Chunks

一个MIDI文件由多个Chunk(块)构成. 1个Chunk包含以下信息:

type length data
4byte 4byte length bytes
  • type: 4-byte, 表示该chunk的类型
  • length: 4-byte, 表示该chunk中data数据的长度
  • data: n-byte, 该chunk中存放的数据主体

一共存在两种类型的Chunk:

头部块: Chunk.type = “MThd” 轨道块: Chunk.type = “MTrk”

一个MIDI文件由1个头部块加上1到n个的轨道块构成.

Chunk.length决定了Chunk的总长度, MIDI文件中可以存在MThdMTrk之外的Chunk, 但是这些数据都应当被直接忽略. 在MIDI规范中要求软件应当能应付这种异常情况.

type length data
MThd 6 [format], [tracks], [division]
MTrk [length] [delta_time], [event]
MTrk [length] [delta_time], [event]

值的含义:

MIDI文件中, 除了基础的信息外, 还包括如:delta-timesmeta-events. 这些信息包含数值, 这些信息通常以以下两种格式存在: * 二进制 * 变长数值

二进制

用以下方式存储: * 8-bits 1byte * MSB first (Most Significant Byte first) (除非另有规定)

变长数值

变长数值提供了一种简单的表示任意大小数值的方式,没有必要来用定长的数值来表示,避免了不必要的长度浪费。 一个变长数值由n个8bit(最高1位+后面7bit表示)组成. 非结尾的byte/8bit, 最高bit为1. 最后1byte最高bit为0. Example:

Decimal Hex Binary Veriable-Length-Representation Binary Veriable-Length-Representation Hex
- abcd aaaabbbbccccdddd 100000aa 1aabbbbc 0cccdddd -
0 … 127 00 … 7F 0000 0000 … 0111 1111 0000 0000 … 0111 1111 00 … 7F
128 … 16383 80 … 3FFF 00000000 10000000 … 00111111 11111111 100000001 00000000 … 11111111 01111111 81 00 … FF 7F
1000 03E8 11 1110 1000 10000111 01101000 87 68
100000 0F4240 1111 0100 0010 0100 0000 10111101 10000100 01000000 BD 84 40

上面例子可以看到,每个byte中有7-bit(可容纳0-127)用来存放具体的值。 在MIDI文件中允许的最大值为:0FFFFFFF, 也就是占用4byte (32bit)。

Header Chunks

这里的Data数据由3部分16bit的字段构成,分别为:描述格式、描述音轨数和描述事件定时.

header 为6-bytes. 读取MIDI文件时需要遵循长度字段, 就算超过预期长度, 也需要忽略. Header Chunk:

Header Chunk

length 指明chunk中的data长度. 这是一个MSB的32-bit数值. 在MIDI 1.0下时, 这里的数值通常都为6(byte). 尽管如此, 还是要考虑更大的尺寸, 以兼容未来可能的扩展.

format 指明该MIDI的格式 这是一个MSB的16-bit数值. 这里有效的值为三种: 0, 1和2.

tracks 指明该MIDI文件包含的音轨chunks数量. 这是一个MSB的16-bit数值.

division 这里定义了一个delta-time单位的时长. 这是一个MSB的16-bit数值. 该值为以下两种格式之一:

2.png

if (bit 15 == 0): bits 0-14 : 每四分之一音符中,包含多少个Tick(Tick是MIDI中的最小时间单位).

if (bit 15 == 1): bits 0-7: 每SMTPE frame有多少Tick. bits 8-14: 这里由负数构成,表示每秒有多少个SMTPE frames, 呼应bit 0-7.

-24 = 24 frames per second
-25 = 25 frames per second
-29 = 30 frames per second, drop frame
-30 = 30 frames per second, non-drop frame

**总结以上两种division值的类型: **第一种以四分之一音符来描述速度, 而第二种以SMTPE frame来描述速度(先确定每秒的frame数,然后再从frame中确定出Tick数, 实际上就是确定了速度) .

http://www.personal.kent.edu/~sbirch/Music_Production/MP-II/MIDI/midi_system_common_messages.htm

MIDI 文件格式

MIDI文件有3个变种: * Format 0 只包含单个音轨. * Format 1 包含一或多个同步的音轨(可以理解为不同乐器演奏一首曲子) * Format 2 包含一或多个独立的音轨(理解为该文件内包含多首曲子?)

… 后续还未完成..

原文

http://cs.fit.edu/~ryan/cse4051/projects/midi/midi.html(已失效) https://www.csie.ntu.edu.tw/~r92092/ref/midi/