung, um von praktischem Nutzen zu sein; alle Geräte und Instrumente müssen dem MIDI-Standard entsprechen.

Traditionelle akustische Instrumente unterscheiden sich nicht nur in der Art und Weise der Klangerzeugung und in ihrem äußeren Erscheinungsbild von den verschiedensten elektronischen und computerisierten Instrumentengattungen: konventionelle Musikinstrumente stellen im Allgemeinen eine einzige, geschlossene physikalische Einheit dar, während MIDI-Instrumente in ihrer Konzeption (und häufig auch technisch) in zwei differierende, getrennte Komponenten unterteilt werden:

• Der "Controller":

• Der Tonerzeuger:

Die verschiedensten Herstellerfirmen und Forschungsinstitute haben seit der Einführung von MIDI zahlreiche Innovationen hervorgebracht. Neben dem traditionellen Klaviertastatur-Typus haben sich für sehr viele Instrumentengattungen Eingabegeräte in mehr oder weniger traditioneller Form etablieren können. Ebenso wurden experimentelle MIDI-Umsetzer gebaut und teilweise auch der breiten Öffentlichkeit zugänglich gemacht:

Die zahlreichen MIDI-Wandler, eingeteilt primär nach der Musikinstrumentensystematik von SACHS und HORNBOSTEL (1914), sowie sekundär nach formellen, praxisbezogenen Kriterien der elektronischen Klangerzeugung:

• Masterkeyboards (=Keyboard ohne Klangsyntheseteil), Synthesizer oder Sampler mit Tastatur: üblich sind 61-88 (häufig anschlagdynamische und gewichtete) Tasten. Sie werden meist stationär verwendet, und sind mit zahlreichen MIDI-Steuerfunktionen ausgestattet. Es gibt zahlreiche kommerzielle Anbieter und ebenso viele verschiedene Produkte, deren Auflistung den Rahmen dieser Arbeit sprengen würde.

• Remote Keyboards: tragbare Tastaturen, gedacht als "Fernbedienung" bzw. tragbare Instrumente bei Konzerten. Auch "MIDI-fizierte" Akkordeons sind in großer Auswahl erhältlich.

• Guitar-to-MIDI: spezieller MIDI-Tonabnehmer für Gitarren (z.B. Korg Z-3, Roland GR700, "SynthAxe" Gitarre, Yamaha G10, Casio MIDI-Guitar, usw.).

• Disklavier: Flügel mit MIDI-Interface und MIDI-Sequenzer von Yamaha.

• MIDI-Bass: Problematisch wegen der langsamen Erkennungszeit mittels Frequenzanalyse bei tiefen Frequenzen (mindestens 3-5 Schwingungsperioden sind zur Tonerkennung notwendig: dies entspricht durchschnittlich 100 ms bei Basstönen von 40-60 Hertz). Verschiedenste Lösungen zur Verbesserung dieses Problems wurden praktisch umgesetzt, Verzögerungszeiten von maximal 2 ms konnten realisiert werden.

• MIDI-Streicher: gleiches Prinzip wie beim MIDI-Bass. Spezielle MIDI-Violinen, MIDI-Bratschen und MIDI-Celli sind z.B. von der Firma Zeta erhältlich.

• VideoHarp: Datenumsetzung mittels einer optisch-sensorischen Abtastung an einer Harfe (RUBINE/ McAVINNEY. in: CMJ, 1991: 26-41).

Praktisch kann an jeder schwingenden Metallsaite, unter Verwendung eines handelsüblichen MIDI-Tonabnehmers, eine Frequenzdetermination vollzogen werden. "MIDI-fizierte" Instrumente aus außereuropäischen Kulturen, wie z.B. die Sitar, sind gegenwärtig keine exotische Seltenheit mehr.

• MIDI-Blaswandler: MIDI-Saxophone und MIDI-Trompeten wandeln Luftdruck oder/und Griffbetätigung in MIDI-Signale um. z.B.: Electric Wind Instrument EWI. Umsetzung durch Mundstücksensoren für Lippen- und Blasdruck. Produkte: Akai EWI 3000, Yamaha Breath-Controller WX7 bzw. WX11, Steiner EWI, WindMachine von Anatek, u.a.

Verbreitet sind auch kombinierte Instrumente bestehend aus einem blasdruckempfindlichen Mundstück zur Artikulation bzw. Dynamisierung und einer herkömmlichen Pianotastatur, die als MIDI-Controller für Tonhöhe und Tondauer dient.

Die Konvertierung von Idiophon- bzw. Membranophon-Schwingungen bedarf in der MIDI-Synthese keiner Unterscheidung, da weder die Form der physikalischen Anregung, noch der Ton- oder Klangerzeuger selbst einen Einfluß auf die Wandlung in MIDI-Daten hat. Bei der großen Instrumentengruppe mit nicht harmonischen Spektren erfolgt lediglich eine Transformation der Anschlagdynamik in Velocity-Werte (=MIDI-Anschlagdynamik: Wertebereich von 0 bis 127), bei Instrumenten mit zusammengesetzt-periodischen Schwingungsverhältnissen erfolgt (wenn technisch möglich) eine Frequenzerkennung mit entsprechender MIDI-Noten-Zuweisung.

• Drum-to-MIDI-Converter: Umwandlung des Anschlages durch Kontaktmikrophone in Notenbefehle und Velocity-Werte. z.B.: Aphex "Impulse", Simmons Drums, Roland "Compact Drum System", usw.; (ROADS. in: CMJ, 1987: 59).

• Xylophon-Wandler: z.B. "Multimallet" von Simmons. Prinzipiell für jede Form von Aufschlag-Idiophonen geeignet.

Dieser Gruppe an MIDI-Konvertern sind Geräte und Instrumente zugeordnet, die weder in der zuvor beschriebenen Systematik eindeutige Entsprechungen aufweisen, noch der Kategorie der "klassischen" MIDI-Instrumente zugeordnet werden können, d.h. sie genießen keine breite Akzeptanz und kommen weniger zum Einsatz.

• Pitch-to-MIDI: "MIDI-Mikrophon", verwendbar für akustische, monophone Klangquellen mit periodischen Schwingungsverhältnissen. z.B.: menschliche Stimme (für MIDI-Vocodereffekte verwendet), Klänge aus der Umwelt (Vogelstimmen, u.ä.) etc..

• MIDI-Halsband, MIDI-Datenhandschuh "Mogli": Beide Systeme wandeln dreidimensionale Bewegungen in MIDI-Befehle um, wobei jeder Bewegungsrichtung im Raum ein anderer MIDI-Befehl bzw. MIDI-Controller zugeordnet werden kann. (Anwendung z.B.: "Cyberspace")

• Brain-to-MIDI ("Bio-Feedback-Musicsystem"): Hard- und Software-Paket, welches in der Lage ist, Gehirnwellen, Pulsfrequenzen, Muskelspannungen und Oberflächenspannungen der Haut in MIDI-Daten umzuwandeln (KEYBOARDS, 1994/4: 13).

• MIDI-to-ISDN-to-MIDI: Konverter, der eine Telekommunikation zwischen zwei MIDI-Geräten über große Distanzen in Echtzeit ermöglicht. Die Übertragung erfolgt dabei im genormten V.24-Format mit 64 Kbit/s pro Kanal (bis zu 2 Mbit/s insgesamt auf 30 (31) parallelen Kanälen) (MARSCHALL. in: KEYBOARDS, 1994/5: 76-82).

Diese komprimierte Auflistung erhebt selbstverständlich keinen Anspruch auf Vollständigkeit, da neben der großen Anzahl an Herstellern sogenannter konventioneller MIDI-Instrumente eine breite Palette an Experimentalinstrumenten und auch Hybridinstrumenten existiert . Letztere werden allerdings nur mit wenigen Ausnahmen in höherer Auflage angefertigt.

• die Erzeugung einer Tonhöhe (Frequenz)

• die Erzeugung einer Lautstärke (Amplitude)

• die Erzeugung einer Klangfarbe (Frequenzspektrum)

• die Belebung des Klanges (Dynamisierung, Modulation, etc.)

Bis vor wenigen Jahren war man aus technischen Gründen in der synthetischen Klangerzeugung fast ausschließlich auf die subtraktive Synthese angewiesen, um einen vernünftigen Rahmen an technischem und finanziellem Aufwand nicht zu überschreiten. Heute ist man in der Lage, theoretisch alle existierenden Syntheseformen auf digitaler Ebene zu realisieren. Die wichtigsten Syntheseformen, welche die zuvor beschriebenen Kriterien erfüllen, werden anschließend kurz umrissen:

Diese Verfahren wird auch "Fourier-Synthese" genannt: komplexe Schwingungen werden durch die Addition von einfachen Sinusschwingungen erzeugt, d.h. Klangspektren werden Oberton für Oberton aufgebaut. Jeder Obertongenerator (üblich 32, 64 oder 128) kann einzeln in seiner Amplitude reguliert werden, bis die gewünschte Klangfarbe erzielt ist. Naturinstrumente können analysiert und durch die Nachbildung des Teiltonspektrums resynthetisiert werden. Um diese technisch sehr aufwendige Syntheseform lebendiger zu gestalten und die stationären Anteile zu verkürzen, bedient man sich verschiedenster Nachbearbeitungsmethoden, wie separat programmierbarer Obertöne, der Kombination mehrerer Spektren, subtraktiver Nachbearbeitung, etc. Praktische Anwendung fand diese Art der Klangerzeugung lange Zeit beim Aufbau von Klangregistern in elektronischen Orgeln.

Diese Syntheseform war lange bis zur revolutionierenden Digitaltechnik das einzige verfügbare Klangerzeugungsprinzip in Synthesizern, da es relativ einfach aus analogen spannungsgesteuerten Bausteinen realisiert werden konnte. Aus einem komplexen teiltonreichen Frequenzspektrum (z.B. Rauschen) werden durch Filterung unerwünschte Komponenten entfernt. Dieser Prozeß kann im Zeitverlauf durch Hüllkurven, Modulation und/oder andere Spielhilfen ("Controller") beeinflußt werden. Ein derartiges, modular aufgebautes Instrument besteht aus den Komponenten: Noise-Generator, Filter (VCF, DCF), Verstärker (VCA, DCA), Envelope-Generator (EG, Contour), Low Frequency Oscillator (LFO).

Die FM-Synthese wurde 1973 von John Chownig an der Universität Stanford (USA) entwickelt und wenig später von der japanischen Firma Yamaha patentiert. Klänge werden auf der Basis von Operatoren (Sinusoszillatoren und andere Wellenformen) erzeugt. Eine Trägerschwingung mit der gewünschten Tonhöhe (=Carrier) wird von einer anderen (=Modulator) verändert. Der Träger ist direkt mit dem Audioausgang verbunden, der Modulator ist nur in seiner Auswirkung auf den Träger hörbar. Darüber hinaus werden in der Praxis verschiedene Operatoren mit Rückkopplungsmöglichkeiten ausgestattet (bei Yamaha sogenannter "Algorithmus"). Die aktuelle Syntheseform wurde bei Yamaha in der SY-Serie in die Praxis umgesetzt: die AFM-Synthese (Advanced Frequency Modulation) erlaubt frei programmierbare Algorithmen sowie das Einbinden von gesampelten Wellenformen als Modulatoren.

Diese Syntheseform wird häufig zur Erzeugung von Glockenklängen und anderen komplexen metallischen Klängen verwendet. Die Amplitude einer Trägerfrequenz wird zur Modulation verwendet. Das Verfahren gehört zu den ältesten Effekten der elektronischen Musik und ist in der Fernmeldetechnik als Ringmodulation bekannt. Das am Ausgang anliegende, als "Schwingungsmultiplikation" bezeichnete Signal setzt sich aus der Summe und der Differenz zweier Schwingungen zusammen, die beiden ursprünglichen Frequenzen werden dabei unterdrückt.

Die Arbeitsweise der PD-Synthese ist stark an jene der FM-Synthese angelehnt. Eine Grundwellenform kann in einem "Wave-Shaper-Modul" dynamisch unter Zuhilfenahme verschiedener Parameter phasenverzerrt werden. Bei diesem Verfahren der "nonlinear distortion" (nichtlineare Verzerrung) werden sehr komplexe Spektren erzeugt. Der Klangcharakter der PD-Synthesizer ähnelt Geräten der FM-Synthese.

Die "Linear Arithmetic Synthese" wird ausschließlich in Geräten der japanischen Firma Roland verwendet. Das Syntheseprinzip geht davon aus, daß der Mensch primär zur Erkennung des Musikinstrumententypus die Einschwingphase heranzieht, und nicht den (quasi-)stationären Klanganteil. Einschwingvorgänge (bzw. Attack-Phasen) verschiedenster Instrumente werden bei LA-Synthesizern digital gespeichert, der stationäre Anteil und die Ausklingphasen werden durch volldigitale, subtraktive Synthese realisiert. Die LA-Synthese resultiert also aus einer Kombination von PCM-Samples und subtraktiver Synthese.

Die Wavetable- oder Wellenform-Synthese ist eine Klangerzeugung, die auf fertigen ROM-gespeicherten digitalen Wellenformen basiert, diese durch additive oder subtraktive Nachbearbeitung verändert und so neue Klangfarben erzeugt. Diese Syntheseform hat sich seit einigen Jahren sehr verbreitet und ist in der beschriebenen oder auch in einer leicht abgewandelten Form in den meisten modernen Synthesizer integriert.

Ein dreidimensionaler Vektor, der das Mischungsverhältnis zwischen vier unabhängigen Oszillatoren bzw. Tongeneratoren (XY-Funktion) über die Zeitachse (Z-Funktion) steuert, gibt dieser Art der Klangerzeugung den Namen. Erstm