[KORG X2] 30년 된 신시사이저의 시퀀서 포맷을 파헤치다

집에 있는 Korg X2는 1990년대 초에 나온 신시사이저이다. USB 같은 것은 당연히 없고 데이터를 주고받으려면 플로피디스크나 MIDI를 이용해야 한다. 최근 고장 난 플로피 드라이브를 Gotek(USB 메모리를 이용하는 에뮬레이터)으로 바꿀까 고민하다가 엉뚱한 생각이 들었다. PC에 있는 MIDI 파일을 X2의 내장 시퀀서에 직접 집어넣을 수는 없을까?

PC에서 MIDI 파일을 재생하면서 X2를 음원으로 사용하는 것은 간단하다. 내가 해 보려는 것은 그것이 아니라 Standard MIDI File(SMF)을 X2의 시퀀서 데이터로 변환하여 SysEx로 보내는 것이었다.

다행히 X2/X3 Reference Guide에는 MIDI implementation이 꽤 자세히 나와 있다. X2의 시퀀서는 10개의 Song(S0~S9)과 100개의 User Pattern(P00~P99)을 저장할 수 있으며, 이것을 ALL SEQUENCE DATA라는 하나의 SysEx로 덤프할 수 있다. 실제 덤프를 풀어 보니 control data 뒤에 4 byte 단위의 Note, Program Change, Control Change, Pitch Bend 등의 event가 이어진다. 그렇다면 MIDI 파일의 event를 이것으로 바꾸어 SysEx로 전환하여 주면 될 것 같았다. GM 전용으로 할당된 S9를 목적지로 해야 한다.

시험곡은 Olivia Newton-John의 Physical이었다. 결코 쉽지는 않았다. 특히 velocity를 잘못 해석한 버전에서는 음이 거의 나오지 않고 틱틱 강하게 튀는 소리만 났다. 매뉴얼과 실제 dump를 다시 비교하여 고친 뒤 전송하니 드디어 X2의 S9에서 Physical이 제대로 연주되었다. 124 BPM도 정확했다. tempo를 달리 설정하여 받은 dump들을 비교해 보니 실제 저장값은 BPM - 30이라는 것도 알게 되었다. 다음은 MIDI 파일을 SysEx로 전환하여 X2로 전송하여 시퀀서의 S9 영역에 넣은 다음 재생하는 모습을 촬영하는 것이다. 오디오와 비디오를 따로 기록한 뒤 합치는 바람에 싱크가 썩 잘 맞지는 않는다.

처음에는 변환할 때 X2에서 받아 놓은 기존 sequence dump를 template으로 사용했다. 그런데 생각해 보니 굳이 그럴 필요가 없었다. X2에는 전원을 켤 때 S0~S9과 P00~P99를 모두 지우는 기능이 있다. 그렇게 완전히 비운 뒤 바로 dump를 받으니 4,240 byte짜리 아주 작은 SysEx가 생겼다. X2 자신이 만들어 준 빈 시퀀서인 셈이다. 이것을 converter 안에 넣어 버렸다. 이제 MIDI 파일 하나만 주면 빈 X2 시퀀서를 만들고 S9에 곡을 채워 넣을 수 있다. 기존 dump를 template으로 주면 S0~S8과 Pattern은 그대로 두고 S9만 바꾸어 준다.

중간에 MIDI 전송 때문에 엉뚱한 곳에서 고생하기도 했다. 싸구려 USB-MIDI 케이블로 큰 SysEx를 보내면 MIDI-OX에서는 끝났다고 하는데 X2는 계속 Processing... 상태에 머물렀다. Mackie Onyx Producer 2•2의 MIDI 인터페이스 기능을 사용하자 문제가 사라졌다. 현재 MIDI-OX에서는 input buffer 256 bytes × 32, output buffer 1024 bytes × 128, Auto-adjust Buffer Delays를 켜 놓고 사용한다.

SysEx의 크기가 40KB 정도 넘어가면 버퍼가 부족하다는 에러 메시지가 자꾸 나와서 애를 먹었다. 그 원인으로서 Windows의 새로운 MIDI Server 기능도 의심했다. 그래서 관리자 권한으로 PowerShell을 열고 다음 명령을 실행하여 기존 Legacy MIDI 방식을 사용하도록 설정한 뒤 Windows를 재부팅했다.

reg add "HKLM\SOFTWARE\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\Drivers32" /v UseLegacyMidi /t REG_DWORD /d 1 /f

재부팅 뒤에는 다음 명령으로 MidiSrv.exe가 실행되고 있는지 확인했다.

tasklist | findstr /I MidiSrv 

아무것도 출력되지 않는 것을 확인했다. 적어도 이 상태에서는 MidiSrv.exe가 실행되고 있지 않았다. 원래 설정으로 되돌리려면 같은 레지스트리 값을 0으로 바꾸고 다시 재부팅하면 된다.

reg add "HKLM\SOFTWARE\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\Drivers32" /v UseLegacyMidi /t REG_DWORD /d 0 /f

다만 이것이 SysEx 전송 문제를 해결한 결정적인 조치였다고 보기는 어렵다. 나중에 USB-MIDI 케이블 대신 Mackie Onyx Producer 2•2의 MIDI 단자를 사용하자 전송이 안정되었기 때문이다. 따라서 당시 문제의 원인은 Windows MIDI Services보다는 사용하던 USB-MIDI 인터페이스였을 가능성이 더 크다.

지금 프로그램 이름은 midi_to_korg_x2_s9_v6_1.py이다. 너무 길다. 앞으로는 이름을 SyX2ool이라고 바꾸어 볼 생각이다. 이는 SYX + X2 + Tool의 합성어이자 말장난이다. 향후 다음과 같은 subcommand 방식으로 개발을 완결할 것이다.

예:

syx2ool import
syx2ool export
syx2ool analyze
syx2ool compare

아직 할 일이 있다. 지금은 MIDI 파일을 X2의 S9으로 보내는 방향이 중심인데, 다음에는 반대로 X2에서 받은 sequence dump의 S0~S8을 각각 SMF Format 1으로 변환해 보려고 한다. User Pattern을 사용한 부분은 실제 MIDI event로 풀어내야 하므로 조금 더 분석이 필요하다. 이것까지 되면 MIDI → X2 SysEx → MIDI의 왕복 변환도 시험할 수 있다.

이 정도면 리버스 엔지니어링이라고 거창하게 부를 일은 아니다. Korg가 옛날 매뉴얼에 자료를 상당히 잘 남겨 놓았다. 매뉴얼을 읽고, X2가 내놓는 byte를 비교하고, 프로그램을 고쳐서 다시 집어넣어 보는 일을 반복했을 뿐이다. 이 과정에서 ChatGPT의 도움을 많이 받았다.

그래도 30년 넘은 신시사이저가 내가 만든 데이터로 Physical을 연주하기 시작했을 때는 꽤 재미있었다. 이래서 오래된 기계를 쉽게 버리지 못한다.