如何读取MIDI文件、修改乐器并保存？

Question

我想处理一个已经存在的 .mid 文件，把里面的乐器从“钢琴”改成“小提琴”，然后保存回去，或者另存为一个新的 .mid 文件。

根据我看到的文档，乐器的改变是通过 program_change 或 patch_change 指令来实现的，但我找不到任何可以对已经存在的 MIDI 文件进行这种操作的库。它们似乎只支持从头创建的 MIDI 文件。

Answer 1

MIDI这个包可以帮你完成这个任务，不过具体的方法要看你原来的midi文件内容。

一个midi文件由一个或多个音轨组成，每个音轨上有一系列的事件，这些事件可以在16个频道上发生，比如音符关闭、音符开启、程序变化等等。最后一种事件会改变分配给某个频道的乐器，这就是你需要更改或添加的内容。

如果一个频道根本没有程序变化事件，它会默认使用程序编号（音色编号）为零的乐器，这通常是钢琴。如果你想改变这个频道的乐器，只需要在音轨的开头添加一个新的程序变化事件就可以了。

但是，如果一个频道已经有了程序变化事件，那么在开头再添加一个就没有效果，因为新的事件会被已有的事件覆盖。在这种情况下，你需要修改现有事件的参数，以使用你想要的乐器。

如果一个频道原本有多个程序变化事件，意味着乐器在音轨中会不断变化，那事情就会更复杂。这种情况比较少见，但如果你遇到这样的文件，就需要决定你想怎么改变它。

假设你有一个非常简单的midi文件，只有一个音轨、一个频道，并且没有现有的程序变化事件。这个程序会从文件中创建一个新的MIDI::Opus对象，访问音轨列表（只有一个音轨），并获取第一个音轨事件的列表引用。然后，一个新的程序变化事件（这个模块称之为patch_change）会被添加到事件列表的开头。这个新事件的程序编号是40——小提琴——所以这个频道现在会用小提琴来演奏，而不是钢琴。

如果有多个音轨、多个频道，并且已经有程序变化事件，那么任务就会变得更复杂，但原则是一样的——决定需要做什么，并根据需要修改事件列表。

use strict;
use warnings;

use MIDI;

my $opus = MIDI::Opus->new( { from_file => 'song.mid' } );

my $tracks = $opus->tracks_r;
my $track0_events = $tracks->[0]->events_r;

unshift @$track0_events, ['patch_change', 0, 0, 40];
$opus->write_to_file('newsong.mid');

Answer 2

可以使用 music21库（这是我自己的系统，希望这样没问题）。如果在乐器部分有定义的音色变化，可以这样做：

from music21 import converter,instrument # or import *
s = converter.parse('/Users/cuthbert/Desktop/oldfilename.mid')

for el in s.recurse():
    if 'Instrument' in el.classes: # or 'Piano'
        el.activeSite.replace(el, instrument.Violin())

s.write('midi', '/Users/cuthbert/Desktop/newfilename.mid')

如果目前没有定义任何音色变化，可以这样做：

from music21 import converter,instrument # or import *
s = converter.parse('/Users/cuthbert/Desktop/oldfilename.mid')

for p in s.parts:
    p.insert(0, instrument.Violin())

s.write('midi', '/Users/cuthbert/Desktop/newfilename.mid')