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【BLE MIDI】MIDI 文件格式分析总结 ★★★

發(fā)布時間：2025/6/17 编程问答 27 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了【BLE MIDI】MIDI 文件格式分析总结 ★★★ 小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.

文章目錄

一、MIDI 文件簡介
二、MIDI 文件頭解析
- 1、MIDI 文件頭標識
- 2、MIDI 文件頭長度
- 3、MIDI 文件格式
- 4、MIDI 軌道個數(shù)
- 5、基本時間
三、MIDI 軌道分析
四、MIDI 軌道頭
五、MIDI 軌道長度
六、delta-time 間隔
七、FF 03 軌道名稱
八、FF 51 03 四分音符時長
九、FF 58 04 拍號
十、音符開指令
十一、音符關指令
十二、音軌結束標志

一、MIDI 文件簡介

下面的 mid 文件是一個簡單 midi , 其中只有一條軌道 , 一個音符 ;

這個 mid 文件很簡單 , 但是麻雀雖小 , 五臟俱全 , 其中有所有的必須的 midi 文件頭 , midi 軌道頭 , 時間標志 , 等信息 ;

下面開始逐個字節(jié) , 解析上述 midi 文件 ;

4D 54 68 64 00 00 00 06 00 00 00 01 01 E0 4D 54 72 6B 00 00 00 25 00 FF 03 05 B2 E2 CA D4 30 00 FF 51 03 07 A1 20 00 FF 58 04 04 02 18 08 00 90 3C 64 8E 7E 80 3C 40 00 FF 2F 00

二、MIDI 文件頭解析

文件頭數(shù)據(jù) :

4D 54 68 64 00 00 00 06 00 00 00 01 01 E0

1、MIDI 文件頭標識

4D 54 68 64 : 0 ~ 3 字節(jié) , " MThd " 字符串 ASCII 碼 , 這是 mid 文件的標識 ;

2、MIDI 文件頭長度

00 00 00 06 : 4 ~ 7 字節(jié) , 這是個 4 字節(jié)整型數(shù)據(jù) , 大端格式顯示 , 整型低位在高字節(jié) , 整型高位在低字節(jié) , 該數(shù)據(jù)表示 mid 文件文件頭長度 , 這里的文件頭長度為 6 , 表示后面 6 字節(jié)是 mid 文件文件頭的范圍 ;

大端格式 : 高位存儲在低字節(jié)中 , 符合人的書寫習慣 ;

小端格式 : 低位存儲在低字節(jié)中 , 符合計算機處理邏輯 ;

3、MIDI 文件格式

00 00 : 8 ~ 9 字節(jié) , 表示 mid 文件的格式 ; 這兩個字節(jié)是 short 類型整型 , 大端格式 ;

0 : mid 文件只有一條軌道 , 所有的通道都在一條軌道中 ;
1 : mid 文件有多個音軌 , 并且是同步的 , 即所有的軌道同時播放 ;
2 : mid 文件有多個音軌 , 不同步 ;

這里是 0 格式 , 也就是說只有一條軌道 ;

4、MIDI 軌道個數(shù)

00 01 : 10 ~ 11 字節(jié) , 表示 MIDI 軌道個數(shù) , short 類型 , 大端格式 ;

此處表示有一條軌道 , 所有通道的音符和節(jié)拍信息都在該軌道中 ;

5、基本時間

01 E0 : 12 ~ 13 字節(jié) , 用于指定基本時間 ;

2 個字節(jié) , 要拆分成 3 部分 , 最高位 ( 第 15 位 ) 作為標識位 , 第 8 ~ 14 位作為一部分 , 第 0 ~ 7 位作為一部分 ;

由于是大端格式排列 , mid 文件第 12 字節(jié) ( 低地址 ) 是高位 , mid 文件第 13 字節(jié) ( 高地址 ) 是低位 ;

01 E0 的二進制形式如下 : 0000 0001 11110 0000 ;

最高位 0000 0001 11110 0000 是 0 , 紅色的是最高位 , 表示當前代表的事件格式是類型1 , 第 0 ~ 14 位代表的是四分音符的 tick 數(shù) ;

十六進制 01 E0 對應的十進制數(shù)字是 480 , 也就是說一個四分音符有 480 tick ;

tick 是時間單位 , 這是 mid 文件中計算時間的最基本單位 ;

三、MIDI 軌道分析

MIDI 軌道 , 以 MTrk 4D 54 72 6B 開始 , 以 FF 2F 00 結束 ;

下面的內(nèi)容是一個完整的 MIDI 軌道二進制信息 ;

4D 54 72 6B 00 00 00 25 00 FF 03 05 B2 E2 CA D4 30 00 FF 51 03 07 A1 20 00 FF 58 04 04 02 18 08 00 90 3C 64 8E 7E 80 3C 40 00 FF 2F 00

四、MIDI 軌道頭

4D 54 72 6B : MTrk 的 ASCII 碼 ;

五、MIDI 軌道長度

00 00 00 25 : 這是一個 int 類型的整型數(shù)據(jù) , 大端格式顯示 , midi 軌道長度是十六進制的 0x25 , 也就是十進制的 37 , 代表從下一個字節(jié)開始計數(shù) 到軌道結束位置 FF 2F 00 的最后一個字節(jié) , 一共有 37 個字節(jié) ;

每個軌道開始的標志是 MTrk , 后面的 4 字節(jié)就是軌道的長度 ;

在下圖中 , 選中的字節(jié)有 $37$ 個字節(jié) ;

六、delta-time 間隔

delta-time 間隔是 mid 中的重要機制 ;

midi 中的音符 , 事件的時間間隔 , 都是通過 delta-time 體現(xiàn)的 ;

delta-time 的每個字節(jié)中 , 最高位第 7 位用于表示連續(xù)標志 , 后面的 0 ~ 6 位表示真實的數(shù)據(jù) ;

如果一個 delta-time 由 2 字節(jié)組成 , 每個字節(jié)中最高位是連續(xù)標志 , 后面 0 ~ 6 位是數(shù)據(jù) , 也就是說該 delta-time 實際的數(shù)值位數(shù)只有 14 位 ;

以后面的 8E 7E delta-time 為例 :

8E 7E 對應的二進制位數(shù)為 : 1000 1110 0111 1110

第一個字節(jié) 8E 對應的二進制數(shù)據(jù)位 1000 1110 , 其中第七位的 1 表示這是 delta-time 的高位字節(jié) , 后面的 000 1110 是實際的數(shù)值數(shù)據(jù) ;

第一個字節(jié) 7E 對應的二進制數(shù)據(jù)位 0111 1110 , 其中第七位的 0 表示這是 delta-time 的低位字節(jié) , 后面的 111 1110 是實際的數(shù)值數(shù)據(jù) ;

則該 delta-time 的實際數(shù)據(jù)是 000 1110 111 1110 , 重新組合后為 111 0111 1110 , 該 delta-time 的值是 1918 , 也就是 1918 個 tick 數(shù) ;

以 82 C0 03 為例 , 對應的二進制數(shù)據(jù)為 1000 0010 1100 0000 0000 0011

第一個字節(jié) 82 對應的二進制數(shù)據(jù)位 1000 0010 , 其中第七位的 1 表示這是 delta-time 的高位字節(jié) , 后面的 000 0010 是實際的數(shù)值數(shù)據(jù) ;

第二個字節(jié) C0 對應的二進制數(shù)據(jù)位 1100 0000 , 其中第七位的 1 表示這是 delta-time 的高位字節(jié) , 后面的 100 0000 是實際的數(shù)值數(shù)據(jù) ;

第三個字節(jié) 03 對應的二進制數(shù)據(jù)位 0000 0011 , 其中第七位的 0 表示這是 delta-time 的低位字節(jié) , 后面的 000 0011 是實際的數(shù)值數(shù)據(jù) ;

則該 delta-time 的實際數(shù)據(jù)是 000 0010 100 0000 000 0011 , 重新組合后為 1010 0000 0000 0011 , 該 delta-time 的值是 40963 , 也就是 40963 個 tick 數(shù) ;

七、FF 03 軌道名稱

FF 03 05 B2 E2 CA D4 30 : 23 ~ 30 字節(jié) , FF 03 是 Meta 事件 , 軌道名稱設置 ;

FF 03 后面是長度信息 , 05 表示該軌道名稱有 5 字節(jié) , 后面的 5 字節(jié)就是軌道名稱 ;

軌道信息后面的 31 字節(jié) 00 是 delta-time ;

八、FF 51 03 四分音符時長

FF 51 03 07 A1 20 : 32 ~ 37 字節(jié) , 音符速度標志 ;

FF 51 03 是音符速度標志位 , 后面的 07 A1 20 3 字節(jié)是一個數(shù)字 , 代表四分音符的時長 , 單位是微秒 ;

07 A1 20 對應十進制數(shù)是 500000 , 五十萬 , 也就是一個四分音符是 50 萬微秒 ;

此時可以計算出每個 tick 的時長為 $500000480\cfrac{500000}{480}$ 微秒 ;

再回顧下 delta-time 的計算 :

8E 7E 對應的二進制位數(shù)為 : 1000 1110 0111 1110

則該 delta-time 的實際數(shù)據(jù)是 000 1110 111 1110 , 重新組合后為 111 0111 1110 , 該 delta-time 的值是 1918 , 也就是 1918 個 tick 數(shù) ;

上述的 delta-time 是 1918 個 tick , 對應的時間是 $500000×1918480\cfrac{500000 \times 1918}{480}$ 微秒

九、FF 58 04 拍號

FF 58 04 04 02 18 08 : 39 ~ 45 字節(jié) , 拍子記號 ;

FF 58 04 是拍子記號的標志 ;

04 02 18 08 分別表示 :

04 : 拍子記號的分子 ;
02 : 拍子記號分母標志 , 這里的值是 2 的次冪值 , 如當前設置的值是 2 , 則拍子記號的分母是 $2^2 = 4$ , 分母是 4 ;
18 : 每個 MIDI 時鐘包含的 tick 數(shù) ; 標準值是 24 , 一般不會改變 ;
08 : 每 24 個 MIDI 時鐘 , 對應的 32 分音符的數(shù)目 ; 標準值是 8 , 一般不會改變 ;

后面的 00 是 delta-time , 與下一個 midi 事件間隔的 tick 數(shù) ;

delta-time 參考【BLE MIDI】MIDI 文件格式分析 ( MIDI 軌道分析 | MIDI 軌道頭 | MIDI 軌道長度 | delta-time 間隔 ) 四、delta-time 間隔博客章節(jié) ;

十、音符開指令

90 3C 64 : 47 ~ 49 字節(jié) , 音符開指令 ;

90 是音符開標志 ;

3C 是音符音高 60 , 取值范圍 0 ~ 127 ;

64 是音符的力度值 , 取值范圍 0 ~ 127 ;

后面的 8E 7E 是 delta-time , 與后面的指令間隔的 tick 數(shù) ;

delta-time 參考【BLE MIDI】MIDI 文件格式分析 ( MIDI 軌道分析 | MIDI 軌道頭 | MIDI 軌道長度 | delta-time 間隔 ) 四、delta-time 間隔博客章節(jié) ;

十一、音符關指令

80 3C 40 : 52 ~ 54 字節(jié) , 音符關指令 ;

80 是音符開標志 ;

3C 是音符音高 60 , 取值范圍 0 ~ 127 ;

40 是音符的力度值 , 取值范圍 0 ~ 127 ;

后面的 00 是 delta-time , 與后面的指令間隔的 tick 數(shù) ;

delta-time 參考【BLE MIDI】MIDI 文件格式分析 ( MIDI 軌道分析 | MIDI 軌道頭 | MIDI 軌道長度 | delta-time 間隔 ) 四、delta-time 間隔博客章節(jié) ;

十二、音軌結束標志

FF 2F 00 : 56 ~ 58 字節(jié) , 音軌結束標識 ;

至此 , 整個 midi 文件解析完畢 ;

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【BLE MIDI】MIDI 文件格式分析总结 ★★★的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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