MIDI Sans Frontières

Analyse des problèmes relatifs à la communication musicale sur IP

Mémoire présenté en vue de l’obtention du grade de Licencié en informatique par Van Schel André

Contexte Tendance actuelle : Support de tous les

médias sur infrastructure unique. Données Téléphonie Vidéo-Conférence

La communication musicale est elle supportée ? Transfert de fichiers : OK Streaming : OK (temporisation importante) Communication ?

Utilisations TéléOrchestra Simplification connectique Serveur de sons

Pôles

PSYCHOACOUSTIQUEseuil

mécanisme

TRANSPORT MIDIscénarioimpactcause

conséquence

RESEAUprotocoles

H.323QoS

MIDIprotocolemessages

ADSR

INTERACTIONMUSICALE

MIDI

• Musical Instrument digital interface• Description de performance musicale• Pas le son , les actions !• Touche pressée, touche relâchée …• Au départ prévu pour être transporté sur un simple

câble entre instruments de musique.• Débit faible• Différence du son d’un générateur à l’autre

• Etudes :• Protocoles• Structure des messages• Interprétation des messages

Interprétation des messages par le récepteur

Le récepteur génère le son selon une enveloppe (ADSR) dont les points importants sont déterminés par les messages notes on – notes off

TIME

ATTACK DECAY SUSTAIN RELEASE

NOTE ON NOTE OFF

Amplitude et pente en fonction de lapression exercée

(Dans le msg Note On)

Psychoacoustique

Pourquoi ?• Détermination de seuil de perception• Mécanismes d’anticipation• Calcul de vitesse• Détermination de limites acceptables

La prudence est nécessaire dans l’utilisation de résultats empruntés !

Transport MIDI Etudes des contraintes propres aux

réseaux sur la communication musicale Identification des problèmes Détermination de leurs causes

(influence sur le choix d’architecture réseau)

Portée des problèmes (Parfois en regard aux résultats psychoacoustique)

Solutions

Analyse des problèmes de transport MIDI Le cas 2 par exemple montre que l’existence d’une seule perte peut influencer toute le performance Nécessité d’analyser systématiquement les différents scénarios. Attention : on situe notre travail au niveau des hosts

TIM E

SENDE R

RE CEIVER

Note O n Note O ff

CAS 1

TIME

SENDER

RECEIVER

Note On Note Off

CAS 2

TIME

SENDER

RECEIVER

Note On Note Off

CAS 3

TIME

SENDER

RECEIVER

Note On Note Off

CAS 2

TIME

ATTACK DECAY SUSTAIN RELEASE

NOTE ON NOTE OFF

Amplitude et pente en fonction de lapression exercée

(Dans le msg Note On)

TIME

ATTACK DECAY SUSTAIN RELEASE

NOTE ON NOTE OFF

Amplitude et pente en fonction de lapression exercée

(Dans le msg Note On)

Dans ce cas, faut t’il jouer la note ou pas ? Cela dépend des caractéristiques du générateur de sons.

Mécanisme mis en place

Temporisation en regard des seuils de perception (parler de la distance entre musicien) et la vitesse du jeu.

Retransmission d’état :• Intégré aux messages (compressé)• À intervalles :réguliers, croissant

Prise en compte des caractéristiques ADSR Anticipation (basculement partiel du délai

réseau sur le jeu de l’émetteur) en fonction de la vitesse du jeu

Réseau

Choix de protocoles Analyse par couches Choix :

Couche Réseau : IP (répandu) Couche Transport

• TCP : mauvais candidat : mécanisme de fenêtre glissante inapproprié. Blocage en cas de perte

• UDP : Mode non connecté. Pas d’ordonnancement, pas de contrôle de perte. Adapté mais incomplet.

Couche Application : RTP/RTCP (addition de l’horodatage et des numéros de séquences au-dessus de UDP, rapport de réception) Outils pour la mise en œuvre du control de flux et de la correction d’erreur aux niveaux des systèmes d’extrémités.

Extension : H.323

H.323 : Paquet Based Communication systems Différence entre communication MIDI et Voip =

Traitements dans les systèmes d’extrémités matérialisés en codecs

• Alias• Annuaire• Gestion de conférence• Bases de données hiérarchiques• Support de point à point et multipoint• Contrôle d’admission• Traduction d’adresse• Identifiant (e-mail traduit en adresse transport)• Négociation quand plus de 2 participants• Mobilité.

QoS (Quality of Service)

Pas appliquée sur IPv4 (IPv6?) Gestion sous entités administratives

différentes Analyse de modèles de QoS Choix de DiffServ (classes de trafics à priorités

différentes)• Economique (pas de réservation car le trafic est

fortement variable)• Différencié (priorité pour les trafics sensibles)

Famine ?

Mesure de la qualité

• Dans le son en général • Mesure par groupe

d’auditeurs• Emergence de logiciels de

mesure

• En musique• Absence d’un modèle

psychoacoustique permettant de quantifier l’apport des méthodes

• Mesure par groupe d’auditeurs

Conclusions

• MIDI n’est pas le candidat idéal, il est fait pour décrire les actions du musicien pas la musique.

• Le succès des communications musicales sur Internet est ponctuel de par la grande variation de délai que l’on peut y rencontrer.

• Les mécanismes mis en place permettent clairement de repousser les limites d’utilisation sur Internet.

• L’utilisation sur une infrastructure supportant les mécanismes de QoS permet la transmission MIDI conformément aux modèles sélectionnés.