MIDI เทคโนโลยีเชื่อมโลกเสียงเพลงเข้ากับดิจิทัลคืออะไร ?

MIDI เทคโนโลยีเชื่อมโลกเสียงเพลงเข้ากับดิจิทัลคืออะไร ?

ในยุคปัจจุบัน การทำเพลงได้เข้าสู่ยุคดนตรีดิจิทัลกันหมดแล้ว ซึ่งในการทำงานเพลงคงไม่มีเทคโนโลยีไหนที่มีบทบาทสำคัญ และสร้างความเปลี่ยนแปลงอย่างกว้างขวางเท่ากับเทคโนโลยี MIDI

MIDI เป็นนวัตกรรมที่พลิกโฉมวงการดนตรีจากเดิมที่ต้องพึ่งพาห้องอัดเสียงระดับอาชีพราคาแพง มาสู่การที่ศิลปิน, โปรดิวเซอร์ หรือแม้แต่คนทั่วไป ทุกคนสามารถสร้างสรรค์ผลงานดนตรีระดับมืออาชีพได้จากคอมพิวเตอร์เพียงเครื่องเดียว

ก่อนหน้าที่จะมีเทคโนโลยี MIDI เครื่องดนตรีที่มาจากผู้ผลิตคนละยี่ห้อจะไม่สามารถเชื่อมต่อ หรือสื่อสารข้ามมาหากันได้เลย การถือกำเนิดขึ้นของภาษากลางนี้จึงเปรียบเสมือนสะพานเชื่อมต่ออุปกรณ์ดนตรี, คอมพิวเตอร์ และซอฟต์แวร์ทั่วโลกให้สามารถทำงานร่วมกันได้อย่างไร้รอยต่อ

MIDI คืออะไร ? (What is MIDI ?)

MIDI ย่อมาจาก Musical Instrument Digital Interface มันเป็นมาตรฐานทางเทคโนโลยี และ โปรโตคอล (Protocol) การสื่อสารดิจิทัลที่ถูกออกแบบมาเพื่อให้เครื่องดนตรีอิเล็กทรอนิกส์, คอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์เสียงต่าง ๆ สามารถรับ-ส่งข้อมูล และทำงานร่วมกันได้

สิ่งสำคัญที่สุดที่ต้องเข้าใจเกี่ยวกับ MIDI คือ MIDI ไม่ใช่ไฟล์เสียง เพราะตัวข้อมูล MIDI ไม่ได้บรรจุคลื่นเสียง (Waveform) หรือสัญญาณเสียงเหมือนกับไฟล์ MP3 หรือ WAV แต่ MIDI จะเป็น "คำสั่งในการแสดงดนตรี" หรือจะบอกว่ามันเป็น "โน้ตเพลงดิจิทัล" ที่ระบุรายละเอียดว่า ให้เล่นโน้ตตัวไหน ?, เล่นเมื่อไหร่ ?, เล่นนานแค่ไหน ? และเล่นด้วยความหนักเบาเท่าใด ?

ภาพจาก : https://hosatech.com/press-release/history-of-midi/

คุณสมบัติสำคัญของ MIDI (Key Features of MIDI)

ขนาดไฟล์เล็กมาก

เนื่องจาก MIDI บรรจุเพียงแค่ชุดคำสั่งข้อมูลดิจิทัล ทำให้ไฟล์ MIDI (.mid) มีขนาดเล็กกว่าไฟล์สัญญาณเสียงทั่วไปประมาณ 200 ถึง 1,000 เท่า

ต้องการตัวเกิดเสียง

ข้อมูล MIDI ไม่สามารถส่งเสียงได้ด้วยตัวเอง จำเป็นต้องส่งคำสั่งไปยังปลั๊กอินเครื่องดนตรีเสมือน (Virtual Instruments), ฮาร์ดแวร์ซินธิไซเซอร์ (Hardware Synthesizers) หรือซาวด์โมดูล (Sound Modules) เพื่อแปลงข้อมูลเป็นเสียงดนตรี

มาตรฐาน General MIDI (GM)

มีการกำหนดชุดเสียงมาตรฐาน 128 เสียง เช่น เปียโน, เบส, กลอง, เครื่องสาย ฯลฯ เพื่อให้ไฟล์ MIDI สามารถนำไปเล่นผ่านซาวด์โมดูลมาตรฐานใด ๆ แล้วได้ประเภทเสียงที่ถูกต้องตรงกัน

MIDI ทำงานอย่างไร ? (How Does MIDI Work ?)

กระบวนการทำงานของ MIDI อาศัยการส่งชุดคำสั่งที่เรียกว่า MIDI Messages หรือ MIDI Events ระหว่างอุปกรณ์ควบคุม (Controller) และอุปกรณ์สร้างเสียง (Sound Generator) โดยจะมีลำดับดังนี้

โครงสร้างของข้อมูล MIDI (MIDI Messages)

เมื่อเรากดคีย์บน MIDI Keyboard หรือขยับปุ่มหมุน อุปกรณ์จะสร้างคำสั่งดิจิทัลส่งออกไป ซึ่งประกอบด้วยข้อความสำคัญดังนี้

• Note On / Note Off: สัญญาณบอกจุดเริ่มต้น (เริ่มกดคีย์) และจุดสิ้นสุด (ปล่อยคีย์) ของโน้ต
• Note Number (Pitch): ค่าตัวเลขที่ระบุระดับเสียงของโน้ตดนตรี
• Velocity: ค่าความเร็ว/น้ำหนักในการกดคีย์ ซึ่งนำไปควบคุมความดังเบา (Volume) หรือไดนามิก และน้ำเสียง (Timbre)
• Control Change (CC): ข้อมูลควบคุมพารามิเตอร์ต่าง ๆ จากปุ่มหมุน, สไลเดอร์ หรือคันโยก เช่น CC1 (Modulation Wheel), CC11 (Expression) หรือ CC64 (Sustain Pedal)
• Program Chang: คำสั่งเปลี่ยนตระกูลเสียง หรือพรีเซ็ต (Patch)
• System Exclusive (SysEx): ข้อมูลคำสั่งเฉพาะของผู้ผลิตแต่ละแบรนด์ สำหรับปรับแต่งเชิงลึกในระบบฮาร์ดแวร์

ภาพจาก : https://sixbyseven.ca/midi-how-to/

ช่องสัญญาณ MIDI (MIDI Channels)

สัญญาณ MIDI 1 สาย สามารถแยกช่องสัญญาณข้อมูลออกได้สูงสุด 16 Channels ในเวลาเดียวกัน ทำให้เราสามารถจัดสรรเครื่องดนตรีหลายชนิดในสายเดียว เช่น Channel 1 เป็นเปียโน, Channel 2 เป็นเบส, Channel 10 เป็นกลองชุด

ภาพจาก : https://www.edruminfo.com/articles/2021/7/11/15-what-is-midi

พอร์ตการเชื่อมต่อ (MIDI Ports & Connections)

การรับส่งข้อมูล MIDI ระหว่างฮาร์ดแวร์ใช้พอร์ตมาตรฐาน 3 ประเภท

• MIDI IN: ช่องสำหรับรับข้อมูล MIDI เข้ามาจากอุปกรณ์อื่น
• MIDI OUT: ช่องสำหรับส่งข้อมูล MIDI ที่เกิดจากตัวอุปกรณ์ไปยังอุปกรณ์อื่น
• MIDI THRU: ช่องสำหรับส่งผ่านข้อมูลที่รับมาจาก MIDI IN ออกไปยังอุปกรณ์ถัดไป เพื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์หลายชิ้นเป็นลูกโซ่ (Chaining)

ในส่วนของสายเชื่อมต่อ ในอดีตจะใช้สายประเภท 5-pin DIN เป็นมาตรฐาน แต่ในปัจจุบันหันมาใช้การเชื่อมต่อผ่าน USB-MIDI, TRS Minijack, บลูทูธ (Bluetooth) หรือ Ethernet ซึ่งให้ความสะดวก และความเร็วสูงขึ้น

การแสดงผลบน Piano Roll ใน DAW

เมื่อบันทึกข้อมูล MIDI เข้าสู่โปรแกรมทำเพลง (Digital Audio Workstation - DAW) ข้อมูลจะถูกจัดเรียงเป็นตารางกราฟิกที่เรียกว่า Piano Roll โดยมีแป้นเปียโนแนวตั้งบอกระดับเสียง (Pitch) และแนวนอนเป็นแกนเวลา (Timeline) บล็อกสี่เหลี่ยมแต่ละบล็อกคือตัวโน้ต ทำให้ผู้ใช้สามารถคลิกแก้ไข, ขยับ, ยืด หรือลบตัวโน้ตได้อย่างง่ายดาย

ภาพจาก : https://www.reddit.com/r/Bitwig/comments/1ibl6tu/we_need_to_talk_about_the_piano_roll/

MIDI ใช้ทำอะไรได้บ้าง ? (What Is MIDI Used For ?)

MIDI มีขอบเขตการใช้งานที่กว้างขวางในอุตสาหกรรมดนตรี และสื่อสร้างสรรค์ อยู่หลายด้าน แต่หน้าที่หลัก ๆ ก็จะประกอบไปด้วย

การแต่งเพลง และจัดเรียงดนตรี

โปรดิวเซอร์สามารถใช้ MIDI เขียนคอร์ด, ทำนอง, วางไลน์เบส และสร้างจังหวะกลองผ่าน Virtual Instruments ได้หลากหลายชนิดโดยไม่ต้องเล่นเครื่องดนตรีจริงทุกชิ้น

การปรับแต่งโน้ตแบบยืดหยุ่น

MIDI ช่วยให้ผู้แต่งสามารถแก้ไขโน้ตที่กดผิด ย้ายคีย์เพลง (Transpose) เปลี่ยนจังหวะ (Tempo) หรือปรับความตรงของจังหวะ (Quantize) ได้ตลอดเวลาโดยไม่เสียคุณภาพเสียง

การควบคุมเครื่องดนตรีฮาร์ดแวร์

ใช้ MIDI Keyboard Controller เพียงตัวเดียวในการควบคุม และเล่นเสียงจากซินธิไซเซอร์ หรือซาวด์โมดูลหลาย ๆ ตัวพร้อมกัน

การแสดงสด

ใช้เปลี่ยนเสียงพรีเซ็ต คุมจังหวะเอฟเฟกต์ (BPM Sync) สั่งเล่น Backing Tracks หรือใช้ควบคุมระบบแสงสีเสียง (Lighting & Visuals) บนเวทีคอนเสิร์ต

งานประพันธ์เพลงภาพยนตร์, เกม และระบบ AI

ใช้จำลองวงออเคสตราในงานประกอบภาพยนตร์, ระบบเพลงแบบตอบสนองต่อเหตุการณ์ภายในเกม ตลอดจนแพลตฟอร์มดนตรีสมัยใหม่

MIDI Polyphonic Expression (MPE)

เทคโนโลยี MIDI ในปัจจุบันนี้ มีความสามารถสูงมาก มันรองรับให้ผู้ใช้งานใส่ความรู้สึก (Expression) ในแต่ละโน้ตแยกกันได้อย่างอิสระ เช่น การดัดเสียง (Pitch Bend) หรือการกดน้ำหนักแยกรายคีย์ เหมือนเครื่องดนตรีอะคูสติกจริง

MIDI กับ Audio แตกต่างกันอย่างไร ? (What Is the Difference Between MIDI and Audio ?)

เพื่อให้เห็นความแตกต่างอย่างชัดเจนระหว่าง MIDI และสัญญาณเสียง Audio สามารถเปรียบเทียบเป็นตารางได้ดังนี้

ประวัติความเป็นมาของ MIDI (History of MIDI)

ยุคก่อน MIDI ช่วงต้นทศวรรษ ค.ศ. 1980 (พ.ศ. 2523)

ผู้ผลิตเครื่องดนตรีอิเล็กทรอนิกส์แต่ละรายต่างสร้างระบบเชื่อมต่อเฉพาะตัวของตนเอง เช่น CV/gate, DIN sync และ DCB ของ Roland หรือ Oberheim Parallel Bus ส่งผลให้อุปกรณ์ต่างยี่ห้อไม่สามารถเชื่อมต่อกันได้

จุดเริ่มต้นความคิด มิถุนายน ค.ศ. 1981 (พ.ศ. 2524)

Ikutaro Kakehashi ประธานบริษัท Roland ประเทศญี่ปุ่น ได้เสนอแนวคิดการสร้างมาตรฐานกลางให้แก่ Tom Oberheim ผู้ก่อตั้ง Oberheim Electronics ต่อมา Kakehashi ได้หารือกับ Dave Smith ประธานบริษัท Sequential Circuits เพื่อร่วมกันพัฒนาอินเทอร์เฟซ (Interface) ราคาประหยัด และใช้งานง่าย

การนำเสนอแนวคิด ตุลาคม ค.ศ. 1981 (พ.ศ. 2524)

Dave Smith และ Chet Wood วิศวกรจาก Sequential Circuits ได้นำเสนอเอกสารวิชาการชื่อ "Universal Synthesizer Interface" ในงานประชุม Audio Engineering Society (AES) หลังจากนั้น ตัวแทนจาก 5 บริษัทใหญ่ ได้แก่ Roland, Sequential Circuits, Yamaha, Korg และ Kawai ได้ร่วมกันปรับปรุงมาตรฐานนี้ โดย Dave Smith ได้เสนอชื่อ Musical Instrument Digital Interface (MIDI) ขึ้นมาใช้งาน

การสาธิตประวัติศาสตร์ มกราคม ค.ศ. 1983 (พ.ศ. 2526)

ในงาน Winter NAMM Show ปี ค.ศ. 1983 (พ.ศ. 2526) Dave Smith ได้ทำการสาธิตเชื่อมต่อ และส่งข้อมูล MIDI ข้ามแบรนด์ระหว่างซินธิไซเซอร์ Prophet-600 ของ Sequential Circuits และ Roland JP-6 ได้สำเร็จเป็นครั้งแรกของโลก

มีการประกาศใช้มาตรฐาน MIDI 1.0 ในเดือนสิงหาคม ค.ศ. 1983 (พ.ศ. 2526) โดยข้อกำหนดมาตรฐาน MIDI 1.0 ถูกตีพิมพ์อย่างเป็นทางการ จากนั้นในระหว่างปี ค.ศ. 1983-1984 (พ.ศ. 2526-2527) ได้มีการเปิดตัวเครื่องดนตรี MIDI ยุคแรกรุ่นตำนาน เช่น Roland Jupiter-6, Prophet 600, กลองไฟฟ้ารุ่น Roland TR-909 และซีเควนเซอร์ Roland MSQ-700

ผู้สร้าง MIDI ได้ตัดสินใจมอบมาตรฐานนี้ให้แก่อุตสาหกรรมดนตรีฟรีโดยไม่คิดค่าลิขสิทธิ์ โอเพ่นซอร์ส (Open-Source) เพื่อให้อุปกรณ์ทุกยี่ห้อทำงานร่วมกันได้ และมีการจัดตั้งสมาคม MIDI Manufacturers Association (MMA) ในปี ค.ศ. 1984 (พ.ศ. 2527)

รางวัลเกียรติยศ ค.ศ. 2013 (พ.ศ. 2556)

Ikutaro Kakehashi และ Dave Smith ได้รับรางวัล Technical GRAMMY Award ร่วมกัน จากผลงานการสร้างสรรค์ MIDI ที่ปฏิวัติวงการดนตรีโลก

ก้าวสู่ MIDI 2.0 ค.ศ. 2020 (พ.ศ. 2563)

หลังจากใช้มาตรฐาน MIDI 1.0 มายาวนานกว่า 30 ปี สมาคม MIDI ได้เปิดตัว MIDI 2.0 อย่างเป็นทางการในงาน Winter NAMM 2020 เพิ่มความละเอียดของข้อมูล การสื่อสารสองทาง (Two-way communication) และการควบคุมที่ละเอียดยิ่งขึ้น

สรุป (Conclusion)

MIDI เป็นนวัตกรรมดิจิทัลที่เข้ามาพลิกโฉมวงการดนตรีอย่างแท้จริง แม้ว่า MIDI จะไม่ใช่ไฟล์เสียงในตัวเอง แต่การทำหน้าที่เป็น "ภาษา และคำสั่งดนตรีดิจิทัล" ได้มอบความยืดหยุ่น, ไร้ขีดจำกัด และอิสระในการสร้างสรรค์บทเพลงให้แก่โปรดิวเซอร์ และนักแต่งเพลงทั่วโลก

การเข้าใจหลักการทำงานของ MIDI และความแตกต่างระหว่างข้อมูล MIDI กับไฟล์ Audio ถือเป็นพื้นฐานสำคัญที่จะช่วยให้คุณสามารถจัดระเบียบความคิด, ออกแบบเสียง และปลดล็อกศักยภาพในกระบวนการทำเพลงยุคใหม่ได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ