CN104966510A - 一种用于电子曲谱中跨轨及虚拟轨实现多声部的表示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电子曲谱中跨轨及虚拟轨实现多声部的表示方法，采用MIDI协议的扩展事件来标记跨轨和虚拟轨实现多声部的格式信息。本发明通过对MIDI格式进行扩展，分别定义多种扩展事件用于表示跨轨和虚拟轨实现多声部的格式信息，实现了与现有电子乐器体系架构和互联传输协议的兼容，也便于在嵌入式设备上进行实施，能在资源受限的情况下完成对跨轨和虚拟轨实现多声部格式在五线谱总谱上的显示，可以填补智能电子乐器对复杂格式谱面显示支持的空白，使得基于智能电子乐器进行教学等操作更加专业、实用。

Description

一种用于电子曲谱中跨轨及虚拟轨实现多声部的表示方法

技术领域

本发明涉及电子音乐设备技术领域，尤其涉及一种用于电子曲谱中跨轨及虚拟轨实现多声部的表示方法。

背景技术

当前，以五线谱为代表的曲谱作为被广泛使用的音乐标记方式，已经在出版领域实现了电子化。不同价格和定位、不同功能完善程度的打谱软件，丰富了音乐爱好者和出版商的选择。常用的PC上的打谱软件，如Lilypond、Overture、Sibelius、Finale等，都具备了显示跨轨(Trans-track)以及虚拟轨(Virtualtrack)实现多声部(Counterpoint)的功能，但其软件本身导出的MIDI文件通常没有实现此功能。这些专业打谱软件通常功能复杂，体积庞大，以导出用于印刷的PDF等格式的文稿为目标，将排版指令以私有的文本或二进制格式进行存储以供读取、修改和导出。

以电子琴、电钢琴为代表的电子乐器，除了在成本、便携性和效果上相比传统乐器有较大优势以外，还通过业界标准的MIDI接口，通过线缆传输MIDI格式的数据流，实现了MIDI控制器、音序器与合成器等功能模块的互联互通和模块切分，使得电子乐器即可用于直接演奏，也能用于作为数字音乐工作站(DAW)的输入设备，方便音乐创作、记录和编辑。不过另一方面，传统的电子乐器没有除了声音以及MIDI信号以外的输出设备，不能显示乐谱，更不能基于乐谱显示与演奏者进行互动，无法达到不依赖纸质曲谱本、老师或家长等外部元素进行教学和娱乐的效果。

随着电子技术的不断发展，以智能电钢琴为代表的新一代智能电子乐器应运而生。它们采用嵌入式技术，将LCD显示器屏幕与传统电子乐器相结合，辅以强劲的多媒体处理核心、新型的输入输出设备(如触摸屏、LED灯等)和专门设计的系统软件和界面，可以实现电子曲谱显示、演奏提示和进度跟随、演奏评价、教学视频与游戏等多种交互式行为功能，还能通过MIDI信号的输入输出，与别的传统或新型智能电子乐器，以及PC、DAW等其他电子设备实现互联与互动。曲库和曲谱显示器作为智能电钢琴的两个组成模块，为了与其他模块保持互联和同步，也需要采取MIDI相容的格式作为其输入或输出的协议。但是标准的MIDI协议无法表示诸如普通跨轨和虚拟轨实现多声部之类的谱面格式信息，根据标准MIDI的事件进行显示只能得到含有不同时值音符的依次显示，无法实现普通跨轨及虚拟轨实现多声部这些复杂的的谱面格式，而专业打谱软件所采取的方式一方面无法将MIDI事件与显示元素对应起来进行定位、提示等操作，无法与智能电子乐器本身的功能相结合，另一方面复杂的私有格式和授权也使得将其从PC移植到嵌入式平台具有很高门槛，且运行性能和效率得不到保证。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种用于电子曲谱中跨轨及虚拟轨实现多声部的表示方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于电子曲谱中跨轨及虚拟轨实现多声部的表示方法，采用MIDI协议的扩展事件来标记跨轨和虚拟轨实现多声部的格式信息：MIDI协议的扩展事件从逻辑上从属于在其之前最近的一个MIDI音符事件，这两个事件的时间差值为0；曲库采用标准MIDI文件SMF格式来存储含有SMF格式信息的曲谱，在系统内部的模块间，采用与MIDI协议相容的数据结构来传输包含SMF格式信息在内的MIDI音符事件，在与系统外部的模块进行包含SMF格式信息在内的MIDI事件的传输时，采取标准MIDI协议；标记跨轨格式信息的扩展事件是从属的音符事件在不同轨道间同一小节内该音符在所要跨到的音轨所在的小节内标记显示自某音轨的音符事件，标记虚拟轨实现多声部格式信息的扩展事件是从属的音符事件在所显示的音轨处标记显示自某虚拟轨的音符事件；在曲谱显示时，含有跨轨格式信息的音符事件所在的小节中，当整小节都跨过去时，若所跨到的音轨和本小节所在音轨处含有休止符，需标记不同音轨的休止符的偏移，不与所跨过来到音符或休止符重合并保持各音符与原先时间对齐；当小节内部分音符跨轨，在需要符尾相连时，需标记音符符干朝向，使得跨轨音符与原轨道音符符尾相连并保持各音符与原先时间对齐；在曲谱显示时，含有虚拟轨实现多声部格式信息的音符事件所在的小节中，需标记该跨轨音符符干朝向，不与所在音轨的音符或休止符重合且虚拟轨不含有休止符并保持各音符与原先时间对齐。

本发明的优点是：本发明通过对MIDI格式进行扩展，分别定义多种扩展事件用于表示跨轨和虚拟轨实现多声部的格式信息，实现了与现有电子乐器体系架构和互联传输协议的兼容，也便于在嵌入式设备上进行实施，能在资源受限的情况下完成对跨轨和虚拟轨实现多声部格式在五线谱总谱上的显示，可以填补智能电子乐器对复杂格式谱面显示支持的空白，使得基于智能电子乐器进行教学等操作更加专业、实用。

附图说明

图1为带屏幕显示的智能电子乐器系统中与曲谱显示相关的模块及模块间的数据传递工作框图。

图2为以黄虎威《巴蜀之画》选曲3抒情小曲片段的显示效果图(a为处理前的效果图，b为处理后的效果图)。

图3陈铭志的打莲湘全跨轨显示效果图(a为处理前的效果图，b为处理后的效果图)。

图4车尼尔练习曲(Op.453No.55)进行处理前后的显示效果图(a为处理前的效果图，b为处理后的效果图)。

具体实施方式

一种用于电子曲谱中跨轨及虚拟轨实现多声部的表示方法，采用MIDI协议的扩展事件来标记跨轨和虚拟轨实现多声部的格式信息：MIDI协议的扩展事件从逻辑上从属于在其之前最近的一个MIDI音符事件，这两个事件的时间差值为0；曲库采用标准MIDI文件SMF格式来存储含有SMF格式信息的曲谱，在系统内部的模块间，采用与MIDI协议相容的数据结构来传输包含SMF格式信息在内的MIDI音符事件，在与系统外部的模块进行包含SMF格式信息在内的MIDI事件的传输时，采取标准MIDI协议；标记跨轨格式信息的扩展事件是从属的音符事件在不同轨道间同一小节内该音符在所要跨到的音轨所在的小节内标记显示自某音轨的音符事件，标记虚拟轨实现多声部格式信息的扩展事件是从属的音符事件在所显示的音轨处标记显示自某虚拟轨的音符事件；在曲谱显示时，含有跨轨格式信息的音符事件所在的小节中，当整小节都跨过去时，若所跨到的音轨和本小节所在音轨处含有休止符，需标记不同音轨的休止符的偏移，不与所跨过来到音符或休止符重合并保持各音符与原先时间对齐；当小节内部分音符跨轨，在需要符尾相连时，需标记音符符干朝向，使得跨轨音符与原轨道音符符尾相连并保持各音符与原先时间对齐；在曲谱显示时，含有虚拟轨实现多声部格式信息的音符事件所在的小节中，需标记该跨轨音符符干朝向，不与所在音轨的音符或休止符重合且虚拟轨不含有休止符并保持各音符与原先时间对齐。

用来标记普通跨轨与虚拟轨实现多声部的格式信息的MIDI协议的扩展事件，可以是元事件(Meta Event，记为Meta)中的音序器特有事件(SequencerSpecific Event，记为SeqSpec)，也可以是系统独有事件(System ExclusiveEvent，记为SysEx)。该事件的数据载荷以厂商前缀开头，记此前缀为MP，标记虚拟轨实现多声部的格式信息记为TFT及SDT，转换后的虚拟轨的格式信息记为SOT及SDT。MIDI事件的时间差(Delta Time)记为xx，其中记录形式MP+TFT、MP+SDT的字节长度记为yy，转换后的形式MP+SOT、MP+SDT的字节长度记为yy，其他的数据以按字节分隔的十六进制的序列表示。则这两种可以选用的扩展事件格式如表1所示。以后如有扩展必要，可在TFT、SDT或SOT后再附加额外的序列化的格式信息，或添加除TFT、SDT或SOT以外的其他格式信息标记，在此不予展开。在标记跨轨的格式信息记为TFT、SDT、ROT、CFT及TUP，转换后的跨轨格式信息记为SOT、SDT、ROT、CFT及TUP。MIDI事件的时间差(Delta Time)记为xx，其中记录形式MP+TFT、MP+SDT、MP+ROT、MP+CFT及MP+TUP的字节长度记为yy，转换后的形式MP+SOT、MP+SDT、MP+ROT及MP+CFT和MP+TUP的字节长度记为yy，其他的数据以按字节分隔的十六进制的序列表示。则这两种可以选用的扩展事件格式如表1所示。

表1用来标记普通跨轨与虚拟轨实现格式信息的扩展事件的记录方式

以后如有扩展必要，可在TFT、SOT、SDT、ROT、CFT或TUP后再附加额外的序列化的格式信息，或添加除TFT、SOT、SDT、ROT、CFT或TUP以外的其他格式信息标记，在此不予展开。

扩展事件从逻辑上从属于在其之前最近的一个MIDI音符事件，这两个事件的时间差值为0。与扩展事件相联系的MIDI音符事件可以是音符开始事件(NoteOn Event，记为NoteOn，其中力度为0的NoteOn表达与NoteOff相同的含义)，也可以是音符结束事件(Note Off Event，记为NoteOff)。记音符事件的通道为c，音高为pp，力度为vv，则可以采用的记录方式如表2所示。

表2用来标记跨轨和虚拟轨实现多声部格式信息的扩展事件与其从属的音符事件的记录方式

接下来的说明以方法一为标准进行举例。注意“记录形式”里的xx、pp、vv等小写字母用十进制数字表示，“MIDI协议数据”里用十六进制的字节序列表示(可变长整数可能多于一个字节)；c在“记录形式”里可为十进制数字1到16中的任意一个，在“MIDI协议数据”中对应十六进制数字0到F。

曲库采用标准MIDI文件(SMF)格式来存储含有这些格式信息的曲谱，在系统内部的模块间，采用与MIDI协议相容的数据结构来传输包含格式信息在内的MIDI事件，在与系统外部的模块进行包含格式信息在内的MIDI事件的传输时，采取标准MIDI协议。

如图1所示。由于这些格式信息都是符合MIDI规范的扩展事件，因此曲库和曲谱解析器与标准MIDI文件的相应处理方式相同，只是增加了对TFT、SOT、SDT、ROT、CFT或TUP六个附着在音符上的格式信息的定义，由曲谱显示器对其进行处理。

标记普通半跨轨格式信息的扩展事件从属的音符事件是在所要跨轨音符处标记显示自某一音轨并指明符干朝向，如是六连音需作六连音标记，如跨轨音符谱号不同，需对谱号作跨轨标记的格式信息。以黄虎威《巴蜀之画》选曲3抒情小曲片段为例，要达到谱面显示效果所要做的标记如图2所示。

在曲谱显示时，如有类似于不完全跨轨的六连音或更多连音时，其显示效果如图2所示，这里以六连音为例。为达到处理后的显示效果，需对处理前的三连音处作六连音、符尾连线的角度及长度、高音谱号及休止符的偏移作标记。在此处需对高低音的三连音作六连音标记，对高音谱号作跨轨标记，符尾连线的长度好高度作标记，以实现处理后的显示效果。在这里以黄虎威的《巴蜀之画》选曲3抒情小曲为例。

在曲谱显示时，如果高音轨或低音轨实现完全跨轨，需标记跨轨音符来自某音轨、符干朝向及休止符偏移，所跨音轨的音符和休止符一并显示在高音轨或低音轨并实现总谱中的音符在时间上的对齐。在此以陈铭志的打莲湘中片段为例，其显示效果如图3所示，处理后的低音轨的休止符不予显示。

在曲谱显示时，在针对虚拟轨的显示时，此处选择虚拟轨的音符不与原音轨上的音符重合，并以车尼尔练习曲(Op.453No.55)为例进行说明，如图4所示。为达到处理后的显示效果，需对原音轨音符的符干朝向作及符尾相连作标记。指明显示自虚拟轨音符符干朝向，以实现总谱中的音符在时间上的对齐，明显区别于处理前的显示效果。

Claims (1)

1.一种用于电子曲谱中跨轨及虚拟轨实现多声部的表示方法，其特征在于：采用MIDI协议的扩展事件来标记跨轨和虚拟轨实现多声部的格式信息：MIDI协议的扩展事件从逻辑上从属于在其之前最近的一个MIDI音符事件，这两个事件的时间差值为0；曲库采用标准MIDI文件SMF格式来存储含有SMF格式信息的曲谱，在系统内部的模块间，采用与MIDI协议相容的数据结构来传输包含SMF格式信息在内的MIDI音符事件，在与系统外部的模块进行包含SMF格式信息在内的MIDI事件的传输时，采取标准MIDI协议；标记跨轨格式信息的扩展事件是从属的音符事件在不同轨道间同一小节内该音符在所要跨到的音轨所在的小节内标记显示自某音轨的音符事件，标记虚拟轨实现多声部格式信息的扩展事件是从属的音符事件在所显示的音轨处标记显示自某虚拟轨的音符事件；在曲谱显示时，含有跨轨格式信息的音符事件所在的小节中，当整小节都跨过去时，若所跨到的音轨和本小节所在音轨处含有休止符，需标记不同音轨的休止符的偏移，不与所跨过来到音符或休止符重合并保持各音符与原先时间对齐；当小节内部分音符跨轨，在需要符尾相连时，需标记音符符干朝向，使得跨轨音符与原轨道音符符尾相连并保持各音符与原先时间对齐；在曲谱显示时，含有虚拟轨实现多声部格式信息的音符事件所在的小节中，需标记该跨轨音符符干朝向，不与所在音轨的音符或休止符重合且虚拟轨不含有休止符并保持各音符与原先时间对齐。