بورت ميدي (PortMidi)

الهدف من بورت ميدي

يكمن الهدف الأساسي من بورت ميدي في تبسيط عملية تطوير تطبيقات MIDI عبر منصات مختلفة. بدون مكتبة مثل بورت ميدي، سيضطر المبرمجون إلى كتابة تعليمات برمجية خاصة بكل نظام تشغيل ونوع جهاز MIDI، وهو ما قد يكون مكلفًا للوقت ومستهلكًا للموارد. من خلال توفير واجهة برمجة تطبيقات (API) موحدة، تسمح بورت ميدي للمطورين بالتركيز على وظائف التطبيق الخاصة بهم بدلاً من التعامل مع التفاصيل التقنية المعقدة لواجهات MIDI المختلفة. هذا يسرع عملية التطوير ويحسن من قابلية نقل التعليمات البرمجية بين الأنظمة المختلفة.

الميزات الرئيسية لبورت ميدي

تتميز بورت ميدي بعدة ميزات تجعلها خيارًا جذابًا للمطورين العاملين مع MIDI:

قابلية النقل: تم تصميم بورت ميدي لتكون قابلة للنقل عبر مجموعة واسعة من أنظمة التشغيل، بما في ذلك Windows وmacOS وLinux. هذا يسمح للمطورين بكتابة التعليمات البرمجية مرة واحدة وتشغيلها على أنظمة مختلفة دون الحاجة إلى تعديلات كبيرة.
دعم أجهزة MIDI المتعددة: تدعم بورت ميدي مجموعة متنوعة من أجهزة MIDI، بما في ذلك لوحات المفاتيح MIDI، ووحدات التحكم، والمولدات الصوتية، وغيرها.
واجهة برمجة تطبيقات بسيطة: توفر بورت ميدي واجهة برمجة تطبيقات (API) سهلة الاستخدام تجعل من السهل إرسال واستقبال بيانات MIDI.
التعامل مع الوقت: توفر بورت ميدي وظائف للتعامل مع الطوابع الزمنية (Timestamps) لبيانات MIDI، مما يسمح بتسجيل وتشغيل دقيقين.
مفتوحة المصدر: بورت ميدي هي مكتبة مفتوحة المصدر، مما يعني أنها مجانية للاستخدام والتوزيع والتعديل. هذا يشجع على التعاون والمساهمة من المجتمع، مما يؤدي إلى تحسينات مستمرة.

كيف تعمل بورت ميدي

تعمل بورت ميدي عن طريق توفير طبقة تجريدية فوق واجهات MIDI الخاصة بنظام التشغيل. عندما يرسل تطبيق بيانات MIDI باستخدام بورت ميدي، تقوم المكتبة بترجمة هذه البيانات إلى تنسيق مناسب لنظام التشغيل الأساسي وجهاز MIDI المحدد. وبالمثل، عندما تتلقى بورت ميدي بيانات MIDI من جهاز، فإنها تقوم بتحويلها إلى تنسيق يمكن للتطبيق فهمه. هذا يسمح للتطبيق بالتعامل مع بيانات MIDI بطريقة موحدة بغض النظر عن نظام التشغيل أو الجهاز المستخدم.

تتكون بورت ميدي عادةً من مكونين رئيسيين:

واجهة برمجة التطبيقات (API): توفر واجهة برمجة التطبيقات مجموعة من الوظائف التي يمكن للتطبيقات استخدامها لإرسال واستقبال بيانات MIDI.
السائقون (Drivers): توفر السائقون واجهة بين بورت ميدي وأجهزة MIDI الفعلية.

استخدامات بورت ميدي

تستخدم بورت ميدي على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من التطبيقات المتعلقة بالموسيقى والصوت، بما في ذلك:

برامج محطات العمل الصوتية الرقمية (DAWs): تستخدم برامج DAWs بورت ميدي للتواصل مع أجهزة MIDI مثل لوحات المفاتيح ووحدات التحكم، مما يسمح للمستخدمين بتسجيل وتشغيل وتعديل الموسيقى.
برامج توليف الصوت: تستخدم برامج توليف الصوت بورت ميدي لتلقي بيانات MIDI من لوحات المفاتيح ووحدات التحكم، والتي تستخدم بعد ذلك لإنشاء الأصوات.
برامج التسجيل الصوتي: تستخدم برامج التسجيل الصوتي بورت ميدي لتسجيل بيانات MIDI من أجهزة MIDI، والتي يمكن استخدامها بعد ذلك لتشغيل الأدوات الافتراضية أو التحكم في أجهزة MIDI الخارجية.
برامج الأداء الحي: تستخدم برامج الأداء الحي بورت ميدي للتحكم في أجهزة MIDI أثناء الأداء، مما يسمح للموسيقيين بتغيير الأصوات والتأثيرات في الوقت الفعلي.
تطبيقات التثبيت الفني: تستخدم في التحكم في الإضاءة والأجهزة الأخرى المتزامنة مع الموسيقى.

مثال على استخدام بورت ميدي (C++)

يوضح هذا المثال البسيط كيفية إرسال رسالة MIDI بسيطة (Note On) باستخدام بورت ميدي في لغة C++:


#include "portmidi.h"
#include "porttime.h"
#include &ltiostream>

int main() {
  PmError status;
  PortMidiStream *midi;
  int deviceId = Pm_GetDefaultOutputDeviceID();

  if (deviceId == pmNoDevice) {
    std::cerr << "No default MIDI output device found." << std::endl;
    return 1;
  }

  status = Pm_Initialize();
  if (status != pmNoError) {
    std::cerr << "Could not initialize PortMidi: " << Pm_GetErrorText(status) << std::endl;
    return 1;
  }

  status = Pm_OpenOutput(&midi, deviceId, NULL, 0, NULL, NULL, 0);
  if (status != pmNoError) {
    std::cerr << "Could not open MIDI output: " << Pm_GetErrorText(status) << std::endl;
    Pm_Terminate();
    return 1;
  }

  // Send a MIDI note on message (channel 1, note 60, velocity 100)
  PmEvent event;
  event.message = Pm_Message(0x90, 60, 100); // 0x90 = Note On for channel 1
  event.timestamp = 0;

  status = Pm_WriteShort(midi, 0, event.message); // Send the message immediately
  if (status != pmNoError) {
    std::cerr << "Could not write MIDI data: " << Pm_GetErrorText(status) << std::endl;
  }

  // Wait a bit
  Pt_Sleep(1000); // Sleep for 1 second

  // Send a MIDI note off message (channel 1, note 60, velocity 0)
  event.message = Pm_Message(0x80, 60, 0); // 0x80 = Note Off for channel 1
  event.timestamp = 0;

    status = Pm_WriteShort(midi, 0, event.message); // Send the message immediately
  if (status != pmNoError) {
    std::cerr << "Could not write MIDI data: " << Pm_GetErrorText(status) << std::endl;
  }


  Pm_Close(midi);
  Pm_Terminate();

  return 0;
}

شرح الكود:

يبدأ الكود بتهيئة مكتبة PortMidi.
يتم تحديد جهاز الإخراج MIDI الافتراضي.
يتم فتح دفق إخراج MIDI.
يتم إنشاء حدث MIDI “Note On” وإرساله. يمثل هذا تشغيل نغمة موسيقية.
يتم الانتظار لمدة ثانية واحدة.
يتم إنشاء حدث MIDI “Note Off” وإرساله. يمثل هذا إيقاف النغمة الموسيقية.
يتم إغلاق دفق MIDI وإنهاء PortMidi.

هذا مثال بسيط جدًا، لكنه يوضح الخطوات الأساسية المتضمنة في إرسال بيانات MIDI باستخدام PortMidi.

بدائل لبورت ميدي

على الرغم من أن بورت ميدي مكتبة قوية ومرنة، إلا أن هناك بعض البدائل التي قد تكون مناسبة لبعض المشاريع:

RtMidi: RtMidi هي مكتبة C++ أخرى لإدخال وإخراج بيانات MIDI في الوقت الفعلي. تشبه RtMidi بورت ميدي في وظائفها، ولكنها قد تكون أسهل في الاستخدام في بعض الحالات.
Core MIDI (macOS): Core MIDI هي إطار عمل MIDI الأصلي لنظام macOS. يوفر Core MIDI تحكمًا كاملاً في أجهزة MIDI على نظام macOS، ولكنه يقتصر على هذا النظام الأساسي.
Windows MIDI API: Windows MIDI API هي واجهة برمجة تطبيقات MIDI الأصلية لنظام Windows. يوفر Windows MIDI API تحكمًا كاملاً في أجهزة MIDI على نظام Windows، ولكنه يقتصر على هذا النظام الأساسي.
Web MIDI API: Web MIDI API هي واجهة برمجة تطبيقات JavaScript تسمح لتطبيقات الويب بالتواصل مع أجهزة MIDI.

تحديات استخدام بورت ميدي

على الرغم من مزايا بورت ميدي، قد يواجه المطورون بعض التحديات عند استخدامها:

الإعداد الأولي: قد يكون إعداد بورت ميدي في البداية أمرًا صعبًا بعض الشيء، خاصة للمطورين الجدد في التعامل مع مكتبات C. يتطلب الأمر تنزيل المكتبة وتضمينها في مشروعك بشكل صحيح.
التوثيق: على الرغم من وجود توثيق لبورت ميدي، إلا أنه قد لا يكون شاملاً أو محدثًا دائمًا. قد يحتاج المطورون إلى البحث عن أمثلة وموارد إضافية عبر الإنترنت.
التعامل مع الأخطاء: من المهم التعامل مع الأخطاء التي قد تحدث أثناء استخدام بورت ميدي بشكل صحيح. يمكن أن يساعد فحص رموز الإرجاع من وظائف بورت ميدي في تحديد المشكلات وإصلاحها.

نصائح لاستخدام بورت ميدي بفعالية

لتحقيق أقصى استفادة من بورت ميدي، إليك بعض النصائح:

ابدأ بأمثلة بسيطة: قبل محاولة بناء تطبيقات معقدة، ابدأ بتجربة أمثلة بسيطة لإرسال واستقبال بيانات MIDI.
استخدم أدوات التصحيح: استخدم أدوات التصحيح لتتبع تدفق بيانات MIDI وتحديد أي مشاكل.
اقرأ التوثيق بعناية: خذ الوقت الكافي لقراءة توثيق بورت ميدي بعناية لفهم الوظائف المختلفة وكيفية استخدامها.
ابحث عن أمثلة وموارد إضافية: إذا واجهت مشاكل، ابحث عن أمثلة وموارد إضافية عبر الإنترنت. هناك العديد من المنتديات والمواقع الإلكترونية التي يمكن أن تساعدك.
شارك في المجتمع: انضم إلى مجتمع بورت ميدي وشارك في المناقشات. يمكن أن يكون هذا طريقة رائعة لتعلم المزيد والحصول على مساعدة من مطورين آخرين.

خاتمة

بورت ميدي هي مكتبة قوية ومتعددة الاستخدامات توفر طريقة موحدة ومبسطة للتعامل مع بيانات MIDI عبر منصات مختلفة. على الرغم من أن إعدادها الأولي قد يكون صعبًا بعض الشيء، إلا أن فوائدها من حيث قابلية النقل وسهولة الاستخدام تجعلها خيارًا جذابًا للمطورين العاملين مع MIDI. من خلال فهم الميزات الرئيسية لبورت ميدي وكيفية استخدامها بفعالية، يمكن للمطورين إنشاء مجموعة واسعة من التطبيقات المتعلقة بالموسيقى والصوت.