如何用python写音乐midi

如何用Python写音乐MIDI

用Python写音乐MIDI可以使用库如mido、music21、pretty_midi、MIDIUtil，其中MIDIUtil是一个简单且强大的选择。 本文将详细介绍如何使用MIDIUtil库来创建MIDI文件，包括基本的设置、音符的添加、时间控制和保存文件等步骤。

一、安装和导入MIDIUtil库

1.1 安装MIDIUtil库

要在Python中使用MIDIUtil库，首先需要安装它。可以使用以下命令通过pip进行安装：

pip install MIDIUtil

1.2 导入库

安装完成后，在你的Python脚本中导入MIDIUtil库：

from midiutil import MIDIFile

二、创建MIDI文件

2.1 初始化MIDI文件

创建一个新的MIDI文件对象，并设置其基本属性如轨道数、时间分辨率（ticks per beat）等：

# 创建一个包含1个轨道的MIDI文件对象
midi = MIDIFile(1)
设置轨道、时间和音轨名
track = 0
time = 0
midi.addTrackName(track, time, "Sample Track")
midi.addTempo(track, time, 120)

2.2 添加音符

使用addNote方法向MIDI文件中添加音符。此方法需要指定轨道、通道、音符编号、起始时间、持续时间和音量等参数：

channel = 0
pitch = 60  # 中央C
duration = 1  # 持续时间为1拍
volume = 100  # 音量
添加音符
midi.addNote(track, channel, pitch, time, duration, volume)

三、时间控制和音符排列

3.1 控制音符的时间

要创建一个多音符的旋律或和弦，需要控制每个音符的起始时间和持续时间：

# 添加多个音符，形成一个简单的C大调音阶
notes = [60, 62, 64, 65, 67, 69, 71, 72]
start_time = 0
for note in notes:
    midi.addNote(track, channel, note, start_time, duration, volume)
    start_time += 1  # 每个音符间隔1拍

3.2 添加和弦

和弦是多个音符同时响起，可以通过设置相同的起始时间来实现：

# 添加一个C大调和弦（C-E-G）
chord_notes = [60, 64, 67]
chord_start_time = 8  # 和弦开始时间
for note in chord_notes:
    midi.addNote(track, channel, note, chord_start_time, duration, volume)

四、保存MIDI文件

4.1 导出MIDI文件

完成音符添加后，可以将MIDI文件保存到磁盘：

with open("output.mid", "wb") as output_file:
    midi.writeFile(output_file)

五、进阶操作

5.1 动态控制音符属性

可以动态控制音符的属性如音量和持续时间，使音乐更具表现力：

# 动态改变音符的音量和持续时间
dynamic_notes = [60, 62, 64, 65, 67, 69, 71, 72]
start_time = 16
duration = 1
volume = 50
for note in dynamic_notes:
    midi.addNote(track, channel, note, start_time, duration, volume)
    start_time += 1
    duration += 0.5  # 持续时间逐渐增加
    volume += 10  # 音量逐渐增加

5.2 创建多个轨道

可以创建多个轨道，以实现复杂的多声部音乐：

# 创建一个包含2个轨道的MIDI文件对象
midi = MIDIFile(2)
设置轨道1
track1 = 0
midi.addTrackName(track1, time, "Track 1")
midi.addTempo(track1, time, 120)
设置轨道2
track2 = 1
midi.addTrackName(track2, time, "Track 2")
midi.addTempo(track2, time, 120)
在轨道1添加音符
midi.addNote(track1, channel, 60, 0, 1, 100)  # 中央C
在轨道2添加音符
midi.addNote(track2, channel, 65, 0, 1, 100)  # F

5.3 使用其他库进行高级操作

除了MIDIUtil，还可以使用mido、pretty_midi等库进行更高级的MIDI操作，如读取现有MIDI文件、编辑音符属性等：

# 使用mido读取现有MIDI文件
import mido
midi_file = mido.MidiFile("input.mid")
for msg in midi_file.play():
    print(msg)

六、实例项目：生成旋律和和弦

6.1 生成随机旋律

可以使用随机数生成器来创建一段随机旋律：

import random
生成随机旋律
random_midi = MIDIFile(1)
random_midi.addTrackName(0, 0, "Random Melody")
random_midi.addTempo(0, 0, 120)
for i in range(16):
    pitch = random.randint(60, 72)  # 随机选取音符
    start_time = i
    duration = random.choice([0.5, 1, 1.5])
    volume = random.randint(60, 100)
    random_midi.addNote(0, 0, pitch, start_time, duration, volume)
with open("random_melody.mid", "wb") as output_file:
    random_midi.writeFile(output_file)

6.2 生成和弦进程

可以创建一个和弦进程，如I-IV-V-I，并将其转换为MIDI：

# 和弦进程I-IV-V-I
chord_progression = [
    [60, 64, 67],  # C大调和弦
    [65, 69, 72],  # F大调和弦
    [67, 71, 74],  # G大调和弦
    [60, 64, 67]   # C大调和弦
]
chord_midi = MIDIFile(1)
chord_midi.addTrackName(0, 0, "Chord Progression")
chord_midi.addTempo(0, 0, 120)
start_time = 0
for chord in chord_progression:
    for note in chord:
        chord_midi.addNote(0, 0, note, start_time, 2, 80)
    start_time += 2
with open("chord_progression.mid", "wb") as output_file:
    chord_midi.writeFile(output_file)

七、总结

用Python写音乐MIDI文件是一个非常有趣且有用的技能。通过MIDIUtil库，我们可以轻松创建和编辑MIDI文件。本文详细介绍了从安装库到创建复杂MIDI文件的各个步骤，并提供了多个实例来帮助读者深入理解和应用这些技术。无论是生成简单的旋律还是复杂的和弦进程，Python都能为你提供强大的工具和灵活性。

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