Guide pratique du MIDI sous Linux

Ce document traite des points suivants?:

Copyright ? 2002 Phil Kerr.

This HOWTO is copyrighted 2002 Phil Kerr.

Copyright ? 2002 Frank Barknecht pour la la section intitul?e ?? Guide d'utilisation de s?quenceurs MIDI avec des synth?tiseurs virtuels ??.

The "HOWTO Use MIDI Sequencers With Softsynths" is copyright 2002 Frank Barknecht.

Copyright ? 2004 Jean-Marc Legrand, ?ric Madesclair, Jean-Philippe Gu?rard pour la version fran?aise.

Ce guide pratique est distribu? sous la licence de documentation libre GNU (GFDL). Vous devriez avoir re?u une copie de cette licence avec celui-ci. Si tel n'est pas le cas, vous pouvez vous la procurer en version originale anglophone ? cette adresse?:

This document is distributed under the terms of the GNU Free Documentation License. You should have received a copy along with it. If not, it is available from:

http://www.fsf.org/licenses/fdl.html

Il en existe une version fran?aise non-officielle ? cette adresse?:

http://cesarx.free.fr/gfdlf.html

La derni?re version fran?aise officielle de ce guide est disponible sur?: http://www.traduc.org/docs/howto/lecture/MIDI-HOWTO.html.

La derni?re version originale de ce guide pratique est publi?e sur?: http://www.midi-howto.com.

Ce guide est bas? sur le petit guide du MIDI-SB (MIDI-SB mini-HOWTO) ?crit par Hideki Saito. Tous mes remerciements pour sa contribution ? la communaut? Linux.

Ce guide contient d?sormais le ??Guide d'utilisation des S?quenceurs MIDI avec des Synth?tiseurs virtuels?? ?crit par Frank. Tous mes remerciements, Frank.

Une grande partie des exemples de code contenus dans ce guide provient de la liste de discussions LAD (D?veloppeurs Audio Linux). Merci ? eux pour m'avoir permis de les reprendre dans ce guide.

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Il vous est fortement recommand? d'effectuer une sauvegarde de votre syst?me avant toute installation d'importance et de le sauvegarder r?guli?rement au cours de votre travail.

You are strongly recommended to take a backup of your system before major installation and backups at regular intervals.

Le MIDI est un ensemble de protocoles mat?riels et logiciels permettant ? des instruments de musique ?lectroniques de communiquer entre eux. Le MIDI est apparu pour la premi?re fois en 1982, et s'est impos? comme le standard de communication pour ce type d'instruments. Ce protocole fixe les param?tres physiques du mat?riel (connexions et interfaces mat?rielles), et permet de disposer d'un ?ventail pr?cis de protocoles de communication pour l'?change de donn?es musicales et rythmiques.

Avant le MIDI, il existait d'autres protocoles de connexion, tout d'abord analogiques, puis num?riques. Le plus ancien, au alentours de 1974, permettait de transmettre des informations musicales sous forme de tension ?lectrique via les c?bles de liaison entre les diff?rents claviers. Plus tard, en 1980-1981, Roland cr?a un protocole num?rique de r?f?rence, le DCB. L'association des fabricants d'instruments MIDI (MIDI Manufacturers Association ‐ MMA) a d?fini, ? partir de leurs propres ?quipements, un protocole et un c?blage standards pour des mat?riels compatibles, qui permettait ? tous les mat?riels issus de fabricants adh?rent ? ce standard de se connecter et de communiquer entre eux.

? partir de 1985, les interfaces MIDI commenc?rent ? appara?tre sur les PC personnels et peu apr?s apparurent les premiers s?quenceurs virtuels.

Les p?riph?riques MIDI sont soit int?gr?s ? la carte son, soit inclus dans un mat?riel s?par?. Les interfaces MIDI externes sont reli?es soit au port s?rie, soit ? un port USB.

La premi?re chose ? faire ― et la plus importante ― est de v?rifier la compatibilit? de votre carte son?!

Les adresses suivantes peuvent vous y aider?:

http://www.alsa-project.org/alsa-doc/

http://www.4front-tech.com/osshw.html

La fa?on de configurer ses p?riph?riques MIDI varie d'une distribution Linux ? l'autre. Normalement, une carte son compatible sera configur?e correctement ? l'installation du syst?me d'exploitation.

Le noyau Linux contient les pilotes OSS, et, depuis les versions 2.5, les pilotes ALSA. La plupart des distributions offrent un outil de configuration (essentiellement d?di? aux cartes son). Toutefois, si vous utilisez le port MIDI d'une carte son, il devra ?tre configur? manuellement. Sous RedHat, il faut utiliser sndconfig, sous SuSE?: yast, et sous Mandrake?: DrakConf.

Si aucun de ces outils n'est utilisable, ou si vous rencontrez des probl?mes, suivez les ?tapes suivantes?:

Est-ce que la commande lsmod montre des modules sp?cifiques au MIDI?? Voici ce que l'on peut obtenir sur un syst?me bas? sur OSS?:

[root@beatbox]# lsmod
Module                  Size  Used by
lockd                  32208   1  (autoclean)
sunrpc                 54640   1  (autoclean) [lockd]
autofs                  9456   2  (autoclean)
usb-ohci               12624   0  (unused)
usbcore                43632   1  [usb-ohci]
hisax                 470096   0  (autoclean) (unused)
isdn                  104208   0  (autoclean) [hisax]
slhc                    4544   0  (autoclean) [isdn]
eepro100               16144   1  (autoclean)

#---- modules de cartes son
    opl3                   11376   2 
    mad16                   7968   1 
    ad1848                 16848   1  [mad16]
    sb                     34752   1  [mad16]
    uart401                 6384   1  [mad16 sb]
    sound                  58368   0  [opl3 mad16 ad1848 sb uart401]

soundlow                 464   0  [sound]
soundcore               2800   6  [sb sound]
nls_cp437               3952   2  (autoclean)
vfat                    9408   1  (autoclean)
fat                    30432   1  (autoclean) [vfat]
ide-scsi                7664   0 

Recherchez les modules mpu401, olp3, uart401 et oss.

Si vous utilisez une interface USB, n'oubliez pas de v?rifier que les modules USB correspondants apparaissent bien.

Pour v?rifier la configuration, faites un cat du fichier sndstat?:

[root@beatbox]# cat /dev/sndstat 
OSS/Free:3.8s2++-971130
Load type: Driver loaded as a module
Kernel: Linux mega 2.2.17-21mdk #1 Thu Oct 5 13:16:08 CEST 2000 i686
Config options: 0

Installed drivers: 

Card config: 

Audio devices:
0: MAD16 WSS (82C930) (DUPLEX)

Synth devices:
0: Yamaha OPL3

Midi devices:
0: Mad16/Mozart

Timers:
0: System clock

Mixers:
0: MAD16 WSS (82C930)

Nous voyons ici que le p?riph?rique MIDI est mad16, ce qui correspond au lsmod effectu? plus haut.

Si rien n'appara?t concernant le MIDI, v?rifiez le contenu de votre fichier /etc/modules.conf.

[root@beatbox]# cat /etc/modules.conf
alias net-pf-4 ipx 
pre-install pcmcia_core /etc/rc.d/init.d/pcmcia start 
alias usb-interface usb-ohci 
alias parport_lowlevel parport_pc 
alias block-major-11 scsi_hostadapter 
pre-install plip modprobe parport_pc ; echo 7 > /proc/parport/0/irq 
alias scsi_hostadapter ide-scsi 
alias eth0 eepro100 
alias eth1 hisax 

#---- Carte Son
    alias sound-slot-0 mad16 
    options sound dmabuf=1 
    alias midi opl3 
    options opl3 io=0x388 
    options sb support=1 
    options mad16 io=0x530 irq=5 dma=0 dma16=1 mpu_io=0x300 mpu_irq=7 joystick=1

Voici les donn?es de sortie ? v?rifier dans le module /proc/modules pour voir si les modules MIDI sont bien charg?s dans le noyau.

[root@mega /proc]# cat modules
0000-001f : dma1
0020-003f : pic1
0040-005f : timer
0060-006f : keyboard
0070-007f : rtc
0080-008f : dma page reg
00a0-00bf : pic2
00c0-00df : dma2
00f0-00ff : fpu
0170-0177 : ide1
01f0-01f7 : ide0
02f8-02ff : serial(auto)

#---- P?riph?rique MIDI
    0300-0303 : MPU-401 UART

0376-0376 : ide1
0388-038b : Yamaha OPL3
03c0-03df : vga+
03f6-03f6 : ide0
03f8-03ff : serial(auto)
0530-0533 : MAD16 WSS config
0534-0537 : MAD16 WSS
de00-de1f : Intel Speedo3 Ethernet
f000-f007 : ide0
f008-f00f : ide1

Vous devriez trouver quelque chose ressemblant ? cela. Si tel n'est pas le cas, vous devrez installer manuellement les pilotes MIDI.

Si vous ?tes amen?s ? utiliser les pilotes ALSA 0.5x, ― ce que je vous d?conseille ― je vous sugg?re de lire auparavant le Petit guide du son avec ALSA (Alsa-sound-mini-HOWTO) de Valentijn Sessink que vous trouverez au lien suivant?:

http://www.traduc.org/docs/howto/lecture/Alsa-sound.html

Je vous recommande vivement d'utiliser des versions d'ALSA sup?rieures ? la version 0.9. Pour des pilotes ALSA plus r?cents que les versions 0.9x, je vous conseille de lire le Guide ALSA (Alsa HOWTO) de Madhu Maddy.

http://www.alsa-project.org/alsa-doc/alsa-howto/

[root@beatbox] # tar jxvf alsa-driver....tar.bz2
[root@beatbox] # cd alsa-driver.....
[root@beatbox] # ./configure

messages - no errors

[root@beatbox] # make

messages - no errors

[root@beatbox] # make install

messages - no errors

[root@beatbox] # ./snddevices

alias char-major-116 snd
alias char-major-14 soundcore

alias snd-card-0 (carte son/MIDI)
alias sound-slot-0 snd-card-0

alias sound-service-0-0 snd-mixer-oss
alias sound-service-0-1 snd-seq-oss
alias sound-service-0-3 snd-pcm-oss
alias sound-service-0-12 snd-pcm-oss

[root@beatbox] # tar jxvf alsa-libs....tar.bz2
[root@beatbox] # cd alsa-libs.....
[root@beatbox] # ./configure

messages - no errors

[root@beatbox] # make

messages - no errors

[root@beatbox] # make install

// Compilez ce programme test ainsi : gcc alsatest.c -o alsatest -lasound

#include <stdio.h>
#include <alsa/asoundlib.h>

int main (int argc, char *argv[])
{
  snd_seq_t *seq_handle;

  if (snd_seq_open(&seq_handle, "hw", SND_SEQ_OPEN_DUPLEX, 0) < 0) {
    fprintf(stderr, "Error opening ALSA sequencer.\n");
    exit(1);
  }

printf("The ALSA libraries are installed.\n");
return 0;
}

L'int?r?t pour des solutions MIDI bas?es sur Linux ?tant croissant, la liste suivante ne sera probablement pas exhaustive, mais vous donnera un choix repr?sentatif d'applications MIDI.

Si vous ?tes d?veloppeur ou utilisateur d'autres applications MIDI non list?es, merci de m'en avertir par courrier ?lectronique.

Ceux qui souhaitent d?velopper des applications MIDI ont souvent besoin de bons exemples pour d?marrer.

Les exemples suivants proviennent de la liste de discussions LAD.

[phil@beatbox] $ gcc seqdemo.c -o seqdemo -lasound


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <alsa/asoundlib.h>

snd_seq_t *open_seq();
void midi_action(snd_seq_t *seq_handle);

snd_seq_t *open_seq() {

  snd_seq_t *seq_handle;
  int portid;

  if (snd_seq_open(&seq_handle, "hw", SND_SEQ_OPEN_DUPLEX, 0) < 0) {
    fprintf(stderr, "Error opening ALSA sequencer.\n");
    exit(1);
  }
  snd_seq_set_client_name(seq_handle, "ALSA Sequencer Demo");
  if ((portid = snd_seq_create_simple_port(seq_handle, "ALSA Sequencer Demo",
            SND_SEQ_PORT_CAP_WRITE|SND_SEQ_PORT_CAP_SUBS_WRITE,
            SND_SEQ_PORT_TYPE_APPLICATION)) < 0) {
    fprintf(stderr, "Error creating sequencer port.\n");
    exit(1);
  }
  return(seq_handle);
}

void midi_action(snd_seq_t *seq_handle) {

  snd_seq_event_t *ev;

  do {
    snd_seq_event_input(seq_handle, &ev);
    switch (ev->type) {
      case SND_SEQ_EVENT_CONTROLLER: 
        fprintf(stderr, "Control event on Channel %2d: %5d       \r",
                ev->data.control.channel, ev->data.control.value);
        break;
      case SND_SEQ_EVENT_PITCHBEND:
        fprintf(stderr, "Pitchbender event on Channel %2d: %5d   \r", 
                ev->data.control.channel, ev->data.control.value);
        break;
      case SND_SEQ_EVENT_NOTEON:
        fprintf(stderr, "Note On event on Channel %2d: %5d       \r",
                ev->data.control.channel, ev->data.note.note);
        break;        
      case SND_SEQ_EVENT_NOTEOFF: 
        fprintf(stderr, "Note Off event on Channel %2d: %5d      \r",         
                ev->data.control.channel, ev->data.note.note);           
        break;        
    }
    snd_seq_free_event(ev);
  } while (snd_seq_event_input_pending(seq_handle, 0) > 0);
}

int main(int argc, char *argv[]) {

  snd_seq_t *seq_handle;
  int npfd;
  struct pollfd *pfd;
    
  seq_handle = open_seq();
  npfd = snd_seq_poll_descriptors_count(seq_handle, POLLIN);
  pfd = (struct pollfd *)alloca(npfd * sizeof(struct pollfd));
  snd_seq_poll_descriptors(seq_handle, pfd, npfd, POLLIN);
  while (1) {
    if (poll(pfd, npfd, 100000) > 0) {
      midi_action(seq_handle);
    }  
  }
}

/* Aiguilleur pour s?quenceur ALSA.
   Aiguille les donn?es d'entr?e vers les sorties d?finies
   par le canal MIDI (? la demande de Nathaniel Virgo sur 
   Linux-Audio-Dev ;o)). Est bas? sur l'exemple de fonction
   s?quenceur ALSA ?crit par Dr. Matthias Nagorni.
   
   Nick Dowell <nixx CHEZ nixx POINT org POINT uk>    */

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <alsa/asoundlib.h>

int
main()
{
  snd_seq_t *seq_handle;
  snd_seq_event_t *ev;
  int i;
  int portid;              /* port d'entr?e (input) */
  int oportid[16];         /* ports de sortie (outputs) */
  int npfd;
  struct pollfd *pfd;
  char txt[20];

  if (snd_seq_open(&seq_handle, "hw", SND_SEQ_OPEN_DUPLEX, 0) < 0) {
    fprintf(stderr, "Error opening ALSA sequencer.\n");
    exit(1);
  }

  snd_seq_set_client_name(seq_handle, "MIDI Redirect");
  
  /* open one input port */
  if ((portid = snd_seq_create_simple_port
       (seq_handle, "Input",
        SND_SEQ_PORT_CAP_WRITE | SND_SEQ_PORT_CAP_SUBS_WRITE,
        SND_SEQ_PORT_TYPE_APPLICATION)) < 0) {
    fprintf(stderr, "fatal error: could not open input port.\n");
    exit(1);
  }
  /* open 16 output ports for the MIDI channels */
  for (i=0; i<16; i++){
    sprintf( txt, "MIDI Channel %d", i );
    if ((oportid[i] = snd_seq_create_simple_port
         (seq_handle, txt,
          SND_SEQ_PORT_CAP_READ | SND_SEQ_PORT_CAP_SUBS_READ,
          SND_SEQ_PORT_TYPE_APPLICATION)) < 0) {
      fprintf(stderr, "fatal error: could not open output port.\n");
      exit(1);
    }
  }

  npfd = snd_seq_poll_descriptors_count(seq_handle, POLLIN);
  pfd = (struct pollfd *)alloca(npfd * sizeof(struct pollfd));
  snd_seq_poll_descriptors(seq_handle, pfd, npfd, POLLIN);

  while (1)  /* main loop */
    if (poll(pfd, npfd, 1000000) > 0){
      do {
        snd_seq_event_input(seq_handle, &ev);
        snd_seq_ev_set_source( ev, oportid[ev->data.control.channel] );
        snd_seq_ev_set_subs( ev );
        snd_seq_ev_set_direct( ev );
        snd_seq_event_output_direct( seq_handle, ev );
        snd_seq_free_event(ev);
      } while (snd_seq_event_input_pending(seq_handle, 0) > 0);
    }
  return 0;
}

//
// Programmeur:            Craig Stuart Sapp
// Adresse ?lectronique :  craig CHEZ ccrma POINT standford POINT edu
// Date de Cr?ation :	   Lundi 21 d?cembre 1998 18:00:42
// Derni?re modification : Lundi 21 d?cembre 1998 18:00:42
// Nom de fichier :      ...linuxmidi/output/method1.c
// Langage :             C 
// $Smake: gcc -O -o devmidiout devmidiout.c && strip devmidiout
//

#include <linux/soundcard.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>

int main(void) {
   char* device =  "/dev/midi" ;
   unsigned char data[3] = {0x90, 60, 127};

   // ?tape 1: ouvre le module OSS pour ?criture
   int fd = open(device, O_WRONLY, 0);
   if (fd < 0) {
      printf("Error: cannot open %s\n", device);
      exit(1);
   }

   // ?tape 2: ?crit les donn?es MIDI dans le module OSS
   write(fd, data, sizeof(data));

   // ?tape 3: (en option) ferme le module OSS
   close(fd);

   return 0;
}

http://linux-sound.org/quick-toots/4-sequencers_and_softsynths/quick-toot-midisynth_howto.html

Ce guide d?crit les r?glages n?cessaires pour contr?ler un synth?tiseur MIDI virtuel ? partir d'un s?quenceur MIDI et via une connexion MIDI virtuelle sous ALSA 0.9. Ce document peut ?tre librement traduit et diffus?. Il est soumis ? la licence de documentation libre GNU.

$ modprobe snd-virmidi snd_index=1

# Configure les supports pour OSS /dev/sequencer et 
# /dev/music (aussi appel? /dev/sequencer2)
#
# (Takashi Iwai nous indique qu'il n'est pas n?cessaire  
# de cr?er des alias pour des cartes au-del? de la premi?re
# carte, i.e., la carte 0)
#
alias sound-service-0-1 snd-seq-oss
alias sound-service-0-8 snd-seq-oss

# Configure la carte 1 (deuxi?me carte) en tant que carte MIDI virtuelle
alias sound-slot-1 snd-card-1
alias snd-card-1 snd-virmidi

# Configure la carte d'index 2 (troisi?me carte) en tant que
# carte MIDI virtuelle
alias sound-slot-2 snd-card-2
alias snd-card-2 snd-virmidi

$ cat /proc/asound/cards 
0 [card0          ]: ICE1712 - M Audio Audiophile 24/96
                     M Audio Audiophile 24/96 at 0xb800, irq 5
1 [card1          ]: EMU10K1 - Sound Blaster Live!
                     Sound Blaster Live! at 0xc800, irq 11
2 [card2          ]: VirMIDI - VirMIDI
                     Virtual MIDI Card 1

$ cat /proc/asound/devices 
 8: [0- 0]: raw MIDI
41: [1- 1]: raw MIDI
42: [1- 2]: raw MIDI
75: [2- 3]: raw MIDI
74: [2- 2]: raw MIDI
73: [2- 1]: raw MIDI
72: [2- 0]: raw MIDI

$ aconnect -o
[...]
client 80: 'Virtual Raw MIDI 2-0' [type=kernel]
    0 'VirMIDI 2-0     '
client 81: 'Virtual Raw MIDI 2-1' [type=kernel]
    0 'VirMIDI 2-1     '
client 82: 'Virtual Raw MIDI 2-2' [type=kernel]
    0 'VirMIDI 2-2     '
client 83: 'Virtual Raw MIDI 2-3' [type=kernel]
    0 'VirMIDI 2-3     '
$ aconnect -i
[...]
client 80: 'Virtual Raw MIDI 2-0' [type=kernel]
    0 'VirMIDI 2-0     '
client 81: 'Virtual Raw MIDI 2-1' [type=kernel]
    0 'VirMIDI 2-1     '
client 82: 'Virtual Raw MIDI 2-2' [type=kernel]
    0 'VirMIDI 2-2     '
client 83: 'Virtual Raw MIDI 2-3' [type=kernel]
    0 'VirMIDI 2-3     '

$ ln -s /dev/snd/midiC2D0 /dev/midi20
$ ln -s /dev/snd/midiC2D1 /dev/midi21
[...]

$ aconnect port_d_envoi port_de_reception
$ aconnect 80:0 81:0

$ aconnect -lo
client 72: 'Virtual Raw MIDI 1-0' [type=kernel]
    0 'VirMIDI 1-0     '
client 73: 'Virtual Raw MIDI 1-1' [type=kernel]
    0 'VirMIDI 1-1     '
client 74: 'Virtual Raw MIDI 1-2' [type=kernel]
    0 'VirMIDI 1-2     '
client 75: 'Virtual Raw MIDI 1-3' [type=kernel]
    0 'VirMIDI 1-3   

$ aconnect 72:0 73:0

$ aconnect -lo
client 72: 'Virtual Raw MIDI 1-0' [type=kernel]
    0 'VirMIDI 1-0     '
        Connecting To: 73:0
client 73: 'Virtual Raw MIDI 1-1' [type=kernel]
    0 'VirMIDI 1-1     '
        Connected From: 72:0
client 74: 'Virtual Raw MIDI 1-2' [type=kernel]
    0 'VirMIDI 1-2     '                       
client 75: 'Virtual Raw MIDI 1-3' [type=kernel]
    0 'VirMIDI 1-3

 $ aconnect 72:0 73:0
 $ aconnect 72:0 74:0

$ aconnect -x 

$ aconnect -d 72:0 74:0

client 128: 'MIDI Viewer' [type=user] 
   0 'Viewer Port 0 ' 

$ aseqview -d 73:0 &

$ aconnect 80:0 81:0

#!/bin/sh
aseqview -d 81:0 &
# sleep 2 seconds to let aseqview do its work:
sleep 2
shaketracker

$ csound -M /dev/midi22 -o devaudio midi.csd

Vous trouverez ci-dessous une liste de liens vers des sites traitant du MIDI sous Linux.

http://www.linux-sound.org/ Logiciels audio et MIDI sous Linux. Une mine de renseignements sur le MIDI et l'audio.

http://www.linuxdj.com/audio/lad/ La liste de discussions des d?veloppeurs Audio sous Linux. Pour toute discussion sur le d?veloppement MIDI.

http://www.linuxdj.com/audio/quality Le guide Linux de la qualit? audio. Un bon chapitre sur les cartes MIDI, essentiel pour cr?er son studio Linux.

http://www.alsa-project.org/ Le projet ALSA ― Pilotes audio et MIDI.

http://www.4front-tech.com/ OSS ― Pilotes audio et MIDI.

http://www.gardena.net/benno/linux/audio/ Correctif de minimisation des temps de latence.

http://ccrma-www.stanford.edu/~craig/articles/linuxmidi/ Introduction ? la programmation MIDI sous Linux. Craig Stuart Sapp d?crit les outils de base pour ?crire du MIDI en C ou C++ pour des pilotes OSS.

http://www.suse.de/~mana Excellente collection de programmes C pour ALSA 0.9 MIDI et PCM, par Dr. Matthias Nagorni.

Comme toujours, un guide ?volue dans le temps. Je vous encourage ? me transmettre (en anglais) vos suggestions ou informations sur les nouvelles applications et les d?veloppements int?ressants du MIDI sous Linux.

Par leur grande vari?t?, les cartes son sont parfois difficiles ? configurer, notamment parce qu'elles ont plusieurs niveaux de pilotes et d'options de configuration. Les meilleures sources de renseignement en cas de dysfonctionnement sont les sites web de ALSA et OSS, mais aussi les forums, ainsi que les listes de discussions consacr?es ? l'audio sous Linux.