谱曲软件的开发与应用

（西安文理学院,陕西西安,710065）

谱曲软件的开发与应用

田 明,任 强

（西安文理学院,陕西西安,710065）

随着科学技术的飞速发展，以及人民物质精神文化生活质量的逐渐提高，人们对于音乐的追求也越来越高。大型的演唱会和各类综合文艺晚会不仅要求演员艺术水平高超，对音乐效果和音乐表现力也有了较高需求。由此，MIDI（乐器数字接口）应运而生。通过MIDI技术可以将不同乐器的优势集中到一起，形成其他乐器无法创作比拟的特殊音乐效果，但是，MIDI技术无法实现对音乐作品乐谱的分析。因此，迫切需要一种能够实现乐谱分析的软件程序对MIDI乐谱文件进行解析，实时翻译成乐谱来满足演奏者的需求。本文基于以上背景，提出了一种解析MIDI文件的谱曲软件分析工具开发方案，可以实现对MIDI乐谱文件的分析，将其翻译成对应的乐谱，使乐谱能够直观展示在演奏者面前。

MIDI 文件；谱曲软件；乐谱分析

目前，随着多媒体技术在社会各个领域的广泛应用，影视特效、休闲娱乐等都离不开音乐。随着人们对音乐元素质量需求的提升，更对音乐的可操作性、易应用性提出了要求。现代音乐制作与传统音乐制作方式存在很大差异，不再要求演奏者们通过与指挥者的协调配合实现人与乐器的统一，一旦有所失误整首乐曲就宣告失败。现代音乐制作可以利用剪辑方式将音乐中不同片段进行结合，以此制作得出最佳的音乐效果，使演奏者和指挥者不再受到音乐配合的制约，切实提高了音乐质量，MIDI技术就是实现该方式的最佳选择。由于MIDI乐谱文件具有较强的易修改性，同时拥有良好的音乐音质和声音效果，MIDI技术得到了广泛推广和应用。技术较高的音乐制作者可以利用MIDI弦乐技术形成永远不会出错的弦乐队；美国好莱坞电影音乐配乐已经不再使用传统方式，统一采用了MIDI技术实现。采用MIDI技术可以使每位音乐制作者能够任意排列音乐元素，并且以MIDI文件格式存储，形成不同的音乐乐曲。

1 MIDI乐谱文件解析系统设计的意义

利用MIDI技术可以将不同音乐的优点集中在一起，创作出任何乐器都无法演奏比拟的音乐效果。但是，如果没有相应的电子音乐设备，我们根本无法完全理解音乐制作的过程，更无法对音乐制作进行乐谱分析，难以了解MIDI乐谱文件的真正意义。由此，必须开发设计一个具体工具对MIDI乐谱文件进行分析，将乐谱制作者执行的操作命令加以还原，使初学者能够直观的了解音乐的乐谱，方便学习者对音乐乐谱进行详细分析，进一步创作出更加完美的音乐作品。

随着计算机网络技术和通信技术的快速发展，音乐领域也已经从人民传统意义上的的纸质资料转向了电子文档形式,而且这种变化越来越变成主流。由于纸质乐谱相对电子文档而言,保存难度较大,携带也不是很方便,并且查找非常困难,这些问题都随着电子文档的出现而变得容易。各类音乐制作软件、各种乐谱生成软件虽然层出不穷，但支持乐谱阅读的软硬件设备几乎没有，难以直接将音乐乐谱展现在人们面前，演奏者只能利用纸质乐谱进行演奏，不但带来了查找困难等问题，更阻碍了音乐领域的信息化发展，给音乐创作者和音乐学习者都带来了问题。本文提出的界面友好、操作方便的乐谱文件解析系统，能够代替传统的纸质乐谱，给使用者提供最大方便。

2 MIDI乐谱文件解析系统详细设计

2.1MIDI乐谱文件解析流程

MIDI乐谱文件解析模块必须完成的任务包括对MIDI文件信息的分析、生成电子乐谱等。本文将MIDI乐谱文件解析分为三个部分：一是产生MIDI乐谱文件，将原始MIDI乐谱文件参数与分析之后得到的参数进行对比，以验证解析器的功能；二是MIDI乐谱文件分析器，主要是按照MIDI文件协议阅读MIDI乐谱文件，将原始MIDI乐谱文件的参数信息存储，以获取MIDI乐谱文件中的全部音符信息；三是整合分析器部分，主要实现将MIDI乐谱文件中的原始信息利用选择分析器分离，同时按照相应规则寻找音乐音符之间的组合关系，进而生成音乐乐谱内容，MIDI乐谱文件解析流程如图1所示：

图1 MIDI乐谱文件解析流程示意图

2.2MIDI乐谱文件生成器设计

MIDI乐谱文件中包括轨道块、头块、MIDI、Meta等若干事件，因此，在生成新的MIDI乐谱文件之前必须获得原始MIDI文件中的全部信息，由MIDI乐谱文件生成模块按照相应规则生成MIDI乐谱文件。

其中，音符输入模块的设计十分重要，本文的MIDI乐谱文件解析系统不采用输入方式，而是采用直观的、应用广泛的键盘输入方式。

在用户主界面上输入选择乐器和Note Range。通过MIDI键盘输入更为复杂和详细的参数，包括音乐节拍、音乐速度和音乐调号等。当获得全部参数之后，可以输入需要编辑的音符，采用这种输入方式更加直观和方便。

2.3MIDI文件分析器的设计

（1）文件分析器

MIDI头块中包括MIDI乐谱文件类型、轨道数量和音符时间等，由此，文件分析器对MIDI头块的解析比较简单，但MIDI文件类型和音符时间对于解析过程有着较大影响。

由于MIDI文件类型各不相同，其内部结构的复杂程度也存在较大差异。但是，MIDI乐谱文件的三种类型之间存在递增关系。因此，本文在设计MIDI乐谱文件解析系统时，选择了简单的0、1型MIDI文件类型。

一般情况下，虽然MIDI乐谱文件的音符时间增量可以修改，但通常设为120。但是，修改音符时间增量的情况比较少见，本文在研究过程中为了有效降低解析的复杂程度，将音符时间增量设为120。

（2）整合分析器

图2 delta-time读取流程图

由于文件分析器只负责解析MIDI乐谱文件中的音符，如果直接将解析的音符直接显示给用户，其乐谱结构并不完善。因此，本文基于文件分析器增加了一个整合分析器，将解析得到的原始MIDI文件音符与其他参数信息进行组合排列，生成一个美观的乐谱结构。整合分析器的应用必须综合考虑以下几点因素：

在对MIDI乐谱文件进行解析之前，必须将MIDI乐谱文件打开，在判断其是否属于正确格式的MIDI文件，验证通过之后对头块文件结构进行读取，头块文件中包括了异步设置、轨道块数和旋律设置等。随后，对第一个轨道的头信息进行读取分析，整个过程循环反复进行。delta-time读取流程图如图2所示：

在MIDI乐谱文件中，delta-time属于可变数据。deltatime读取过程主要是分析需要多少个字节进行表示，得到的结果是最多不得超过4个字节，如果减少一个字节就会节约一定空间，但必须完成读取之后才能进行判断和处理，相关数据由表2中的函数获得。

3 结论

综上所述，目前，关于音乐制作和乐谱生成的软件应用也层出不穷，但音乐乐谱阅读软件的开发相对较少，难以将乐谱直接呈现给用户，演奏者通常在表演之前必须打印纸质乐谱才能确保演出顺利，不但给演奏者增加了操作复杂等问题，更制约了音乐领域信息化发展建设。因此，本文提出了解析MIDI文件的谱曲软件分析工具开发方案，并可以通过MIDI键盘输入音符，同时设置MIDI乐谱文件的各种参数，克服了传统纸质乐谱使用不方便的弊端问题，充分满足了人们对音乐质量的要求。本文在研究方面仍然存在多处需要改进和完善的地方，包括过于注重软件开发的功能性，而忽视了系统界面设计的美观性，尤其是在MIDI乐谱文件生成模块中，乐器的种类不够丰富，需要在今后的工作中进一步完善。

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[2] 罗扬.基于内容的音乐自动分类模式识别系统设计[J].福建电脑,2012,11:122-123+87.

[3] 朱晓亮,甘玮,项小英,周小燕.音乐视唱练耳教学资源库系统设计[J].中国教育信息化,2013,03:32-35.

田明（1980.12—），女，汉族，陕西西安人，讲师，硕士，主要研究方向：音乐学.

任强（1978.3—），男，汉族，陕西西安人，讲师，本科，主要研究方向：软件工程.

Development and Application of The Music Software

Tian Ming,Ren Qiang
(Xi'an University,Shaanxi Xi'an,710065)

With the development of science and technology,and gradually improve the quality of people's material and spiritual cultural life,people have more and more to the pursuit of music.Large scale concert and all kinds of comprehensive Gala requires not only high art level of actors,music and music expressive force also has a higher demand.Thus,MIDI(musical instrument digital interface)emerge as the times require. Using the MIDI technology can will focus on different instruments advantages together,forming a special sound effects,other instruments cannot create match but, MIDI technology can not realize the analysis of music score.Therefore,the urgent need to achieve a score analysis software program parses the MIDI music file,real-time translation of music to meet the needs of the performer.Based on the above background, the tool development scheme of a MIDI file parsing Music software,can realize the analysis of MIDI music files,translated into music,the music can be visually displayed in front of the performer.

MIDI file;the music software;score analysis