Max에서 MIDI 다루기 - midiin, midiparse, noteout

MIDI 데이터 수신: midiin

[midiin]은 MIDI 장치로부터 RAW(가공되지 않은) MIDI 데이터를 받는 오브젝트이다. 컴퓨터에 연결된 MIDI 키보드, MIDI 컨트롤러, 또는 다른 소프트웨어에서 보내는 MIDI 데이터를 Max 패치 안으로 끌어들이는 입구 역할을 한다.

midiin의 출력은 숫자의 나열이다. 건반을 하나 누르면 세 개의 숫자가 연속으로 출력된다(Status Byte, Pitch, Velocity). 이 숫자들이 바로 EP10에서 배운 MIDI 바이트들이다. 하지만 이 상태로는 어떤 숫자가 Pitch이고 어떤 숫자가 Velocity인지 구분하기 어렵다.

midiin에 인자(Argument)를 주지 않으면 Max의 MIDI 설정에서 지정된 기본 입력 장치를 사용한다. 특정 장치를 지정하려면 [midiin "장치 이름"] 형태로 사용하거나, 더블클릭하여 인스펙터에서 장치를 선택한다.

MIDI 데이터 분리: midiparse

[midiparse]는 midiin이 내보낸 RAW 바이트 스트림을 메시지 종류별로 분리해주는 오브젝트이다. midiin의 출력을 midiparse의 입력에 연결하면, 각 Outlet에서 정돈된 데이터가 나온다.

midiparse의 Outlet은 왼쪽부터 순서대로 다음과 같다.

Outlet	출력 내용	형식
1 (왼쪽)	Note	Pitch Velocity 쌍
2	Poly Aftertouch	Key Pressure 쌍
3	Control Change	CC번호 Value 쌍
4	Program Change	Program번호
5	Channel Aftertouch	Pressure 값
6	Pitch Bend	0~16383
7 (오른쪽)	Channel	메시지의 채널 번호

예를 들어 건반을 누르면 첫 번째 Outlet에서 60 100처럼 두 숫자가 나온다. 60은 Pitch(Middle C), 100은 Velocity이다. 건반을 떼면 60 0이 나온다. Velocity 0은 Note Off를 의미한다.

Note Off 필터링: stripnote

[stripnote]는 Note On 메시지만 통과시키고 Note Off(Velocity = 0)를 걸러내는 오브젝트이다.

왜 Note Off를 걸러내야 할까? 많은 상황에서 “건반이 눌린 순간”에만 관심이 있고 “건반이 떼어진 순간”은 필요 없다. 예를 들어 건반을 누를 때마다 시각적 이벤트를 트리거하거나, 새 음을 할당하는 경우가 그렇다.

stripnote에는 두 개의 입력(Pitch, Velocity)과 두 개의 출력(Pitch, Velocity)이 있다. midiparse의 Note 출력을 stripnote에 연결하면, Velocity가 0이 아닌 Note On 메시지만 통과한다.

Note 쌍 생성: makenote

[makenote]는 Note On 메시지를 받으면 지정된 시간 후에 자동으로 대응하는 Note Off를 생성하는 오브젝트이다. 프로그래밍으로 MIDI 노트를 만들 때 필수적이다.

[makenote 100 500]

• 첫 번째 인자 100: 기본 Velocity
• 두 번째 인자 500: Duration(지속 시간, 밀리초 단위)

왼쪽 Inlet에 Pitch 값(예: 60)을 보내면, 즉시 60 100(Note On)을 출력하고, 500ms 후에 60 0(Note Off)을 출력한다.

makenote가 없다면 Note On을 보낸 후 적절한 시점에 직접 Note Off를 보내야 한다. 이를 잊으면 음이 영원히 울리는 “stuck note” 현상이 발생한다. makenote는 이 문제를 자동으로 해결해준다.

세 개의 Inlet은 각각 다음을 제어한다.

• In1 (왼쪽): Pitch (이 Inlet에 값이 들어올 때 출력이 트리거됨)
• In2 (중앙): Velocity
• In3 (오른쪽): Duration (ms)

MIDI 출력: noteout

[noteout]은 Max에서 외부 MIDI 장치 또는 소프트웨어 신시사이저로 Note 메시지를 전송하는 오브젝트이다.

세 개의 Inlet이 있다.

• In1 (왼쪽): Pitch (0~127)
• In2 (중앙): Velocity (0~127)
• In3 (오른쪽): Channel (1~16)

noteout에 장치를 지정하지 않으면 시스템 기본 MIDI 출력을 사용한다. macOS에서는 DLS Synth(또는 Apple DLS Synth)라는 내장 소프트웨어 신시사이저가 기본 설정되어 있고, Windows에서는 Microsoft GS Wavetable Synth가 기본이다.

주파수 변환: mtof

[mtof]는 MIDI Note Number를 주파수(Hz)로 변환하는 오브젝트이다. 이름은 “MIDI to Frequency”의 약자이다.

변환 공식은 다음과 같다.

frequency = 440 × 2^((midi_note - 69) / 12)

MIDI 69 = A4 = 440Hz를 기준으로, 반음 하나당 2의 1/12제곱만큼 주파수가 변한다. 이 공식은 EP09에서 배운 V/Oct의 지수적(Exponential) 관계와 동일한 원리이다.

MIDI Number	음이름	mtof 출력 (Hz)
57	A3	220.0
60	C4	261.6
69	A4	440.0
72	C5	523.3
81	A5	880.0

mtof의 역변환 오브젝트는 [ftom](Frequency to MIDI)이다.

GUI 키보드: kslider

[kslider]는 화면에 피아노 건반을 표시하는 GUI 오브젝트이다. MIDI 키보드가 없어도 마우스 클릭으로 음을 입력할 수 있다.

kslider에는 두 개의 Outlet이 있다.

• Out1 (왼쪽): Pitch
• Out2 (오른쪽): Velocity

kslider를 클릭하면 Pitch와 Velocity가 순서대로 출력되므로, 곧바로 makenote나 noteout에 연결할 수 있다. MIDI 키보드 없이 패치를 테스트할 때 매우 유용하다.

General MIDI

General MIDI(GM)는 1991년에 제정된 MIDI의 확장 규격으로, 음색 배치를 표준화한 것이다.

핵심 내용은 다음과 같다.

• 128개 프로그램(음색): Program Number 0~127에 대응하는 악기가 고정되어 있다
  • 0: Acoustic Grand Piano
  • 24: Nylon Guitar
  • 32: Acoustic Bass
  • 48: String Ensemble
  • 73: Flute
  • 등등
• 16채널: 하나의 MIDI 포트에서 16개 채널을 동시에 사용할 수 있다
• 채널 10 = 타악기 전용: 채널 10에서는 각 Pitch가 서로 다른 타악기 소리에 매핑된다

macOS의 DLS Synth와 Windows의 GS Wavetable Synth는 모두 General MIDI 규격을 따른다. 따라서 noteout의 채널을 10으로 설정하면, Pitch 값에 따라 다양한 타악기 소리를 낼 수 있다.

Workshop: My First Synthesizer

지금까지 배운 MIDI 오브젝트와 EP03에서 배운 MSP 오브젝트를 결합하여, MIDI 키보드로 사인파 신시사이저를 연주해보자.

패치 구조는 다음과 같다.

[midiin]
  |
[midiparse]
  |  (첫 번째 Outlet: Pitch Velocity)
[stripnote]
  |  (Pitch만)
[mtof]
  |  (주파수)
[cycle~]
  |
[gain~]
  |
[ezdac~]

1. [midiin]으로 MIDI 데이터를 받는다
2. [midiparse]의 첫 번째 Outlet에서 Note 정보를 분리한다
3. [stripnote]로 Note Off를 걸러낸다 (Note On만 통과)
4. [mtof]로 Pitch 번호를 주파수로 변환한다
5. [cycle~]에 주파수를 넣어 사인파를 생성한다
6. [gain~] → [ezdac~]로 출력한다

MIDI 키보드가 없다면 [kslider]를 midiin 대신 사용하면 된다. kslider의 Pitch 출력을 mtof에 연결하면 동일한 결과를 얻는다.

이 패치의 한계는 명확하다. Note Off를 처리하지 않으므로 마지막에 누른 음이 계속 울리고, 한 번에 하나의 음만 낼 수 있다(모노포닉). 하지만 MIDI 입력이 소리로 변환되는 전체 과정을 한눈에 보여주는 최소한의 구현이다.

핵심 오브젝트 정리

오브젝트	역할	비고
[midiin]	RAW MIDI 데이터 수신	바이트 스트림 출력
[midiparse]	MIDI 메시지 종류별 분리	7개 Outlet
[stripnote]	Note Off 필터링	Velocity 0 제거
[makenote]	Note On/Off 쌍 자동 생성	Duration 지정 (ms)
[noteout]	MIDI Note 출력	Pitch, Velocity, Channel
[mtof]	MIDI Number → 주파수 변환	69 → 440Hz
[ftom]	주파수 → MIDI Number 변환	mtof의 역변환
[kslider]	GUI 피아노 건반	마우스 입력

직접 해보기

1. Workshop의 My First Synthesizer 패치를 직접 만들어보자. cycle~ 대신 [saw~]이나 [rect~]를 연결하면 어떤 소리가 나는지 비교해보자.
2. noteout의 채널을 10으로 설정하고, number box로 36, 38, 42 등의 Pitch를 보내보자. General MIDI 타악기 소리를 확인할 수 있다.
3. midiparse의 세 번째 Outlet(CC)에 number box 두 개를 연결하고, MIDI 컨트롤러의 노브를 돌려보자. CC Number와 Value가 어떻게 변하는지 관찰해보자.

다음 에피소드 예고

다음 에피소드에서는 Max의 강력한 데이터 처리 도구를 배운다. pack, trigger, zl 시리즈를 사용하여 여러 값을 하나의 리스트로 묶고, 실행 순서를 제어하고, 리스트를 자르고 정렬하는 방법을 익힌다.