Ardule이 표준 MIDI 라이브러리를 사용하지 않는 기술적 이유

Nano Ardule 프로젝트는 Arduino 플랫폼(Nano/Nano Every)을 기반으로 드럼 패턴(ADT/ADP) 재생, MIDI 파일 스트리밍(Type-0/1), 레이어/스플릿, GM/GS/XG Reset 등 다양한 기능을 구현하고 있다. 일반적으로 널리 알려진 MIDI 라이브러리(FortySevenEffects MIDI Library 등)를 사용할 법도 하지만, Ardule는 이러한 라이브러리를 일절 사용하지 않는다. 그 기술적 이유를 아래와 같이 정리한다.

대부분의 유명 MIDI 라이브러리는 다음 목적을 위해 설계되었다.

• UART로 들어오는 MIDI IN 메시지를 파싱
• Running Status, Real-time 메시지 처리
• 메시지 단위 콜백 구조

반면 Ardule이 필요한 것은 다음이다.

• SD 카드에서 일반 MIDI 파일(SMF) 스트리밍 재생
• Delta-time 계산 → 절대시간(absolute time) 스케줄링
• Track merge(Type-1) 처리
• Note On/Off duration 처리
• Tempo meta-event 처리

즉, 표준 라이브러리는 SMF 재생 기능 자체가 없으며, SMF 스트리밍 재생 구조와 궁합이 맞지 않는다.

Ardule 고유의 드럼 패턴 시스템은 다음 특징을 가진다.

• 48-step grid
• Accent LUT
• Note-mask 구조
• 자체 delta-time → absolute time 변환
• 2-bar gapless loop 엔진
• 프리뷰/재생 전환 시 절대 시간 재계산

이러한 구조는 표준 MIDI 라이브러리의 이벤트 중심 처리 방식과 맞지 않는다. Ardule 엔진은 ‘시간 중심(time-driven)’, 라이브러리는 ‘이벤트 중심(event-driven)’이다.

표준 MIDI 라이브러리는 다음을 모두 포함한다.

• SysEx 파서
• NRPN/RPN
• Aftertouch
• Control Change 객체 구조
• 콜백 구조
• 메시지 클래스 및 내부 큐
• USB MIDI 확장 코드(일부 버전)

Ardule은 다음과 같은 환경을 가진다.

• Nano SRAM: 2KB
• Nano Every SRAM: 6KB
• 패턴 버퍼, LCD 버퍼, SD read-ahead 버퍼, 상태머신 등으로 이미 높은 점유

따라서, 라이브러리를 추가하면 메모리 부족 → 실행 불가 → 타이밍 불안정이 필연적이다.

SMF 재생은 다음 조건을 충족해야 한다.

• Delta-time을 기반으로 수 μs 단위의 시간 정밀도 확보
• 동일 시점(Delta=0)에서 다수 이벤트의 동시 처리
• Note duration 관리
• Tempo 변화 적용

표준 MIDI 라이브러리는 다음 구조적 지연을 가진다.

• 내부 큐 지연
• 콜백 호출 지연
• 다단계 함수 호출
• 객체 생성/소멸 비용

이로 인해 0.5~3ms 수준의 지터가 발생하며, 이는 드럼 패턴 재생 및 SMF 재생에서는 명백하게 귀에 들리는 타이밍 오차이다.

Ardule 엔진은 다음과 같은 절대시간 구조를 갖는다.

• 32-bit 마이크로초(us) 기반 스케줄링
• ADP/ADT 패턴 엔진과 동일한 시간 계산 모델
• SD 스트리밍 read-ahead 방식
• Running Status 재구성
• Track merge 시 우선순위 큐 기반 절대시간 처리

이러한 구조는 표준 라이브러리의 내부 로직과 전혀 맞지 않으며, 표준 라이브러리를 사용할 경우 오히려 엔진이 망가진다.

Ardule가 실제로 필요로 하는 것은 다음뿐이다.

• MIDI OUT 송출
• GM/GS/XG SysEx Reset
• 채널 복제(layer/split)
• 드럼 패턴용 Note On/Off
• SMF 재생용 절대시간 스케줄링

반면 표준 라이브러리는 다음을 포함한다.

• Aftertouch
• Poly Pressure
• RPN/NRPN
• MMC(MIDI Machine Control)
• Real-time Sync Clock
• 런타임 SysEx 버퍼 관리
• USB MIDI 대응 코드

즉, Ardule에는 전혀 필요 없는 기능 덩어리이며, 무거운 구조 때문에 성능과 안정성만 떨어뜨린다.

Ardule은 다음 요구사항을 모두 동시에 만족시켜야 한다.

• μs 단위 절대 타이밍
• Gapless 재생
• 48-step 드럼 패턴 엔진
• SD 기반 SMF 스트리밍 재생
• 최소 메모리 구조
• Running Status 제어
• Layer/Split 처리
• GM/GS/XG SysEx 지원

이 모든 조건은 표준 MIDI 라이브러리로는 해결 불가하며, 따라서 Ardule은 자체 저수준(byte-level) MIDI 처리 코어를 직접 구현하는 방식만이 가능하다.

이 문서는 Ardule 프로젝트의 기술적 설계 의도를 정리한 공식 설명자료로 활용 가능하다.

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