MIDIファイル(SMF)の基礎知識

このページでは、トラック及びチャンネルを 0から数えている。 1から数えることもあるので、その点注意。

用語
■トラックとチャンネル

　・トラック　　　MIDIファイル上の論理的な区分、単位。例えるなら譜面。
　　　　　　　　　トラック数は最大 65535個。

　・チャンネル　　音源の（仮想的な）区分、単位。例えるなら楽器。
　　　　　　　　　チャンネルは 0〜F の16個。チャンネル 9は打楽器に割り当てられる。


　トラックとチャンネルの関係は、SMF0とSMF1の場合とで異なる。



■SMF0とSMF1

  MIDIファイル(SMF)には、SMF0, SMF1, SMF2の３種類がある。SMF2はほとんど使用されていないのでここでは無視。


　・SMF0
　　　トラック数は１つ。全てのイベントをチャンネルに依らず、１つのトラックに格納する。
　　　さっきの例えで言うなら、全ての楽器の演奏情報が１つの譜面に入っている。


　・SMF1
　　　トラック数は１つ以上。
　　　最初のトラックはコンダクタトラックと呼ばれ、テンポなど曲全体の情報を格納する。MIDIイベント（後述）は入れない。

　　　MIDIイベントはチャンネルごとにトラックを分けて格納する。多いのは、１トラック−１チャンネルというケース。
　　　複数のトラックに、１つのチャンネルのMIDIイベントを分散して入れてもよい。
　　　１つのトラックに、複数のチャンネルのMIDIイベントを入れるのはダメ。

　　　さっきの例えで言うなら、楽器ごとに譜面を分けている。
　　　１つの楽器に対し、譜面が複数あるのは可。
　　　１つの譜面に、複数の楽器の情報を書くのはダメ。


    
    トラックとチャンネルの関係の例 (あくまでも例)




■イベント

　曲、演奏に関する情報はイベントという形で格納されている。
　１つのイベントはステータスバイト(1byte)とデータバイト(1byte以上)から成る。
　イベントは次の３種類があり、ステータスバイトの値により区別できる。

　・MIDIイベント　ステータスバイト: 8n, 9n, An, Bn, Cn, Dn, En　（nにはチャンネル番号が入る）
　　　演奏を制御するためのイベント。
　　　MIDI Dump Playerにおいて個別に色を割り当てているイベントについて、その機能を説明すると、

　　　　8n kk vv   Note on          ノート番号 kkの音をベロシティ vvで鳴らす
　　　　9n kk vv   Note off         ノート番号 kkの音を止める。8n で vv=0 としてもよい。
　　　　Bn cc vv   Control Change   ccの値によって機能はさまざま。例えば、
　　　　　　　　　　　　　　　　　　cc=01  Modulation  変調の深さを vvに設定
　　　　　　　　　　　　　　　　　　cc=0B  Expression  音の大きさを vvに設定

　　　　En mm ll   Pitch Bend       ピッチを (llmm-0x2000)だけ変化させる



　・メタイベント　ステータスバイト: FF
　　　曲全体の演奏の制御（テンポ）やテキストデータを埋め込む（曲名、トラック名など）ためのイベント。

　　　例）
　　　　FF 03 …    曲名／トラック名
　　　　FF 51 …    テンポ
　　　　FF 2F 00    End of Track



　・システムエクスクルーシブイベント　ステータスバイト: F0, F7
　　　機種依存の情報を埋め込むためのイベント。




■ランニングステータス

　　ステータスバイトが同一のMIDIイベントが連続する時、２つ目以降のMIDIイベントのステータスバイトを
　　省略できる。これをランニングステータスという。

　　ファイルサイズは小さくなるけど、曲の途中から再生する時処理が面倒になる。プログラマ泣かせ。



MIDIファイルの構造

    
    SMF0 と SMF1のファイルの構造



　１、ヘッダ

　　・フォーマットが何か？(SMF0, 1, 2)
　　・トラック数
　　・タイムベース(四分音符の長さをいくつで表現するか:デルタタイムの基準)

　　　が記録されている。通常14byte固定。



　２、トラック（ヘッダで示された個数ある）

　　　２．１　チャンク
　　　　データ部が何バイト続くか、記録されている。8byte固定。

　　　２．２　データ部
　　　　デルタタイムとイベントが交互に並ぶ。

　　　　デルタタイム・イベント・デルタタイム・イベント　…　デルタタイム・イベント

　　　　「前のイベントからデルタタイムだけ待って、イベントを実行しろ」という意味。
　　　　デルタタイムはSMFファイル上では、値によってバイト数が異なる可変長形式で記録されている。



　参考
　　・MIDI Dump Playerでは、Setting - Viewer - Underline の設定によってデルタタイムに下線を付けることができる。
　　・MIDI Dump Playerでは、「デルタタイム・イベント」を１つのペアとみなしている。
　　　このためダンプリスト中のデルタタイムの色は、直後のイベントの色と同じにしている。