MIDI解像度の謎を解く

MIDI は通常シンセサイザーや音楽ソフトウェアと結びつけて考えられますが、実際にはほとんどあらゆる種類のパラメーターを制御できます。

Chromatoseでは、MIDIのノブやフェーダーは通常Macro Knobs を制御し、それがさらに位置、スケール、色、アニメーション速度、エフェクトの深さ、フィードバック、ディストーションといった視覚パラメーターにマッピングされます。

この記事では、MIDIで利用できる主な解像度フォーマットと、さまざまなワイヤレスMIDIの選択肢の比較、そしてビジュアルパフォーマンス用にコントローラーを選ぶ際に考慮すべき点について解説します。

TL;DR

MIDIにはいくつかのレベルのコントローラー解像度があります。

多くの音楽的な用途では、標準的な7ビットMIDIで今も十分です。映像合成では、解像度の1段階1段階の違いがより目に見えやすくなります。

そのため、物理コントローラーの解像度と、それが送信するMIDIフォーマットは、映像のなめらかさと精度に直接影響を与えることがあります。

ビジュアル用のMIDIコントローラーを選ぶ

Chromatoseや他のビジュアルソフトウェア用にMIDIコントローラーを購入するときは、ノブやフェーダーの数だけを見てはいけません。

そのコントローラーが実際にどの解像度を送信できるかも確認しましょう。

確認しておきたい質問には、次のようなものがあります。

• 標準的な7ビットCC値しか送信できないか？
• ノブやフェーダーは14ビットCCを送信できるか？
• NRPNを送信できるか？
• ネイティブのMIDI 2.0メッセージに対応しているか？
• エンコーダー、フェーダー、センサーの物理的な解像度はどれくらいか？

コントローラーが14ビットや32ビットの出力をうたっていても、内部では解像度の低いセンサーを使っている場合があります。解像度の低いセンサーの値を大きなMIDI数値へと引き伸ばしても、物理的な精度が追加で生まれるわけではありません。

ビジュアル制御においては、解像度の高いノブやフェーダーのほうが、動き・色の変化・トランジションなどを目に見えてなめらかにできます。

標準的な7ビットMIDIは、ボタンやスイッチ、プリセットの選択、細かな調整が重要でないパラメーターには今でも十分役立ちます。連続的な視覚パラメーターに対しては、14ビットCC、NRPN、あるいはMIDI 2.0のほうが、はるかに良い結果を得られます。

Chromatoseで動作確認済みのMIDIコントローラーについては、対応アクセサリー ページをご覧ください。

ビット深度が意味すること

ビット は0か1のいずれかの状態を取ります。

ビット数が増えるほど、表現できる値の数も増えます。

取りうる値の数は次のように計算されます。

MIDIは、大まかな位置を決めるMSB（Most Significant Byte）と、細かい部分を埋めるLSB（Least Significant Byte）という2つの7ビットメッセージを組み合わせることでも、14ビットの解像度に到達できます。以下の14ビットの行はこの組み合わせを示したものです。試しに、それぞれの半分でビットを切り替えてみてください。

7ビットのノブは128通りの異なる位置を報告できます。14ビットのノブは16,384通りの位置を報告できます。

これが重要なのは、受け取る側のソフトウェアが、これらの位置をパラメーターの全範囲にマッピングし直す必要があるからです。

たとえば、ノブで画面上の図形を動かす場合を考えてみましょう。

• 7ビットMIDIでは、図形が取りうる水平方向の位置は128通りしかありません。
• 14ビットMIDIでは、16,384通りの位置を取れます。
• MIDI 2.0では、メッセージは40億通りを超える位置を表現できます。

ソフトウェア側で値を内部的に滑らかにすることはできますが、これによりレイテンシーが生じることがあるうえ、平滑化はコントローラーが送っていないディテールを復元することはできません。解像度の低い入力は、位置、スケール、色相、しきい値、フィードバック、変位といった敏感な視覚パラメーターを制御する場合には特に、目に見える段付きの動きを生み出すことがあります。

背景についてさらに詳しくは、2進数 を参照してください。

MIDI 1.0の基礎

MIDI 1.0 は1983年に初めて発表されました。異なるメーカーの楽器やその他の機器が、共通のデジタルメッセージのセットを使って通信できるようにするために作られたものです。音そのものは伝送しません。伝送するのは指示です。

代表的なMIDIメッセージには、次のようなものがあります。

• Note On： ノート番号とベロシティを含めて、ノートを開始します。
• Note Off： ノートを停止します。
• Control Change（CC）： ノブ、ペダル、音量、エフェクト量といった連続的なパラメーターを変化させます。
• Program Change： プリセットやプログラムを選択します。

1つのMIDI 1.0接続には16のMIDIチャンネルがあります。異なるチャンネルで送られるメッセージは、データストリームを分離して選択的に受信できるようにするもので、これによりシステム内の各デバイスやパートが自分に関係のあるチャンネルだけを聞き取ることができ、送信側・受信側が多いセットアップでもより細かな制御とすっきりしたルーティングが可能になります。

MIDI 1.0のメッセージ値のほとんどは、0〜127の7ビット値です。たとえば、標準的なCCメッセージには次のものが含まれます。

コントローラー番号がパラメーターを特定し、値がその現在位置を表します。

たとえば、

は、CC番号1がおよそ中間の位置に設定されていることを意味します。

MIDI 1.0では、ノートベロシティも常に7ビットです。

現在市場に出回っているMIDIコントローラーの大多数は、今も主にMIDI 1.0で通信しています。新しめの、あるいはより設定の自由度が高いコントローラーの中には、14ビットCCやNRPNといった高解像度のMIDI 1.0オプションを備えているものもあります。

MIDI Associationは、MIDI 1.0メッセージの概要 と、詳細なCCリファレンステーブル を公開しています。

NRPN

NRPN はNon-Registered Parameter Numberの略です。MIDI 1.0の拡張機能のひとつで、アドレス空間を広げるものです。標準の128個のCC番号の代わりに、16,384個の個別パラメーターアドレスが使えるようになり、それぞれが0〜16,383の14ビット値を持ちます。

NRPNパラメーターはメーカーやソフトウェア開発者によって定義されます。同じNRPN番号でも、デバイスが異なればまったく別のパラメーターを制御することがあり、Chromatoseも自身のNRPNパラメーターを、あらかじめ登録された固定のアドレス一覧に紐づけているわけではありません。「MIDI Learn」の際には、コントローラーが送ってきたNRPNアドレスをそのまま検知して学習するだけです。

NRPNの更新は、4つのCCメッセージから構成されます。

上で見たMSB/LSBの組み合わせと同様に、これらの各バイトもMSB × 128 + LSBという式から作られます。NRPNはこの計算を2回適用しているだけで、1回はアドレス用、もう1回は値用です。

この2つのアドレス値から、0〜16,383のNRPNコントローラー番号が作られます。

この2つのData Entry値から、0〜16,383のパラメーター値が作られます。

これによりNRPNは次のようになります。

実際の計算の流れを、2つの例で見てみましょう。

例1

例2

下のウィジェットで実際に試してみましょう。初期状態は例1の数値になっています。

選択されたNRPNパラメーターは、別のパラメーターが選択されるか選択が解除されるまで、そのMIDIチャンネル上で有効なままです。これによりこのプロトコルはステートフルになります。つまり、それ以降のData Entryメッセージは、最後に選択されたパラメーターに適用されます。

NRPNが選択されている間も、他のCC番号は引き続き通常どおり機能します。NRPNを使用しても、CCシステム全体が乗っ取られるわけではありません。

NRPNは、高い解像度と、大規模なアプリケーションに十分なパラメーター番号の両方を提供するため、ビジュアルソフトウェアにとって有用です。設定可能なコントローラーでは、NRPNが利用可能な出力形式として採用されるケースが増えていますが、対応はまだ一般的とは言えません。

WikipediaのNRPNの記事 もあわせてご参照ください。正規のコントローラー割り当てについては、MIDI Associationの公式リファレンステーブル を利用してください。

14ビットCC

14ビットのCCメッセージは、MIDI 1.0の拡張です。2つの通常の7ビットCCメッセージを組み合わせて、1つの高解像度な値にします。

前述のとおり、最初のメッセージがMSBを運びます。これは10進数でいう左側の桁のような「粗い」部分で、値のおおまかな範囲を決定します。2番目のメッセージはLSBを運び、MSBの各ステップの間を埋める「細かい」詳細にあたります。

理解しやすくするために、まず10進数で考えてみましょう。12,345という数字を書くとき、左側の桁（12,000）が全体の大きさを決め、右側の桁（345）が精度を加えます。MIDIの14ビット値もこれと似た仕組みで動作しますが、10進数ではなく2進数で行われます。

1つのMIDIメッセージが送れる値は0〜127（7ビット）だけです。より大きな数値を作るには、この2つの値を組み合わせます。

• MSBが128刻みで大まかな位置を決めます。
• LSBがそのステップの中の正確な位置を埋めます。

たとえば、MSBが10、LSBが64の場合、次のように14ビット値に組み合わされます。

つまり、128通りの位置しか取れなかったところが、MSBとLSBを組み合わせることで16,384通りの位置を取れるようになり、はるかに滑らかで精密な制御が可能になります。

MIDI 1.0では、ペアになったCCメッセージのために次のコントローラー範囲が予約されています。

このペアは常に32離れています。

この2つの値は次のように組み合わされます。

これにより0〜16,383の値が得られます。

64以上のCC番号はこのペアリングの仕組みには含まれません。これらはサステインペダル、音色コントロール、エフェクト、RPN・NRPNの制御、チャンネルモードコマンドといった通常の機能を引き続き果たします。

14ビットCCの欠点は、コントローラーが2つのメッセージを送信しなければならず、受信側がそれらを正しく組み合わせなければならないことです。また、通常の7ビットCCよりも多くのMIDI帯域幅を必要とします。

前述のNRPNとは異なり、14ビットCCはアドレス指定できるパラメーターを増やすものではありません。標準的な7ビットCCと同じ128個のコントローラー番号に対して、精度を追加するだけです。

高解像度CCは、設定可能なコントローラーではますます一般的な選択肢になりつつありますが、ほとんどの機器では標準的な7ビットCCが今もデフォルトです。

公式のCCペアリングと予約済みのコントローラー番号は、MIDI AssociationのMIDI 1.0 CCテーブル に一覧化されています。

RPN

RPNはRegistered Parameter Numberの略です。

RPNパラメーターはMIDI仕様によって標準化されています。特定のRPNは、対応する機器の間で同じ意味を持つはずです。

例としては次のようなものがあります。

• Pitch Bendの感度
• チャンネルのファインチューニング
• チャンネルのコースチューニング

MIDI AssociationのCCリファレンス には、公式に定義されたRPNの割り当てが記載されています。

RPNは、前述のNRPNとまったく同じ仕組みで動作します。組み合わせの計算方法も、4つのメッセージから成るシーケンスも、ステートフルな選択の挙動もすべて同じです。唯一の違いは、パラメーターの選択に使うCC番号で、CC 99とCC 98の代わりにCC 101とCC 100を使います。

予約済みCC番号

NRPNとRPNは、どちらもこの共通の予約済みMIDI 1.0 CC番号セットから構成されています。

MIDI 2.0

MIDI 2.0 はMIDI 1.0の基本的な考え方を維持しつつ、そのメッセージをUniversal MIDI Packet 、略してUMPと呼ばれる新しいパケットフォーマットに包んで送ります。UMPは特定のMIDIバージョンに縛られない共通のコンテナフォーマットであり、1つのUMPストリームでMIDI 1.0のメッセージとMIDI 2.0のメッセージの両方を、あるいはその両方を並行して運ぶことができます。

MIDI 2.0のメッセージははるかに高い解像度を持ち、1つのメッセージでより多くの情報を運ぶことができます。

主な解像度の変化は次のとおりです。

通常のMIDI 2.0 CCメッセージは、引き続き0〜127のコントローラー番号を使いますが、その値は32ビットです。

コントローラー番号が答えるのは、引き続き次の問いです。

どのパラメーターが制御されているか？

32ビットの値が答えるのは、次の問いです。

そのパラメーターは現在どこに設定されているか？

物理的なノブが実際に40億通りの位置を測定しているわけではありません。コントローラーは12ビット、14ビット、あるいは16ビットのセンサーを内蔵し、その測定値を標準的な32ビットのMIDI 2.0の値範囲へとスケーリングしていることがあります。

MIDI 2.0は、複数メッセージにまたがるRPNやNRPNのシーケンスを、完結したメッセージに置き換えます。

• Registered ControllersがMIDI 1.0のRPNを置き換えます。
• Assignable ControllersがMIDI 1.0のNRPNを置き換えます。

それぞれのタイプは、16,384個のパラメーターアドレスと、最大32ビットの解像度を持つ値を提供します。アドレスと値は1つのメッセージにまとめて含まれるため、CC 99、98、6、38を一連のシーケンスとして送信する必要はありません。

これはより単純で信頼性が高い方法です。完全なパラメーターアップデートが1つのパケットとして届くからです。MIDI Associationは、MIDI 2.0のRegistered ControllersとAssignable Controllers についてより詳しい説明を提供しています。

MIDI 2.0はさらにGroupsという概念を導入しています。1つのUMPエンドポイントは16個のGroupを含むことができ、各Groupには16個のMIDIチャンネルが含まれます。

Groupは、仮想的なMIDIケーブルやポートのようなものです。1つの接続で、複数の独立したMIDIチャンネルのセットを運べるようになります。

より広く、規範的でない概要については、WikipediaのMIDI 2.0 を参照してください。

後方互換性

MIDI 1.0のデバイスは、ネイティブのMIDI 2.0メッセージを直接理解することはできません。

後方互換性は、ネゴシエーション、フォールバック、変換によって提供されます。

• 2台のMIDI 2.0デバイスは、ネイティブのMIDI 2.0メッセージを使用できます。
• MIDI 2.0デバイスは、相手のエンドポイントがMIDI 2.0に対応していない場合、MIDI 1.0を使って通信できます。
• 同等のメッセージが存在する場合、ソフトウェアやハードウェアがMIDI 1.0とMIDI 2.0の間で変換を行うことができます。

MIDI 2.0からMIDI 1.0への変換では、利用できる解像度が下がり、新しいMIDI 2.0の機能の中にはMIDI 1.0に相当するものが存在しないものもあります。

MIDI Capability Inquiry 、通称MIDI-CIは、対応する機器同士が、サポートしている機能を検出し、ネゴシエーションするための仕組みを提供します。

2026年時点で、MIDI 2.0対応のコントローラーやソフトウェアは入手可能ですが、MIDI市場全体の中ではまだ比較的小さな割合にとどまっています。対応は拡大しつつあり、より多くのOS、コントローラー、楽器、アプリケーションがネイティブのMIDI 2.0機能の実装を始めています。MIDI Associationは、The State of MIDI 2.0 で最新の概要をまとめています。

ワイヤレスMIDI

ケーブルは動きの邪魔になりますし、ビジュアルパフォーマンスのセットアップにはただでさえ十分すぎるほどのケーブルがあるものです。知っておく価値のある主なワイヤレスMIDI規格は3つあります。MIDI over Bluetooth、WiFiやEthernetネットワーク経由のRTP-MIDI、そしてより新しいNetwork MIDI 2.0です。Chromatoseはこの3つすべてに対応しており、それぞれ到達距離、レイテンシー、セットアップの手間のバランスが異なります。

MIDI over Bluetooth

MIDI over Bluetooth、通称BLE-MIDIは、Bluetooth Low Energy接続を通じてMIDIメッセージを送信します。アダプターも共有ネットワークも不要で、ペアリングするだけです。

このエンコーディングはもともとAppleが開発したもので、2015年にMIDI Associationが正式な仕様として採用し、他のメーカーも互換ハードウェアを作れるようになりました。現在ではiOS、macOS、Windows、Androidで幅広くサポートされています。

メリット：

• ケーブルやアダプターが一切不要な、完全なワイヤレス接続。
• iOSでは追加のドライバーやアプリなしで、そのまま使える。
• 消費電力が低く、小型でバッテリー駆動のコントローラーに適している。
• 幅広いクロスプラットフォーム対応。

デメリット：

• 到達距離は一般的なBluetoothの範囲、おおよそ10メートルに限られ、壁越しや電波が混雑した環境ではさらに短くなる。
• 有線やネットワーク接続と比べて帯域幅が限られており、CCトラフィックが多く続くとジッターが発生することがある。
• 接続の安定性はコントローラーのメーカーやファームウェアのバージョンによって差がある。
• Bluetooth全般につきものの、よくあるペアリングの手間。

ChromatoseはMIDI over Bluetoothに対応しています。セットアップ手順はマニュアルの「MIDI接続」セクション を、デバイスの接続が維持できない場合は「トラブルシューティング」セクション を参照してください。CME WIDI Master のようなワイヤレスBluetoothアダプターを使えば、既存の有線機材にBluetooth MIDIを追加することもできます。

RTP-MIDI

RTP-MIDIは、AppleMIDIやNetwork MIDIとも呼ばれ、MIDIケーブルの代わりにEthernetやWiFiを使い、通常のIPネットワーク経由で標準的なMIDI 1.0のメッセージを送信します。

このプロトコルの基盤となる仕様は2004年に提案され、その後IETFによって、まずRFC 4695 として、続いて修正版がRFC 6295 として公開されました。Appleは2005年にMac OS X Tigerで、デバイス検出にBonjourを使う独自の実装を出荷しました。この実装はその後、ネットワークMIDIの事実上の標準となり、WindowsやLinux向けのドライバーやデーモンも提供されています。

メリット：

• ライセンスが不要で、オープンかつ無償で実装できる。
• ジャーナリング機構を備えており、再送信なしで失われたパケットを復元できるため、不完全なネットワークでもレイテンシーを低く保てる。
• ローカルネットワーク上で動作し、適切な設定を行えばインターネット経由でも動作する。
• iOSとmacOSのCore MIDIに直接組み込まれているため、Appleプラットフォームでは追加のドライバーが不要。

デメリット：

• デバイスは同じネットワーク上にあるか、リモートアクセス用に個別に設定されている必要がある。
• WiFi経由のレイテンシーとジッターは、有線Ethernetに比べて一般的に高く、予測しづらい。
• WindowsとLinuxはどちらもネイティブにドライバーを備えていないため、参加するにはサードパーティのドライバーやデーモンが必要。

ChromatoseはRTP-MIDIに対応しており、マニュアルの「MIDI接続」セクション では「MIDI over WiFi」として記載されています。Macでは、Appleのネットワーク経由でMIDI情報を共有する手順 に従ってネットワークセッションを設定し、Ableton Live のようなソフトウェアからMIDI ClockやCCをWiFi経由でChromatoseに送信すれば、コンピューターとiOSデバイスの間にケーブルは一切不要です。

Network MIDI 2.0

Network MIDI 2.0 は、Universal MIDI Packetをローカルなネットワーク経由で運ぶための、より新しい標準です。

仕様の最初のバージョンは2024年11月に策定されました。次のような環境で動作します。

• 有線Ethernet
• Wireless LAN
• 有線と無線が混在するローカルネットワーク

MIDI 1.0とMIDI 2.0の両方のメッセージを、UMP形式で運ぶことができます。

Network MIDI 2.0にはいくつかの重要な機能が含まれています。

デバイス検出

デバイスはmDNS やDNS-SD といった、BonjourやZeroConfとも関連付けられる技術を使って、ネットワーク上に自身を告知できます。

IPアドレスを手動で入力する代わりに、アプリケーションは利用可能なMIDIデバイスの一覧を名前で表示できます。

セッション管理

ユーザーは、どのアプリケーションとデバイスが通信するかを選択できます。

複数の独立したMIDIセッションが同じEthernetやワイヤレス接続を共有でき、物理的なケーブルを差し替えることなく接続を変更できます。

ピアツーピア接続

Network MIDI 2.0対応デバイスは、中央のコンピューターを経由せずに直接通信できます。

MIDI 1.0とMIDI 2.0の両対応

同じネットワーク接続で、どちらのプロトコルを含むUMPメッセージも運ぶことができます。これにより、Network MIDI 2.0はMIDI 1.0からMIDI 2.0への移行期の橋渡しとして役立ちます。

パフォーマンスと信頼性

Ethernetは高い帯域幅、長いケーブル距離、そして低いレイテンシーを提供します。この仕様では、パケットの再送信、エラー訂正、認証といった任意の機構も定義されています。

Network MIDI 2.0はUniversal MIDI Packetを前提に特別に設計されており、両方のMIDIプロトコルに対応しています。これは、主にMIDI 1.0のバイトストリーム形式のメッセージ向けに設計された、前述のRTP-MIDIとは異なる点です。

ビジュアルパフォーマンスにおいては、Network MIDI 2.0によって、コントローラー、コンピューター、タブレット、映像システム、ステージ機材を、既存の有線または無線ネットワーク経由で接続しやすくなる可能性があります。将来的には、一部のセットアップにおいて、専用のUSBケーブルや個別のMIDIインターフェースの必要性を減らせるかもしれません。

対応はまだ初期段階にあり、両方のエンドポイントが標準規格を実装している必要があります。

正規の仕様ページはNetwork MIDI 2.0: User Datagram Protocol for Universal MIDI Packets です。

セットアップの詳細については、マニュアルの「MIDI接続」セクション をご覧ください。

ChromatoseのMIDI対応

Chromatoseは現在、次の接続方式に対応しています。

• 有線：USB
• ワイヤレス：MIDI over Bluetooth
• 有線／ワイヤレス：RTP-MIDI over Network
• 有線／ワイヤレス：Network MIDI 2.0

Chromatoseは現在、次のメッセージタイプに対応しています。

• 標準的なMIDI 1.0 7ビットCC
• 標準的なMIDI 1.0 7ビットNote On
• NRPN 14ビット
• MIDI Clock
• ネイティブのMIDI 2.0メッセージ（32ビットCC、Registered ControllersおよびAssignable Controllers）対応（USB、Bluetooth接続）

RTP-MIDI（「MIDI over WiFi」）は前述のとおり 標準的なMIDI 1.0メッセージを伝送するものであり、ネイティブのMIDI 2.0メッセージは伝送しません。

コントローラーの接続方法とMacro Knobへのマッピングについては、マニュアルの「MIDI」セクション を参照してください。7ビットのコントローラーで段階的でカクついた動きが見られる場合は、マニュアルの「トラブルシューティング」セクション でCC Smoothingの設定について説明しています。