MIDI-Grundlagen: Noten, Kanäle, Controller und Clock verständlich erklärt

Drückst du eine Taste auf dem Masterkeyboard und in der DAW erklingt ein Flügel, ist durch das Kabel kein einziger Ton gewandert. MIDI überträgt nur Anweisungen: welche Taste, wie fest angeschlagen, auf welchem Kanal, wann losgelassen. Den Klang erzeugt erst das empfangende Gerät, ob Hardware-Synthesizer, Soundmodul oder virtuelles Instrument im Rechner.

Das macht MIDI flexibel und manchmal rätselhaft. Eine Spur klingt eine Oktave zu tief, das Haltepedal hängt, der Drumcomputer läuft dem Sequencer davon: Hinter fast jedem dieser Probleme steckt eine der Grundlagen aus diesem Ratgeber. Die Zahlenbeispiele kannst du mit den MIDI-Tools auf musiker-tools.de direkt nachvollziehen.

Steuerdaten statt Klang: was durch das Kabel geht

Jede MIDI-Nachricht beginnt mit einem Statusbyte, das festlegt, was passieren soll, etwa „Note an auf Kanal 3“. Danach folgen meist ein oder zwei Datenbytes mit den zugehörigen Werten. Von deren acht Bits sind nur sieben nutzbar, und deshalb begegnet dir in der MIDI-Welt immer wieder derselbe Bereich: 0 bis 127, also 128 mögliche Werte.

Weil nur Anweisungen gespeichert werden, bleibt eine MIDI-Aufnahme formbar. Du kannst falsche Töne korrigieren, das Tempo ändern, ohne dass sich die Tonhöhe verschiebt, oder dieselbe Spur mit Streichern statt mit Klavier abspielen. Eine Audioaufnahme ist dagegen der fertige Klang; wie der gespeichert wird, erklärt der Ratgeber Samplerate, Bittiefe und Bitrate. Alle Werte in diesem Artikel beziehen sich auf MIDI 1.0, das bis heute die gemeinsame Basis praktisch aller Geräte ist.

Note On und Note Off: Anfang und Ende eines Tons

Drückst du eine Taste, sendet das Keyboard eine Note-On-Nachricht mit Kanal, Notennummer und Velocity. Lässt du los, folgt Note Off mit derselben Notennummer. Die Tondauer steht nirgends als Zahl, sie ergibt sich allein aus dem zeitlichen Abstand der beiden Nachrichten. Viele Geräte senden statt Note Off ein Note On mit Velocity 0, beides bedeutet dasselbe.

Geht das Ende-Signal verloren, etwa weil du mitten im gehaltenen Akkord ein Kabel ziehst, klingt der Ton endlos weiter. Gegen solche hängenden Noten helfen die Nachrichten All Notes Off (CC123) und All Sound Off (CC120), die viele DAWs und Keyboards über eine Panik-Funktion verschicken.

Notennummern von 0 bis 127 und das Oktavproblem

Jede Notennummer steht für einen Halbton. Die 60 ist das mittlere C, die 69 das A mit 440 Hz, und ein Klavier mit 88 Tasten reicht von 21 bis 108. Zusammen decken die 128 Nummern gut zehneinhalb Oktaven ab, mehr als jedes akustische Instrument.

Die Nummer ist eindeutig, der Name nicht: Je nach DAW oder Hersteller heißt Note 60 C4 oder C3, vereinzelt auch C5. Der MIDI-Note-Konverter verwendet C4 = 60, die tiefste Note heißt dort C-1. Mit dieser Zählung gilt: Notennummer = (Oktave + 1) × 12 + Position in der Oktave, wobei C = 0, C# = 1 und so weiter bis B = 11 zählt. Für E2 ergibt das (2 + 1) × 12 + 4 = 40.

Achte auf die Schreibweise: Die Tools verwenden internationale Notennamen. Ein deutsches H gibst du als B ein, das deutsche B als Bb. Erhöhte Töne zeigt der Konverter mit Kreuz an, aus Note 61 wird also C#4.

Von der Notennummer zur Frequenz

In gleichstufiger Stimmung mit A4 = 440 Hz gilt: Frequenz = 440 × 2^((n − 69) ÷ 12), wobei n die Notennummer ist. Jeder Halbton multipliziert die Frequenz mit der zwölften Wurzel aus 2, rund 1,0595, und zwölf Halbtöne verdoppeln sie.

Für Note 45 ist (45 − 69) ÷ 12 = −2, also 440 ÷ 4 = 110 Hz, die leere A-Saite der Gitarre. Für das mittlere C ergibt sich (60 − 69) ÷ 12 = −0,75 und 440 × 0,5946 ≈ 261,63 Hz. Rückwärts rechnest du mit n = 69 + 12 × log2(f ÷ 440): Bei 196 Hz ist log2(196 ÷ 440) ≈ −1,167, mal 12 ergibt das −14, also Note 55 (G3).

Der MIDI-Note-Konverter rechnet fest mit 440 Hz. Für einen anderen Kammerton, etwa 442 Hz, nimm den Frequenz-Note-Konverter, in dem du den Bezugston einstellst und zusätzlich die Abweichung in Cent siehst. Die Notennummer bleibt bei jeder Stimmung gleich, nur die Frequenz verschiebt sich.

Velocity: die Anschlagstärke als Zahl

Die Velocity liegt zwischen 1 und 127. Was sie bewirkt, entscheidet allein der Klangerzeuger: Ein einfacher Synthesizer wird nur leiser oder lauter, ein gesampelter Flügel wählt zusätzlich zwischen sanft und hart angeschlagenen Aufnahmen, und manche Sounds öffnen mit steigender Velocity den Filter.

Wie dein Anschlag in Zahlen übersetzt wird, regelt die Velocity-Kurve des Keyboards. Kommst du trotz kräftigem Spiel kaum über 100, oder landet schon ein zarter Ton bei 90, passe die Kurve in Keyboard oder Plugin an, bevor du den Klang verwirfst. In der DAW lassen sich Velocities auch nachträglich bearbeiten, etwa um Akzente zu setzen oder starr quantisierte Passagen lebendiger zu machen.

16 Kanäle: wer hört auf welche Nachricht?

Noten, Controller und Programmwechsel tragen eine Kanalnummer von 1 bis 16, technisch übertragen als 0 bis 15. Ein Empfänger reagiert nur auf den Kanal, auf den er eingestellt ist. So steuert eine einzige Leitung bis zu 16 Klänge, etwa Bass auf Kanal 1, Pad auf Kanal 2 und Schlagzeug auf Kanal 10.

Kanal 10 hat eine Sonderrolle: General MIDI reserviert ihn für Schlagzeug. Dort löst jede Notennummer ein anderes Instrument aus, Note 36 die Bassdrum, 38 die Snare, 42 die geschlossene Hi-Hat. Bleibt ein Gerät stumm, prüfe der Reihe nach:

1. Die Verbindung: MIDI Out des Senders an MIDI In des Empfängers, bei USB das richtige Gerät als Eingang in der DAW.
2. Den Kanal: Sender und Empfänger müssen übereinstimmen, oder der Empfänger steht auf Omni und hört alle Kanäle.
3. Die DAW-Spur: Ist sie aufnahmebereit oder das Eingangs-Monitoring aktiv? Sonst kommt das Signal nicht beim Instrument an.
4. Doppelte Töne bei einem Keyboard mit eigener Klangerzeugung: Es spielt intern und zusätzlich über die DAW. Schalte Local Control (CC122) aus, dann klingt nur noch der Weg über den Rechner.

Control Change: Regler, Pedale und Automation

Control-Change-Nachrichten (CC) transportieren alles, was kein Ton ist: Pedale, Räder, Fader, Drehregler. Jede enthält eine Controller-Nummer und einen Wert, beide von 0 bis 127. Diese Nummern brauchst du am häufigsten:

• CC1 Modulation Wheel: das Modulationsrad, je nach Klang für Vibrato, Filterbewegung oder Überblendungen genutzt.
• CC7 Channel Volume: die Grundlautstärke eines Kanals.
• CC10 Pan: die Position im Stereobild, 64 ist die Mitte.
• CC11 Expression: Lautstärkeverläufe innerhalb des Rahmens, den CC7 vorgibt.
• CC64 Sustain: das Haltepedal, Werte bis 63 bedeuten aus, ab 64 an.
• CC74 Sound Controller 5: bei vielen Synthesizern die Filterfrequenz (Brightness/Cutoff).
• CC91 und CC93: der Anteil von Hall und Chorus.

Feinere Auflösung, Pitch Bend und die CC-Liste

Für feinere Abstufungen lassen sich Controller paaren: CC0 bis CC31 liefern den groben Wert (MSB), CC32 bis CC63 den feinen (LSB), zusammen ergibt das 128 × 128 = 16.384 Stufen. Pitch Bend und Aftertouch sind dagegen eigene Nachrichtentypen. Das Pitchbend-Rad arbeitet von Haus aus mit 14 Bit, seine Mittelstellung entspricht dem Wert 8.192.

Die MIDI-CC-Liste zeigt die gebräuchlichen standardisierten Nummern mit ihren englischen Originalnamen und filtert nach Nummer oder Begriff. Sie ist eine Auswahl, keine vollständige Abschrift der Spezifikation. Was ein bestimmtes Gerät mit einer Nummer tatsächlich macht, steht in seinem Handbuch.

Program Change und Bank Select: Klänge umschalten

Program Change wählt einen von 128 Klangplätzen. Welcher Klang dahinter liegt, bestimmt das Gerät; nur General MIDI legt eine feste Reihenfolge fest: 16 Familien zu je acht Instrumenten, von 0 (Acoustic Grand Piano) über 24 (Acoustic Guitar nylon) bis 127 (Gunshot). Die Program-Change-Liste zeigt alle 128 Einträge und lässt sich nach Nummer oder Name durchsuchen.

Übertragen werden die Werte 0 bis 127, viele Displays zählen aber von 1 bis 128. Die Querflöte trägt in General MIDI die 73 und kann im Gerätemenü als 74 auftauchen. Klingt ein Programm falsch, probiere zuerst die Nachbarnummer. Weil 128 Plätze für moderne Synthesizer nicht reichen, gibt es Bank Select: Erst wählen CC0 und CC32 die Bank, danach wählt der Program Change den Klang darin. Sendest du den Program Change zuerst, gilt er noch für die alte Bank.

MIDI-Clock: 24 Pulse pro Viertelnote

Damit Drumcomputer, Sequencer und Arpeggiator im selben Tempo laufen, sendet ein Master-Gerät die MIDI-Clock: 24 Timing-Nachrichten pro Viertelnote, dazu die Befehle Start, Stop und Continue. Eine Tempozahl wird nicht übertragen. Jeder Empfänger misst den Abstand der Pulse und leitet sein Tempo daraus ab.

Der Pulsabstand beträgt 60.000 ÷ (BPM × 24) Millisekunden. Bei 100 BPM sind das 60.000 ÷ 2.400 = 25 ms, also 40 Pulse pro Sekunde und 96 Pulse in einem 4/4-Takt. Bei 128 BPM schrumpft er auf 60.000 ÷ 3.072 ≈ 19,531 ms, das entspricht 51,2 Pulsen pro Sekunde. Im MIDI-Clock-Rechner gibst du Tempo und Beats pro Takt ein und liest Zeit pro Tick, Ticks pro Sekunde und Ticks pro Takt ab. Mehr zu Tempo und Taktarten steht im Ratgeber BPM und Tempo.

Da 24 durch 2, 3, 4, 6, 8 und 12 teilbar ist, fallen alle gängigen Notenwerte und Triolen auf ganze Pulse: