【脑洞手填目标一】通过学习python实现简谱自动转音频的功能

一、目标：数字转音频，保存并可以播放

需求场景：日常生活中发现自己唱歌调很不准，但如果有钢琴演奏每个音符从旁协助就能准确唱对了，由于很多歌并没有专门用琴演奏出演唱的调子，市面上也没有找到符合我需求的工具，刚巧在学习python，于是想通过学习python强大的mido类库来试试能不能实现自己的需求。

需求拆分

使用语言工具：python
需要实现功能点：word文档扫描，简谱解析，音频转化，生成MIDI文件保存，文件可以正常播放。

功能点实现

1、MIDI文件的生成；
简单生成Do音的DEMO实现代码如下：

import mido# 创建MIDI文件
midi_file = mido.MidiFile()
# 创建一个声部轨道
track = mido.MidiTrack()
# 添加轨道
midi_file.tracks.append(track)# 设置MIDI音色和速度
# program_change确定乐器的类型,0是钢琴
track.append(mido.Message('program_change', program=0))
#添加音符
track.append(mido.Message('note_on', note=60, velocity=64, time=0))
#添加该音符的结束标记
track.append(mido.Message('note_off', note=60, velocity=64, time=2000))# 保存MIDI文件
midi_file.save('output.mid')

此时发现midi文件频率编号有很多，一个乐谱对应大量音符节奏等元素，复用率很高，这就需要有个工具类去定义这些常用的音节，于是我百度了下具体音高和MIDI编号对应关系，如下图所示：

根据这个对应关系我单独写了个类方法，通过传参可以转换成对应编号：

def num(yin):                    if yin == "C2" or yin == "..1" :           #低两个八度 doreturn 36if yin == "D2" or yin == "..2":           #rereturn 38if yin == "E2" or yin == "..3":           #mireturn 40if yin == "F2" or yin == "..4":           #fareturn 41if yin == "G2" or yin == "..5":           #so 或者说 solreturn 43if yin == "A2" or yin == "..6":           #lareturn 45if yin == "B2" or yin == "..7":           #sireturn 47if yin == "C3" or yin == ".1":          #低八度   doreturn 48if yin == "D3" or yin == ".2":           #rereturn 50if yin == "E3" or yin == ".3":           #mireturn 52if yin == "F3" or yin == ".4":           #fareturn 53if yin == "G3" or yin == ".5":   #so 或者说 solreturn 55if yin == "A3" or yin == ".6":            #lareturn 57if yin == "B3" or yin == ".7":             #sireturn 59#中音区if yin == "C4" or yin == "1":       #中音doreturn 60if yin == "D4" or yin == "2":        #中音rereturn 62if yin == "E4" or yin == "3" or yin == 3:       #中音mireturn 64if yin == "F4" or yin == "4" or yin == 4:       #中音fareturn 65if yin == "G4" or yin == "5" or yin == 5:   #中音so  或者说 solreturn 67if yin == "A4" or yin == "6" or yin == 6:       #中音lareturn 69if yin == "B4" or yin == "7" or yin == 7:       #中音sireturn 71#高音区if yin == "C5" or yin == "1." :   #doreturn 72if yin == "D5" or yin == "2.":   #re return 74if yin == "E5" or yin == "3.":   #mireturn 76if yin == "F5" or yin == "4.":   #fareturn 77if yin == "G5" yin == "5."":       #so 或者说是 solreturn 79 if yin == "A5" or yin == "6.":   #lareturn 81if yin == "B5" or yin == "7." :   #sireturn 83

由于我的开发工具是anaconda中的jupyterLab，生成的不是py文件，是ipynb文件，在引入时会发生找不到库/文件的情况，需用通过shell命令转为py文件，加在后面运行时会生成py文件

try:!jupyter nbconvert --to python name_to_number.ipynb   
except:pass

接下来考虑文本内容读取，考虑最简单的实现方式就是txt文本读入规定格式的字符串后，对字符串分割，通过循环增加新的音符进去。
于是我手动新增一个文本文档，将简谱图片中的旋律以音符_拍数的方式录入保存后，通过open函数读入文本文档，open函数返回的不是文本内容，是文件对象，通过read() 方法可以获取字符串内容，接下来问题就简单了。代码如下：

# 指定节拍方便计算每拍持续多长时间
bpm = 120
# 获取文件数据
data = open('music.txt',encoding='utf-8')
# open函数返回的是当前打开文件对象的信息，包括编码，只读模式等
sheet_music = data.read().split(" ");
# 数据格式：音符_拍数
# 循环将简谱转化为MIDI消息
for note in sheet_music:timePerBeat = 60/bpm*1000note_number = name_to_number.num(note.split("_")[0])# F表示全拍，H半拍if note.split("_")[1] == 'H':timePerBeat = timePerBeat*0.5# 读取到最后返回None表示文件结束if note_number !=None:track.append(mido.Message('note_on', note=note_number, velocity=64, time=0))track.append(mido.Message('note_off', note=note_number, velocity=64, time=int(timePerBeat)))

这里有几个坑点：
1，mido.Message方法中的time参数要传入整数形式，传入形参需要强转类型，否则会报data type类型必须为int；
2，文件对象read后以None结尾表示文件结束，而我做的自定义类里没有设置None的情况所以转换的时候会因为未转换成int类型导致Message方法报出参数类型错误的问题。

现在可以转换MIDI了，但是不够智能，接下来需要通过识别提取图片中的关键信息，生成需要的文本文档，但是完全不会笑死，由于这个半成品都不如的代码实在太难用了，我想我是会努力优化的。