iOS 中的 MIDI 合成行为不端 WRT 弯音：忽略 LSB

Posted 2023-02-23

【中文标题】iOS 中的 MIDI 合成行为不端 WRT 弯音：忽略 LSB

【英文标题】：MIDI synthesis in iOS misbehaving WRT pitch bending: LSB ignored

【发布时间】：2013-03-18 01:42:04

【问题描述】：

Apple 的 MIDI 合成代码中存在严重错误，或者我做错了什么。这是我对它的理解。当您发送弯音 MIDI 命令时，弯音的范围是 -8192 到 8191，移调到 0。（所以实际范围是 0 到 16383。）这个数字被分成两个 7 位字段，所以真的这意味着您有 128 个粗控制值和 128 个精细控制值。

这是我写的一个弯音示例，类似于 Apple 的 LoadPresetDemo 中的命令。

// 'ratio' is the % amount to bend in current pitch range, from -1.0 to 1.0
// 'note' is the MIDI note to bend

NSUInteger bendValue = 8191 + 1 + (8191 * ratio);
NSUInteger bendMSB = (bendValue >> 7) & 0x7F;
NSUInteger bendLSB = bendValue & 0x7F;

UInt32 noteNum = note;
UInt32 noteCommand = kMIDIMessage_PitchBend << 4 | 0;

OSStatus result = MusicDeviceMIDIEvent(self.samplerUnit, noteCommand, noteNum, bendMSB, bendLSB);

当bendMSB（粗调控制）改变时，弯音就好了。但是当bendLSB（精细控制）改变时，什么也没有发生。换句话说，Apple 的 MIDI 合成器似乎忽略了 LSB，这意味着音符只会在听起来难听的离散块中弯曲。

这是做同样事情的另一种方法：

// 'ratio' is the % amount to bend in current pitch range, from -1.0 to 1.0

AudioUnitParameterValue bendValue = 63 + 1 + (63 * ratio); // this is a CGFloat under the hood

AudioUnitSetParameter(self.samplerUnit,
                      kAUGroupParameterID_PitchBend,
                      kAudioUnitScope_Group,
                      0,
                      bendValue,
                      0);

这表现出与前一个示例相同的行为。这种处理方式特别有趣的是，kAUGroupParameterID_PitchBend 的文档指定值范围应该是 -8192 到 8191，这完全行不通。实际范围似乎是 0 到 127，浮点（精细控制）被忽略。

最后，如果你进行如下调用来调整弯音范围：

// 'semitones' is the number of semitones (100 cents) to set the pitch bend range to
// 'cents' is the additional number of cents to set the pitch bend range to

UInt32 status = 0xB0 | 0;

MusicDeviceMIDIEvent(self.samplerUnit, status, 0x64, 0x00, 0);        // RPN pitch bend range.
MusicDeviceMIDIEvent(self.samplerUnit, status, 0x65, 0x00, 0);
MusicDeviceMIDIEvent(self.samplerUnit, status, 0x06, semitones, 0);   // Data entry MSB
MusicDeviceMIDIEvent(self.samplerUnit, status, 0x26, cents, 0);       // Data entry LSB (optional)
MusicDeviceMIDIEvent(self.samplerUnit, status, 0x64, 0x7F, 0);        // RPN reset
MusicDeviceMIDIEvent(self.samplerUnit, status, 0x65, 0x7F, 0);

你能猜出会发生什么吗？没错，LSB 消息会被忽略，而音高轮范围仅会根据提供的半音数变化。

这里发生了什么？这是苹果的错误还是我错过了什么？ （也许是一个设置参数？）或者它根本不是一个错误？也许 Apple 的合成器在设计上没有那么详细的细节？按照 MIDI 标准，这种事情合法吗？！救命！

---

编辑：

当弯音范围设置为 40 个半音时，每个粗略的变化都会产生听觉上的差异。当弯音范围设置为 10 个半音时，只有每秒钟的粗略变化才会产生影响。在 2 个半音（默认值）时，需要 4 次或更多次粗调才能产生影响。

换句话说，不仅 LSB 显然被忽略了，而且似乎还有一个最小的 # 美分来改变音高。可以修复这些限制中的任何一个吗？如果没有，是否有任何适用于 ios 的具有更高弯曲分辨率的软件合成器框架？

嗯...也许应用 kAudioUnitSubType_Varispeed 或 kAudioUnitSubType_NewTimePitch 会产生更好的结果...

【参考方案1】：

您的弯音信息不正确。而不是这个：

UInt32 noteCommand = kMIDIMessage_PitchBend << 4 | 0;

OSStatus result = MusicDeviceMIDIEvent(self.samplerUnit, noteCommand, noteNum, bendMSB, bendLSB);

这样做：

UInt32 bendCommand = kMIDIMessage_PitchBend << 4 | 0;

OSStatus result = MusicDeviceMIDIEvent(self.samplerUnit, bendCommand, bendLSB, bendMSB, 0);

音符值不是弯音命令的一部分。 （另外，我将变量 noteCommand 的名称更改为 bendCommand 以更准确地反映其用途。）

在 LoadPresetDemo 中，我向MainViewController.m 添加了一个属性：

@property (readwrite) NSInteger bendValue;

还有这段代码：

- (void)sendBendValue:(NSInteger)bendValue 
    //bendValue in the range [-8192, 8191]
    const UInt32 bendCommand = kMIDIMessage_PitchBend << 4 | 0;
    bendValue += 8192;
    UInt32 bendMSB = (bendValue >> 7) & 0x7F;
    UInt32 bendLSB = bendValue & 0x7F;
    NSLog(@"MSB=%d, LSB=%d", (unsigned int)bendMSB, (unsigned int)bendLSB);
    OSStatus result = MusicDeviceMIDIEvent(self.samplerUnit, bendCommand, bendLSB, bendMSB, 0);
    NSAssert (result == noErr, @"Unable to send pitch bend message. Error code: %d '%.4s'", (int) result, (const char *)&result);


- (IBAction)bendDown:(id)sender 
    self.bendValue = MAX(-8192, self.bendValue - 0x20);
    [self sendBendValue:self.bendValue];


- (IBAction)bendCenter:(id)sender 
    self.bendValue = 0;
    [self setBendRange:50 cents:0];
    [self sendBendValue:self.bendValue];


- (IBAction)bendUp:(id)sender 
    self.bendValue = MIN(8191, self.bendValue + 0x20);
    [self sendBendValue:self.bendValue];


-(void)setBendRange:(UInt32)semitones cents:(UInt32)cents 
    MusicDeviceMIDIEvent(self.samplerUnit, 0xB0, 0x64, 0, 0);
    MusicDeviceMIDIEvent(self.samplerUnit, 0xB0, 0x65, 0, 0);
    MusicDeviceMIDIEvent(self.samplerUnit, 0xB0, 0x06, semitones, 0);
    MusicDeviceMIDIEvent(self.samplerUnit, 0xB0, 0x26, cents, 0);
    //The following two lines are not really necessary. They only matter if additional controller 0x06 or 0x26 messages are sent
    //MusicDeviceMIDIEvent(self.samplerUnit, 0xB0, 0x64, 0x7F, 0);
    //MusicDeviceMIDIEvent(self.samplerUnit, 0xB0, 0x65, 0x7F, 0);  

我创建了三个按钮并将它们分配给bendDown:、bendCenter: 和bendUp:。

运行程序并按下bendCenter 按钮。然后，选择长号声音，按住“Mid Note”按钮。按住它的同时，按下bendUp 或bendDown 按钮。当 LSB 改变而 MSB 保持不变时，我可以听到音高的变化。

【讨论】：

嘿，谢谢！我对这个 MIDI 东西还是很陌生。我会尽快修复我的代码。但似乎仍然是 AudioUnitSetParameter 以及弯音调整忽略微调的情况——假设我也没有搞砸。

我没有尝试AudioUnitSetParameter，只是MusicDeviceMIDIEvent。当我设置弯曲范围时，它绝对尊重美分值。例如当我将弯音范围设置为 12 个半音和 99 分时，当弯音达到最大时，音高改变了一个八度加半步。在发送弯音消息时，我没有时间对它是否忽略 LSB 进行最终测试。有可能确实如此。 MIDI 规范不要求设备支持弯音消息的所有 14 位。

我确认没有忽略弯曲消息的 LSB。请参阅我的更新答案。