乐谱 🎼 iOS 解析

乐谱 🎼 iOS 解析

上半年开发了一款含乐谱解析功能的App,网上也没有找到类似的,就自己做了一款。后来由于某些原因,把代码上传到了github上,之后就没管。不过最近不少人问我这个乐谱的相关功能实现,于是在这里讲一下,也可以给以后有此需求的童鞋们有个参照, 授人予鱼,不如授人予渔。

效果如下,这里主要介绍一下一些知识点,和用到的算法。

playing.gif

乐谱的素材一般有两种,xml 文件和 midi 文件,midi 是可以播放的二进制文件(用iOS自带的播放器,效果很差!!!)。

需求是,教师会在后台上传乐谱的xml文件,客户端下载后解析

这个项目用到了很多C++ 的实现,并且抽离具体项目开发。一个是 C++速度快,另一个是安卓可以复用。所以,有些功能模块的东西,都尽量用C++写,iOS可以引用 .a 文件,安卓可以引用打包成的 .so 文件。

解析

第一步就是解析xml文件,一张乐谱的信息很多,这里就不细说了,打开xml文件看看就知道了。解析的过程,找到了国外的一个C++写的专门解析xml的程序,想直接拿来用当然是不可能的啦! 拿过来后略加修改,最烦的当然是和项目的对接啦

比如头文件的引用,C++ 的编译版本, 有些文件和 OC 的内置库文件重名,会导致编译通过,打包失败, 等等。。,(之前一个项目对接过cocos2d-lua),经过这个项目后,对iOS工程的 build setting 更加熟悉了 😂。传送门

解析完之后,会得到一个 C++mDoc 对象,iOS 可以直接调试C++代码,所以C++这块工作都是我来做。 看看部分属性展示如下。

mDoc.png

类似一个树形结构吧,为了之后在程序中好用,统一写一个解析器,把这个 C++ 对象转成 OC 对象Score, 该对象的类图大概如下:

musicxml类图 (1).png

有很多专业用词,比如音轨,还有tempo的解释我就不一一科普了,可以看出来,对象类型还是挺多的。按照如上的图,一个一个解析吧。

解析的过程有几个难点:

  • 音符(note)的时长怎么定义,音符的宽度怎么定义
  • 音节(measure)的宽度怎么保持一致
  • 音符的位置
  • 音节如何换行

以上几个问题,是在绘制前需要解决的。我们一个一个来。

音符的时长:

学过的音乐的都知道,音符有二分之一拍,四分之一拍,八分之一拍 等等,不懂的可以去查维基百科

每个音轨有个division标签,代表一个四分之一音符对应的时长

<attributes>
    <divisions>24</divisions>
    <key>
      <fifths>-3</fifths>
      <mode>major</mode>
    </key>
    <time>
      <beats>3</beats>
      <beat-type>4</beat-type>
    </time>
    <clef>
      <sign>G</sign>
      <line>2</line>
    </clef>
  </attributes>
  • key 代表的是这个音轨要 升 或 降 几调
  • division 代表每个四分之一音符的时长,这里是24
  • time 代表每个音节是几几拍,如上是每个四分之一音符为一拍,每个音节共三拍,简称四三拍
  • clef 是这个音节的音调

如下代表一个note

<note default-x="196">
    <pitch>
      <step>B</step>
      <alter>-1</alter>
      <octave>4</octave>
    </pitch>
    <duration>24</duration>
    <voice>1</voice>
    <type>quarter</type>
    <stem default-y="-55.5">down</stem>
    <lyric default-y="-80" number="1">
      <syllabic>single</syllabic>
      <text>Auf</text>
    </lyric>
  </note>
  • type -> quarter 代表是个四分之一音符,
  • duration 就对应之前的division
  • pitch代表这个音符的位置,在五线谱的垂直位置
  • stem 代表他的尾巴朝向,这个是由五线谱导出来的,有一定参考意义,但后面还需根据实际情况重新计算
  • lyric 歌词信息

这里的duration就可以定义为时长,简单来说,duration 越大,这个音符时间越长!
注意,每个音轨(part)的 division 可能不一样,所以处理的时候,要统一成一个值。
比如:

  • part1division = 24, 一个 noteduration12, 它就是一个 八分之一 音符,
  • part2division = 96, 一个 noteduration192, 它就是一个 二分之一 音符

音符的开始时间,就是由它用轨道前面的所有duration加起来(包括休止符-- rest),音符的时长可以定义成在整个音轨的绝对时间,也可以定义成相对于当前音节的相对时间。 我是从第一种后来改到第二张的,为了后面处理音节换行方便。

startTime.png

音节的开始时间有了,持续时间也有了,那具体画在什么位置呢,这个就有讲究了

待续。。。

playing.gif
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