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通过程序输出音频的概述

通过程序将一段乐谱输出成音频时，通常需要先将乐谱保存为midi格式，再根据需求转化为其他格式的音频。因为midi格式存储的是音符、控制指令等信息，相比于其他常见的音频格式，如wav、mp3、ogg等，它和原始乐谱更为贴近。

但是，midi文件的格式较为复杂，直接通过程序将一段音符输出为midi格式存在一定的困难。因此，我们考虑使用现成的模块mido来完成这个任务。

安装方法：

在命令行中输入 pip3 install mido 或 python3 -m pip install mido 。

通过程序生成一个音符实例

下面这段Python代码实现了生成一个长度为1拍、音量为75%的中央C音符的功能，并将它以mid文件的形式输出。

import mido


mid = mido.MidiFile()
track = mido.MidiTrack()
mid.tracks.append(track)

track.append(mido.Message('note_on', note=60, velocity=96, time=0))
track.append(mido.Message('note_off', note=60, velocity=96, time=480))

mid.save('a1.mid')

在这段代码中，为mid对象添加一个音符的操作是在 mido.Message('note_on', <......>) 和 mido.Message('note_off', <......>) 这两行实现的。值得说明的是这个 Message 函数的几个参数

type : 这个参数确定信号的类型。其中 note_on 表示一个音符的开始，note_off 表示一个音符的结束。
note : 这个参数确定音符的音高。60代表中央C，每增加12，音高升高一个八度。
velocity : 这个参数确定音符的音量。0表示静音，127表示最大音量。
time : 这个参数确定消息所在的时间。这个时间以tick为单位，而在mido的默认配置中，1拍中有480个tick。所以要想生成一个长度为1拍的音符，应该设置其time值为480，而不是1。
       每条消息中，time值的含义是这条消息与上一条消息的时间差，而不是一条消息在乐曲中的绝对时间。
       想要获取每拍中tick的数量，可以通过 print(mid.ticks_per_beat) 来实现。
       上面的 mid.ticks_per_beat 值可以更改。

音乐音色、速度等控制信息的设置

一个完整的乐谱中，除了有音符组合以外，还应该有一些整体的控制信息，如速度（bpm）、歌名、音色等。这些信息可以通过输入如下代码在程序中进行配置。

1.设置音色

设置一个音轨的音色的代码是 track.append(mido.Message('program_change', program=1, time=0))。

其中，program 这个参数确定了这个音轨的音色。

如果想要知道 program 的值和具体乐器的对照关系，可以自行搜索“midi音色表”。

除了打击乐通道以外，音色的默认值为Piano 1。

2.设置速度

设置乐曲速度的代码是 track.append(mido.MetaMessage('set_tempo', tempo=500000, time=0))。

其中，tempo 这个参数确定了乐曲的速度。

tempo 值的含义是每一拍为多少微秒。500000表示每一拍为0.5秒，即每分钟120拍。bpm和tempo的关系为bpm = 60000000 / tempo

3.设置音轨名称

设置音轨名称的代码为 track.append(mido.MetaMessage('track_name', name='Piano', time=0))。

其中，name这个参数确定了音轨的名称。

参考资料

链接：简书https://www.jianshu.com/p/f45e0da1416e