CN102169684A - 一种面向工尺谱乐谱的midi文件结构与产生装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种面向工尺谱乐谱的MIDI文件结构与产生装置。其特征在于还包括工尺谱乐谱图像信号部分，工尺谱乐谱图像信号部分包含了音乐作品的乐谱图像信号信息，一个文件包含多个乐谱图像信号数据区；所述的工尺谱乐谱图像信号部分是在所述的MIDI信号部分基础上进行的扩展，一个在MIDI文件头信息部分之后扩展，一个在MIDI轨道部分之后扩展。当用户在阅读工尺谱乐谱的同时，可以很方便地接受由MIDI多轨道信号传送的声音信号。本发明还实现了音频信号与图像信号的同步存储与传输，面向具体工尺谱乐谱的MIDI文件可由产生装置合成MIDI信号与图像信号，也可以从中分解出图像信号与MIDI信号。

Description

一种面向工尺谱乐谱的MIDI文件结构与产生装置

技术领域

本发明涉及一种面向工尺谱乐谱的MIDI文件结构与产生装置。

背景技术

工尺谱是我国传统音乐主要的乐谱记录方法之一，有着一千多年的历史，在我国民族音乐中广为使用，存见的大多数传统剧种（如昆剧等）和中国乐器的乐谱都采用工尺谱为载体，工尺谱乐谱保存了前人大量的音乐遗产，为中国民族音乐的传承与发展做出了巨大贡献。

但是，现代人们对工尺谱乐谱已经非常陌生，国际流行的MIDI音乐信号也是以西方音乐为基础产生与发展的，不适合于我国传统的工尺谱乐谱的信息表示，同时对工尺谱乐谱的识别与理解也存在较大的分歧，迫切需要能兼容合并与分解工尺谱乐谱图像信号与对应的MIDI数字音乐信号的产生装置，从而解决我国传统工尺谱乐谱的存储与传播问题，使得优秀的中国传统音乐作品能被现代人们所共享与欣赏。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种面向工尺谱乐谱的MIDI文件结构与产生装置的技术方案。

所述的一种面向工尺谱乐谱的MIDI文件结构，包括：文件头部分、MIDI信号部分，文件头部分包含了一些对文件结构的表述参数，MIDI信号部分包含了多轨道的MIDI信号音乐信息，其特征在于还包括工尺谱乐谱图像信号部分，工尺谱乐谱图像信号部分包含了音乐作品的乐谱图像信号信息，一个文件包含多个乐谱图像信号数据区；所述的工尺谱乐谱图像信号部分是在所述的MIDI信号部分基础上进行的扩展，一个在MIDI文件头信息部分之后扩展，一个在MIDI 轨道部分之后扩展。

所述的一种面向工尺谱乐谱的MIDI文件的产生装置，其特征在于所述的产生装置包括合并模块、检查模块和分解模块，

合并模块：实现把工尺谱作品的MIDI文件、它的工尺谱乐谱图像信号文件和作品的描述文件合并成工尺谱乐谱的MIDI文件，包括作者、出版社和其它信息；工尺谱乐谱的MIDI文件的结果是一个MIDI音乐文件，后缀名为：MID，它的具体步骤为：（1）修改MIDI文件的”Format Type”标记为2；（2）计算工尺谱乐谱图像数据块的偏移量2^λ，计算方法是：                                                

,其中TrackLength为轨道的长度；（3）在音轨1前面插入5个字节，前4 个字节内容为“CGCN”，第5个字节的值为λ；（4）从MIDI文件的结束处开始到2^λ-1处，标记为“FF FF”，成为空白缓冲区；（5）从MIDI文件的2^λ处，写入4个字节的“CGCN”；（6）计算作品的描述文件的长度，并把此长度+2的数值写入到2^λ+5开始的的4个字节中；（7）在接下去的2个字节中，写入工尺谱乐谱图像的数量；（8）接着写入“作品的描述文件”的内容；（9）逐个写入图像文件内容，先把图像文件的长度+256的数值写入到“GCN Image Length ”的数据块4个字节中，然后把图像文件的属性信息写入到接下去的256个字节中，最后写入图像文件的二进制内码信息；（10）写入CGCN类MIDI文件的结束信息“FF FF”；

检查模块：利用常用的MIDI音乐软件对文件进行操作后，可以通过检查模块进行检查；方法为：（1）重新计算工尺谱乐谱图像数据块的偏移量2^λ；（2）如果偏移量有所改变，那么按新的偏移量改变“CGCN 偏移量”的值，并且把工尺谱乐谱图像文件数据块从原来的位置整体复制到新的位置；

分解模块：当需要提取出信号文件中的图像信号信息与MIDI信号信息的时候，可以利用分解模块分解得到；具体方法是：（1）利用CGCN类MIDI文件的“头文件长度”数据块内容，找到文件头的最后5个字节，如果其中的前4个字节为“CGCN”，那么取出第5个字节的值λ，计算2^λ，然后定位到MIDI文件的偏移量2^λ处，取4个字节，如果这4个字节为“CGCN”，那么MIDI文件中包含有工尺谱乐谱图像信息，否则结束；（2）从“CGCN”后，取4个字节，得到CGCN头信息长度ζ，再取2个字节，得到工尺谱乐谱图像的文件数量κ；然后从此处开始，指针向后移动ζ-2个字节，到达工尺谱乐谱图像处；（3）取4个字节，得到单个工尺谱乐谱图像文件的长度ξ，指针向后移动256个字节，然后开始读取信息，记录到一个新的图像文件中，一直读到ξ-256个字节为止，把ξ-256个字节存为一个图像文件；（4）接着继续重复分解模块中的步骤（3），重复κ次，得到κ个工尺谱乐谱图像文件；（5）利用MIDI文件中的“轨道数量”数据块内容得到MIDI文件的轨道数量，利用“文件头长度”数据块内容得到MIDI文件的头信息长度；（6）修改头信息中的“文件头长度”数据块内容，长度减5，然后把头信息中除了最后5个字节外的所有内容复制到一个新的文件；（7）利用MIDI文件的头信息长度可以找到第1个轨道信息，然后读取所有的轨道，写入到上面的新文件中；（8）把新文件用后缀为“.mid”来保存，就得到了纯粹的MIDI文件，它不包含图像信息。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1.本发明所述的面向工尺谱乐谱的MIDI文件的MIDI信号信息数据区兼容国际流行的MIDI信号数据文件，并对此文件流行的音乐操作装置(MIDI音乐软件)进行操作，不会丢失原有的图像信号信息与MIDI信号信息；

2.本发明所述的面向工尺谱乐谱的MIDI文件能同步存储与传输工尺谱乐谱的图像信号信息与对应的MIDI信号信息。

3.实现了工尺谱作品的多轨MIDI信号与作品的对应乐谱图像信号同步存放，实现了了工尺谱作品的多轨MIDI信号与作品的对应乐谱图像信号同步传输，实现了能兼容不同人们对同一作品的现代音乐表示方式的不同的翻译结果，实现了对常用MIDI处理软件的无缝对接。

附图说明

图1 是普通MIDI音乐信号文件的结构图；

图2 是本发明的工尺谱乐谱的MIDI文件的结构图；

图3 是工尺谱乐谱的MIDI文件的产生装置信号处理流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步说明：

图1为国际流行的MIDI音乐文件的结构图，它的基本结构是：{MIDI文件头信息}+{MIDI轨道信息}，其中{MIDI轨道信息}可以包含多个轨道信息，上面一行的5个方框内容，分别是{MIDI文件头信息}和N个{MIDI轨道信息}，MIDI的文件头信息包括5个部分,分别是MIDI文件标记（4个字节）、文件头长度（4个字节）、格式类型（2个字节）、轨道数量（2个字节）和节拍时间戳（2个字节），缺省的“文件头长度”通常是后三个部分的总长（一般为6字节）。

图2为本发明所述的一种面向工尺谱乐谱的MIDI文件结构，包括：文件头部分、MIDI信号部分，文件头部分包含了一些对文件结构的表述参数，MIDI信号部分包含了多轨道的MIDI信号音乐信息；该文件结构还包括工尺谱乐谱图像信号部分，工尺谱乐谱图像信号部分包含了音乐作品的乐谱图像信号信息，一个文件包含多个乐谱图像信号数据区；所述的工尺谱乐谱图像信号部分是在所述的MIDI信号部分基础上进行的扩展，通过扩展其中的部分结构来储存工尺谱乐谱的音乐信息，一个在MIDI文件头信息部分之后扩展，一个在MIDI 轨道部分之后扩展；在MIDI文件的{MIDI文件头信息}的最后增加了有关工尺谱乐谱的相关信息（固定的5个字节），并把 “文件头长度”的值更新为新的值（在原有值的基础上加5，缺省情况下是11）；这样新增的类MIDI文件头信息中包括了5个部分，分别是：工尺谱乐谱标记（4个字节）、工尺谱乐谱图像偏移量（从文件开始计算，1个字节）。在MIDI轨道之后，从工尺谱乐谱图像偏移量位置开始，把所有的M个图像文件的二进制信息一一加上。

在文件中设置了可以扩展的一个字节作为工尺谱乐谱图像信号地址标志信息，扩展的字节表示工尺谱乐谱图像信号的起始位置，并可以随着MIDI轨道与MIDI信息的增加或减少，由工尺谱乐谱的MIDI文件的产生装置进行合理的重新配置。

图3为本发明所述的一种面向工尺谱乐谱的MIDI文件的产生装置，该产生装置包括合并模块、检查模块和分解模块，可以合并与分解其中的图像信号信息与MIDI信号信息；通过设置一定参数，可以合并工尺谱乐谱图像信号和对应的MIDI信号，通过设置反向对应参数，可以从中分解出工尺谱乐谱图像信号与对应的MIDI信号；

合并模块：实现把工尺谱作品的MIDI文件、它的工尺谱乐谱图像信号文件和作品的描述文件合并成工尺谱乐谱的MIDI文件，包括作者、出版社和其它信息；工尺谱乐谱的MIDI文件的结果是一个MIDI音乐文件，后缀名为：MID，它的具体步骤为：（1）修改MIDI文件的”Format Type”标记为2；（2）计算工尺谱乐谱图像数据块的偏移量2^λ，计算方法是：

,其中TrackLength为轨道的长度；（3）在音轨1前面插入5个字节，前4 个字节内容为“CGCN”，第5个字节的值为λ；（4）从MIDI文件的结束处开始到2^λ-1处，标记为“FF FF”，成为空白缓冲区；（5）从MIDI文件的2^λ处，写入4个字节的“CGCN”；（6）计算作品的描述文件的长度，并把此长度+2的数值写入到2^λ+5开始的4个字节中；（7）在接下去的2个字节中，写入工尺谱乐谱图像的数量；（8）接着写入“作品的描述文件”的内容；（9）逐个写入图像文件内容，先把图像文件的长度+256的数值写入到“GCN Image Length ”的数据块4个字节中，然后把图像文件的属性信息写入到接下去的256个字节中，最后写入图像文件的二进制内码信息；（10）写入CGCN类MIDI文件的结束信息“FF FF”；

检查模块：利用常用的MIDI音乐软件对文件进行操作后，可以通过检查模块进行检查；方法为：（1）重新计算工尺谱乐谱图像数据块的偏移量2^λ；（2）如果偏移量有所改变，那么按新的偏移量改变“CGCN 偏移量”的值，并且把工尺谱乐谱图像文件数据块从原来的位置整体复制到新的位置；

分解模块：当需要提取出信号文件中的图像信号信息与MIDI信号信息的时候，可以利用分解模块分解得到；具体方法是：（1）利用CGCN类MIDI文件的“头文件长度”数据块内容，找到文件头的最后5个字节，如果其中的前4个字节为“CGCN”，那么取出第5个字节的值λ，计算2^λ，然后定位到MIDI文件的偏移量2^λ处，取4个字节，如果这4个字节为“CGCN”，那么MIDI文件中包含有工尺谱乐谱图像信息，否则结束；（2）从“CGCN”后，取4个字节，得到CGCN头信息长度ζ，再取2个字节，得到工尺谱乐谱图像的文件数量κ；然后从此处开始，指针向后移动ζ-2个字节，到达工尺谱乐谱图像处；（3）取4个字节，得到单个工尺谱乐谱图像文件的长度ξ，指针向后移动256个字节，然后开始读取信息，记录到一个新的图像文件中，一直读到ξ-256个字节为止，把ξ-256个字节存为一个图像文件；（4）接着继续重复分解模块中的步骤（3），重复κ次，得到κ个工尺谱乐谱图像文件；（5）利用MIDI文件中的“轨道数量”数据块内容得到MIDI文件的轨道数量，利用“文件头长度”数据块内容得到MIDI文件的头信息长度；（6）修改头信息中的“文件头长度”数据块内容，长度减5，然后把头信息中除了最后5个字节外的所有内容复制到一个新的文件；（7）利用MIDI文件的头信息长度可以找到第1个轨道信息，然后读取所有的轨道，写入到上面的新文件中；（8）把新文件用后缀为“.mid”来保存，就得到了纯粹的MIDI文件，它不包含图像信息。

本发明实现了工尺谱作品的多轨MIDI信号与作品的对应乐谱图像信号同步存放，实现了工尺谱作品的多轨MIDI信号与作品的对应乐谱图像信号同步传输，实现了能兼容不同人们对同一作品的现代音乐表示方式的不同的翻译结果，实现了对常用MIDI处理软件的无缝对接。

当用户在阅读工尺谱乐谱的同时，通过此工尺谱乐谱的MIDI文件，可以很方便地接受由MIDI多轨道信号传送的声音信号。此文件结构还实现了音频信号与图像信号的同步存储与传输，面向具体工尺谱乐谱的MIDI文件可有专用的产生装置合成MIDI信号与图像信号，也可以从中分解出图像信号与MIDI信号。

Claims (2)

1.一种面向工尺谱乐谱的MIDI文件结构，包括：文件头部分、MIDI信号部分，文件头部分包含了一些对文件结构的表述参数，MIDI信号部分包含了多轨道的MIDI信号音乐信息，其特征在于还包括工尺谱乐谱图像信号部分，工尺谱乐谱图像信号部分包含了音乐作品的乐谱图像信号信息，一个文件包含多个乐谱图像信号数据区；所述的工尺谱乐谱图像信号部分是在所述的MIDI信号部分基础上进行的扩展，一个在MIDI文件头信息部分之后扩展，一个在MIDI 轨道部分之后扩展。

2.一种面向工尺谱乐谱的MIDI文件的产生装置，其特征在于所述的产生装置包括合并模块、检查模块和分解模块，

合并模块：实现把工尺谱作品的MIDI文件、它的工尺谱乐谱图像信号文件和作品的描述文件合并成工尺谱乐谱的MIDI文件，包括作者、出版社和其它信息；工尺谱乐谱的MIDI文件的结果是一个MIDI音乐文件，后缀名为：MID，它的具体步骤为：（1）修改MIDI文件的”Format Type”标记为2；（2）计算工尺谱乐谱图像数据块的偏移量2^λ，计算方法是：                                                

,其中TrackLength为轨道的长度；（3）在音轨1前面插入5个字节，前4 个字节内容为“CGCN”，第5个字节的值为λ；（4）从MIDI文件的结束处开始到2^λ-1处，标记为“FF FF”，成为空白缓冲区；（5）从MIDI文件的2^λ处，写入4个字节的“CGCN”；（6）计算作品的描述文件的长度，并把此长度+2的数值写入到2^λ+5开始的的4个字节中；（7）在接下去的2个字节中，写入工尺谱乐谱图像的数量；（8）接着写入“作品的描述文件”的内容；（9）逐个写入图像文件内容，先把图像文件的长度+256的数值写入到“GCN Image Length ”的数据块4个字节中，然后把图像文件的属性信息写入到接下去的256个字节中，最后写入图像文件的二进制内码信息；（10）写入CGCN类MIDI文件的结束信息“FF FF”；

检查模块：利用常用的MIDI音乐软件对文件进行操作后，可以通过检查模块进行检查；方法为：（1）重新计算工尺谱乐谱图像数据块的偏移量2^λ；（2）如果偏移量有所改变，那么按新的偏移量改变“CGCN 偏移量”的值，并且把工尺谱乐谱图像文件数据块从原来的位置整体复制到新的位置；

分解模块：当需要提取出信号文件中的图像信号信息与MIDI信号信息的时候，可以利用分解模块分解得到；具体方法是：（1）利用CGCN类MIDI文件的“头文件长度”数据块内容，找到文件头的最后5个字节，如果其中的前4个字节为“CGCN”，那么取出第5个字节的值λ，计算2^λ，然后定位到MIDI文件的偏移量2^λ处，取4个字节，如果这4个字节为“CGCN”，那么MIDI文件中包含有工尺谱乐谱图像信息，否则结束；（2）从“CGCN”后，取4个字节，得到CGCN头信息长度ζ，再取2个字节，得到工尺谱乐谱图像的文件数量κ；然后从此处开始，指针向后移动ζ-2个字节，到达工尺谱乐谱图像处；（3）取4个字节，得到单个工尺谱乐谱图像文件的长度ξ，指针向后移动256个字节，然后开始读取信息，记录到一个新的图像文件中，一直读到ξ-256个字节为止，把ξ-256个字节存为一个图像文件；（4）接着继续重复分解模块中的步骤（3），重复κ次，得到κ个工尺谱乐谱图像文件；（5）利用MIDI文件中的“轨道数量”数据块内容得到MIDI文件的轨道数量，利用“文件头长度”数据块内容得到MIDI文件的头信息长度；（6）修改头信息中的“文件头长度”数据块内容，长度减5，然后把头信息中除了最后5个字节外的所有内容复制到一个新的文件；（7）利用MIDI文件的头信息长度可以找到第1个轨道信息，然后读取所有的轨道，写入到上面的新文件中；（8）把新文件用后缀为“.mid”来保存，就得到了纯粹的MIDI文件，它不包含图像信息。

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