數位電子樂器的標準──MIDI，是科技界少見長期穩定的工業標準，從 1983 制定出來就沒有再變化，直到 36 年後的今年 1 月，美國 MIDI 製造商協會（MMA）與日本音樂電子事業協會（AMEI）聯手公布了 MIDI 2.0 標準草案。
36 年沒更新？這實在是太神奇了！難道是數位電子樂器的科技進化緩慢嗎？當然不是這樣囉。讓我們回頭看看 1983 年 MIDI 1.0 標準誕生的時空背景。此標準是有關「演奏控制碼」，規格書只有少少 8 頁，主要是描述如何讓兩台合成器（synthesizer）之間傳送控制碼，控制碼包含如何演奏音符與音量控制，除了控制合成器本身，還可控制錄音設備與舞台燈光。也就是說，最一開始的 MIDI 1.0 只是針對當時新興的電子科技樂器現場 LIVE 演奏而設計（而不是今天透過電腦可做非線性數位編輯），這設計讓各廠商製造的電子樂器產品（當時直接聯想就是「電子琴」）不會各行其事，互不相容。
後續延伸標準是在 1991 年公開的 MIDI 檔案標準（縮寫為 SMF，檔名為 mid），因為這時代開始，把演奏方法記錄下來，在另外一台音源機能正確自動化重現變得重要，連帶音源機（當時除了合成器，取樣機也開始流行）的設計標準 GM（General MIDI）也被制定（要有 128 種特定的標準樂器音色等），伴隨而來的就是編曲、作曲核心從傳統手寫轉變到編曲機（Sequencer，最早是專門機器，例如 Kawai Q80）再變遷到以通用電腦作業，此外就是變遷到也能用 USB、FireWire、Wi-Fi 傳遞 MIDI 訊號等。MIDI 1.0 就這樣不知不覺用了 36 年，雖然 MIDI 關於描述音樂的語意（semantic）演奏控制指令已定義到相當完善，但圍繞 MIDI 的科技環境已經變遷，因此有必要推動下一代 MIDI 標準。
▲ 1980 年代，MIDI 音樂是用 Kawai Q80 一類的編曲機創作而非電腦。
現在讓我們來看看 MIDI 2.0 草案，變革主要是自動設定（configuration）能力、與新一代數位音樂工作站（DAW）／網站（web）的整合、演奏更細緻的「精度」、增強的表現力、更嚴格的時間精準度。
MIDI-CI 把電子樂器帶入智慧裝置的世界
MIDI 2.0 實做有 3 個 B 開頭英文字的基本準則：
- Bidirectional（雙向溝通）：MIDI 1.0 的裝置是單向發號司令，2.0 則是裝置之間可以對話。
- Backwards Compatiable（向後相容性）：過去 36 年的任何舊 MIDI 2.0 裝置還是能使用，而 MIDI 2.0 裝置還要能回退成 MIDI 1.0 模式運作。
- Both：MIDI 2.0 也能強化 MIDI 1.0 的既有特色功能。
▲ MIDI-CI 解釋圖。（Source：MIDI）
MIDI 2.0 最核心的是名為 MIDI-CI（MIDI 功能查詢，原文 MIDI Capability Inquiry）的新機制，有 3 個 P 功能：
- Protocol Negotiation（通訊協定協商）：當兩個 MIDI 裝置（含電腦軟硬體）連接起來（且通電）時，MIDI-CI 機制會先假設是雙向通訊，開始互相查詢對方及回應，如果協商失敗，就回退到安全的 MIDI 1.0 通訊協定。
- Profile Configuration（配置設定）：雙方是 MIDI 2.0 裝置的話，可自動設定 GM、鋼琴、管風琴、MPE、MSC 等。
- Property Exchange（資產交換）：這是 MIDI-CI 很重要的特色，裝置可回報連線的「對方」自己是什麼廠牌型號、有哪些音色（patch）、控制器對應、有哪些合成參數、MIDI 實做程度為何等，這使裝置連上 Windows、macOS、GNU/Linux、iOS 等系統甚至網頁瀏覽器的 DAW 軟體時，就能自動對應設定好，不像傳統使用者必須具備一定技術知識來手工設定，甚至得使用特定設定軟體。這種新機制讓軟硬體之間自行「交談」：「你有什麼？我有什麼，我們自己接一接吧。」
▲ MIDI-CI 概念的示範：兩台互連的合成器自動互相演奏設定（profile）。
註 1：MPE 是 MIDI Polyphonic Expression 標準的縮寫，是 MIDI 控制器的新標準，讓樂手有多維度方式來演奏。
▲ MPE 參考影片。
註 2：MSC 是 Midi Show Control 的縮寫，是等燈光聲響舞台自動控制的標準。
MIDI 2.0 關於音樂表現力的強化
MIDI 2.0 在訊息指令方面的進化有哪些東西？首先繼承自 MIDI 1.0 的部分有這些「升級」（也可轉譯回 MIDI 1.0 格式）：
- 力度（Velocity）：MIDI 1.0 時代是 7 位元，力道變化的「刻度」是 0~127，MIDI 2.0 則是 16 位元，刻度範圍是 0~65535，更為細膩。
- 多音、觸鍵後壓力、音高擠音控制（poly&Channel pressure，pitch bend）：MIDI 1.0 時代精度也是只有 7 位元，MIDI 2.0 則是 32 位元，細膩度大增。
- RPN / NRPN的音色參數：演奏時，RPN 或 NRPN 只能各自從 16,384 種之中挑出 4 種；MIDI 2.0 則可同時使用 16,384 個控制器（Register Controllers）或可指定的控制器（Assignable Controllers）。
- Control Change Messages：相應的，控制 RPN 參數變化的 Control Change Message 也從 MIDI 1.0 的 7 位元升級到 32 位元。
註 3：RPN / NRPN 是音色控制參數，RPN 是標準的力道（velocity）、音量等；NRPN 是各家廠商能自行實做的非標準控制參數。
那 MIDI 2.0 訊息控制碼又有哪些新功能呢？
音色控制的技法（Articulation）：比方說拉小提琴時是上弓？下弓？跳弓？用手指撥？各會發出不一樣的聲響效果，高品質的小提琴獨奏，真人小提琴手一次拉完展現出各種技法就 OK，但用 MIDI 1.0 表現時，一段小提琴獨奏旋律要分拆成好幾個 MIDI 軌，各指定不同演奏法的音色，分別錄製，才能呈現差強人意的獨奏；MIDI 2.0 新增了以下參數，使一個 MIDI 軌內就能展現一個樂器的各種技法：
- 8 位元的 Articulation Types（音色技法類型）。
- on / off：一個音符是否使用該技法。
- Articulaiton Data：音色技法的資料，有 16 位元。
單一音符的高精度控制器（Extended Resolution Per-Note Controllers ）：承襲 MIDI 1.0 配屬單一 MIDI 軌的控制器以外，MIDI 2.0 還有進階的單一音符控制器：
- Extended Resolution Per-Note Registered Controllers：類似 RPN，有 256 個，資料精度是 32 位元。
- Extended Resolution Per-Note 的 Assignable Controllers：類似 NRPN，有 256 個，資料精度是 32 位元。
- Per-Note Pitch Bend Message：每個音符能有各自獨立的擠音控制，像是吉他等多弦複音樂器，就可以用 MIDI 完整表現，而不用像 MIDI 1.0 時代用多軌「模擬」。
- Per-Note Management Message：屬於單一音符的管理訊息。
共存封包：一個 MIDI 訊息封包可同時包含 MIDI 1.0 與 2.0 的訊息，MIDI 2.0 的 3 種新式起始訊息不但對 MIDI 2.0 有影響，甚至也能替 MIDI 1.0 的裝置加上新功能。更進一步，MIDI 1.0 時代總共只有 16 軌；MIDI 2.0 則同時有 16 個群組／連接阜（groups / ports，後面單稱「群組」），每群組各有 16 軌，以群組為單位，可設定成 MIDI 1.0 或使用 MIDI 2.0 通訊模式，有巨大的彈性。
▲ MIDI 2.0 的群組讓 MIDI 1.0、2.0 裝置共存。（Source：MIDI）
因此嶄新的 MIDI 控制器變成可能，MIDI 2.0 的小提琴、吉他、鼓等控制器，將可讓樂手以自然方式演奏，就錄下完整的音符、音色控制細節，例如：小提琴的上下弓、斷奏等技法；吉他的真實刷弦、不同弦演奏同音符（但音色不同）、不同弦做不同程度的擠音；單一鼓的不同敲打手法、打不同位置產生的不同音色，在一個 MIDI 軌就可處理。
MIDI 1.0 時代，編曲人要使出渾身解數，才能讓演奏出來的聲響不會假假的（俗稱很 MIDI），看起來 MIDI 2.0 可完美表現出世界上任何樂器了吧？不過目前 MIDI 2.0 也才只是發表草案，實在迫不及待落實的那一天呢。
（首圖來源：Unsplash）
