DIY MIDI probléma

[LiPI]

Sziasztok!

Építettem egy MIDI router/splitter-t eme leírás alapján...

Az alap felépítmény egy PIC16F876-os microchip-el működik. Ebben vam maga a firmware is.

Én magam kiegészítettem a dolgot ezzel a mergerrel ami hosszú évek óta kifogástalanul működött már a -szintén DIY- MIDI patch bay-emben.

Tápnak egy mobiltelefon töltőt tettem rá...

A splitter firmware-ét annyiban módosítottam, hogy ha 0xF0-nál nagyobb értékű byte érkezik a MIDI-n keresztül (nem csatorna üzenetek: System Real Time, System Common, stb) akkor megnézi hogy hány byte-os üzenet jött (1-2-3) és annak megfelelően számolja a következő 1 vagy 2 adatbyte-ot és azokat is "broadcast-ra" küldi - tehát függetlenül a csatorna kiosztástól kiküldi minden OUT portra.
Alapból ugyanis a firmware úgy működött, hogy megnézte a beérkezett byte legfelső bit-jét. Ha ez 0 akkor az egy adat, ha 1 akkor egy status byte. Ez utóbbi esetben a byte "alsó" fele magát a midi csatornát tartalmazza - ezt használja a port táblázat indexeléséhez. 
Na most ha egy F8 MIDI CLK üzenet jött akkor azt csak a 9-es csatornára küldte ki  ami nekem nem felelt meg. Első körben ezt az üzenetet broadcast-oltam, aztán szépen lépésenként minden módosítás után tesztelve bővítettem a "logikát" olyanra hogy most már pl. a Song Pointer üzenet is szépen kimegy minden portra az azt követő 2 byte-al együtt...
Ezzel a részével nincs is gond! (A system exclusive üzenetekkel külön nem foglalkozom - de erről majd később, csak ha valakit kifejezetten érdekel...)

Maga a setup így nézne ki:

PCR-800 (1-16)    -> Splitter IN A
MC-808 (1-16)    -> Splitter IN B
                                      Splitter OUT A -> Korg RADIAS(1,3,10) 
                                      Splitter OUT B -> Waldorf Blofeld (2)
                                      Splitter OUT C -> Edirol UM-1 mkII. (1-16) DAW felé ha kellene
                                      Splitter OUT D -> Roland D-05 (4)
                                      Splitter OUT F -> Roland FA-06 (5-16)

Minden szép és "csaci ragyi" csak...

Elindul a szekvencia az MC-808-ról. Bemegy a splitter-be. Az annak rendje módja szerint továbbítja az üzeneteket oda ahova valók a MIDI csatornáknak megfelelően, illetve "broadcast-olja" pl. a MIDI CLK-ot (0xF8).

A probléma a következő:
1. PCR-800-on Channel AfterTouch-ot generálva az 1-es MIDI csatornán note-on üzenetekként jelenik meg a Blofeld-en (2-es csatorna)
2. "Beragadnak" hangok - olyan mintha note-off üzeneteket "elnyelne" a rendszer - pedig nem. Mind a MIDI THRU-n, mind az OUT C-n PC-vel monitorozva (MIDIOX) látom hogy kiment az a fránya note off, csak éppen nem veszi tudomásul az eszköz. De sajnos tök random hogy mikor-melyiket 😕

Amire már gondoltam:
1. firmware
Átnéztem oda-vissza. Megnézte egy másik programozó kollégám is - logikai hibát ő sem talált benne. PC-n simulátorban futtatva (is) tökéletesen teszi a dolgát - igaz csak egy-egy byte-al tudom szimulálni - "byte özönnel" nem.
Ráadásul, a teszteken sorozatosan átment az UM-1-et használva ehhez a teszterhez. 32000 byte-ot kiküldve és a különböző portokon várva vissza mindig jó volt az UM-1-el.
ALESIS io2express esetén már soha sem futott le hibátlanul, ezért jött a következő gondolat:

1.1 MIDI kábel...
Cseréltem ilyenre-olyanra, gyárira, sajátra, rövidre, semmi.... mindig ugyanaz... 
Megjegyzem a kábeleimmel ezeddig soha semmi gond nem volt... de azért az ördög nem alszik, hát ezt az utat is véágigjártam.

2. elektronika...
A MIDI IN része a dolognak szabványosnak mondható. 220 ohmos ellenállás, dióda, optocsatoló stb... 6N137 és 6N138-as optocsatolókat(**) használok - ezek már beváltak sok éve a MIDI PAtch bay-emben és számos thru box-ban amit építettem. Ráadásul;
a.) ugyanazt a mergert használom amit a patch bay-ből szedtem ki (ahol is tökéletesen tette a dolgát),
b.) a merger rész nélkül (egy bemenetet használva csak) sem múlt el a jelenség -> nem a merger a "hibás";
Az mondjuk már gyanús, hogy a MIDI THRU-ra kötve is jelentkeznek a problémák(*), ugyanakkor ez segített kipipálni a firmware gond lehetőséget... A MIDI THRU-hoz ugyanis semmi köze a PIC chip-nek - az pusztán logikai kapukkal van "kiosztva"...

A MIDI OUT -al kapcsolatban több dolgot is kipróbáltam de minden esetben ugyanúgy jelentkezett ugyanaz a hiba: más byte megy ki mint aminek kellene...
Csatoltam az OUT-okat az eredeti kapcsolásnak megfelelően a 74LS00-ás IC NAND kapuinak kimeneteire közvetlenül. A 74HC245-ös octalbus-on keresztül is (a LED-ek helyett MIDIOUT-nak használva a portjait). Próbáltam "átvezetni" 74HC14-es Schmidt triggeren keresztül is (természetesen két-két kaput használva egy-egy kimenethez) de ez sem vezetett eredményre, noha a már sokat emlegetett MIDI Patch bay-emben ez a verzió tökéletesen működik...

Arra is adtam esélyt, hogy maga a PIC chip sérült esetleg a tesztek során - vettem még egyet de azzal is tök ugyanaz a helyzet...
Arra is gondoltam hogy a 4MHz-es órajel esetleg kevés arra hogy időben kiszolgáljon minden megszakítási kérelmet (bár elvben ez kizárt mert a MIDI "csak" 31,250 baud sebességű) - most 8MH-z-es kristály adja az órajelet, de ez sem oldotta meg a problémát. 
A soros adatok feldolgozása során sem jelentkezik hiba (frame error)... ami azt jelenti, hogy a PIC chip UART-ja szinkronban van a MIDI jelek sebességével... de mint mondtam már a MIDI THRU-nál is jelentkezik a gond, amiben a PIC benne sincs...

A sokat emlegetett patch bay-em egy ethernet switch házába lett beszerelve, annak tápegységét használva... Gondoltam kipróbálom azzal a táppal is - nem változott a helyzet...

Egy szó mint száz, ne kíméljetek! Várom az ötleteket, meglátásokat szerintetek hol/mi lehet a hiba? Az is sokat segít ha csak "hangosan gondolkodtok"  a problémán! Hátha olyasmi jut eszetekbe ami nekem eddig nem...

Szerk (*): ha a bemenetek optocsatolóival lenne gond és bithibák kerülnének elő a splitter jelezné a soros kommunikáció hibáját (frame error) - mert gondolom a véletlenszerű bithiba nem korlátozódna kizárólag byte-on belülre... Ráadásul az UM-1-el mint mondtam tökéletesen működik minden (szerk: ez nem volt igaz, sajnos nem azt teszteltem amit kellett volna vele)... ugyanakkor ott van a "rozsdás bökő", hogy már a MIDI thru sem jó...

Szerk.: (**) Időközben kiderült, hogy ez azonban csak az 5V-os midi rendszerekkel működik jól - 3.3V-os rendszerekhez PC900-as vagy H11L1 kell(ene)... Később talán ki is cserélem 
(Most örülök hogy megy mindennel a cuccaim közül kivéve az Alesis io2Express hangkarit  )

Természetesen feltúrtam a netet hasonló probléma után kutatva. Találtam is hivatkozásokat amelyekből kiderült hogy egyes esetekben MIDI kábel gond volt, más esetben egy-egy kontroller koszos potija miatt küldött ki "zajból" generált CC üzenetet az adott eszköz, de hangkártyák/MIDI csatolók is széles palettán képesek arra amire az io2express - így ezzel a részével meg is tudnék békélni - de hogy 3 gyártó 3 különböző vasa is produkálja ugyanazt a hibát (amit a patch bay-emmel meg nem) arra enged következtetni hogy a splitter elektronikája szivat de rendesen...
(Szerk.: ha valaki ilyesmivel találkozik majd egyszer gondoljon majd a 3.3V vs 5V-os MIDI rendszerek közötti átjárásra!)

 

Szerkesztette June 12, 2019 LiPI

[LiPI]

Közben meg lett a válasz....

MIDI running status....

Miután ezt leprogramoztam minden gond egycsapásra megoldódott

Tökéletes lett a cumó!

[djuice]

Ekkor: 2019. 06. 08. at 13:07 írta LiPI:

MIDI running status....

was ist das?

[LiPI]

Ekkor: 2019. 06. 09. at 14:16 írta djuice:

was ist das?

MIDI Running Status

Azért, hogy időt spóroljanak a MIDI átvitel során kitalálták ezt a Runnig Status dolgot...

Példa: 
ha lenyomok egy hármashangzatot majd felengedem ez menne ki a dróton:
91 3C 75    (note on)
91 40 77    (note on)
91 43 72    (note on)
91 3C 00    (note on nulla velocity-vel->note off)
91 40 00
91 43 00
vagy ez:
91 3C 75
91 40 77
91 43 72
81 3C 75    (note off nem nulla velocity-vel)
81 40 77
81 43 72

ugyanez Running Status alkalmazásával:
91 3C 75 
40 77 
43 72 
3C 00 
40 00 
43 00

vagy

91 3C 75 
40 77 
43 72 
81 3C 00 
40 00 
43 00

Jól látszik, hogy ha egymás után ugyanazok a status byte-ok jönnének (91/81) akkor azokat nem küldi ki az eszköz ismételten, hanem csak az adat byte-okat; feltételezve hogy a fogadó device tudja mi az a running status...
Időben ez:
running status nélkül:
256 x 3 x 0.96 = 737.28ms

running status alkalmazásával:
(1 + 256 x 2) x 0.96 = 492.48ms.

A különbség egy negyed másodperc - épp ezért találták ki ezt a "gyorsító mechanizmust" 🙂

Csakhogy!
A running status-t megszakítja minden üzenet ami F0(sysex start) és F7(sysex end) között van, így az összes MTC, Tune request, SongPosition Pointer(!) és Song Select üzenet.
Nem szakítja meg viszont a system real time üzenet (F8 CLK, FA START, stb...)!!!
 

Persze van rá ajánlás is, hogy hogyan kell mindezt leprogramozni:
;A recommended approach for a receiving device is to maintain its "running 
;status buffer" as so:
;  - Buffer is cleared (ie, set to 0) at power up.
;  - Buffer stores the status when a Voice Category Status (ie, 0x80 to 0xEF) is
;    received.
;  - Buffer is cleared when a System Common Category Status (ie, 0xF0 to 0xF7) 
;    is received.
;  - Nothing is done to the buffer when a RealTime Category message is received.
;  - Any data bytes are ignored when the buffer is 0.

Nos, a firmware-em alapból bizony nem így működött 😛
Eddig úgy működött, hogy ha adatbyte-ok jöttek akkor az utoljára beállított csatorna->port kiosztás szerint küldözgette ki az adatokat a portokra - nem vizsgálva ki fia borja az adott adat.
Ha viszont a running status-ú adat byte előtt "beesett" egy F8 (CLK) akkor minden portra kiküldte a következő byte-okat is míg nem találkozott egy újabb csatorna üzenettel, mert nem vizsgáltam a running status állapot információt és nem állítottam vissza a portokat broadcast-ról split-re a legutóbbi csatorna üzenetnek megfelelően...
Így kaphatta meg a blofeld a 2-es csatornán pl. azokat az egyébként nem neki szóló adat byte-okat amik teszem azt a 3-as csatorna running status adatai voltak elvileg.
Következmény:  egy pl. a 3-as csatorna Modwheel üzeneteihez tartozó adatsort (ahol a CC+csatorna byte csak az első mozzanatnál ment ki) a blofeld (mivel nem tudta hogy nem neki szól) szépen alkalmazta running status-ú note on üzenetekként... hisz' megkapta...

Tahát gyakorlatilag 2 probléma is volt a firmware-ben:
1. broadcast üzenet után nem állítottam vissza a port-ok on/off statuszát
2. running status nem volt figyelve - emiatt (és a broadcast hiba miatt együttesen) pl. F8 után minden device megkapta a running status-ú adat byte-okat - akár neki szóltak akár nem.

Nálam az MC-808 a master sequencer... Az MC-808 adja a master CLK-ot is a többi eszköznek. Csakhogy ha az MC-808-on be van kapcsolva a Sync Out, akkor nem csak az F8-akat küldi ki (ami nem befolyásolná a dolgokat túlságosan) hanem ezeket is:
• Timing Clock: F8 • Stop: FC • Start: FA
• Song Position Pointer: F2 • Continue: FB
Az F2 Song Position Pointer pedig bizony beleszól a running status-ba! - törli a running status-t, vagy legalábbis törölnie kellene...

Ha belegondolok, hogy egy F8 MIDICLK üzenet bárhol beeshet, akár két adatbyte között is! és én egy F8 után nem állítottam vissza broadcast-ról split-re a portokat.... minden adatbyte előtti MIDICLK után mindenki megkapta az azt követő adatbyte-okat amiket értelemszerűen running status-ú "üzenetként" interpretált 😛 😕

"Röviden" ez volt a probléma...

Közben ha már... bevezettem egy sysex state figyelést is - sysex alatt ugyanis -elvileg- semmi más nem jöhet, tehát minden megy broadcast-ba a következő 0xF7-ig akár adatnak tűnik akár másnak... 0x00 és 0xf6 között bármi lehet a sysex start és stop között... Ugyanakkor mivel a sysex start törli a running status-t, ciki lenne ha emiatt eldobná az adatbyte-okat mert nem tudná hogy sysex közben van 😀

Már csak annyi probléma van a cuccal, hogy 6N138-as optocsatolókat használók a midi bemenetekhez - ez azonban csak az 5V-os midi rendszerekkel működik jól - 3.3V-os rendszerekhez PC900-as vagy H11L1 kell(ene)... Később talán ki is cserélem
Most örülök hogy megy mindennel a cuccaim közül kivéve az Alesis io2Express hangkarit

 

 

Szerkesztette June 11, 2019 LiPI

[Gábor Finta]

Végre egy írás amit értek 😀 Kár, hogy nem korábban olvastam. A recommended aproach bevágásáért köszönet, ezzel mindig bajba voltam, hogy csak a relatime üzenetek ékelődhetnek be, vagy minden 0xFx. A midi státusz meg ilyen.

[Gábor Finta]

@LiPI Szia, volna egy kérdésem: Jól gondolom, hogy a MIDI merger esetében nagyobb latency-vel kell számolni, mint egy splitter esetében, ugyanis mindig meg kell várni az inputon beérkező teljes MIDI eseményt leíró adatbájtokat és csak ezek teljeskörű fogadása után lehet őket a közös outputra küldeni? Különben a státusztartás is keveredhet, illetve az adatbájtok is. Arról nem is beszélve, hogy két input csatornán érkező azonos MIDI esemény eleve okozhat meglepetéseket, ha nem figyelünk kellően arra, hogy miket küldenek a mergelendő eszközök. (Én mostanában tervezek majd egy saját okos MIDI eszközt összevarázsolni, és akkor már miért ne lehetne benne merger funkció is? - gondoltam )

[djuice]

6 órája írta Gábor Finta:

mindig meg kell várni az inputon beérkező teljes MIDI eseményt leíró adatbájtokat és csak ezek teljeskörű fogadása után lehet őket a közös outputra küldeni?

Én abból tudok kiindulni, hogy pl. ha seq. játszik le egy midi dalt, akkor addig nincs vége amíg nincs vége! De akkor meddig is kellene várni? Na most, pl. ezért találták ki a 0 és 1-es formátumot mondjuk az SMF kódolásához, hogy azt hiszem a 0-ás az párhuzamosan közvetíti az azonos idejű eseményeket minden sávról, az 1-es pedig sávonként küld ki minden eseményt az elejétől a végéig. Azaz ezt előre pufferelni kell. Egyszerűbben szólva, egy 0-ásnál a lejátszás elindítására rögtön elindul a dal, az 1-esnél meg először betölti sávonként a teljes dalt és utána kezdi csak lejátszani. Neked is vhogy e módon kéne tervezni. 

De ajánlok neked egy másik profi programozó srácot, ő keményen benne van a midiben!

https://m.facebook.com/falcosoft.hu/

 

[Gábor Finta]

Ekkor: 2022. 01. 12. at 20:01 írta djuice:

Én abból tudok kiindulni, hogy pl. ha seq. játszik le egy midi dalt, akkor addig nincs vége amíg nincs vége! De akkor meddig is kellene várni? Na most, pl. ezért találták ki a 0 és 1-es formátumot mondjuk az SMF kódolásához, hogy azt hiszem a 0-ás az párhuzamosan közvetíti az azonos idejű eseményeket minden sávról, az 1-es pedig sávonként küld ki minden eseményt az elejétől a végéig. Azaz ezt előre pufferelni kell. Egyszerűbben szólva, egy 0-ásnál a lejátszás elindítására rögtön elindul a dal, az 1-esnél meg először betölti sávonként a teljes dalt és utána kezdi csak lejátszani. Neked is vhogy e módon kéne tervezni. 

De ajánlok neked egy másik profi programozó srácot, ő keményen benne van a midiben!

https://m.facebook.com/falcosoft.hu/

 

Szia, kicsit elbeszélünk egymás mellett :D, de ez nem baj. Nem MIDI fájlokkal kapcsolatban tettem fel a gondolatomat, hanem két MIDI esemény összefűzésével kapcsolatban, ami például lehet két különböző eszközön leütött azonos hang, melyet ha összemosva kiküldünk egyetlen MIDI eszköznek, akkor ott lehetnek keveredések, ha nem várjuk be az egy eseményhez tartozó mindhárom bájtot. De ha bevárunk akár 2 byte-ot is, akkor az már sebességcsökkenés. Ez MIDI splitter esetében nincs, de merger esetében már szerintem muszáj.

[djuice]

9 perccel ezelőtt írta Gábor Finta:

kicsit elbeszélünk egymás mellett

Nem MIDI fájlokkal kapcsolatban tettem fel a gondolatomat, hanem két MIDI esemény összefűzésével kapcsolatban

Sajnos nem tudtam jobban érthető példát mondani, de szerintem egy midi fájl is midi események sorozata, ezért is mondtam, ha pl. egy sequencer játszik le (legyen az computer vagy más) kb. ugyan az a helyzet.
Amit még tudok, hogy ha 2 billentyűt összemidizek és A billentyűjéről (is) hajtom B hanggenerátorát (mondjuk nagyon gyorsan lenyomom ua. a hangot mindkettő billentyűzetén), a hang újra triggerelve lesz még mielőtt note off eseményt kapna és phaser-es, üvegszerű hangzás lesz. Ez biztos jele, hogy mergerként a gazdahangszer egymásra mossa a midi jeleket így. A note off esemény meg bármikor lehet, hamarabb vagy később, erre nem lehet felkészíteni a dolog természetéből adódóan. Tehát úgymond ez a midi adatok egyfajta áramlása.

A másik már lényegesen különböző lehet, ha pl. sysex üzeneteket dumpol valami. Bár ott is vannak címző kódok, de bizony ha ott valami összekeveredik egy másik eszköz jelével, csúnya fejreállásokra lehet számítani!
Egy hasonlóan eklatáns példa ezekhez kapcsolódóan itt olvasható:
 https://bitzenede.blog.hu/2010/02/20/mese_a_harom_vegu_midi_kabelrol_es_egyeb_magyar_innovaciok

[Gábor Finta]

1 órával ezelőtt írta djuice:

 

Boccs, akkor csak nekem nem jött át, hogy jön ide a MIDI fájl. A második példád érthetőbb, még nem használtam mergert a két egymás utáni NOTE ON ugyan arra a hangra, nyilván újraindítja a hangkeltés triggerelését és fura dolgok jöhetnek ki, CC esetén még furább vezérlések adódhatnak főleg, ha egyszerre tekerünk két potit ami ugyan azt az üzenetet generálja és a merger ezt közösíti. Nyilván az ilyen esetben a setup-al van a gond, nem a merger hibája. Ennek ellenére még úgy gondolom a mergernek egy picit intelligensebbnek kell lennie annál, minthogy simán egymásra keverje az adatokat, de majd kipróbálom így is úgy is, aztán meglátom mennyi késleltetést tesz a rendszerbe.