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The high-resolution MIDI format
(eXtended Precision MIDI format)の仕様紹介と,
研究分野での利用について
○野池賢二(所属なし)
池淵 隆(関西学院大学)
片寄晴弘(関西学院大学)
はじめに
• とある仕様の紹介発表
• MIDI 高精度化の仕様
• MMA の仕様(High Resolution MIDI ?)
• YAMAHA の仕様(eXtended Precision MIDI(XP MIDI))
• まだあまり認...
MIDI とはどんな仕様か
• 電子楽器間で演奏情報をやりとりするプロトコル
• 日本発祥の規格
• 1983年に制定
• 30年が経過した現在でも標準的に使用されている,
有用な仕様
現在における MIDI の不満点
• 鍵盤楽器に特化した仕様である
• 31250 bps という転送速度の遅さ
• 同時発生イベントを「同時である」と記述できない
→ インターバルタイム 0 でイベントを列挙する
………
• パラメータの精度...
MIDI メッセージパラメータの精度(分解能)
• 基本的に,7bit のパラメータがひとつ(128段階)
• Note On/Off ベロシティ 128段階で十分?
• ペダル踏度 128 段階で十分?
• ポリフォニック・キープレッシャー(...
ふたつの MIDI 高精度化仕様
• MMA(MIDI Manufacturers Association) によって
承認されている仕様
• YAMAHA による拡張仕様 eXtended Pricision MIDI
(XP MIDI)
公...
MMA による高精度化仕様
• 以前から「HD Protocol」として高精度化,高機能化
が議論されてきた
• 現状では,
• High Resolution Velocity Prefix(HR Vel Prefix と略記)
• だけが承...
High Resolution Velocity Prefix(HR Vel Prefix)
• CC#88(58H) を使用して,Note On/Off ベロシティ
に下位 7bit の情報を拡張する
Note On: 9n K V
CC#8...
HR Vel Prefix の値
1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1
High Resolution Velocity(14bit):
High Resolution Velocity(7+7bit):
→ 8192+102...
HR Vel Prefix の特徴
• 標準の Note On/Off ベロシティとの完全上位互換
性を確保
• HR Vel Prefix をサポートしていない HW/SW は,単純に
無視すればよい
• Note On/Off ベロシティが...
ふたつの MIDI 高精度化仕様
• MMA(MIDI Manufacturers Association) によって
承認されている仕様
• YAMAHA による拡張仕様 eXtended Pricision MIDI
(XP MIDI)
YAMAHA による高精度化仕様
• Disklavier E3 などで用いられている拡張仕様
• 仕様の名前は eXtended Pricision MIDI(XP MIDI)
公開されている仕様書が存在しなかったため,
• Zenph社のシ...
XP MIDI によって高精度化されたメッセージ
• Note On/Off ベロシティ
128段階 → 1024段階
• ポリフォニックキープレッシャー(アフタータッチ)
128段階 → 1024段階
• ペダル踏度
128段階 → 256段階
XP MIDI 高精度化 Note On/Off ベロシティ
• CC#16(10H) を使用して,Note On/Off ベロシティ
に下位 3bit の情報を拡張する
Note On: 9n K V
CC#16 XP Vel Suffix:...
XP MIDI Note On/Off ベロシティの値
XP MIDI Velocity(10bit):
XP MIDI Velocity(7+3bit):
→ 512+64+8+2=
→ 586 / 1024段階
理解2(Pianoteq)
...
XP MIDI Note On/Off の特徴
• 高精度化用のメッセージのほうが,標準の Note
On/Off メッセージよりも後
• Note On/Off メッセージのベロシティが0であっても
有効
→ 2(10bit表現),0.25(...
XP MIDI 高精度化ポリフォニックキープレッシャー
• 標準のポリフォニックキープレッシャーとは別に,
CC#81(51H)で上位7bitを,CC#16(10H)で下位3bit
を指定する
PolyKprs: An K V
CC#81 XP...
XP MIDI ポリフォニックキープレッシャーの
値と特徴
• 値
• 高精度化メッセージのほうが,標準のポリフォニッ
クキープレッシャーメッセージよりも後
XP MIDI Kprs(10bit):
01 0 0 1 0 0 1 1 0
→ 5...
XP MIDI 高精度ペダル踏度
• CC#16(10H) を使用して,標準のペダル踏度に下
位 1bit の情報を拡張する
Damper(Sustain): Bn 40 V
CC#16 XP Pedal Suffix: Bn 10 S
XP ...
XP MIDI ペダル踏度の値と特徴
• 値
• 高精度化メッセージのほうが,標準のペダル踏度
メッセージよりも後
• 標準のペダル踏度が 0 であっても,有効
XP MIDI Pedal(8bit):
→ 128+16+2+1=
→ 147 ...
現状での普及具合
• サポート製品
• XP MIDI を積極的に使用したピアノ演奏コンテスト
「Minnesota International Piano-e-Competition」
http://www.piano-e-competiti...
Pianoteq ソフトウェアMIDI音源(MODARTT社)
• 物理モデリングに基づいて音響信号を生成するソ
フトウェアMIDI音源
http://www.pianoteq.com/
• MMA の HR Vel Prefix と,YAMA...
VAX77 MIDI Keyboard Controller
(INFINITE RESPONSE社)
• 76鍵のMIDIキーボード
http://www.infiniteresponse.com/
• MMA の HR Vel Prefix...
Privia PX-150 など(CASIO社)
• Privia: PX-150, PX-350M, PX-750, PX-850, PX-1200GP
http://casio.jp/emi/products/privia/
• CELVI...
Disklavier E3 など(YAMAHA社)
• 演奏の記録,再生のできるアコースティックピアノ
• E3, Pro, Mark IV が XP MIDI に対応している
• XP MIDI 仕様での演奏収録,再生のために,確実
で最良
RePerform(Zenph社)
• MIDI シーケンスソフトウェア
http://www.zenph.com/reperform
• XP MIDI に対応
• 演奏の記録,再生,簡易編集が可能
• 通常の SMF と,XP MIDI 仕...
Minnesota International Piano-e-Competition
• XP MIDI 仕様とインターネットを積極的に活用した,
人間のピアノ演奏コンテスト
http://www.piano-e-competition.co...
研究分野での利用について(1/2)
• 演奏の表情を扱う研究
• 演奏表情の分析,生成
• 演奏表情付けコンテスト(Rencon)
• 試しに高精度化MIDI仕様で聴き比べコンテスト実施?
• 演奏表情DB(例: CrestMusePEDB)
...
研究分野での利用について(2/2)
• ネットワーク越しに演奏情報をやりとりする研究
• 転送先での演奏の再現性の向上
• インタラクティブシステム
• 7bitよりも精度の高いセンシング情報を,劣化させること
なくMIDIメッセージにマッピン...
まとめ
• ふたつの MIDI 高精度化仕様を紹介
• 現状での普及具合
• 研究分野での利用について
• この発表スライドのありか
http://www.slideshare.net/knoike/presentations
• サウンドサン...
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ふたつの高精度化 MIDI 仕様

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(33) The high-resolution MIDI format(eXtended Precision MIDI format)の仕様紹介と,研究分野での利用について
野池 賢二 (所属なし), 池淵 隆 (関西学院大学), 片寄 晴弘 (関西学院大学)

http://www.ustream.tv/recorded/38133139

http://www.sigmus.jp/?page_id=2151
SIGMUS100
「SIGMUS第100回記念シンポジウム」(情報処理学会 音楽情報科学研究会 第100回研究発表会)

ふたつの高精度化 MIDI 仕様

  1. 1. The high-resolution MIDI format (eXtended Precision MIDI format)の仕様紹介と, 研究分野での利用について ○野池賢二(所属なし) 池淵 隆(関西学院大学) 片寄晴弘(関西学院大学)
  2. 2. はじめに • とある仕様の紹介発表 • MIDI 高精度化の仕様 • MMA の仕様(High Resolution MIDI ?) • YAMAHA の仕様(eXtended Precision MIDI(XP MIDI)) • まだあまり認知や普及がなされていない • “High Reso MIDI 仕様”, “XP MIDI 仕様” で検索して も,まとまった情報がほとんど見つからない • 128段階で足りてますか? • 研究成果の品質が上がるかも? • 製品の特長のひとつになるかも? • この発表スライドや,サウンドサンプルのありか http://www.slideshare.net/knoike/presentations http://noike.info/HRmidi/
  3. 3. MIDI とはどんな仕様か • 電子楽器間で演奏情報をやりとりするプロトコル • 日本発祥の規格 • 1983年に制定 • 30年が経過した現在でも標準的に使用されている, 有用な仕様
  4. 4. 現在における MIDI の不満点 • 鍵盤楽器に特化した仕様である • 31250 bps という転送速度の遅さ • 同時発生イベントを「同時である」と記述できない → インターバルタイム 0 でイベントを列挙する ……… • パラメータの精度(分解能)の低さ いまいち萌えない 理由を挙げなさい
  5. 5. MIDI メッセージパラメータの精度(分解能) • 基本的に,7bit のパラメータがひとつ(128段階) • Note On/Off ベロシティ 128段階で十分? • ペダル踏度 128 段階で十分? • ポリフォニック・キープレッシャー(アフタータッチ) 128 段階で十分? ↓ 演奏表情の研究素材データとしては 精度が足りない(と感じる) ↓ 音響信号処理に移行する前段階として 手軽な高精度化方法が必要 うわっ…私の精度, 低すぎ…?
  6. 6. ふたつの MIDI 高精度化仕様 • MMA(MIDI Manufacturers Association) によって 承認されている仕様 • YAMAHA による拡張仕様 eXtended Pricision MIDI (XP MIDI) 公開されている仕様書が存在しない → 解析的に仕様を推測 • 現状での普及具合 • 研究分野での利用について
  7. 7. MMA による高精度化仕様 • 以前から「HD Protocol」として高精度化,高機能化 が議論されてきた • 現状では, • High Resolution Velocity Prefix(HR Vel Prefix と略記) • だけが承認(2007年)
  8. 8. High Resolution Velocity Prefix(HR Vel Prefix) • CC#88(58H) を使用して,Note On/Off ベロシティ に下位 7bit の情報を拡張する Note On: 9n K V CC#88 HR Vel Prefix: Bn 58 P p p p p p p p v v v v v v v v v v v v v v p p p p p p p High Resolution Velocity(14bit):
  9. 9. HR Vel Prefix の値 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 High Resolution Velocity(14bit): High Resolution Velocity(7+7bit): → 8192+1024+128+32+1=9737 → 9737 / 16384段階 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 理解2 理解1 → → 64+8+1=73, 0.25+0.0078125=0.2578125 → 73.2578125 小数部整数部 こちらの 理解 のほうが オススメ
  10. 10. HR Vel Prefix の特徴 • 標準の Note On/Off ベロシティとの完全上位互換 性を確保 • HR Vel Prefix をサポートしていない HW/SW は,単純に 無視すればよい • Note On/Off ベロシティが 0 のときは,HR Vel Prefix は 無効 • (「Note Onベロシティ0 = Note Off」との互換性を優先) • HR Vel Prefix は,その後で最初に出現する Note On/Off メッセージにだけ有効 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 → 33(あるいは,0.2578125) ではなく,0 → + という理解が直感的 → このルールのため,精度は 214-128=16256 整数部 小数部
  11. 11. ふたつの MIDI 高精度化仕様 • MMA(MIDI Manufacturers Association) によって 承認されている仕様 • YAMAHA による拡張仕様 eXtended Pricision MIDI (XP MIDI)
  12. 12. YAMAHA による高精度化仕様 • Disklavier E3 などで用いられている拡張仕様 • 仕様の名前は eXtended Pricision MIDI(XP MIDI) 公開されている仕様書が存在しなかったため, • Zenph社のシーケンスソフト「RePerform」 http://www.zenph.com/reperform • Minnesota International Piano-e-Competition のアーカ イブファイル http://www.piano-e-competition.com • MODARTT社のソフトウェア音源「Pianoteq」 http://www.pianoteq.com/ を使用し,解析的に仕様を推測
  13. 13. XP MIDI によって高精度化されたメッセージ • Note On/Off ベロシティ 128段階 → 1024段階 • ポリフォニックキープレッシャー(アフタータッチ) 128段階 → 1024段階 • ペダル踏度 128段階 → 256段階
  14. 14. XP MIDI 高精度化 Note On/Off ベロシティ • CC#16(10H) を使用して,Note On/Off ベロシティ に下位 3bit の情報を拡張する Note On: 9n K V CC#16 XP Vel Suffix: Bn 10 S XP MIDI Velocity(10bit): v v v v v v v s s s sv v v v v v v s s MMA の HR Vel Prefix と異なり, 拡張するためのメッセージのほうが後着
  15. 15. XP MIDI Note On/Off ベロシティの値 XP MIDI Velocity(10bit): XP MIDI Velocity(7+3bit): → 512+64+8+2= → 586 / 1024段階 理解2(Pianoteq) 理解1(RePerform) → → 64+8+1=73, 0.25=0.25 → 73.25 小数部整数部 01 0 0 1 0 0 1 1 0 01 0 0 1 0 0 1 1 0
  16. 16. XP MIDI Note On/Off の特徴 • 高精度化用のメッセージのほうが,標準の Note On/Off メッセージよりも後 • Note On/Off メッセージのベロシティが0であっても 有効 → 2(10bit表現),0.25(整数部+小数部) → 真の10bit表現のため,精度は 210=1024 00 0 0 0 0 0 0 1 0
  17. 17. XP MIDI 高精度化ポリフォニックキープレッシャー • 標準のポリフォニックキープレッシャーとは別に, CC#81(51H)で上位7bitを,CC#16(10H)で下位3bit を指定する PolyKprs: An K V CC#81 XP Kprs MSB: Bn 51 H XP MIDI Kprs(10bit): v v v v v v v l l l lh h h h h h h l l h h h h h h h CC#16 XP Kprs LSB: Bn 10 L
  18. 18. XP MIDI ポリフォニックキープレッシャーの 値と特徴 • 値 • 高精度化メッセージのほうが,標準のポリフォニッ クキープレッシャーメッセージよりも後 XP MIDI Kprs(10bit): 01 0 0 1 0 0 1 1 0 → 512+64+8+2= → 586 / 1024段階
  19. 19. XP MIDI 高精度ペダル踏度 • CC#16(10H) を使用して,標準のペダル踏度に下 位 1bit の情報を拡張する Damper(Sustain): Bn 40 V CC#16 XP Pedal Suffix: Bn 10 S XP Pedal(8bit): v v v v v v v 拡張するためのメッセージのほうが後着 Sostenuto: Bn 42 V Soft: Bn 43 V s v v v v v v v s
  20. 20. XP MIDI ペダル踏度の値と特徴 • 値 • 高精度化メッセージのほうが,標準のペダル踏度 メッセージよりも後 • 標準のペダル踏度が 0 であっても,有効 XP MIDI Pedal(8bit): → 128+16+2+1= → 147 / 256段階 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 → 1(8bit表現),0.5(整数部+小数部) → 真の8bit表現のため,精度は 28=256
  21. 21. 現状での普及具合 • サポート製品 • XP MIDI を積極的に使用したピアノ演奏コンテスト 「Minnesota International Piano-e-Competition」 http://www.piano-e-competition.com HR Vel Prefix (入力 / 出力) XP MIDI (入力 / 出力) Pianoteq ○ / - ○ / - VAX77 - / ○ - / × Privia PX-150など ○ / ○ × / × Disklavier E3 など × / × ○ / ○ RePerform × / × ○ / ○
  22. 22. Pianoteq ソフトウェアMIDI音源(MODARTT社) • 物理モデリングに基づいて音響信号を生成するソ フトウェアMIDI音源 http://www.pianoteq.com/ • MMA の HR Vel Prefix と,YAMAHA の XP MIDI の 両仕様に対応 • MIDI高精度化仕様を用いたSMFやMIDI入力を,音 で確認する場合に有用
  23. 23. VAX77 MIDI Keyboard Controller (INFINITE RESPONSE社) • 76鍵のMIDIキーボード http://www.infiniteresponse.com/ • MMA の HR Vel Prefix に対応 • 各鍵の Note On ベロシティ用のセンサの精度は 256段階 • 演奏データをMIDI高精度化仕様で出力できるMIDI キーボードとして有用であったが,現在は入手不 可能 → 次の製品を開発中
  24. 24. Privia PX-150 など(CASIO社) • Privia: PX-150, PX-350M, PX-750, PX-850, PX-1200GP http://casio.jp/emi/products/privia/ • CELVIANO: AP-250, AP-450, AP-650M http://casio.jp/emi/products/celviano/ • 音源を内蔵した電子ピアノ • MMAのHR Vel Prefixに対応している.ただし,PX- 150, PX-350M, PX-750, AP-250はNote Offベロシティ には対応していない http://support.casio.jp/pdf/008/nil%20(PX150- 1200_AP250-650_MIDI_J_121017).pdf • MIDI高精度化仕様での演奏収録に有用 • MIDI高精度化仕様を用いたSMFやMIDI入力を • 音で確認する場合に有用
  25. 25. Disklavier E3 など(YAMAHA社) • 演奏の記録,再生のできるアコースティックピアノ • E3, Pro, Mark IV が XP MIDI に対応している • XP MIDI 仕様での演奏収録,再生のために,確実 で最良
  26. 26. RePerform(Zenph社) • MIDI シーケンスソフトウェア http://www.zenph.com/reperform • XP MIDI に対応 • 演奏の記録,再生,簡易編集が可能 • 通常の SMF と,XP MIDI 仕様の SMF との相互変換 が可能 • XP MIDI 仕様での演奏収録,再生のために有用
  27. 27. Minnesota International Piano-e-Competition • XP MIDI 仕様とインターネットを積極的に活用した, 人間のピアノ演奏コンテスト http://www.piano-e-competition.com • 演奏者や聴取者は,必ずしも同一コンテスト会場に 集まる必要がない • 演奏者の演奏データや演奏中の映像は,インターネット を経由して別のコンテスト会場にも送られる • このときの演奏データの形式が XP MIDI • 使用されているピアノは Disklavier E3 • 過去のコンテストでの演奏データがアーカイブとし て公開されているので,XP MIDI 仕様による SMF の 実例として有用 • XP MIDI 仕様そのものの有用性の確認
  28. 28. 研究分野での利用について(1/2) • 演奏の表情を扱う研究 • 演奏表情の分析,生成 • 演奏表情付けコンテスト(Rencon) • 試しに高精度化MIDI仕様で聴き比べコンテスト実施? • 演奏表情DB(例: CrestMusePEDB) 演奏 → SMF → CrestMuseDB ↓ 演奏 → 高精度化 SMF → 高精度化 CrestMusePEDB • MIDIに類似したデータ表現を用いる研究 • 音響信号からMIDIレベルの量子化を行う研究(採譜シス テム) • 歌声から歌声合成システムの元データを生成する研究 • 聴取心理実験の刺激データ 精緻にすることで,成果の品質を上げられないか? 新たな知見,課題が生じるのではない?
  29. 29. 研究分野での利用について(2/2) • ネットワーク越しに演奏情報をやりとりする研究 • 転送先での演奏の再現性の向上 • インタラクティブシステム • 7bitよりも精度の高いセンシング情報を,劣化させること なくMIDIメッセージにマッピング • 128段階よりも精緻なコントロール • (例: 360度の回転を 360/128=2.8125度よりも精緻に) • 研究分野以外での利用について • 高精度化 MIDI 対応デバイス,ソフトウェアの開発 → 製品の特長のひとつとして挙げられる
  30. 30. まとめ • ふたつの MIDI 高精度化仕様を紹介 • 現状での普及具合 • 研究分野での利用について • この発表スライドのありか http://www.slideshare.net/knoike/presentations • サウンドサンプル http://noike.info/HRmidi/
  • nagamu1

    Apr. 13, 2017
  • skitaoka

    Jun. 30, 2016
  • kazuhitoinoue

    Sep. 18, 2014
  • yukiotada

    Sep. 18, 2014

(33) The high-resolution MIDI format(eXtended Precision MIDI format)の仕様紹介と,研究分野での利用について 野池 賢二 (所属なし), 池淵 隆 (関西学院大学), 片寄 晴弘 (関西学院大学) http://www.ustream.tv/recorded/38133139 http://www.sigmus.jp/?page_id=2151 SIGMUS100 「SIGMUS第100回記念シンポジウム」(情報処理学会 音楽情報科学研究会 第100回研究発表会)

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