Trong thế giới âm nhạc điện tử, MIDI là một thuật ngữ quen thuộc nhưng không phải ai cũng hiểu rõ bản chất và cách hoạt động của nó. Vậy MIDI là gì, hoạt động ra sao và khác gì so với audio truyền thống? Hãy cùng khám phá trong bài viết dưới đây.

File MIDI là gì?

Định nghĩa

MIDI (viết tắt của Musical Instrument Digital Interface) là một chuẩn giao tiếp kỹ thuật số được phát triển từ năm 1983, nhằm cho phép các thiết bị âm nhạc điện tử như keyboard, synthesizer, máy tính, phần mềm sản xuất âm nhạc (DAW), và các bộ điều khiển MIDI giao tiếp và điều khiển nhau thông qua dữ liệu số.

Một file MIDI không lưu trữ âm thanh thực như MP3 hay WAV. Thay vào đó, nó hoạt động như một bản nhạc số hóa, chứa các lệnh điều khiển mô tả cách âm thanh nên được tạo ra: ví dụ như nốt nhạc nào được chơi, khi nào bắt đầu, kéo dài bao lâu, độ mạnh nhẹ (velocity), tốc độ bài nhạc (tempo), và nhạc cụ nào sẽ phát nốt đó. Các thiết bị hoặc phần mềm nhận tín hiệu MIDI sẽ chuyển đổi dữ liệu này thành âm thanh nhờ các bộ tổng hợp âm thanh (synthesizer hoặc sound module).

Lợi ích khi sử dụng MIDI

Dung lượng cực nhẹ: Vì chỉ chứa dữ liệu điều khiển chứ không chứa sóng âm thanh, các file MIDI thường có kích thước rất nhỏ – chỉ vài kilobyte. Điều này rất hữu ích khi cần lưu trữ nhiều bản nhạc hoặc chia sẻ nhanh chóng qua Internet.

Dễ dàng chỉnh sửa, linh hoạt: Người dùng có thể chỉnh sửa từng nốt nhạc, thay đổi nhịp độ, cao độ, hoặc chuyển đổi loại nhạc cụ một cách dễ dàng mà không cần thu âm lại từ đầu. Điều này cực kỳ tiện lợi trong môi trường sản xuất âm nhạc chuyên nghiệp.

Tương thích rộng rãi: Gần như tất cả các phần mềm sản xuất âm nhạc hiện đại (như FL Studio, Ableton Live, Logic Pro, Cubase...) và các thiết bị nhạc cụ điện tử đều hỗ trợ MIDI. Điều này giúp các nhạc sĩ và kỹ sư âm thanh dễ dàng kết nối và phối hợp các thiết bị khác nhau.

Giao thức truyền dữ liệu của MIDI: MIDI hoạt động dựa trên một giao thức truyền thông nối tiếp tốc độ thấp (31.25 kbps). Thông tin được gửi đi dưới dạng các sự kiện âm nhạc (MIDI events). Mỗi sự kiện là một thông điệp kỹ thuật số gồm ba byte, ví dụ:

• Note On: Ra lệnh bắt đầu phát một nốt nhạc.
• Note Off: Kết thúc phát nốt nhạc.
• Control Change: Điều chỉnh thông số như âm lượng, độ vang, hiệu ứng,...
• Program Change: Chuyển đổi âm sắc hoặc loại nhạc cụ.

Mỗi thông điệp đều có thể được gán cho một kênh MIDI (từ 1 đến 16), giúp gửi nhiều dòng nhạc khác nhau qua cùng một kết nối.

Phương tiện kết nối các thiết bị MIDI

Để truyền và nhận dữ liệu MIDI giữa các thiết bị, người dùng có thể sử dụng nhiều hình thức kết nối:

Cáp MIDI 5-pin DIN truyền thống: Là hình thức kết nối tiêu chuẩn được dùng rộng rãi trên các nhạc cụ điện tử từ những năm 80. Gồm ba cổng chính: MIDI In, MIDI Out, và MIDI Thru.

Cổng USB-MIDI: Được tích hợp trên hầu hết các thiết bị hiện đại, cho phép kết nối trực tiếp với máy tính mà không cần giao diện MIDI riêng biệt.

Bluetooth MIDI: Công nghệ không dây được hỗ trợ trên một số thiết bị MIDI đời mới, cho phép truyền tín hiệu tiện lợi mà không cần cáp vật lý.

Dạng tập tin lưu trữ tiêu chuẩn

Thông tin MIDI thường được lưu trong các tập tin có phần mở rộng là .MID hoặc .MIDI, tuân theo định dạng chuẩn gọi là Standard MIDI File (SMF). Có ba định dạng chính:

• Type 0: Tất cả các sự kiện MIDI nằm trong một track duy nhất.
• Type 1: Mỗi track MIDI riêng biệt lưu các phần khác nhau của bản nhạc (ví dụ: trống, piano, bass…).
• Type 2: Ít phổ biến, dùng trong các ứng dụng đặc biệt như máy chơi nhạc hoặc nhạc cụ số.

Định dạng này giúp đảm bảo tính tương thích chéo giữa các phần mềm và thiết bị khác nhau.

Hoạt động của file MIDI

Khi một file MIDI được mở hoặc phát trong phần mềm DAW hoặc thiết bị nhạc cụ, thiết bị đó sẽ giải mã các sự kiện MIDI được lưu trong file và sử dụng bộ tổng hợp âm thanh (synthesizer) hoặc âm thanh mẫu (sample library) để tạo ra âm thanh tương ứng.

Ví dụ, nếu file MIDI ra lệnh phát một nốt piano C4 trong 2 giây với velocity là 90, phần mềm sẽ kích hoạt âm thanh tương ứng từ bộ âm thanh piano được cài đặt và phát nốt đó. Người dùng hoàn toàn có thể thay đổi tiếng piano thành guitar, violin, hay bất kỳ âm thanh nào chỉ bằng cách đổi nhạc cụ trong phần mềm – không cần sửa file gốc.

Bản chất của file MIDI

Để hiểu đúng bản chất của file MIDI, điều quan trọng là cần phân biệt rõ giữa "âm thanh" và "dữ liệu mô tả âm thanh".

Không phải âm thanh – chỉ là chỉ dẫn

Một file MIDI không chứa âm thanh thực tế như các định dạng audio phổ biến hiện nay như MP3, WAV, FLAC,.... Thay vào đó, nó chỉ là một tập hợp các lệnh kỹ thuật số mô tả cách âm thanh nên được tạo ra: nốt nào cần chơi, ở thời điểm nào, với nhạc cụ nào, cường độ bao nhiêu, và kéo dài bao lâu.

Ta có thể hình dung file MIDI giống như một bản nhạc tổng phổ điện tử, không có âm thanh, nhưng cung cấp đầy đủ hướng dẫn để "dàn nhạc số" (máy tính, phần mềm, thiết bị MIDI) hiểu và trình diễn lại bản nhạc đó.

Ví dụ cụ thể

Hãy tưởng tượng bạn có một đoạn MIDI ghi lại lệnh như sau:

• Phát nốt C4 (nốt "đô trung")
• Thời điểm bắt đầu: 3 giây sau khi bài nhạc chạy
• Thời lượng: kéo dài 1 giây
• Vận tốc (velocity): 100 (tức là phát với âm lượng mạnh vừa phải)
• Nhạc cụ: Piano

Dữ liệu này không phải là âm thanh của nốt C4 được thu sẵn, mà chỉ là một hướng dẫn cho thiết bị hoặc phần mềm tạo ra âm thanh đó bằng công cụ riêng (ví dụ như bộ âm thanh piano có sẵn trong phần mềm).

Cơ chế hoạt động của MIDI

MIDI hoạt động như thế nào?

Cơ chế hoạt động của MIDI dựa trên việc truyền tải một chuỗi các sự kiện âm nhạc kỹ thuật số, còn gọi là MIDI messages. Thay vì gửi tín hiệu âm thanh, MIDI gửi các lệnh điều khiển giúp thiết bị nhận biết được phải làm gì – giống như nhạc trưởng ra hiệu cho dàn nhạc.

Trong số các thông điệp MIDI, hai loại phổ biến và cơ bản nhất là:

Note On: Ra lệnh bắt đầu phát một nốt nhạc. Thông điệp này bao gồm thông tin về:

• Kênh MIDI (1–16)
• Cao độ (nốt nào được phát, ví dụ: C4, G#3…)
• Vận tốc (Velocity) – thể hiện mức độ mạnh nhẹ khi chơi nốt đó (từ 0 đến 127)

Note Off: Ra lệnh dừng phát nốt nhạc đã được kích hoạt trước đó. Điều này đảm bảo nốt không kéo dài mãi mãi và kết thúc đúng thời điểm.

Ngoài ra, MIDI còn hỗ trợ rất nhiều thông điệp khác để điều khiển hiệu suất và âm sắc:

Program Change: Thay đổi âm sắc hoặc loại nhạc cụ (ví dụ: chuyển từ piano sang violin)

Control Change (CC): Kiểm soát các thông số như:

• Âm lượng
• Độ vang (reverb)
• Hiệu ứng modulation
• Bánh xe pitch bend
• Pedal sustain…

Pitch Bend: Tăng/giảm cao độ của nốt một cách mượt mà – thường dùng để tạo hiệu ứng đặc biệt

Truyền dữ liệu MIDI giữa thiết bị và máy tính

Khi bạn kết nối một keyboard MIDI (bàn phím điều khiển) với máy tính thông qua cổng USB, cáp MIDI 5-pin, hoặc Bluetooth MIDI, điều bạn truyền đi không phải là âm thanh thực, mà là dữ liệu số chứa thông điệp MIDI.

Quy trình hoạt động:

• Bạn nhấn một phím trên bàn phím MIDI → thiết bị gửi thông điệp Note On với thông tin về nốt, vận tốc, và kênh.
• Máy tính nhận thông điệp này thông qua cổng MIDI/USB → phần mềm DAW (như Ableton Live, FL Studio...) diễn giải thông điệp.
• Phần mềm kích hoạt bộ âm thanh nội bộ (synthesizer hoặc sampler) → tạo ra âm thanh tương ứng với lệnh đã nhận.
• Khi bạn thả phím, một thông điệp Note Off được gửi → phần mềm ngừng phát âm thanh của nốt đó.

Do vậy, thiết bị MIDI không tạo ra âm thanh, mà chỉ là công cụ nhập liệu (giống như bàn phím máy tính dành riêng cho âm nhạc). Âm thanh được xử lý và phát ra bởi phần mềm hoặc thiết bị nhận tín hiệu.

Kết nối MIDI

Để hệ thống MIDI hoạt động, việc kết nối các thiết bị với nhau đúng cách là điều kiện bắt buộc. Tùy vào thiết bị và môi trường sử dụng, có nhiều phương thức kết nối MIDI khác nhau, từ truyền thống đến hiện đại. Dưới đây là các hình thức kết nối phổ biến nhất hiện nay:

Cổng USB-MIDI – Chuẩn kết nối phổ biến và tiện lợi

Trong các thiết bị MIDI đời mới (như bàn phím MIDI controller, drum pad, thiết bị synth), USB-MIDI gần như đã trở thành chuẩn kết nối chính. Thay vì sử dụng cáp MIDI truyền thống, bạn chỉ cần một cáp USB tiêu chuẩn (loại B hoặc C) để kết nối trực tiếp với máy tính hoặc thiết bị di động.

Ưu điểm của USB-MIDI:

• Cắm là chạy (plug & play): Nhiều thiết bị nhận dạng tự động, không cần cài đặt driver.
• Truyền dữ liệu nhanh và ổn định.
• Cấp nguồn trực tiếp qua cổng USB, không cần adapter riêng.
• Tương thích tốt với các phần mềm DAW như FL Studio, Logic Pro, Ableton Live, Cubase...

Ứng dụng thực tế: Cắm một MIDI keyboard vào laptop qua USB, mở phần mềm DAW và bạn có thể bắt đầu chơi hoặc thu âm nhạc ngay lập tức.

Cổng MIDI 5-pin DIN – Chuẩn kết nối truyền thống

Trước khi USB trở nên phổ biến, các thiết bị nhạc cụ điện tử sử dụng cổng MIDI 5-pin DIN – một chuẩn kết nối vật lý chuyên dụng cho tín hiệu MIDI. Chuẩn này vẫn còn được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị synth analog, sound module, workstation, và trong các thiết lập biểu diễn chuyên nghiệp.

Ba loại cổng MIDI cơ bản:

• MIDI IN: Nhận dữ liệu MIDI từ thiết bị khác.
• MIDI OUT: Gửi dữ liệu MIDI từ thiết bị này đến thiết bị khác.
• MIDI THRU: Chuyển tiếp dữ liệu MIDI từ MIDI IN đến thiết bị thứ ba (dùng khi muốn một nguồn điều khiển nhiều thiết bị cùng lúc).

Ví dụ: Bạn có thể kết nối một bộ sequencer đến một synthesizer qua MIDI OUT → MIDI IN, và dùng MIDI THRU để đồng bộ hóa thêm một module âm thanh khác.

Kênh MIDI – Quản lý nhiều nhạc cụ trên một kết nối

Một điểm mạnh của MIDI là khả năng truyền tải dữ liệu cho nhiều nhạc cụ khác nhau thông qua cùng một cáp nhờ vào hệ thống 16 kênh MIDI độc lập (được đánh số từ 1 đến 16).

Ứng dụng của kênh MIDI:

• Kênh 1: Điều khiển Piano
• Kênh 2: Điều khiển trống (Drum Kit)
• Kênh 3: Điều khiển Bass
• Kênh 10: Mặc định dành cho bộ gõ theo chuẩn General MIDI

Việc phân chia kênh giúp dễ dàng thiết lập dàn nhạc số đa phần chỉ bằng một thiết bị điều khiển duy nhất.

General MIDI (GM) – Chuẩn hóa bản đồ âm thanh

General MIDI là một tiêu chuẩn mở rộng của MIDI, được thiết kế để đảm bảo rằng file MIDI khi phát trên bất kỳ thiết bị nào cũng sẽ tạo ra âm thanh tương tự nhau.

Một số quy định của General MIDI:

128 âm sắc chuẩn hóa: Ví dụ:

• Program 1: Grand Piano
• Program 25: Nylon Guitar
• Program 49: String Ensemble

Kênh 10 mặc định là bộ trống (Drum Kit)

Hỗ trợ cấu trúc âm thanh và nhạc cụ nhất quán giữa các thiết bị và phần mềm.

Điều này cực kỳ quan trọng khi chia sẻ file MIDI giữa các thiết bị và ứng dụng khác nhau, đặc biệt trong giáo dục, chơi nhạc nền hoặc làm game.

Standard MIDI Files (SMF) – Định dạng lưu trữ MIDI tiêu chuẩn

MIDI không chỉ được truyền theo thời gian thực, mà còn có thể được lưu trữ dưới dạng file để dễ dàng chỉnh sửa, chia sẻ hoặc phát lại sau này. Định dạng lưu file phổ biến nhất là Standard MIDI File (SMF) với phần mở rộng .MID hoặc .MIDI.

Có 3 loại file SMF:

• Loại 0 (Type 0): Tất cả dữ liệu MIDI được lưu trữ trên một track duy nhất.
• Loại 1 (Type 1): Mỗi dòng nhạc (track) riêng biệt, tương ứng với từng nhạc cụ – phù hợp cho phần mềm sản xuất âm nhạc.
• Loại 2 (Type 2): Cho phép lưu nhiều trình tự độc lập – ít phổ biến, thường dùng trong máy chơi nhạc hoặc ứng dụng đặc thù.

Xem thêm:

Hotfix Là Gì? Cách Hoạt Động Của Hotfix Như Thế Nào?

DDoS là gì? Cách hoạt động của DDos hiện nay

Cách phân biệt Audio và MIDI

Trong lĩnh vực sản xuất âm nhạc kỹ thuật số, Audio và MIDI là hai thuật ngữ quan trọng nhưng thường bị nhầm lẫn, đặc biệt với người mới bắt đầu. Việc hiểu rõ sự khác nhau giữa chúng sẽ giúp bạn lựa chọn công cụ phù hợp cho từng mục đích như sáng tác, thu âm, phối khí hay hậu kỳ âm thanh.

Bản chất dữ liệu

MIDI (Musical Instrument Digital Interface) không phải là âm thanh thực mà là dữ liệu kỹ thuật số mô tả cách âm thanh nên được tạo ra. Nó ghi lại thông tin như: nốt nào được chơi, phát lúc nào, kéo dài bao lâu, với vận tốc và nhạc cụ gì. MIDI giống như bản nhạc số hóa, yêu cầu thiết bị hoặc phần mềm tổng hợp để tạo ra âm thanh.

Audio là dữ liệu âm thanh thực, ghi lại sóng âm từ môi trường hoặc nhạc cụ. File audio chứa bản ghi âm hoàn chỉnh có thể phát trực tiếp mà không cần thiết bị trung gian để chuyển đổi.

Kích thước file

File MIDI có dung lượng rất nhỏ, thường chỉ vài kilobyte, vì chỉ chứa thông tin điều khiển.

File Audio như MP3, WAV có dung lượng lớn hơn nhiều, từ vài megabyte đến hàng trăm megabyte, tùy thuộc vào độ dài và chất lượng âm thanh.

Khả năng chỉnh sửa

MIDI cực kỳ linh hoạt. Người dùng có thể chỉnh sửa từng nốt nhạc, thay đổi nhịp độ, chuyển đổi nhạc cụ hoặc cao độ mà không cần ghi âm lại.

Audio bị giới hạn trong việc chỉnh sửa. Muốn thay đổi nốt, hợp âm hoặc âm sắc cần sử dụng phần mềm chuyên dụng như Melodyne, và vẫn không đạt độ linh hoạt như MIDI.

Thiết bị và phần mềm sử dụng

MIDI cần phần mềm DAW (Digital Audio Workstation) hoặc thiết bị tổng hợp âm thanh (synthesizer) để biến dữ liệu thành âm thanh thực tế.

Audio có thể phát trực tiếp bằng các thiết bị thông thường như điện thoại, máy tính, loa hoặc máy nghe nhạc mà không cần phần mềm đặc biệt.

Ứng dụng thực tế

MIDI phù hợp cho các công việc như sáng tác nhạc, lập trình nhạc cụ ảo, tạo nhạc nền game hoặc học nhạc. Người dùng có thể dễ dàng thay đổi, sắp xếp lại hoặc tái phối khí.

Audio thích hợp cho thu âm giọng hát, ghi âm nhạc cụ thực, mixing, mastering và xử lý hậu kỳ âm thanh. Đây là định dạng cuối cùng được sử dụng để xuất bản nhạc.

Kết luận

Hiểu rõ MIDI là gì sẽ giúp bạn tận dụng tối đa tiềm năng trong sản xuất và biểu diễn âm nhạc số. Với khả năng chỉnh sửa mạnh mẽ, kết nối linh hoạt và hiệu suất cao, MIDI là công cụ không thể thiếu đối với bất kỳ nhà sản xuất âm nhạc hay nhạc công điện tử nào.

Bài viết trên của Tri Thức Software đã chia sẻ chi tiết về MIDI là gì, bản chất và cơ chế hoạt động của MIDI chi tiết. Mọi thắc mắc về bản quyền phần mềm liên hệ qua hotline 028 22443013 để được tư vấn.