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File metadata and controls

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🎵 MIDI: struttura, eventi e formato binario

Il formato MIDI (Musical Instrument Digital Interface) non contiene suoni reali, ma una sequenza di eventi temporali che descrivono cosa deve essere suonato, quando e come.
È un linguaggio universale che permette a strumenti, software e sintetizzatori di comunicare tra loro.

🧩 Struttura di un file MIDI

Un file .mid è composto da:

  1. Header (testata)

    • Specifica il formato del file (0, 1 o 2)
    • Il numero di tracce
    • La risoluzione temporale, cioè quanti "tick" corrispondono a un quarto di nota (es. 480)

  2. Tracce

    • Ogni traccia è una sequenza di eventi MIDI ordinati nel tempo
    • Gli eventi vengono registrati con un delta time, ossia il numero di tick trascorsi dal precedente evento

⏱️ Tempo e Delta Time

Gli eventi non memorizzano il tempo assoluto, ma solo quanto tempo passa dal precedente evento.

Esempio: Delta=0 NoteOn (C4, velocity=100) Delta=480 NoteOff (C4)

➡️ significa che la nota C4 inizia subito e dura un quarto (480 tick).

Il tempo effettivo in secondi dipende da un meta-evento chiamato Set Tempo, che indica quanti microsecondi dura un quarto di nota (ad esempio, 500000 µs corrispondono a 120 BPM).

🎹 Tipi principali di eventi MIDI

Tipo evento Codice (hex) Descrizione
Note On 0x9n Avvia una nota su canale n (pitch + velocity)
Note Off 0x8n Termina una nota
Control Change 0xBn Cambia un controllo (volume, sustain, pan...)
Program Change 0xCn Cambia strumento sul canale
Pitch Bend 0xEn Modifica temporaneamente l’intonazione
Meta Event 0xFF Informazioni non musicali (tempo, testo, fine traccia...)
SysEx 0xF0 / 0xF7 Messaggi di sistema per sintetizzatori specifici

🎼 Esempio logico di una traccia MIDI

Ecco un frammento di una traccia che suona un accordo di Do maggiore (C-E-G):

MTrk 0 ProgramChange ch=0 prog=1 ; Pianoforte 0 NoteOn ch=0 note=60 vel=100 ; C4 0 NoteOn ch=0 note=64 vel=100 ; E4 0 NoteOn ch=0 note=67 vel=100 ; G4 480 NoteOff ch=0 note=60 vel=64 0 NoteOff ch=0 note=64 vel=64 0 NoteOff ch=0 note=67 vel=64 0 EndOfTrack

💾 Dal modello logico al file binario

Internamente, un file MIDI è binario, cioè una sequenza di byte che codificano gli eventi musicali in modo compatto.

Ogni evento ha questa struttura generale:

[delta time][status byte][data byte 1][data byte 2]

Esempio:

00 90 3C 64

Byte Significato
00 Delta time = 0
90 Note On, canale 0
3C Pitch 60 (nota C4)
64 Velocity 100

Quando il delta time è diverso da 0, viene codificato come Variable Length Quantity (VLQ):
una sequenza di 1–4 byte, dove il bit più alto indica se ne seguono altri (1 = continua, 0 = ultimo byte).

Esempio:
83 60 → delta time di 480 tick.

🧱 Struttura binaria completa

Un file .mid contiene:

4D 54 68 64 ; "MThd" (header chunk) 00 00 00 06 ; lunghezza header (6 byte) 00 01 ; formato (type 1 = multitrack) 00 01 ; numero tracce 01 E0 ; risoluzione (480 tick per quarto)

4D 54 72 6B ; "MTrk" (track chunk) 00 00 00 XX ; lunghezza dati della traccia FF 2F 00 ; End of Track