如何使用 python 从头开始​​编写 Midi 文件

Posted 2023-02-16

【中文标题】如何使用 python 从头开始​​编写 Midi 文件

【英文标题】：How to write Midi File from scratch using python

【发布时间】：2020-11-26 18:28:13

【问题描述】：

我正在研究 Midi 文件规范，现在我正在测试它，如果由 Timidity 播放，它可以正常工作，但对于 Garage Band、OS X（输出不播放）和 Synthesia 都已损坏。

head = '4d 54 68 64' 
chunklen = '00 00 00 06'
mformat = '00 01' 
ntracks = '00 02' 
tickdiv = '00 60'
trackid = '4d 54 72 6b'
eot = '00 ff 2f 00'

makeheader = lambda : " ".join([head,chunklen,mformat,ntracks,tickdiv])

def chunklencalc(notes):
    chlen = format(len(notes)*4, 'x')
    return " ".join([x for x in re.compile('(.2)').split("00000000"[len(chlen):] + chlen) if x != ''])

maketrack = lambda notes : " ".join([trackid, chunklencalc(notes)] + notes + [eot])

makestandardquarter = lambda root : f"00 90 root 64 60 80 root 64"

def createMidi(filename,bytelist):
    with open(filename, 'wb') as f:
        for e in bytelist.split(" "):
            f.write(bytes.fromhex(e))


filename = 'firsttest.mid'
head = makeheader()
notes1 =[
    makestandardquarter('3c'),
    makestandardquarter('3c'),
    makestandardquarter('3c'),
    makestandardquarter('3c'),
    makestandardquarter('3c'),
    makestandardquarter('3c'),
    makestandardquarter('3c'),
    makestandardquarter('3c'),
]
notes2 =[
    makestandardquarter('40'),
    makestandardquarter('40'),
    makestandardquarter('40'),
    makestandardquarter('40'),
    makestandardquarter('40'),
    makestandardquarter('40'),
    makestandardquarter('40'),
    makestandardquarter('40'),
]
track1 = maketrack(notes1)
track2 = maketrack(notes2)

createMidi(filename, " ".join([head, track1,track2]))

我希望在两个曲目中出现一系列季度，但只有前四个曲目出现在一个曲目中。

【问题讨论】：

你检查过文件是否有正确的字节序吗？查看规范应该是小端。

我担心 chunklen 的计算和创建便笺的函数，因为在之前的测试中，我手动计算并硬编码了便笺，它适用于每个系统。此外，只处理了一半的笔记似乎很奇怪。最后我不熟悉这种低级的东西，感谢任何帮助。

同样在 chunklen 函数中，我认为 eot 段（4 字节）应该是 +4，但胆怯不会抱怨。

为了处理字节，我发现使用 struct python 模块很有用：docs.python.org/3/library/struct.html 请记住，您可以像这样定义二进制字符串：b"\x00"

【参考方案1】：

在深入了解 hexdump 并查看定义的块长度后： 第一个块声明为 0x20(32) 字节长，从位置 0x17 (23) 开始，到 0x5b (91) 结束，这意味着您的块长度计算减少了 34 个字节。

00000000  4d 54 68 64 00 00 00 06  00 01 00 02 00 60 4d 54  |MThd.........`MT|
00000010  72 6b 00 00 00 20 00 90  3c 64 60 80 3c 64 00 90  |rk... ..<d`.<d..|
00000020  3c 64 60 80 3c 64 00 90  3c 64 60 80 3c 64 00 90  |<d`.<d..<d`.<d..|
*
00000050  3c 64 60 80 3c 64 00 ff  2f 00 4d 54 72 6b 00 00  |<d`.<d../.MTrk..|
00000060  00 20 00 90 40 64 60 80  40 64 00 90 40 64 60 80  |. ..@d`.@d..@d`.|
00000070  40 64 00 90 40 64 60 80  40 64 00 90 40 64 60 80  |@d..@d`.@d..@d`.|
*
000000a0  40 64 00 ff 2f 00                                 |@d../.|
000000a6

我使用 struct 编写了自己的版本：

import struct

HEAD_ID = b"\x4d\x54\x68\x64"
TRACK_ID = b"\x4d\x54\x72\x6b"

class HeaderChunk:
    def __init__(self, format, ntrack, tickdiv):
        self.format = format
        self.ntrack = ntrack
        self.tickdiv = tickdiv

    def dump(self):
        payload = struct.pack(">HH2s", self.format, self.ntrack, self.tickdiv)
        header = HEAD_ID + struct.pack(">I", len(payload))
        return header + payload


class TrackChunk:
    """Represents a track"""
    def __init__(self):
        self.data = b""
    def quarter(self, note):
        self.data += b"\x00\x90" + note + b"\x64\x60\x80" + note + b"\x64"

    def dump(self):
        header = TRACK_ID + struct.pack(">I", len(self.data))
        return header + self.data


header = HeaderChunk(1, 2, b"\x00\x60")

first_track = TrackChunk()
for _ in range(8):
    first_track.quarter(b"\x3c")

second_track = TrackChunk()
for _ in range(8):
    second_track.quarter(b"\x40")


with open("joac-example.mid", "wb") as output:
    output.write(header.dump())
    output.write(first_track.dump())
    output.write(second_track.dump())

它已正确加载到车库带上