midi 文件结构 midi file format

### MIDI 文件格式详解 MIDI（Musical Instrument Digital Interface）是一种用于电子乐器间通信的标准协议。MIDI 文件格式则是用于存储 MIDI 数据的一种文件格式。它不仅支持音乐制作、编辑，还可以帮助用户更好地理解和操作 MIDI 文件。本文将详细介绍 MIDI 文件的基本结构、主要组成部分以及数值表示方法。 #### MIDI 文件结构 MIDI 文件主要由多个“块”组成，每个块包括类型、长度和数据三个部分。具体结构如下： - **类型**：4 字节的 ASCII 文本。 - **长度**：4 字节的二进制数字（32 位，最高有效字节在前）。 - **数据**：长度字节的数量。 MIDI 文件中的块分为两种类型： 1. **头部块（Header Chunk）**：其类型为 "MThd"，位于文件开头，用于存储文件格式、音轨数量等基本信息。 2. **音轨块（Track Chunk）**：其类型为 "MTrk"，位于头部块之后，可以有多个，用于存储具体的 MIDI 事件和时间信息。 #### MIDI 文件格式详解 ##### 块结构 MIDI 文件中的每个块都有固定的结构，包括类型、长度和数据三部分。例如，一个典型的 MIDI 文件结构如下所示： ``` <---块---> 类型 | 长度 | 数据 MIDI 文件: MThd | 6 | <格式><音轨数量><分割方式> MTrk | <长度> | <相对时间><事件> : MTrk | <长度> | <相对时间><事件> ``` 其中，“格式”字段指示文件是顺序还是同步的；“音轨数量”字段指示文件中包含多少个音轨；“分割方式”字段则表示时间刻度的分辨率。 ##### 数值表示方法 在 MIDI 文件中，除了基本的 MIDI 数据之外，还包括了诸如相对时间和其他元事件等附加信息。这些信息中的数值通常采用以下两种格式表示： 1. **二进制表示**：每个数值占用一个字节，高位字节在前（MSB-first）。除非特别指定，一般情况下采用此格式。 2. **变长整数表示**：这是一种高效表示任意大小整数的方法，避免了不必要的大宽度整数浪费空间。变长整数通过一系列 7 位的值来表示，从最高有效位到最低有效位，其中最后一个字节的第 8 位（最高位）设置为 0，而前面的字节该位都设为 1。 **变长整数示例**： - **值** | **变长整数表示** | **十六进制** | **二进制** - 0 | 00 | 00 | 00000000 - 127 | 7F | 7F | 01111111 - 128 | 81 00 | 8100 | 1000000100000000 - 1000 | 03 E8 | 1111101000 | 1000011101101000 - 65535 | FF 7F | FF7F | 1111111101111111 从上面的例子可以看出，较小的值（0-127）可以用单个字节表示，而较大的值则需要多个字节来表示。 #### 总结 MIDI 文件格式是一种灵活且功能强大的文件格式，能够支持音乐创作的各种需求。通过理解 MIDI 文件的基本结构及其内部数据的表示方法，我们可以更有效地读取、分析和修改 MIDI 文件。此外，掌握了 MIDI 文件的工作原理后，开发人员可以创建更为复杂的音乐应用程序或工具，进一步推动音乐创作的发展。