(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)

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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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/