Uma alternativa para o cabo de MIDI

Por | 3 de janeiro de 2011

Como usar um cabo de rede comum para interligar equipamentos MIDI

Criado em 1983, o padrão MIDI continua sendo usado até hoje para conectar instrumentos musicais, entre si e entre computadores. Ultimamente, com a virtualização cada vez maior de instrumentos e processadores, o MIDI passou a ser usado para controlar plugins e softwares, a partir de teclados controladores e superfícies de controle, quase sempre conectados através de um cabo USB. Assim, a maioria das pessoas hoje usa o MIDI sem perceber. Mas para quem precisa interligar dois ou mais sintetizadores, ainda é preciso usar o “velho” cabo de MIDI.

A especificação original de MIDI define que o cabo deve ser blindado e composto de um par de condutores trançados, sendo que os conectores em ambas as extremidades devem ser do tipo DIN de 5 pinos (em 180º). Também determina que o comprimento máximo não deve ultrapassar 15 metros. O objetivo na época foi adotar um cabo balanceado de áudio, do tipo usado para microfones, evitando-se assim um cabo especial e, consequentemente, mais caro. A limitação do comprimento deste cabo tem sentido porque o MIDI transfere sinais digitais (pulsos) a uma taxa de 31.250 bps, ocupando uma banda maior do que o áudio. Portanto, comprimentos maiores resultariam em maior capacitância total, comprometendo a qualidade do sinal digital e podendo acarretar perda de comunicação – notas presas, controles fora de posição, etc. – um desastre indesejável para qualquer músico.

Quem lê a especificação de MIDI hoje vai achá-la um tanto antiquada, a começar pelos códigos de 8 bits e a taxa de transferência tão lenta. Mas a realidade é que o protocolo continua funcionando bem e, como existem milhares e milhares de equipamentos compatíveis com este padrão no mundo inteiro, fica muito difícil para a indústria modificá-lo, sobretudo porque o MIDI é um padrão que não tem um proprietário.

A ideia de usar um cabo de rede para transferir MIDI me veio por acaso. Em uma das aulas do curso de sintetizadores, eu precisaria conectar o notebook a um sintetizador antigo, que não possui USB. Teria então que usar dois cabos de MIDI conectados às portas MIDI In/Out da interface de áudio externa que uso com o notebook. Até aí, tudo bem. O problema é que eu precisava de cabos mais longos do que os que eu tinha disponíveis. Foi então que eu vi um rolo de cabo de rede no canto do estúdio e resolvi soldar nele uns conectores DIN que eu já tinha. Como o cabo de rede possui quatro pares trançados, pensei logo na possibilidade de usar dois pares, um para In-Out e outro para Out-In. Assim usaria um só cabo de rede para substituir os dois cabos de MIDI.

Deu certo em todos os testes práticos que fiz e passei então a usá-lo nas aulas que preciso deste setup. E mais, gostei tanto da ideia que substituí alguns pares de cabos de MIDI convencionais do estúdio por cabos de rede, simplificando alguns cabeamentos.

Os testes

O sinal que passa pelo cabo de MIDI é na verdade um sinal de corrente (cerca de 5 mA), que pode produzir uma tensão da ordem de 4 volts ou mais. Um aspecto interessante da conexão de MIDI (Fig.1) é que a entrada MIDI In é isolada eletricamente do equipamento através de um acoplador óptico e a malha de blindagem do cabo só é aterrada na saída MIDI Out. Isto foi concebido para evitar loops de terra e, consequentemente, ruído no áudio do instrumento.

midi_cat5_01Figura 1 – Conexão de MIDI

Comparando as características do cabo balanceado de áudio (definido pela especificação de MIDI) e do cabo Cat5e, podemos ver que a capacitância deste último é relativamente mais baixa, o que possibilita a transferência de sinais com banda mais ampla. Para comprimentos de cabo não muito grandes, a impedância não é significativa para o sinal de áudio e nem para o sinal de MIDI, que, como já vimos, opera numa taxa de transferência bastante baixa. Portanto, não haveria comprometimento em relação à resposta de frequências. Por outro lado, a falta de blindagem no cabo Cat5e poderia ser um problema, já que o sinal de MIDI não é balanceado e a proteção contra indução de ruídos fica por conta da malha de blindagem. Mas os resultados foram bastante favoráveis, como veremos a seguir.

Cabo

Capacitância*

Impedância**

Áudio (par trançado, blindado)

72 pF / m

50 a 110 ohms

Cat5e (par trançado, não blindado)

52 pF / m

100 ohms

* valores medidos nos testes

** valores típicos, especificados pelos fabricantes

Para implementar meu cabo de MIDI “duplo”, usei dois pares (quaisquer) do cabo Cat5e, um para cada “cabo” de MIDI, e como o Cat5e não possui blindagem, o pino 2 (central) dos plugues DIN (Fig.2a) não foi conectado. Para quem quiser montar um cabo semelhante, aconselho deixar para fora da capa do cabo Cat5e cerca de 20 cm de cada par, para que o cabo alcance com folga os conectores de MIDI In e MIDI Out do equipamento. Para dar um acabamento razoável e ao mesmo tempo proteger as partes expostas dos pares do Cat5e eu usei espaguete termo-retrátil (veja Fig.2b).

midi_cat5_02a          midi_cat5_02b

Figura 2 – Montagem de 2 “cabos” de MIDI em um só cabo Cat5e

Apesar de funcionar na prática, resolvi fazer alguns testes mais apurados, com o objetivo de avaliar a deterioração do sinal, o vazamento de sinal (crosstalk) e a indução de ruído em cabos com diferentes comprimentos (no caso, 6m, 20m e 70m).

No que se refere à qualidade do sinal recebido, pode-se observar que o sinal chega praticamente perfeito pelo cabo de 4m (Fig.3a). À medida que o comprimento do cabo aumenta (Fig.3b e Fig.3c), ocorre um “ringing” nos pulsos, provavelmente devido à reflexão do sinal no cabo, consequência do desequilíbrio de impedância entre o circuito e o cabo (que em distâncias maiores passa a ser relevante, pois o cabo se comporta como uma linha de transmissão). No entanto, devido à natureza digital do sinal, este grau de deterioração ainda não é suficiente para impedir que o receptor reconheça os dados corretamente (obviamente, se fosse um sinal de áudio analógico, já estaria inaceitável).

midi_cat5_03

Figura 3 – Deterioração do sinal através de cabos Cat5e com diferentes comprimentos

O crosstalk de um par para outro no cabo foi avaliado pelo método FEXT (far-end crosstalk), com o equipamento A enviando dados por um dos pares e verificando-se o quanto de sinal aparece no outro par, na extremidade oposta do cabo, conectada ao equipamento B. Como era de se esperar, as perturbações no sinal são maiores quanto maior o comprimento do cabo. Mas aqui também, apesar de visivelmente fortes, não chegam a comprometer a transferência dos dados de MIDI.

midi_cat5_04

Figura 4 – Crosstalk do sinal de um par para outro

Para avaliar a deterioração produzida por interferência eletromagnética, os cabos foram enrolados em um motor elétrico operando com velocidade variável. Como o cabo Cat5e não é blindado e a transmissão de MIDI não usa sinal balanceado, esta poderia ser a situação mais crítica. Igualmente aos experimentos anteriores, as perturbações no sinal foram maiores quanto maior o comprimento do cabo, entretanto, também nesta situação a transferência dos dados continuou a ocorrer perfeitamente.

midi_cat5_05

Figura 5 – Interferência eletromagnética

Conclusão

A principal vantagem de se usar um cabo de rede para transferir MIDI é o custo, já que o metro do cabo Cat5e está em torno de R$ 0,90 e pode-se usar um só cabo para fazer duas conexões de MIDI, usando dois dos seus quatro pares de condutores internos. Outra vantagem é a possibilidade de usar este cabo com comprimentos acima de 15 ou 20 metros, sem perda de dados, o que não é recomendável quando se usa um cabo de MIDI convencional. Além disto, a cor azul se destaca mais, o que pode ser útil para se distinguir os cabo de MIDI dos cabos de áudio no rack de equipamentos. Uma possível desvantagem é o fato do cabo Cat5e ser um pouco mais rígido do que o cabo de MIDI, tornando-o inconveniente para uso ao vivo, mas que não chega a ser um problema para o caso de instalações fixas, como em um estúdio, por exemplo.

É importante observar que este artigo apresenta uma alternativa para o uso do cabo Cat5e para a transferência de dados de MIDI mas que, apesar dos testes terem sido muito bem sucedidos, este não é o cabo especificado oficialmente para tal finalidade. Portanto, os riscos do uso desta alternativa são de responsabilidade de cada um que decidir adotá-la.

O que posso afirmar é que realmente funciona bem e vale a pena. Tenho usado há algum tempo este tipo de cabo para sequenciar com um teclado sintetizador multitimbral, recebendo e transmitindo dados de MIDI através de vários canais simultaneamente de/para o computador, e até agora não percebi qualquer tipo de problema.

Artigo publicado na revista Música & Tecnologia em janeiro de 2011

Copyright ©2011 Miguel Ratton