以Mif4为硬件基础的TimeCode的研究

以Mif4为硬件基础的TimeCode的研究

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2015-12-08 BQuill


什么是TimeCode

1. 参考文章

MIDI timecode from WIKIPEDIA
MIDI Time Code(MTC)
SMPTE timecode

2. 工作原理

Time code 最早是为了解决行业内音视频同步问题而发明的编码,目前也被广泛应用于录音,影视行业,用来解决数据同步问题。LTC (Longitudinal Time Code)也称之为纵向时间码或线性时间码(Linear Time Code)。SMPTE time code 是LTC的一种编码方式。而MTC是SMPTE同步码在MIDI的表现方式。


什么是Mif4

0. 我们的需求:

  • 需要一种办法来实现,解决我们设备的数据帧和其他广播电视设备数据的同步问题。
  • 需要知道所有数据输出设备的输出帧率。
  • 一个起始信号能够让所有设备都明知:开始输出第一个数据帧的时间。
  • 一个结束信号能够让所有设备都明知:最后一帧数据帧的时间。
  • 所有设备每一个数据帧都有一个统一时间的时间戳。

1. Mif4 工作方式

  • Mif4是一款 timecode同步设备
  • Mif4可以产生/转换/同步 LTC(SMPTC)和MTC信号
  • Mif4可以通过USB线缆与PC相联,被OS识别为MIDI设备,通过PC发送控制信号,并接收MTC时间戳。**

Mif4,对于我们的主要用途是:编写软件,利用PC控制Mif4的MTC的发送和停止,并接收Mif4的返回的时间戳信息(MTC 时间戳)作为离线数据时间参考

2. 如何使用与测试Mif4

请参照Mif4 Manual。
Mif4通过USB线缆连接PC之后,默认工作在(Display:TC;Source:Gen)模式,也是我们使用的模式。
开启MMC软件,在右上侧的下拉菜单中选择mif4,作为midi设备。下面选择帧速率,点击 三角形Play按钮,Mif4即开始time code输出,显示屏上也会显示相应的时间码。


3. 如何利用Mif4,让我们的设备和其他设备同步

Mif4可通过USB线缆与PC相联,在PC上显示为MIDI in/out设备。 经测试,PC上可以发送数据帧控制mif4,来开启/停止/设置time code。


4. 调试准备


Mif4 官方主页/驱动/设置工具/手册

  • 安装驱动,在设备管理器中如下图所示,

    可以看到
    以Mif4为硬件基础的TimeCode的研究_第1张图片
    mif4_deviceDisplay.png-14.3kB
  • 安装LOOPMIDI,如下图所示:

    以Mif4为硬件基础的TimeCode的研究_第2张图片
    midi_loop.png-67.1kB

    这是一款virtual midi软件,可以虚拟出midi接口,用来调试数据。
    下面图中的VirtualPort和LoopMIDIPort是在loopMIDI中添加的。

  • 安装运行MidiOX
    这是一款 midi monitor软件,可以监测数据。

视窗如下图所示:


以Mif4为硬件基础的TimeCode的研究_第3张图片
ox1.png-326.7kB

监测数据之前,需要选择Midi设备


以Mif4为硬件基础的TimeCode的研究_第4张图片
ox2.png-324.6kB

以Mif4为硬件基础的TimeCode的研究_第5张图片
ox3.png-308.3kB
  • 安装MMC utility,这是mif4的公司(rosendahl)出针对Mif4的控制软件。如图所示:
    以Mif4为硬件基础的TimeCode的研究_第6张图片
    mmc.png-78.3kB

5. 数据帧调试

  1. MMC控制Mif4的控制数据:MMC中选择一个虚拟Midi口,点击MMC软件中的各个按钮,监测出MMC发送的设置和控制数据,作为我们软件中发送出的控制数据:
  • 时间设置帧: F0 7F 7F 06 44 06 01 21 00 00 00 00 F7

  • 暂停设置帧: F0 7F 7F 06 01 F7

  • 启动设置帧: F0 7F 7F 06 03 F7

  1. 监测Mif回复的数据帧
    修改MMC中的MIDI设备为Mif4.
    在MIDIOX中得到mif4回复的时间戳数据。
    以Mif4为硬件基础的TimeCode的研究_第7张图片
    timeStamp.png-31.5kB

具体如何使用,待商榷。

6. 软件调试

  • C++
    rtmidi
    注意: windows下,在宏定义中添加#pragma comment(lib,"winmm.lib")或者在linker里添加winmm.lib
    例子中有收发的的demo。

To-do:

  1. 用程序实现发送控制信息给mif4(1:发送设置信息.2:发送启动控制信息.3:发送停止控制信息)
  2. 实现接收mif4返回的时间戳
  • python
    rtmidi-python
    需要安装CPython

To-Do-List

  • [x] 测试Mif4在windows平台下工作方式
  • [x] 利用virtual Midi收发Mif4 Midi 信息
  • [x] 分析MTC发送格式
  • [x] 利用程序收发Mtc信息
    • [x] 收发功能
    • [ ] 多线程/回调/阻塞

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