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Die Voices der YAMAHA Keyboards PDF Print
Tuesday, 19 October 2004
Dieser Artikel soll einen Einblick in die Organisation und Einbettung der Voices bei den MIDI-fähigen YAMAHA-Keyboards vermitteln. Es werden Aussagen zu den YAMAHA-XG- und Panel-Voices gemacht.

Was ist MIDI, was sind Voices?

MIDI ist eine Datenschnittstelle zwischen einem MIDI-Controller, der die eingegebenen Noten vom Musiker oder von Computerprogrammen (Sequenzer) entgegennimmt, und der Hardware-Einheit (MIDI-Synthesizer), die letztendlich die hörbaren Töne anhand der übertragenen MIDI-Befehle generiert. Über MIDI werden nicht nur die Kommandos an den MIDI-Synthesizer zum Spielen eines bestimmten Tons übertragen, sondern darüberhinaus eine Menge von zusätzlichen Informationen, z.B. zur Verbesserung des Klangs durch Überlagerung von Effekten wie Echo oder Hall. Eine Midi-Datei ist eine Binärdatei, die alle diese Daten zusammen den erforderlichen Zeitangaben enthält. Ein MIDI-Player, der eine MIDI-Datei abspielt, hat ausschließlich die Aufgabe, die MIDI-Daten der Datei zum richtigen Zeitpunkt an den MIDI-Synthesizer weiterzuleiten; z.B. beim PC an die Soundkarte.

Mit General MIDI (GM) wurde eine herstellerunabhängige Norm geschaffen, die heute insbesondere auf den Soundkarten Standard ist. GM lässt jedoch auch spezielle hersteller- und modell-spezifische Erweiterungen zu, so dass die meisten für hochentwickelte MIDI-Synthesizer hergestellte MIDI-Dateien auf reinen GM-MIDI-Synthesizern oder auf solchen anderer Hersteller häufig unbefriedigende Klangresultate erbringen.

Was verstehen wir unter einer Voice? Mit bestimmten Tasten des Keyboards lassen sich den verschiedenen Parts wie L, R1, R3 u.s.w. die Klänge verschiedener natürlicher oder virtueller Musikinstrumente zuordnen; z.B. ein bestimmtes Piano, eine Violine , einem Chor oder auch eine spezielle Gruppe von Percussionsinstrumenten (Drums). In den Handbüchern wird ein solcher Klang mit dem englischen "Sound" oder wie hier mit "Voice" bezeichnet.

Detaillierte Darstellungen dieser Sachverhalte sind im Internet zu finden, siehe "Good Links". Im vorliegenden Artikel wird ausschließlich das bei YAMAHA und auch anderen Herstellern angewandte Verfahren zur Auswahl der Voices erläutert.

Banks und Voices

MIDI und damit jeder MIDI-Synthesizer kennt genau 16 verschiedene Voice-Kanäle. Jeder aktive Kanal ist zu einem beliebigen Zeitpunkt genau mit einer eigens diesem Kanal zugeordneten Voice assoziiert. Das bedeutet, dass nicht mehr als 16 verschiedene "Instrumente" zum gleichen Zeitpunkt erklingen können. Bei reinen GM-MIDI-Synthesizern ist Kanal 10 ausschließlich für Schlagzeug-Voices (Drums) reserviert; d.h. auf Kanal 10 kann keine Melodie-Voice und auf den anderen Kanälen keine Drum-Voice ertönen. Die YAMAHA-Keyboards besitzen diese Einschränkung nicht, jedoch gibt es hier auch bestimmte Präferenzen bei der Kanalzuordnung, die am Beispiel des PSR-8000 erläutert werden.

Die Melodie-Parts Lead, Right1, Right2 und Left sind beim PSR-8000 den Kanälen 1, 2, 3 und 4 zugeordnet. Die vier Pads der Multi-Pads liegen auf den Kanälen 5, 6, 7 und 8. Die Kanäle 9 bis 16 gehören den Parts der automatischen Begleitung (Accompaniment): es sind 9 und 10 die Drum-Kanäle für die Parts Rhy1 und Rhy2; 11 ist Bass zugeordnet, auf 12 und 13 liegen Chord1 und Chord2, Kanal 14 ist für Pad vorgesehen und die Kanäle 15 und 16 sind den Parts Phrase 1 und Phrase 2 zugeordnet.

Obwohl auf jedem Kanal zu einem Zeitpunkt nur eine Voice angespielt werden kann, lassen sich durch die Kombination von Voice-Wechsel und Sustain verschiedene Instrumente scheinbar gleichzeitig auf einem Kanal abspielen. Dieser "Trick" wird zum Beispiel bei einzelnen Pads der Multi-Pads angewandt.

Auf einem MIDI-Kanal können zu einem Zeitpunkt mehrere Töne (Akkorde) der eingestellten Voice erzeugt werden; jedoch ist die Anzahl der gleichzeitig über alle Kanäle hinweg erzeugbaren Töne beschränkt: beim PSR-8000 ist die Polyphonie-Grenze zum Beispiel 64. Die darüberhinaus angespielten Töne bleiben stumm. Die Auswirkung kann unter Umständen unangenehm sein, insbesondere, wenn wichtige Melodietöne nicht gespielt werden.

Wie oben erwähnt, ist General MIDI (GM) das Standard MIDI-Format. Es wird in den MIDI-Geräten fast aller Hersteller und in den meisten Soundkarten eingesetzt. GM-MIDI-Synthesizer kennen nur 128 verschiedene Melodie-Voices und nur eine Schlagzeug-Gruppe (Drum-Kit). In MIDI existiert ein spezieller MIDI-Befehl, um einem Kanal eine andere Voice zuzuordnen. Nachdem dieser "Program Change"-Befehl gesendet worden ist, spielt der MIDI-Synthesizer die neue Voice auf diesem Kanal.

YAMAHA und andere Hersteller benutzen herstellerspezifische Erweiterungen von GM. YAMAHA's neues Format ist XG, das entsprechende Format von Roland heißt GS, unterscheidet sich aber in wesentlichen Teilen von XG.

Die XG-MIDI-Synthesizer der YAMAHA-Keyboards bieten wesentlich mehr als 128 Voices an. Da jeder MIDI-Befehl nur Daten mit einem Wert zwischen 0 und 127 übertragen kann, wurden schon in GM vorsorglich zwei zusätzliche Befehle in der Gruppe der Controller für die Erweiterung der Voices eingeführt: Der Controller-Befehl Nr. 0 "Bank Select MSB" und Nr. 32 "Bank Select LSB". Um eine neue Voice auf einem bestimmten Kanal einzustellen, werden beide Controller-Befehle nacheinander für diesen Kanal gesendet, jedem wird eine Nummer zwischen 0 und 127 (MSB bzw. LSB). Das Pärchen (MSB,LSB) legt eine sogenannte Instrumentenbank fest. Häufig wird diesem Pärchen auch eine einzige Zahl nach der Formel Banknummer = 128*MSB+LSB zugeordnet, zum Beispiel bei Cakewalk. Diese beiden Befehle reichen jedoch noch nicht aus. Erst ein nachfolgender "Program Change"-Befehl, dem eine Voice-Nummer mitgegeben wurde, bewirkt die Einstellung der neuen Voice.

Jeder einzelnen Voice können damit eindeutig drei Zahlen zugeordnet werden, jede zwischen 0 und 127: MSB, LSB und eine Voice-Nr. . Damit sind theoretisch 128*128 = 16384 Banks möglich, wobei jede 128 Voices enthält. Die YAMAHA-Keyboards heute mehr als 1000 verschiedene Voices; das sollte eigentlich ausreichen.

Die Einstellung einer Voice am Beispiel des PSR-8000

Mit den Tasten des PSR-8000 kann sehr einfach eine neue Voice eingestellt werden. Nach der Aktivierung der Voice-Taste oberhalb der Parts Left, Right1, Right2 oder Lead, wird die Instrumentengruppe angewählt und dann die gewünschte Voice dieser Gruppe ausgewählt.

Was passiert im MIDI, wenn man beispielsweise die Voice des Kanals Right1 auf die Oboe in der Gruppe der Saxophone einstellt?

Drei MIDI-Befehle werden dazu benötigt.

Befehl 1: Controller Nr. 0 für Kanal 2: Bank Select MSB mit dem Datenwert (MSB) = 0.

Befehl 2: Controller Nr. 32 für Kanal 2: Bank Select LSB mit dem Datenwert (LSB) = 112

Befehl 3: Program Change für Kanal 2 mit dem Datenwert (Voice Nr.) 68.

Mit den ersten beiden Befehlen wird die Bank 112 eingestellt. Das ist die Basisbank für die Panel-Voices der YAMAHA-Keyboards. Das Instrument Oboe besitzt in dieser Bank die Voice-Nr. 68, mit Befehl 3 ist die Zuordnung abgeschlossen und die Voice kann ertönen.

Banks, XG- und Panel-Voices

YAMAHA's Melodie-Voices haben alle einen MSB-Wert 0. Das ist jedoch bei anderen Herstellern wie z.B. Roland nicht unbedingt der Fall. Das bedeutet, dass man damit rechnen muss, das bei MIDI-Files für Roland-MIDI-Synthesizer auf dem YAMAHA-Keyboard unter Umständen falsche Instrumente oder auch kein Ton zu hören ist.

Die Banks (MSB,LSB) = (0,LSB), LSB = 0,1,... 101 sind XG-Banks zur Aufnahme der 480 XG-Voices.
(MSB,LSB)=(0,LSB), LSB=112 to 126 sind die Banks für die Panel-Voices.
(MSB,LSB)=(0,126), Voice Nr. 17 ist die Organ Flute.
Nicht jede LSB-Nr. gehört auch zu einer vorhandenen Bank und nicht jede Voice-Nr. ist mit einer Voice belegt.

Alle XG Geräusche wie Rain oder DoorSqeek haben MSB=64, the Custom Voices haben beim PSR-8000 MSB=111 mit den Voice-Nummern 0 bis 31. Die SFX Kits haben MSB=126 und die anderen XG-Kits wie Standard Kit1 oder Dance Kit haben MSB=127.

Die Werte für MSB, LSB and Voice-Nr. sind in den Tabellen der Keyboard-Handbücher enthalten (Voice-List). Es gibt aber auch eine einfachere Methode, diese herauszufinden.

Hier die Vorgehensweise beim PSR-8000: Nach Anwahl von "Display MIDI bank & PC#" unter der Funktion F8 (Utility) werden die drei Zahlen zusammen mit dem Voice-Namen angezeigt.

Abschließende Bemerkungen

YAMAHA hat bei seinen Keyboards modellspezifisch unterschiedlich ausgestattete neue Voice-Banks für die Panel-Voices eingeführt. Diese Banks sind Erweiterungen der auf allen Modellen identisch vorhandenen XG-Banks. Das Abspielen einer MIDI-Datei auf einem YAMAHA-Keyboard ist unproblematisch, wenn Panel-Voices benutzt werden, die dieses Gerät nicht kennt: es wird statt dessen automatisch eine ähnliche Voice einer anderen Bank ausgewählt.

Wenn man jedoch Ambitionen hat, Styles oder Songs für möglichst viele YAMAHA-Modelle zu kreieren, ist es sicher besser, wenn man sich ausschließlich auf die XG-Voices beschränkt; evtl. noch unter Hinzunahme der Panel-Voices der Basis-Panel-Voice-Bank 112. Anderenfalls besteht die Gefahr, dass Voices zu hören sind, die man nicht gewollt hatte.

Noch mehr Probleme sind zu erwarten, wenn man versucht, solche Songs auf MIDI-Synthesizern abzuspielen, die nur GM kennen. Hier sollte man grundsätzlich nur die Instrumente der XG-Bank 0 benutzen und Drum-Kit Standard Kit 1 ausschließlich auf Kanal 10 betreiben bzw. Kanal 10 nicht für Melodie-Voices benutzen. Die YAMAHA-Keyboards benutzen nämlich die Voices dieser Banks beim Abspielen von GM-Midi-Dateien. Näheres hierzu in meinem Artikel "XG Sounds at PC".

Ende