如何用python创建midi

要使用Python创建MIDI文件，可以使用专门处理MIDI文件的库，如mido或pretty_midi。通过导入这些库、创建MIDI对象、设置音轨和音符、导出为MIDI文件，就能够生成MIDI文件。接下来，我们将详细描述如何使用Python创建MIDI文件的步骤。

使用mido库创建MIDI文件

mido是一个轻量级的MIDI处理库，支持读取、写入和修改MIDI文件。它的简单易用性使得初学者容易上手。

一、安装与基本配置

要使用mido库，首先需要安装它。可以通过以下命令安装：

pip install mido

安装后，可以在Python脚本中导入这个库。

二、创建MIDI文件

创建一个新的MIDI文件通常需要以下几个步骤：

导入库和创建MIDI对象

首先需要导入mido库并创建一个新的MIDI文件对象：
```
import mido
from mido import MidiFile, MidiTrack, Message
mid = MidiFile()
track = MidiTrack()
mid.tracks.append(track)
```
在这个过程中，我们创建了一个MidiFile对象和一个MidiTrack对象，并将音轨添加到MIDI文件中。
添加音符

接下来，我们需要向音轨中添加音符信息。mido库通过Message对象来表示音符事件。可以使用note_on和note_off消息来开启和关闭音符：
```
track.append(Message('program_change', program=12, time=0))
track.append(Message('note_on', note=64, velocity=64, time=32))
track.append(Message('note_off', note=64, velocity=127, time=32))
```
在这段代码中，我们首先改变了乐器的音色（程序改变消息），然后添加了一条音符开启消息和一条音符关闭消息。
保存MIDI文件

最后，将创建的MIDI文件保存到磁盘上：
```
mid.save('new_song.mid')
```
这样就创建了一个名为new_song.mid的MIDI文件。

三、使用`pretty_midi`库创建复杂的MIDI文件

pretty_midi是一个功能更为强大的MIDI处理库，适合处理更复杂的MIDI文件。

安装pretty_midi

同样地，首先需要安装该库：
```
pip install pretty_midi
```
创建MIDI对象

使用pretty_midi，创建一个新的MIDI对象需要初始化一个PrettyMIDI对象：
```
import pretty_midi
pm = pretty_midi.PrettyMIDI()
```
创建乐器和音符

可以创建一个新的乐器对象，然后向其中添加音符：
```
instrument = pretty_midi.Instrument(program=0)
创建音符
note = pretty_midi.Note(
    velocity=100, pitch=60, start=0.0, end=1.0)
instrument.notes.append(note)
pm.instruments.append(instrument)
```
在这个例子中，我们创建了一个新的乐器并添加了一个音符。音符的属性包括音高、力度、开始和结束时间。
保存MIDI文件

与mido类似，pretty_midi也可以保存文件：
```
pm.write('complex_song.mid')
```

四、调整MIDI属性

创建MIDI文件时，调整音符的属性可以改变音乐的表现力。

音高和力度

音高决定音符的频率，对应于键盘上的特定键，力度则影响音符的响度：
```
note.pitch = 64  # 设置音高
note.velocity = 90  # 设置力度
```
时间长度

开始和结束时间决定音符的持续时间：
```
note.start = 0.0
note.end = 0.5
```

乐器

使用不同的乐器可以改变音色：

instrument = pretty_midi.Instrument(program=41)  # 小提琴

五、组合多个音轨

在复杂的音乐作品中，可能需要组合多个音轨：

创建多个音轨

可以为不同的乐器创建多个音轨：

drum = pretty_midi.Instrument(program=117, is_drum=True)
piano = pretty_midi.Instrument(program=0)
为每个音轨添加不同的音符
drum.notes.append(pretty_midi.Note(velocity=100, pitch=35, start=0.0, end=0.5))
piano.notes.append(pretty_midi.Note(velocity=100, pitch=60, start=0.5, end=1.0))
pm.instruments.extend([drum, piano])

同步多个音轨

确保不同音轨中的音符在时间上是同步的：

drum.notes.append(pretty_midi.Note(velocity=80, pitch=38, start=1.0, end=1.5))
piano.notes.append(pretty_midi.Note(velocity=100, pitch=62, start=1.0, end=1.5))

六、合成与导出

合成后的MIDI文件可以通过不同的播放器播放或导出为其他格式：

播放MIDI文件

使用Python播放MIDI文件可以通过外部的MIDI播放器实现，比如timidity：
```
timidity complex_song.mid
```

导出为音频格式

可以使用pretty_midi与音频处理库结合，将MIDI导出为音频格式：

# 需要安装`fluidsynth`和`soundfile`库
import soundfile as sf
使用FluidSynth合成MIDI为音频
audio_data = pm.fluidsynth()
sf.write('output.wav', audio_data, 44100)

七、应用实例

在实际应用中，创建MIDI文件可以用于生成背景音乐、分析音乐作品等。以下是一些应用实例：

生成背景音乐

可以编写脚本自动生成不同风格的背景音乐，适用于游戏、影视等领域。
音乐分析

通过生成和修改MIDI文件，可以分析音乐作品的结构和特点。
教学工具

编写用于音乐教学的工具，通过可视化MIDI文件中的音符，帮助学生理解音乐理论。

八、总结

使用Python创建MIDI文件是一个非常有趣且有用的过程，特别是对于那些对音乐制作和编程感兴趣的人来说。借助mido和pretty_midi这类库，开发者可以快速地生成、处理和分析MIDI文件。通过调整音符的属性、组合多个音轨、导出为不同格式等操作，可以实现丰富多样的音乐创作。希望通过这篇文章，你能够掌握基本的MIDI文件创建技巧，并在此基础上进一步探索音乐编程的魅力。