用 Python 播放多声轨 MIDI 文件音乐
文/世界上的霸主 图片来源于网络
投稿邮箱：pythonpost@163.com
前言：
人人都喜爱音乐，音乐丰富了我们的情感。在历史上，不乏有伟大的作曲家、钢琴家：巴赫、海顿、莫扎特、贝多芬、李斯特、勃拉姆斯……
我们可以在剧院里，音乐厅里听到美妙动听的音乐。当我看到钢琴家修长的手指在钢琴上飞快地舞动，奏出婉转的音乐，十分羡慕，相信你们也是一样。那怎样才能让电脑，手机播放出美妙的音乐呢？
今天，就让我，携您一起进入这美妙而又复杂的音乐世界吧。
安装：
从前有个库，名字叫mido. 其他不会做，就会发声音。
pip install mido
如果报错，试试用pip3。
Mido使用：
使用mido库说来简单，但是特别的麻烦。它有许许多多的功能，这里仅介绍几种最常用的。贴个代码：
import mido #不用说
from mido import Message, MidiFile, MidiTrack #懒得说
mid = MidiFile() #给自己的文件定的.mid后缀
track = MidiTrack() #定义声部，一个MidoTrack()就是一个声部
track.append(Message('program_change',channel=0,program= X,time=0))
track.append(Message('note_on', note=XX, velocity=64, time=XX,channel=0))
track.append(Message('note_off', note=XX, velocity=64, time=XX,channel=0))
mido的Message有可以放很多种不同的参数，每种参数都有不同的用途，接下来，我将会一一介绍以下参数：
program_change：
track.append(Message('program_change',channel=0,program= X,time=0))
‘program_change’参数可以理解成是个起始，用于确定乐器的类型。其中,channel和time不可改变，只能是0，（不信的可以自己去试）。
Program用于确定乐器，mido有个专门的对应表，用数字命名，从0到16，17种不同的乐器。接下来，我会使用2（钢琴）作为参数
note_on：
track.append(Message('note_on', note=XX, velocity=64, time=XX,channel=0))
‘note_on’ 参数是一个音的开端。用于确定音，与前个音之间的间隔，音量。
参数not*代表“音”，和program一样，都是用数字命名，从21到108，以半音作为最小单位，它有张表格，记录了所有的对应。但，不见得每次都要查表。
为此，我花费两天时间，写了巨大的 函数“num”，把音转换成对应的数字。因为太长，这不放了，如有需要，请到我的github：
https://github.com/duoduo666/mido-Barock/blob/master/translate(number%2Cnote)/note%20to%20number.py
"velocity "参数代表音量，具体换算分贝我没研究，有兴趣可以自己研究。建议使用64作为（官网是这样写的）
“time” 参数代表与前个音间隔时间，具体换算会在下面讲到
“channel ”参数很奇特，到现在，还没研究出有何用，就写0吧。
Note off:
track.append(Message('note_off', note=XX, velocity=64, time=XX,channel=0))
“note off” 为一音结束，音（note）须和note on 一样，反之就报错。
“velocity” 是个很特别的参数，可以和note on的不一样。如：note on 音量是 64，这写 100，那会在发声时从64慢慢增加至100。但，建议不要再钢琴频道（2）更改，学过钢琴都知道，钢琴不能变音量的。
这里的“time”代表着这音持续多少。但，这里是个时间单位，而音乐节拍，如快板为120，是速度单位。而且，这的时间不是一个基本单位（如秒、微妙）time参数的1都不知是多少秒！这如何是好？先贴代码：
def beat(time): #与mido的拍子互换
time /= 60 * 1000
time = 1/time
return time
这是个算式，请注意，这是我自己做的运算，官网都没写。当time = 1000时，那播放120个音就是一分钟，每分120拍（音乐节拍就是用120表示）。晕…
"channel”参数也没弄清，如有大佬明白，请到我的github
https://github.com/duoduo666/mido-Barock
的issue模块评论
# 集合函数
稍稍动动脑经，就可以很容易把刚刚说的三种参数放在一起
def yin(yin,pai,qian=0,liang=64,qi=2): #yin是音，pai是指时间（节拍），
if type(yin)== str: #qian是是音前多少拍
yin = num(yin) #liang是音量
track.append(Message('program_change',channel=0,program=qi,time=0)
track.append(Message('note_on',note=yin,velocity=liang,time=qian,channel=0))
track.append(Message('note_off',note=yin,velocity=liang,time=pai,channel=0))
但是，怎样才能同时播放两个，至多个呢？接下来，我们就要加声部。
还记得刚刚写过的一行代码
track = MidiTrack()
mid.tracks.append(track)
这就是增加一个声部，这个声部的名字为track。所以，我们就可以增加声部，并做个list，方便调用：
track = MidiTrack()
track2 = MidiTrack()
track3 = MidiTrack()
track4 = MidiTrack()
mid.tracks.append(track)
mid.tracks.append(track2)
mid.tracks.append(track3)
mid.tracks.append(track4)
tra = [track,track2,track3,track4]
我这里先做四声部，有空的朋友可以多加几个（除巴赫写过首五部曲外，其他曲子，最多只有四声部）再动动脑筋，让yin支持多声部：
def yin(yin,pai,qian=0,unit=track,liang=64,qi=2):
······· #转换
unit.append(Message('program_change',channel=0,program=qi,time=0))
unit.append(Message('note_on',note=yin,velocity=liang,time=qian,channel=0))
unit.append(Message('note_off',note=yin,velocity=liang,time=pai,channel=0))
多音单声部函数
一首曲子，定不止一音，动动脑筋，得出：
def myin(fu,pai,time,qian=None,yue=2): #单声部
pig = int(beat(time))
if qian == None:
for i in range(len(pai):
yin(fu[i],pai[i]*pig,qi=yue)
else:
for i in range(len(pai)):
yin(fu[i],pai[i]*pig,qian[i],qi=yue)
pig的beat刚在note off 里time参数里专门讲过，这不再多说。
## 多声部函数实现：
一首钢琴曲里，总会有好几个声部，何况我们后面讲的算法是巴洛克时期的曲子，当然要着重讲多声部啦。
在刚刚写的函数(myin)的基础上，我们稍稍改进一下：
1. def myin(fu,pai,time=120,bef=None,shenbu=track,yue=2): #多声部版
2. pig = int(beat(time))
3. for i in range(len(pai)):
4. if type(pai[i]) == list:
5. for j in range(len(pai[i])):
6. if bef == None:
7. yin(fu[i][j],pai[i][j]*pig,unit=tra[j],qi=yue)
8. else:
9. yin(fu[i][j],pai[i][j]*pig,bef[i][j],unit=tra[j],qi=yue)
10. else:
11. if bef == None:
12. yin(fu[i],pai[i]*pig,unit=shenbu,qi=yue)
13. else:
14. yin(fu[i],pai[i]*pig,bef[i],unit=shenbu,qi=yue)
第四行if type(pai[i]) == list为了把多声部和单声部分开来，比如说输入：[64,[64,65,66]]那[64]就是单声部，[64,65,66]是多声部的。
至于bef，这其实没什么用，不想写的就不写吧。
结语：
现在，您就可以实现播放音乐了，无论多复杂，多绕的音乐，您都可以动动脑筋实现。完整代码请去我的github。
https://github.com/duoduo666/mido-Barock
但完了么？文章是结束。但，你有没有想过，电脑，手机，可以播放音乐。但，它们可不可以通过计算，来“写”曲子呢？
为了弄清这些问题，我们需要了解许多令人发指的乐理，及计算令人发指的公式。你准备好了么？
准备好了？请看下回分解。
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