譜曲軟件的開發與應用

（西安文理學院,陜西西安,710065）

譜曲軟件的開發與應用

田 明,任 強

（西安文理學院,陜西西安,710065）

隨著科學技術的飛速發展，以及人民物質精神文化生活質量的逐漸提高，人們對于音樂的追求也越來越高。大型的演唱會和各類綜合文藝晚會不僅要求演員藝術水平高超，對音樂效果和音樂表現力也有了較高需求。由此，MIDI（樂器數字接口）應運而生。通過MIDI技術可以將不同樂器的優勢集中到一起，形成其他樂器無法創作比擬的特殊音樂效果，但是，MIDI技術無法實現對音樂作品樂譜的分析。因此，迫切需要一種能夠實現樂譜分析的軟件程序對MIDI樂譜文件進行解析，實時翻譯成樂譜來滿足演奏者的需求。本文基于以上背景，提出了一種解析MIDI文件的譜曲軟件分析工具開發方案，可以實現對MIDI樂譜文件的分析，將其翻譯成對應的樂譜，使樂譜能夠直觀展示在演奏者面前。

MIDI 文件；譜曲軟件；樂譜分析

目前，隨著多媒體技術在社會各個領域的廣泛應用，影視特效、休閑娛樂等都離不開音樂。隨著人們對音樂元素質量需求的提升，更對音樂的可操作性、易應用性提出了要求。現代音樂制作與傳統音樂制作方式存在很大差異，不再要求演奏者們通過與指揮者的協調配合實現人與樂器的統一，一旦有所失誤整首樂曲就宣告失敗。現代音樂制作可以利用剪輯方式將音樂中不同片段進行結合，以此制作得出最佳的音樂效果，使演奏者和指揮者不再受到音樂配合的制約，切實提高了音樂質量，MIDI技術就是實現該方式的最佳選擇。由于MIDI樂譜文件具有較強的易修改性，同時擁有良好的音樂音質和聲音效果，MIDI技術得到了廣泛推廣和應用。技術較高的音樂制作者可以利用MIDI弦樂技術形成永遠不會出錯的弦樂隊；美國好萊塢電影音樂配樂已經不再使用傳統方式，統一采用了MIDI技術實現。采用MIDI技術可以使每位音樂制作者能夠任意排列音樂元素，并且以MIDI文件格式存儲，形成不同的音樂樂曲。

1 MIDI樂譜文件解析系統設計的意義

利用MIDI技術可以將不同音樂的優點集中在一起，創作出任何樂器都無法演奏比擬的音樂效果。但是，如果沒有相應的電子音樂設備，我們根本無法完全理解音樂制作的過程，更無法對音樂制作進行樂譜分析，難以了解MIDI樂譜文件的真正意義。由此，必須開發設計一個具體工具對MIDI樂譜文件進行分析，將樂譜制作者執行的操作命令加以還原，使初學者能夠直觀的了解音樂的樂譜，方便學習者對音樂樂譜進行詳細分析，進一步創作出更加完美的音樂作品。

隨著計算機網絡技術和通信技術的快速發展，音樂領域也已經從人民傳統意義上的的紙質資料轉向了電子文檔形式,而且這種變化越來越變成主流。由于紙質樂譜相對電子文檔而言,保存難度較大,攜帶也不是很方便,并且查找非常困難,這些問題都隨著電子文檔的出現而變得容易。各類音樂制作軟件、各種樂譜生成軟件雖然層出不窮，但支持樂譜閱讀的軟硬件設備幾乎沒有，難以直接將音樂樂譜展現在人們面前，演奏者只能利用紙質樂譜進行演奏，不但帶來了查找困難等問題，更阻礙了音樂領域的信息化發展，給音樂創作者和音樂學習者都帶來了問題。本文提出的界面友好、操作方便的樂譜文件解析系統，能夠代替傳統的紙質樂譜，給使用者提供最大方便。

2 MIDI樂譜文件解析系統詳細設計

2.1MIDI樂譜文件解析流程

MIDI樂譜文件解析模塊必須完成的任務包括對MIDI文件信息的分析、生成電子樂譜等。本文將MIDI樂譜文件解析分為三個部分：一是產生MIDI樂譜文件，將原始MIDI樂譜文件參數與分析之后得到的參數進行對比，以驗證解析器的功能；二是MIDI樂譜文件分析器，主要是按照MIDI文件協議閱讀MIDI樂譜文件，將原始MIDI樂譜文件的參數信息存儲，以獲取MIDI樂譜文件中的全部音符信息；三是整合分析器部分，主要實現將MIDI樂譜文件中的原始信息利用選擇分析器分離，同時按照相應規則尋找音樂音符之間的組合關系，進而生成音樂樂譜內容，MIDI樂譜文件解析流程如圖1所示：

圖1 MIDI樂譜文件解析流程示意圖

2.2MIDI樂譜文件生成器設計

MIDI樂譜文件中包括軌道塊、頭塊、MIDI、Meta等若干事件，因此，在生成新的MIDI樂譜文件之前必須獲得原始MIDI文件中的全部信息，由MIDI樂譜文件生成模塊按照相應規則生成MIDI樂譜文件。

其中，音符輸入模塊的設計十分重要，本文的MIDI樂譜文件解析系統不采用輸入方式，而是采用直觀的、應用廣泛的鍵盤輸入方式。

在用戶主界面上輸入選擇樂器和Note Range。通過MIDI鍵盤輸入更為復雜和詳細的參數，包括音樂節拍、音樂速度和音樂調號等。當獲得全部參數之后，可以輸入需要編輯的音符，采用這種輸入方式更加直觀和方便。

2.3MIDI文件分析器的設計

（1）文件分析器

MIDI頭塊中包括MIDI樂譜文件類型、軌道數量和音符時間等，由此，文件分析器對MIDI頭塊的解析比較簡單，但MIDI文件類型和音符時間對于解析過程有著較大影響。

由于MIDI文件類型各不相同，其內部結構的復雜程度也存在較大差異。但是，MIDI樂譜文件的三種類型之間存在遞增關系。因此，本文在設計MIDI樂譜文件解析系統時，選擇了簡單的0、1型MIDI文件類型。

一般情況下，雖然MIDI樂譜文件的音符時間增量可以修改，但通常設為120。但是，修改音符時間增量的情況比較少見，本文在研究過程中為了有效降低解析的復雜程度，將音符時間增量設為120。

（2）整合分析器

圖2 delta-time讀取流程圖

由于文件分析器只負責解析MIDI樂譜文件中的音符，如果直接將解析的音符直接顯示給用戶，其樂譜結構并不完善。因此，本文基于文件分析器增加了一個整合分析器，將解析得到的原始MIDI文件音符與其他參數信息進行組合排列，生成一個美觀的樂譜結構。整合分析器的應用必須綜合考慮以下幾點因素：

在對MIDI樂譜文件進行解析之前，必須將MIDI樂譜文件打開，在判斷其是否屬于正確格式的MIDI文件，驗證通過之后對頭塊文件結構進行讀取，頭塊文件中包括了異步設置、軌道塊數和旋律設置等。隨后，對第一個軌道的頭信息進行讀取分析，整個過程循環反復進行。delta-time讀取流程圖如圖2所示：

在MIDI樂譜文件中，delta-time屬于可變數據。deltatime讀取過程主要是分析需要多少個字節進行表示，得到的結果是最多不得超過4個字節，如果減少一個字節就會節約一定空間，但必須完成讀取之后才能進行判斷和處理，相關數據由表2中的函數獲得。

3 結論

綜上所述，目前，關于音樂制作和樂譜生成的軟件應用也層出不窮，但音樂樂譜閱讀軟件的開發相對較少，難以將樂譜直接呈現給用戶，演奏者通常在表演之前必須打印紙質樂譜才能確保演出順利，不但給演奏者增加了操作復雜等問題，更制約了音樂領域信息化發展建設。因此，本文提出了解析MIDI文件的譜曲軟件分析工具開發方案，并可以通過MIDI鍵盤輸入音符，同時設置MIDI樂譜文件的各種參數，克服了傳統紙質樂譜使用不方便的弊端問題，充分滿足了人們對音樂質量的要求。本文在研究方面仍然存在多處需要改進和完善的地方，包括過于注重軟件開發的功能性，而忽視了系統界面設計的美觀性，尤其是在MIDI樂譜文件生成模塊中，樂器的種類不夠豐富，需要在今后的工作中進一步完善。

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[2] 羅揚.基于內容的音樂自動分類模式識別系統設計[J].福建電腦,2012,11:122-123+87.

[3] 朱曉亮,甘瑋,項小英,周小燕.音樂視唱練耳教學資源庫系統設計[J].中國教育信息化,2013,03:32-35.

田明（1980.12—），女，漢族，陜西西安人，講師，碩士，主要研究方向：音樂學.

任強（1978.3—），男，漢族，陜西西安人，講師，本科，主要研究方向：軟件工程.

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