Python处理MIDI教程：mido库使用详解

今天golang学习网给大家带来了《Python如何处理MIDI？mido库使用教程》，其中涉及到的知识点包括等等，无论你是小白还是老手，都适合看一看哦~有好的建议也欢迎大家在评论留言，若是看完有所收获，也希望大家能多多点赞支持呀！一起加油学习~

Python处理MIDI音乐的核心是mido库。1. mido提供读取、修改和生成MIDI文件的接口，核心概念包括MidiFile、Track和Message；2. 提取音符信息通过遍历Track并筛选note_on和note_off消息实现，结合velocity判断音符起止并计算时长；3. 修改MIDI文件需创建新Message对象并添加到Track，如调整音高或控制参数；4. 生成MIDI音乐则通过构建MidiFile、Track及Message对象并按逻辑组合，例如设置乐器和添加音符；5. mido局限在于高级音乐分析不足，此时可使用music21库进行更复杂的音乐理论分析与创作。

Python处理MIDI音乐，核心就在于mido库。它提供了一个友好的接口，让你能方便地读取、修改、甚至生成MIDI文件。与其说它是个音乐库，不如说它是个MIDI消息的解析器和构建器，让你可以像操作文本一样操作MIDI数据。

安装mido非常简单：pip install mido。

import mido

# 读取MIDI文件
try:
    mid = mido.MidiFile('example.mid')
except FileNotFoundError:
    print("MIDI文件未找到！请检查路径是否正确。")
    exit()

# 打印MIDI文件的信息
print(f"MIDI文件类型: {mid.type}")
print(f"MIDI轨道数: {len(mid.tracks)}")
print(f"MIDI节拍数: {mid.ticks_per_beat}")

# 遍历MIDI轨道
for i, track in enumerate(mid.tracks):
    print(f"\n轨道 {i+1}:")
    for msg in track:
        print(msg)

mido的核心概念是MidiFile、Track和Message。MidiFile代表整个MIDI文件，Track是音轨的集合，而Message则是音符、控制变化等MIDI事件。

如何用Python提取MIDI音符信息？

提取音符信息是MIDI处理中最常见的需求之一。mido库让这个过程变得相当直接。关键在于遍历MidiFile中的Track，并筛选出note_on和note_off消息。

import mido

try:
    mid = mido.MidiFile('example.mid')
except FileNotFoundError:
    print("MIDI文件未找到！请检查路径是否正确。")
    exit()

notes = []
for track in mid.tracks:
    for msg in track:
        if msg.type == 'note_on' and msg.velocity > 0:  # velocity > 0 表示音符开始
            notes.append({'note': msg.note, 'time': msg.time, 'velocity': msg.velocity})
        elif msg.type == 'note_off' or (msg.type == 'note_on' and msg.velocity == 0): # velocity == 0 也表示音符结束
            # 找到对应的note_on消息，计算音符时长
            for i in range(len(notes) - 1, -1, -1): #倒序遍历，找到最近的note_on
                if notes[i]['note'] == msg.note and 'duration' not in notes[i]: # 找到对应的音符，且duration未被赋值
                    notes[i]['duration'] = msg.time
                    break

# 打印提取的音符信息
for note in notes:
    if 'duration' in note: # 确保duration被计算出来
        print(f"音符: {note['note']}, 开始时间: {note['time']}, 音量: {note['velocity']}, 时长: {note['duration']}")
    else:
        print(f"音符: {note['note']}, 开始时间: {note['time']}, 音量: {note['velocity']}, 时长: 未知") # 某些情况下可能无法计算音符时长

这段代码首先读取MIDI文件，然后遍历每个音轨。对于每个note_on消息（且velocity大于0，表示音符开始），我们将其音符、时间和音量信息存储起来。对于note_off消息（或note_on消息且velocity等于0，这两种方式都表示音符结束），我们在之前存储的note_on消息列表中找到对应的音符，并计算出音符的持续时间。 倒序遍历notes列表是为了找到最近的note_on消息，确保音符时长计算的准确性。

如何使用Python修改MIDI文件？

修改MIDI文件涉及到创建新的Message对象，并将其添加到Track中。例如，我们可以改变音符的音高或时长。

import mido

try:
    mid = mido.MidiFile('example.mid')
except FileNotFoundError:
    print("MIDI文件未找到！请检查路径是否正确。")
    exit()

for track in mid.tracks:
    for msg in track:
        if msg.type == 'note_on':
            # 将所有音符的音高提高5个半音
            msg.note += 5
        elif msg.type == 'control_change' and msg.control == 7: # 修改音量
            msg.value = 100 # 设置音量为100

# 保存修改后的MIDI文件
mid.save('modified.mid')

这段代码遍历MIDI文件中的每个音轨，对于每个note_on消息，将其音高提高5个半音。同时，它还修改了控制变化消息（control_change），将控制编号为7（主音量）的值设置为100。最后，将修改后的MIDI文件保存为modified.mid。

如何用Python生成MIDI音乐？

生成MIDI音乐是更有趣的应用。你需要创建MidiFile、Track和Message对象，并按照一定的逻辑将它们组合起来。

import mido

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

# 设置乐器
track.append(mido.Message('program_change', program=12, time=0)) # program 12 是 Vibraphone (颤音琴)

# 添加音符
track.append(mido.Message('note_on', note=60, velocity=64, time=0)) # C4
track.append(mido.Message('note_off', note=60, velocity=64, time=480)) # 480 ticks 相当于一个四分音符（假设ticks_per_beat=480）

track.append(mido.Message('note_on', note=64, velocity=64, time=0)) # E4
track.append(mido.Message('note_off', note=64, velocity=64, time=480))

track.append(mido.Message('note_on', note=67, velocity=64, time=0)) # G4
track.append(mido.Message('note_off', note=67, velocity=64, time=480))

# 添加结束标记
track.append(mido.Message('end_of_track', time=0))

# 保存MIDI文件
mid.save('new_song.mid')

这段代码首先创建一个新的MidiFile对象，并添加一个音轨。然后，设置乐器为颤音琴（program_change消息）。接下来，添加了三个音符（C4、E4和G4），每个音符持续一个四分音符的时间。最后，添加end_of_track消息，表示音轨结束。将生成的MIDI文件保存为new_song.mid。

mido库的局限性与替代方案

mido库专注于MIDI消息的处理，对于更高级的音乐分析、乐谱生成等方面，可能显得力不从心。这时，可以考虑使用music21库。music21是一个更强大的音乐分析工具包，它支持MIDI文件的读取和写入，但更侧重于音乐理论分析、乐谱生成和音乐创作。

例如，music21可以分析MIDI文件中的和弦、调性，甚至可以自动生成乐谱。当然，music21的学习曲线也更陡峭。

总的来说，mido是一个简单易用的MIDI处理库，适合处理MIDI消息级别的任务。如果需要进行更高级的音乐分析和创作，可以考虑使用music21。

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