MIDI文件结构分析及生成方法

一、MIDI文件结构分析　　MIDI文件包含首部块（Header Chunk）和音轨块（Track Chunk）两部分。其格式一般如下：

　　MThd <数据长度> <Header数据>    //首部块
　　.......
　　Mtrk <数据长度> <Track数据>     //音轨块
　　Header Chunk 结构为:
　　char MidiId[4];
　　long length;
　　int  foarmt;
　　int  TrackNum;
　　int  division;

其中：

　　MidiId称为MIDI文件头标志，一般将其设置为MThd；

　　length为文件首部数据长度（除它本身和文件头标志占用的字节以外），通常它设置为6，即format,TrackNum和division共占用的字节数据长度；

　　format表示MIDI文件存放的格式，当前只有３种格式：

　　0 表示MIDI文件只有一个Track Chunk；
　　1 表示MIDI文件只有一个或多个Track Chunk；
　　2 表示MIDI文件只有一个或多个各处独立的Track Chunk。
　　division指定计数的方法，一种随时间计数（最高位设置为０时），另一种使用制式的时间码（最高位设置为１时）。这里，主要介绍随时间计数的一种格式。其各位意义如下：

　　┌───┬──────────┐
　　│ 0 │每一拍的计数值 │
　　└───┴──────────┘
　　b15 b14 ￣ b0

　　其最高位一定要设置为0，其它的15位表示每一拍的计数值。如该数据为９６（以八分音符为一拍），则表示一个四分音符延时数应该为192。

　　另外，在MIDI文件中，long和int型数据均将高字节值存放入低地址上，如一个long型数据为0x45678，则在文件中，存放的结果为：0x00,0x04,0x56,0x78。而在内存中，int,long的变量值通常将崐高字节值存放高地址上。因此，存放数据时，应该作一下调整。

　　Track Chunk为用来播放歌曲的数据信息。每一个Track Chunk是一组简单的MIDI码（包括一些非MIDI码）的集合。它又由头部信息和崐若干个Mtrk event组合而成。

　　头部结构和意义为：

　　char TrackChunkId[4]; //Track Chunk标志MTrk
　　long TrackChunkMsgLength; //该Track Chunk信息长度

　　而Mtrk event是由时间计数值（dela-time）和event（MIDI码信崐息）组合成的。即：

　　<dela-time>使用可变长度的形式存储数据，它代表处理event之前要计数时间值。它在音乐中，即表示拍数。通常音乐开始演奏时，总是将计数时间值设置为0。为了能连续处理两个event，我们可以将deta-time设置为0。如：3和5同时演奏2拍（每一拍计数值为24），可以设置如下：

　　deta-time    event
　　0         开始演奏３
　　0         开始演奏５
　　48        停止３演奏
　　0         停止5演奏

　　event表示MIDI码信息集，如0x9n表示开始发音，0x8n表示关闭发音等等（下有说明）。

　　上述的dela-time使用可变长度的形式表示数据值。可变长度形崐式是MIDI文件中对于大于８位的数据打用的一种存储方式，它把每一个数据定义为７位，剩下的最高位作为数据长度的识别。当这一位为0时，表示数据是最后一个，若为１，则表示还有下一个。

　　如：数值0x3fff，可变长度形式便为0xff,0x7f；0x4000则应该为0x81,0x80,0x00。此数据的转换可以参阅WriteLenghtToBuf()函数。

二、常见MIDI码说明

　　MIDI码是制定音乐交换的信息码，它使用串行非同步传送，因此数据码是用多码形式。第一个MIDI码是状态码，剩余的都是数据码，其长度视状态而定。

　　以下是一些常见的MIDI码。

　　１、开始发音（0x9n）

　　格式为：0x9n note speed

　　它一共占用３个字节，n表示通道号，取值0-15。MIDI可以同时演奏16个通道，用此指定在哪一个通道上发音（以下n相同）。

　　note表示音高数值，即音阶码值。如C4（中音１）为60，它的取值在0xc和0x6c之间（具体码值，可参考「参考书籍１」）。

　　speed表示按键时的速度，用此表示音的力度。若没有力度感，可以将其设置为64，若为0，表示关闭发音。

　　如：在第２通道上开始演奏３，则MIDI码便为0x91,63,40。

　　MIDI规范还规定，若连续向同一通道上发送多个音，则可以不指出状态码。如上述同时演奏３，５，MIDI码便为：0x91,63,40,65,40。

　　２、关闭发音（0x8n）。

　　格式：0x8n note speed

　　说明同上。通常它用0x9n,note,0来代替。

　　３、切换音色（0xcn）。

　　格式：0xcn,program

　　program表示音色代码，０￣255之间，如Acou Piano 1（电钢１值为０），Synth Bass 1（电贝司１值为６４）等（详见「参考书籍１」）。

　　４、设置音量大小

　　格式：0xbn ,07,size

　　0xbn,39,size

　　7,表示设置主音量的高字节值；39表示设置主音量的低字节值。

　　５、设置时间记号

　　格式：0xff 0x58 04 nn dd cc bb

　　nn和dd直接对应到谱号的数字，dd使用2的指数。如3/8,则nn=3,dd=3。cc是代表第次节拍器打后的时间是几个MIDI clock。bb通常设置为8表示多少个MIDI clock等于1/4 拍。

　　６、设置演奏速度

　　格式：0xff 0x51 03 tt tt tt

　　tt tt tt 表示第一拍定义多少个Miscro Seconds。它即是用来崐变演奏的速度。

　　７、写歌词

　　格式：0xff 0x05 len text

　　len表示歌词的长度，text表示歌词文本码。

８、磁道结束

　　格式：0xff,0x2f,00

　　它表示结束点。每外track chunk后都应该有此MIDI码。

三、MIDI信息文本文件制作

　　为了能制成符合规范的MIDI文件，我们在此规定MIDI信息文本制作格式如下：

　　[MIDI]
　　<调号>,<节拍>,<每分钟节拍数>,<音轨个数>
　　[1]
　　.....
　　[n]
　　....

　　说明：

　　１、调号，占用一个字符，必须为A、B、C、D、E、F、G，否则视为C调；

　　２、节拍，取值如下：2/4，3/4，4/4，3/8，6/8....等。

　　３、每分钟节拍数：表示每分钟演奏的节拍总数，取值在40-200崐之间，否则视为120。

　　４、音轨个数表示此歌曲声部数。如三声部，可将其设置为3。

　　５、[n]后表示此音轨的音乐信息。有如下说明字符组合而成。

音高：

　　高音 C  D   E   F   G   A   B
　　中音 1  2   3   4   5   6   7
　　低音 c  d   e   f   g   a   b

　　若某音升半音，则在其后加#号；降半音，在其后加b字符。

　　音长： -（延长四分音符的一拍）、_（８分音符，后可带符点）、=（１６分音符，后可带符点）、.（附点音符，后不可带符点）、:（３２分音符，后可带符点）、;（６４分音符，后不可带符点）。

　　说明：在书写时，请先写完整的音高，再写音长，如简谱中的/"３－/"，则应该为/"3#-/"。

　　Pn：表示设置音色，取值１－２５６之间。
　　{}：歌词或注释。
　　|：表示小节分隔符。
　　//：后继音均降八度
　　/：后继音均升八度
　　Sn：音量大小，n数值越大，音量越大。
　　其它的字符，视为非法字符。

　　以下为歌曲《解放军的天》片断MIDI文本文件。

　　[MIDI]

　　F,2/4,150,2

　　[1]

　　P53

　　/3=3=3=2= 3_.2= | 1_1=e= g | 3=3=3=2= 3_3=2= | 1_1=e= g |

　　//6_. 5= 6_.5= | 6_C_ 3_5_| 6=6=6=6= 6_6_ | 5=6=C_ C_3_|

　　2_.3= 5_C_ | 6=5=3_ 5 | 6_. / 1= 2_.1=| 2_0_ 3_.2= |

　　1_0_ 2_2_ | //5_.6= /1_3_ | 3=1=a_ 1 // |

　　[2]

　　P53 //

　　1_C_ 5_G_ | 1_c_ 5_G_ | 1_C_ 5_G_ | 1_c_ 5_G_ |

　　a_6_ 4_6_ | 1_5_ 3_ 5_ | a_6_ 4_6_ | 1_5_ 3_ 5_ |

　　1_3_ 5_1_ | 1_6_ 4_6_ | 2_5_ 1_5_ | g_5_ 1_5_ |

　　1_5_ 3_5_ | 1_6_ 4_6_| 3_2_ 1 |

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