WiFi MIDI, realidad y espejismo

Numerosas soluciones y productos ofrecen el uso de MIDI por WiFi como alternativa al cable. Antes de hacernos ilusiones, revisamos los más que posibles problemas y algunas posibles actuaciones paliativas ante ellos.

En un artículo sobre formas de integrar sintes iPad en entornos MIDI mencionábamos la posibilidad de usar MIDI sobre WiFi. Es una opción nativa en iPad y Mac, configurable en PC, y posible para cualquier sinte, teclado o dispositivo MIDI añadiendo hardware extra. Por ejemplo recientemente una noticia en portada de hispasonic presentaba el PUC, que permite convertir a WiFi MIDI cualquier dispositivo dotado del clásico MIDI DIN de 5 puntas.

Estas y otras noticias y productos (WIDI, KissBox, AirPower, Missing Link) nos traen de cuando en cuando la ¿promesa o ilusión? de disponer de conexión MIDI sin cables. Nos interesamos hoy por saber 'de verdad' sobre su (escasa) fiabilidad y sobre cómo intentar mitigar las causas de problemas en este tipo de conexión (si se os ocurren otros consejos no dejéis de compartidlos).

El artículo se centra en el estándar para WiFi MIDI, aunque hay productos que usan otras soluciones también en la banda de 2.4 GHz que es la ‘tradicional’ de WiFi (el reciente WiFi 802.11n usa la banda de 5GHz).

1) Con carácter general WiFi no es fiable para este tipo de aplicaciones, pero con algo de conocimiento y una pizca de buena suerte quizá pueda serte útil, siempre y cuando no tengas el vecindario literalmente 'atascado' por exceso de WiFis.

2) No recomendaría depender de WiFi en una gira o en actuaciones en lugares desconocidos, pero mientras funcione en el entorno particular de mi casa/estudio puedo usarlo… eso sí, teniendo a mano en un cajón cables para el día que deje de funcionar.

Desde luego, si no se puede asegurar que funcione bien y con garantías para el poco tráfico que genera MIDI, otros usos más exigentes como WiFi Audio quedan todavía peor parados.

Entender el porqué, y sobre todo conocer qué podemos hacer para intentar poner la cuestión WiFi a nuestro favor es lo que nos ocupará hoy. Pero para ello empecemos por el principio: MIDI en DIN de 5 puntas. Y luego revisaremos muy rápidamente MIDI sobre USB, MIDI sobre Ethernet y MIDI sobre Internet, porque MIDI sobre Wifi es un compendio de los problemas que aparecen en todos estos otros.

Si quieres ir ‘al grano’ de las posibles actuaciones para mejorar una conexión WiFi MIDI salta directamente a los dos últimos apartados del artículo.

La norma MIDI original data de los primeros ochenta. Definió como conector uno que ya estaba en uso por parte los fabricantes de sintetizadores: el DIN de 5 puntas. Es una elección un tanto ‘ridícula’ porque de las 5 puntas que tiene el conector (sin contar la corona, que sería un sexto punto eléctrico posible) sólo se usan 3 conexiones. Es además un conector (comparado con otros) ‘grandote’ y que pese a su tamaño no tiene ningún tipo de retención ante pequeños tirones. Incluso un jack estéreo (con sus 3 puntos eléctricos) hubiera sido una elección posible como elemento físico por el que enviar la señal MIDI.

Este comentario quiere hacer evidente la ‘irrelevancia’ del mecanismo físico por el que comunicamos las señales MIDI (la posibilidad de sustituirlo). Los mensajes MIDI se componen de bytes (en última instancia de bits) y el que los mandemos como determinada señal eléctrica por un cable MIDI con DIN5P es sólo una forma de transportarlos de un sitio a otro.

Un cambio mucho más significativo que el del tipo de conector o cable (que no afecta a la forma o señal en que se representan esos bits) sería el de embeber mensajes MIDI en otro tipo de sistema de comunicación.

Por ejemplo si escribo los bytes de un mensaje MIDI Note On (la ristra de unos y ceros) en un papel y lo meto en un sobre, tengo ‘transporte postal’ de MIDI. Algo bastante absurdo, porque los mensajes tardarían días en llegar a destino y además usar el servicio postal para comunicar dos sistemas que tengo en un mismo rack o sala es demencial. Pero es ilustrativo: el servicio postal admite que cargue en un sobre cualquier mensaje y lo lleva a otro lugar. Esto (en esencia y dejando de lado muchos detalles) es lo que hacen muchos sistemas de transmisión digital.

‘MIDI over Ethernet’ o ‘ USB MIDI ‘ son sendos ejemplos de introducir mensajes MIDI como carga útil dentro de ‘sobres’ en formato válido para transmitirlos por Ethernet o USB. De hecho se han definido estándares para MIDI sobre Ethernet y sobre USB, lo que hace posible no depender de productos exclusivos de un fabricante. Hará falta un adaptador que prepare ‘el sobre’ de acuerdo al estándar Ethernet o USB, pero internamente pueden llevar el mensaje MIDI y trasladarlo, para entregarlo en otro lugar.

No todos los fabricantes siguen el estándar. En su día varios fabricantes adoptaron su propio formato de ‘sobre’ para embeber MIDI en USB y ello exigía contar con ‘drivers’ específicos en el ordenador al que pretendiéramos conectarnos, pero actualmente ya va siendo mayoritaria la adopción del estándar.

Un equipo con conector USB MIDI que además sea MIDI Class Compliant (fiel al estándar) garantiza que puede unirse a un iPad, a un Mac, a un PC, a un Linux,… y ser reconocido (sin necesidad de instalación de drivers específicos).

Pero MIDI sobre USB es un estándar pensado al modo de las impresoras (y por eso utiliza el mismo conector que éstas). El equipo MIDI USB se debe conectar a un ‘host’, a un sistema inteligente (un ordenador, un iPad) que sea el que gobierne el diálogo. No es posible conectar, por ejemplo, varios teclados y módulos USB MIDI entre sí y pretender que se comuniquen directamente. Requieren el estar asociados a un ordenador dentro del cual, y con las aplicaciones oportunas, podremos decidir cómo conectar unos con otros.

En los tiempos del MIDI DIN5P nadie pensaba que un ordenador estuviera al lado del músico en el escenario. Estaba prevista la conexión y el diálogo directo entre instrumentos MIDI DIN5P. En los tiempos actuales, por el contrario, parece que nadie piensa en el músico que quiere evitar tener un ordenador cerca, casi nos ‘obligan’ a ello. Obligación que se torna literal cuando se trata de equipos sin MIDI DIN 5P y dotados sólo de USB MIDI, como pueden ser por ejemplo los Oxygen de M-Audio o los LaunchKey de Novation.

Las distancias que cubrimos con USB nunca son grandes (sólo metros) por lo cual el tiempo que tarda la señal en llegar de un sitio a otro es irrelevante. Son además conexiones generalmente dedicadas (salvo que hagamos uso de Hubs USB para conectar muchos dispositivos y tengamos colgando de un único ‘host’ una multiplicidad de dispositivos) y en las que el tráfico agragado no llega a ser tal que se produzcan ‘atascos’.

Una vez que hemos embebido MIDI en otro transporte, nos podemos beneficiar de las características de ese transporte. Por ejemplo, mientras una conexión MIDI no se recomienda más allá de 10 o 15 metros, una conexión Ethernet puede cubrir distancias mayores. Es más, Ethernet tiene una gran velocidad de transmisión y pueden coexistir en el mismo cable la señal MIDI y otras -por ejemplo audio- de igual forma que el servicio postal puede llevar cartas y paquetes de todo tipo mezclados durante el transporte. Sencillamente los diferentes tipos de tráfico se turnan en el uso del cable o para ser más precisos, sus mensajes se van despachando uno detrás de otro, formando si es necesario una cola en la que han de aguardar su turno. Debido a la enorme velocidad del Ethernet actual (a Gbps) no notamos normalmente el tiempo de espera en cola. Los mensajes se comunican tan rápido que se nos hace imposible apreciar retardos aunque estemos transmitiendo un altísimo número de canales MIDI y/o audio e incluso algún streaming de vídeo, todos combinados por un mismo cable.

Las soluciones de transporte MIDI+Audio+vídeo dentro de Ethernet son muy habituales para comunicar las distintas salas y plantas de un estudio de grabación o de un complejo de salas. Pueden basarse en hardware dedicado o simplemente en que los elementos MIDI, Audio y Vídeo necesarios se conectan a ordenadores que a su vez están conectados a Ethernet y hacen de ‘puente’. Gracias a ello podemos tener las máquinas ruidosas fuera del entorno privilegiado de las salas acústicamente tratadas en las que grabamos (si tener que realizar un cableado intensivo de audio/video/MIDI, tan sólo una conexión Ethernet); o podemos distribuir a los músicos en salas distintas pero permitir que graben conjuntamente; y así un largo etc. de aplicaciones útiles.

Al ser las distancias mayores, comienza a ser necesario plantearse las posibles latencias: los mensajes no pueden llegar ‘instantáneamente’. Esos tiempos de trasiego de los mensajes no se notarán dentro del contexto de un edificio (salvo que la red esté muy mal diseñada o dimensionada), haciendo perfectamente confiable la red Ethernet para una conexión virtualmente instantánea y sin conflictos reseñables en esa escala ‘interna’ al edificio.

Al menos si la red la tenemos suficientemente reservada para nuestro uso crítico. Si por la misma red estuviéramos haciendo un backup intensivo entre dos máquinas, es claro que nuestros mensajes MIDI deben esperar su hueco y la velocidad útil que nos ofrecerá la red para nuestro uso podrá ser insuficiente (se encuentra a menudo ocupada por ese otro tráfico). Pero en esos casos, la red Ethernet es de nuestra propiedad y siempre podremos hacer el backup por la noche, gobernar quién entra en la red y quien no en cada momento, o si hiciera falta montar una red dedicada.

Como un paso más allá, cualquier conexión a Internet (como la de un modem ADSL) puede permitirnos intentar comunicar en tiempo real dos puntos remotos y enviarnos (de nuevo) MIDI o MIDI+Audio o incluso MIDI+Audio+Video entre dos localizaciones remotas.

Podéis ver al respecto por ejemplo la reciente noticia https://www.hispasonic.com/amp/noticias/vst-connect-pro-permite-colaboracion-musical-distancia/38682.

Pero ahora ya sí, el tiempo que se consume para que los mensajes transiten de un lugar a otro no es despreciable. Hay una latencia que puede ser detectable y volver incómodo el intento de colaborar en tiempo real entre las dos sedes. No es lo mismo conectarse entre dos puntos de Madrid que entre Madrid y Nueva York.

Es más, no se trata sólo de la latencia por el puro recorrido de la distancia que separa las dos localizaciones. Se trata también de que Internet (o nuestra conexión hacia él –nuestro proveedor de servicios o cualquier otro nodo intermedio-) puede estar en un momento de alto tráfico, y por tanto con ‘atascos’ que ralentizan mucho la entrega. Lo que importa destacar es que el valor de esa latencia desgraciadamente no es fijo, puede variar (y mucho) a lo largo de una sesión, entre un mensaje y el siguiente, entre una hora y otra, etc.

Si el problema se produce en nuestra propia Ethernet (tenemos a varias personas viendo vídeos en YouTube o jugando online) siempre podemos poner nuestras reglas (¡fuera todos de YouTube, voy a grabar!) pero en Internet no somos jefes de nada y no podemos garantizar el tiempo de entrega ni sus variaciones.

No es más que la posibilidad de usar WiFi como transporte para señales MIDI. Hay un estándar para ello como lo hay para USB MIDI o MIDI sobre Ethernet. De hecho MIDI sobre Ethernet y MIDI sobre Wifi son dos aplicaciones del protocolo RTP-MIDI.

Core MIDI (en iPad/IOS y Mac) tiene definido el uso de conexiones tanto USB como Ethernet y WiFi como posible transporte MIDI y usa RTP-MIDI. Hay clientes para PC que permiten aportar este mismo tipo de conexión. Respecto a los sintes, hay pocos teclados que incorporan de serie la posibilidad WiFi MIDI. Pero a todos se les podría acoplar un sistema como el PUC (ver el enlace al principo del artículo) para hacer viable su conexión WiFi MIDI a partir de la habitual MIDI DIN5P.

Otros sistemas que se han comercializado son algo más particulares (no basados en estándares) como el Starr Labs AirPower (usa la frecuencia 2.4GHz pero con un interfaz radio propietario que no es WiFi), o The Missing Link (que usa transmisión WiFi de mensajes pero sin adoptar la solución estándar, aplica un protocolo propio).

Suena atractivo para evitar cableado, pero hay que plantearse la realidad. A cambio de evitarnos el cableado, MIDI sobre WiFi reúne lo peor de los casos que hemos estudiado:

• Tal como sucedía con MIDI sobre USB, está pensado sólo para conectar periféricos a un sistema inteligente. Exige la presencia de un ordenador o iPad con una aplicación donde definir quién se conecta con quien. No permite la conexión ‘directa’ entre instrumentos finales.
• En una conexión WiFi aunque poseemos el router o estación base, el aire no nos pertenece y puede estar siendo simultáneamente usado por otras muchas WiFis privadas de nuestros vecinos, con lo que la velocidad ‘nominal’ nos la tenemos que repartir. Estamos todos hablando en la misma plaza y eso aumenta el ruido, obliga a retransmisiones, nos obliga a callar cuando otros hablan y esperar nuestro turno… Como resultado, aunque mi Wifi esté capacitada para una cierta velocidad nominal, en un momento concreto la velocidad útil que puedo llegar a obtener puede ser notablemente inferior (por encontrarse el aire ocupado con otras WiFis cercanas).
• Hay que considerarlas la latencia, mucho mayor en WiFi que en Ethernet, superando a menudo el límite que la hace perceptible (y por tanto dañina).
• Además, al igual que sucede en Internet, como no somos los jefes capacitados para dictar quién usa y cuándo el aire, la latencia será no sólo más grande sino sujeta a una variabilidad enorme (que impide compensarla), en el momento en que haya otras WiFis en la zona.

Voy con esto último. Una latencia ‘fija’ sólo es mala cuando queremos interactuar entre los dos puntos remotos. Puede ser tolerable en muchas situaciones. Por ejemplo, para escuchar una conferencia por Internet no me importa especialmente la latencia. El que yo oiga al conferenciante unas decenas de milisegundos más tarde no resulta molesto, ni siquiera detectable. Pero cuando llega el turno de preguntas, ahí sí. Cuando el conferenciante dice ‘¿Alguna pregunta?’ entre lo que tarda en llegarme y lo que tarda mi frase ‘Sí, yo tengo una’ en llegarle a él, ya ha decidido que nadie tiene preguntas y continuado su charla.

En nuestro terreno: si quiero grabar a un músico remoto (que va a tocar sólo, frente a las pistas ya grabadas) no hay ningún problema aunque haya latencia. Siempre puede compensarse si es fija, y muchos sistemas lo harán automáticamente. Pero si quiero que un batería remoto y un percusionista local toquen ‘a la vez’ y oyéndose mutuamente para que interactúen, la latencia lo impide en cuanto alcanza un valor de 20 milisegundos (30 o 40 siendo generosos).

El que estos problemas sean mayores o menores no puede saberse de antemano en el caso WiFi. Depende de múltiples factores que no están bajo nuestro control ni el del fabricante.

Pensad (en términos simplistas) que una Wifi va tanto más lenta y con mayor latencia cuanto más ruido hay en el ambiente (ruido radioeléctrico, se entiende). Dejando de lado la posibilidad (poco frecuente pero real) de que una tormenta solar ensucie radioeléctricamente el ambiente, sí es mucho más posible que una nevera, un monitor estropeado o mal apantallado, etc. puedan ser focos de ruido invisible para nosotros pero molesto para la WiFi. Y sobre todo: todas las WiFis del vecindario se comportan como ruido frente a la nuestra. Cuantas más Wifis coexistan en un mismo espacio, peor lo pasan todas ellas.

En definitiva no es posible dar unas cifras universales y realistas de latencia en WiFi. Fijaos por ejemplo que la web sobre PUC no dice nada al respecto. Quizá incluso haya mucha dejadez (o caradura) al no mencionar siquiera el problema, pero lo que es cierto es que no pueden dar unas cifras, porque depende extremadamente de lo que exista en el ambiente donde vaya a usarse su producto.

Para tener una valoración razonable, me parece ilustrativo el estudio con cifras que aparece en http://chimera.labs.oreilly.com/books/1230000000545/ch06.html y que os resumo.

En ese artículo se comparan los resultados en la casa del autor, estando el router WiFi y el ordenador a unos 4 o 5 metros de distancia entre sí, y operando la WiFi tanto a 2.4 GHz como a 5 GHz.

Os aclaro esto último. La mayor parte de las WiFis que llevan ya unos años instaladas (basadas en las versiones A, B y G del estándar WiFi 802.11) operan en la banda de 2.4 GHz, pero los estándares más modernos de WiFi (802.11 AC o N) operan en banda de 5GHz. Cabe esperar muchas menos WiFis activas en banda 5 que en banda 2.4. Además las versiones recientes tienen mayor velocidad nominal. En conjunto cabe esperar mayor velocidad, menor latencia y menor varianza de la latencia en la banda de 5.

Las cifras son estas (mejor las adjetiváis vosotros):

En banda 2.4 GHz:

• Latencia media 6.22 ms., pero un 5% de los mensajes WiFi tardaban más de 34.87 ms. y de ellos un 1% tardaba más de 58.91 ms.

Es interesante apuntar que cuando se hizo el test aparecían una docena de WiFis en el ambiente (en mi propia casa, siendo un último piso de un torre alta y aislada aparece media docena).

En banda 5 GHz:

• Latencia media 0.90 ms., con un 5% de los mensajes tardando más de 1.58 ms. y un 1% tardando más de 7.89 ms.

La diferencia habla por sí sola. El uso en banda 5GHz parece prometedor, al menos hasta que se nos atasque el barrio con redes en esta frecuencia.

Cualquier no músico apreciará latencias de 50 ms., pero un músico se sentirá ya incómodo (con dificultades para interpretar) con cifras más bajas, en torno a los 20ms. La usabilidad de WiFi MIDI debemos ponerla por tanto en entredicho y si queremos que pueda funcionar necesitamos garantizarle activamente las mejores condiciones. Y cruzar los dedos: no todo depende de nosotros.

Vamos pues con las cosas que sí podemos intentar para mejorar el rendimiento.

A la vista de esas figuras desde luego hay que olvidarse de intentarlo en un ambiente desconocido (giras, actuaciones en salas, etc.). Además de las WiFis desconocidas que puedan existir allí, cuando llegue el público con sus móviles y tablets no sería de extrañar que llenen el aire de intentos de conexión WiFi. Sería asumir un riesgo impropio para un profesional.

Quedará por tanto relegado por tanto a entornos controlados, fijos y siempre cubriéndose las espaldas: parece poco recomendable lanzarse a la aventura WiFi sin contar con el respaldo del cable (tened a mano siempre en un cajón los interfaces y cables necesarios para el día que el aire esté ocupado).

Al ir adelante con la cuestión WiFi, al menos tened en cuenta estas recomendaciones:

• Probad primero la conexión por cable. Si ya se aprecia latencia con ella, introducir Wifi no hará sino empeorar las cosas. Hay que optimizar primero la configuración del software (drivers de baja latencia, ajustar el tamaño de los búferes a la baja todo lo posible sin que se manifiesten ‘clicks’, reducir la polifonía, … todos cuantos consejos dé nuestro software a efectos de reducción de la latencia habrán de aplicarse).
• Preferiblemente usad routers con capacidad 802.11n puesto que es de mayor velocidad general (y por tanto menor latencia) y está capacitada para el uso de la banda alta, en la que normalmente esperamos menos ocupación.
• Si tenemos router 801.11n, desactivar en él la compatibilidad con los estándares más lentos (a, b, g). Cuando el router está en modo compatible, periódicamente conmuta a los modos lentos para sondear si hay alguien que quiera conectarse (ni que decir tiene que como aparezca algún dispositivo lento y se conecte todavía peor)
• Si podéis usad un router Wifi dedicado sólo para esta cuestión de WiFi MIDI, no aprovechéis el mismo que ya tengáis para la conexión a Internet u otros usos. En lo posible usad el router ‘antiguo’ para acceso a Internet (y configuradlo para que use la banda de 2.4) y usad un router moderno capacitado para la banda de 5GHz (lo más probable es que compitáis con menos WiFis vecinas en esta banda alta).
• Si tenéis que usar un solo modem Wifi o si los dos tienen que estar en banda 2.4 sería bueno si podéis prescindir totalmente del uso de Wifi en casa para acceso a Internet (realizándolo por cable), de forma que la WiFi quede sólo para la cuestión MIDI. Es decir, los ordenadores de acceso a Internet por cable: sacadlos de la WiFi.
• Realizad también por cable todas las conexiones MIDI que sean posibles, reservad el MIDI WiFi para lo imprescindible. Se trata de reducir al mínimo el uso de la banda WiFi en las proximidades.
• También el ordenador que uséis para MIDI debería preferiblemente unirse al modem Wifi por cable. Así los datos del equipo WiFi MIDI no tienen que dar dos saltos por el aire (del equipo al modem y del modem al ordenador). Bastaría un solo salto y de golpe la latencia se reduciría a la mitad.
• Si no es posible unir el ordenador MIDI por cable directamente al router, otra alternativa posible en muchos casos es no usar router como intermediario. Hay casos en que es factible configurar una conexión WiFi ‘peer-to-peer’ que es una conexión directa entre el ordenador y el dispositivo ‘externo’ (es factible por ejemplo al conectar un iPad y un ordenador vía WiFi MIDI). Equivale a haber creado una Wifi específica y directa para esa conexión. Así que no habría problema en que apaguéis el módem Wifi cuando vayáis a grabar (excepto que se quejarán todos aquellos que estén usando vuestra salida a Internet a través de Wifi)
• Cualquier cuestión que implique en el modem consultas regulares debería desactivarse. Por ejemplo, convendría desactivar las opciones que permiten conexiones invitadas. Mejor ‘cerrar’ la red Wifi. Mantenerla abierta implica que el router se ‘ofrecerá’ regularmente y dejará un tiempo de espera para posibles respuestas de nuevos sistemas deseosos de conectar.
• Otro ejemplo de funciones que conviene desactivar: la posibilidad de que el módem chequee regularmente el ambiente radioeléctrico y modifique la banda o frecuencia que usa (hay tres frecuencias en WiFi 2.4 por ejemplo). Como haga una conmutación de banda a mitad de una grabación tenéis asegurado un corte o una descompensación de la latencia mientras dura la conmutación.
• Defendeos de las interferencias radioeléctricas. Mejor lejos de la nevera, el microondas, la lavadora, la televisión… En definitiva puede tener sentido probar diferentes ubicaciones del modem. Aprovechad (seguramente el router cuente con ello) las posibilidades que ofrece vuestro sistema para medir la calidad de la conexión (la tasa de error, etc.).
• Asegurad que no hay obstáculos (paredes, mesas, etc.) entre los dispositivos y el modem. Una visión directa entre ellos garantiza un menor impacto del ruido ambiente, porque existe una mejor llegada de la señal deseada.

Si pese a todo ello (y otros consejos parecidos que se os ocurran y que os animo a compartir) la cosa sigue pintando mal, mejor dejadlo y volved al cable (supongo que cambiar de casa e irse a vivir al monte está descartado).