使用 NAudio 的 Tempo 事件后的 Midi 实时

Question

我正在尝试根据给定的绝对时间计算使用 NAudio 的事件的 MIDI 音符的实时时间。我正在使用以下代码：

private static double CalcFactor(long noteAbsTime, long lastTempoAbsTime, int ticksPerQuarterNote, int tempo, double lastTempoRealTime)  //calculate the factor needed for presenting time in seconds
        {
            double currentTempoRealTime =
                ((double)((double)(noteAbsTime - lastTempoAbsTime) /
                          (double)ticksPerQuarterNote) * (double)tempo + lastTempoRealTime) / 1000000D;
            return currentTempoRealTime;
        }

但节奏事件后没有实时连续性。对于 midi 文件中的多个速度事件，我可以使用以秒为单位的实时时间而不是绝对时间的增量滴答的正确公式是什么？

Answer 1

[由于编辑太多而删除了之前的答案]

"MBT"

// Time-sig with 4/4 assumed (as opposed to perhaps 3/4)
internal static string GetMBT(long pulse, int division)
{
  double value = (double)pulse;
  var M = Convert.ToInt32(Math.Floor(value / (division * 4.0)) + 1);
  var B = Convert.ToInt32((Math.Floor(value / division) % 4) + 1);
  var T = pulse % division;
  return string.Format(fmt3, M, B, T);
}

MidiEvent.AbsoluteTime 表示滴答或脉冲的数量，因为这只会告诉我们什么可以显示为 MBT（测量、小节 [可能是节拍] 和滴答）。

例如0 = 001:01:000 (M:B:T) 或 00:00:000 取决于你喜欢什么（我们从上面的函数中删除了 +1）。

节奏图（或状态）计算

internal static double GetSeconds(int division, double tempo, long pulse, double sec = 0.0)
{
  return ((60.0 / tempo) * ((double)(pulse) / division)) + sec;
}
internal static string GetSSeconds(double seconds)
{
  var T = TimeSpan.FromSeconds(seconds);
  return string.Format("{0:00}:{1:00}:{2:00}.{3:00000}", T.Hours, T.Minutes, T.Seconds, T.Milliseconds);
}

如果 MIDI 文件中没有设置速度事件，则假定为 120BPM
例如：每四分音符 500000 微秒 (60000000.0 / 500000 = 120)

一般来说，我们只想维护一个节奏状态或类似的东西，其中包含（或可能被初始化为）

long mLastTempoPulses = 0
double mLastTempoSecond = 0.0
double mLastTempoValue = 120 或第一个 SET_TEMPO 消息值。

当我们遇到 TempoEvent 的速度变化时（以下代码段中的 nTempo），我们可以这样说……

// { some loop

double mNewSecond = GetSeconds(
  miditrack.DeltaTicksPerQuarterNote,
  mLastTempoValue,
  nTempo.AbsoluteTime - mLastTempoPulses,
  mLastTempoSecond);

// then we would continue to set the back-ref values
mLastTempoPulses = nTempo.AbsoluteTime;
mLastTempoValue  = nTempo.Tempo;
mLastTempoSecond = mNewSecond;

// ... }

以上假定我们正在遍历 TempoEvent 消息，但是我们会将相同的一般概念应用于 NoteEvent 而无需存储反向引用值。

GIST 示例

GIST（下文）我们通常使用上述概念创建节奏图，其中节奏图基本上是

的列表

class NewTempo
{
  public long PulseMin, PulseMax;
  public double Seconds, Tempo;
  public bool Match(MidiEvent pnote) {
    return (pnote.AbsoluteTime >= PulseMin) && (pnote.AbsoluteTime < PulseMax);
  }
}

我已经发布了一个 example gist 命令行程序，但是目前没有任何软件可以证明或验证它确实是正确的。

如果你编译它，你可能想用它输出到一个文本文件，因为它的输出可能会超过控制台的缓冲区大小。

app.exe file.mid > output.txt

根据用例是从 MidiFile 读取输入还是从实时传入消息读取输入，这可能会有所不同。示例 GIST 读取一个 midi 文件并生成一个可以引用的节奏图，然后它查看给定音轨中的音符（第一个音轨包含音符）。

GIST 示例的一些输出...

it may look like a gap towards the first tempo change, however that's correct as there are no notes in the particular track.

TEMPOEVENT (INPUT DATA)
=======================

 -> 001:01:000 => Time=        0, Tempo=123.999991733334
 -> 095:01:000 => Time=    45120, Tempo=122.999969250008
 -> 216:01:000 => Time=   103200, Tempo=122.999969250008
 -> 218:01:000 => Time=   104160, Tempo=122.999969250008

YIELD?
======

 -> Range={001:01:000 - 095:01:000}, BPM=124.0000, SS=00:03:01.00935
 -> Range={095:01:000 - 216:01:000}, BPM=123.0000, SS=00:06:58.00033
 -> Range={216:01:000 - 218:01:000}, BPM=123.0000, SS=00:07:01.00936

MIDI Format 1
Looking in track at index: 1
Processing 2694 events.
 -> 001:01:000 @00:03:01.00935 F#4  NoteOn 100
 -> 001:01:030 @00:03:02.00056 F#4 NoteOff 0
 -> 001:01:060 @00:03:02.00177 E4   NoteOn 100
 -> 001:01:090 @00:03:02.00298 E4  NoteOff 0
 -> 001:02:060 @00:03:02.00661 B3   NoteOn 100
 -> 001:02:090 @00:03:02.00782 B3  NoteOff 0
 -> 001:03:060 @00:03:03.00145 A3   NoteOn 100
 -> 001:03:090 @00:03:03.00266 A3  NoteOff 0
 -> 001:04:000 @00:03:03.00387 G3   NoteOn 100
 -> 001:04:060 @00:03:03.00629 G3  NoteOff 0

...

 -> 088:04:000 @00:05:51.00774 A3   NoteOn 100
 -> 088:04:060 @00:05:52.00016 A3  NoteOff 0
 -> 088:04:060 @00:05:52.00016 G3   NoteOn 100
 -> 089:01:000 @00:05:52.00258 G3  NoteOff 0
tempoIndex = 1
  => 45120 <= 49920 < 45120 bpm=122.999969250008
 -> 105:01:000 @00:07:17.00545 F#4  NoteOn 100
 -> 105:01:030 @00:07:17.00667 F#4 NoteOff 0
 -> 105:01:060 @00:07:17.00789 E4   NoteOn 100
 -> 105:01:090 @00:07:17.00911 E4  NoteOff 0
 -> 105:02:060 @00:07:18.00277 B3   NoteOn 100
 -> 105:02:090 @00:07:18.00399 B3  NoteOff 0
 -> 105:03:060 @00:07:18.00765 A3   NoteOn 100
 -> 105:03:090 @00:07:18.00887 A3  NoteOff 0

...

一些笔记

速度（应该）存储在第一个（第 0 个）轨道中，除非我们正在查看 MIDI 格式 2（可能是一种罕见的情况）。

根据我的观察，要么有一个设定节奏消息，要么有 3 个或更多，其中最后一个节奏事件的行为很像 EOT 消息 (NAudio.Midi.MidiEvent.IsEndTrack(...)) — 当然，有始终是 EOT。

要点示例可能包含更多有用的注释。

补充

internal static IEnumerable<T> MidiEventT<T>(MidiFile midi, int tkid = 0, int max=-1)
  where T : MidiEvent
{
  int LIMIT = midi.Events[tkid].Count, counter=0;
  if ((max != -1) && (max < LIMIT)) LIMIT = max;
  for (int i = 0; i < midi.Events[tkid].Count; i++)
  {
    if (counter == LIMIT) break;
    T tmsg = midi.Events[tkid][i] as T;
    if (tmsg == null) continue;
    counter++;
    yield return tmsg;
  }
}

上面的用法示例

// all tempo events
var tempos = new List<TempoEvent>(MidiEventT<TempoEvent>(midi));
// all note events (the gist has a better example)

// trackID is the track with events you want to grab, of course
var notes = new List<NoteEvent>(MidiEventT<NoteEvent>(midi, trackID));

// trackID is the track with events you want to grab, of course
var allMidiEventsInTrack = new List<MidiEvent>(MidiEventT<MidiEvent>(midi, trackID));

使用 NAudio 的 Tempo 事件后的 Midi 实时

Midi real time after Tempo event using NAudio

c#

events

naudio

tempo

"MBT"

节奏图（或状态）计算

GIST 示例

一些笔记

补充