iOS中MusicXML的解析和使用

MusicXML

维基上MusicXML的解释是：（英语：Music Extensible Markup Language，音乐扩展标记语言）是一个开放的基于XML的记录西式乐谱的文件格式。该格式是完全自由、开放记录的，并依据W3C社区的许可协议自由使用。
简单的来说，MusicXML其实就是XML，只不过承载的是乐谱信息的XML。在我们需要绘制或者创建六线谱之类的时候，可以通过MusicXML来记录我们需要绘制或者创建的信息。目的是为音乐符号创造一种通用格式。(本文是基于MusicXML 3.0和2.0,所以可能会有一些出入。)因为项目中用到的是吉他谱，就以吉他谱的含义来进行说明和解释。

一 文件解析

MusicXML本质也是XML,所以文件上的解析可以按XML的解析来。
XML的解析在iOS里面有两种解析方式，一个SAX解析，一个DOM解析。

方式一：SAX解析

SAX解析的特点是逐行进行解析。也就是一边读取一边处理。对于大文件，极大的提高了解析效率。

方式二：DOM解析

DOM解析的特点是通过节点解析。需要一次性读取整个XML文件并形成一个节点树，通过遍历树结构可以检索任意XML节点，读取它的属性和值。
比如第三方：GDataXMLNode

在这里我用的SAX解析,具体可以去看下这里,是我之前用来解析MusicXML文档写的。

• 注意点：因为是使用的utf8编码，所以一旦XML里面出现了其他的编码方式，就有可能造成解析失败，所以在解析前最好将xml处理一遍。

二 属性解析

MusicXML本质上还是XML，所以文件结构是和XML一样的，这个是XML文档所需要的XML声明。声明用的xml版本是1.0和xml传输数据的时候的字符编码。（假如文档里有中文，编码方式不是UTF-8，显示上就会乱码）

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>

这里是说明当前使用的MusicXML版本是什么,标签里面包含的内容就是MusicXML的内容

 <score-partwise version =“ 3.0”>
  ...
 </score-partwise>

score-partwise元素里面的有几个大元素：

1. work元素，work-title里面内容是这个xml的名字

    <work>
       <work-title>Aloha oe</work-title>
    </work>
   

2. identification，这里是文档的一些编辑信息，比如编辑日期，是用什么软件编辑的

    <identification>
        <encoding>
         <encoding-date>2019-10-08</encoding-date>
         <software>Guitar Pro 7.0.9</software>
         <encoder></encoder>
        </encoding>
    </identification>
   

3. defaults，这里是一些页面的宽高信息

    <defaults>
         <scaling>
          <millimeters>6.4</millimeters>
          <tenths>40</tenths>
         </scaling>
         <page-layout>
          <page-height>1850</page-height>
          <page-width>1310</page-width>
         </page-layout>
    </defaults>
   

4. part-list,这里面是一些乐器类型，MIDI信息

   <part-list>
     <score-part id="P1">
      <part-name>Ukulele</part-name>
      <part-abbreviation>uke.</part-abbreviation>
      <midi-instrument id="P1">
       <midi-channel>1</midi-channel>
       <midi-bank>1</midi-bank>
       <midi-program>25</midi-program>
       <volume>80</volume>
       <pan>0</pan>
      </midi-instrument>
   </score-part>
   

5. part,这里面是音符信息，默认是只有一个part的，所以大多数MusicXML里面是只有一个part元素，比如：

   <score-partwise>
        <part id="P1">
           ...
        </part>
    </score-partwise>
   

   但有可能会出现多个part，具体看制谱的时候是怎么做的，比如：
   <score-partwise>
       <part id="P1">
           ...
       </part>
       <part id="P2">
           ...
       </part>
   </score-partwise>
   

• measure元素，part里面是小节measure元素，比如一首谱子有24个小节，那么就会有24个measure，measure里面的属性number等于多少是可以自己定义的，比如从0开始，比如从1开始。measure里面包含了一个小节里面所有的信息。

  • attributes，先看measure里面第一个元素attributes，一般出现在第一个小节中，它里面是该乐谱的基本信息。

    1. divisions，divisions表示的是一个四分音符的时值,每个小节可能有不同的值，比如说在第一个小节中

        <divisions>1</divisions>
       

       表示的是当前小节中一个四分音符的时值是1个单位，divisions是要配合note中的duration看的,比如在4/4的谱子中，下面这个四分音符note的duration就是1,

       <note>
            <duration>1</duration>
            <type>quarter</type>
       </note>
       

       而下面这个全音符的duration就是4,因为4/4是以四分音符为一拍，每小节四拍。所以全音符的话时值相当于四个四分音符，所以它的duration就是4。

       <note>
           <duration>4</duration>
           <type>whole</type>
       </note>
       

  再比如如果当前音符存在附点，附点的时值是当前音符的一半，因为按上下文当前divisions还是1，而在当前出现了附点，divisions要变为2,所以在接下来会变成下面这样

        ```
         <divisions>2</divisions>
            <note>
            <dot/>
            <duration>3</duration>
            <type>quarter</type>
            </note>
        ```
  

  再比如如果当前小节存在十六分音符：

        ```
        <divisions>4</divisions>
            <note>
            <duration>1</duration>
            <type>16th</type>
         </note>
        ```
  
    1. key，key元素表示乐谱的升降号情况，fifths为0表示不升不降，一般正数表示升调的个数，负数表示降调的个数，这个元素还有一个属性`mode/type`来表示此调为大调（major）还是小调。
      
        ```
            <key>
             <fifths>0</fifths>
             <mode>major</mode>
            </key>
        ```
    2. time，time元素里面是这首曲子拍速等一些相关的信息，比如下面的含义就是以8分音符为一拍，每小节6拍。
        ```
            <time>
             <beats>6</beats>//每个小节有几个拍
             <beat-type>8</beat-type>//以哪种音符为一拍
            </time>
        ```
    3. clef，clef里面是谱号信息。
        
        ```
            <clef number="1">
             <sign>TAB</sign>
             <line>5</line>
            </clef>
        ```
    4. staff-details，staff-details这里是空弦的时候每根弦的音名。
        *staff-lines，staff-lines元素指定了行数
  

  • harmony,和弦图元素
  • note,然后接下来是<note>标签，这里面是每个音符的一些信息。

    • chord，这个元素可以理解为和弦，叠音，也就是说当这个标签出现的时候，竖直方向是有多个音的，用叠音描述会形象一些，也就是几个音叠在一起;相反如果没有这个元素，可以大致认为当前这个音符是根音,也就是在最底部的音。比如：

       <note>
        <chord/>
        <type>quarter</type>
        <stem>up</stem>
        <notations>
         <technical>
          <string>4</string>
          <fret>2</fret>
         </technical>
        </notations>
       </note>
      

    • rest，这个元素是休止符的表示，比如下面表示一个二分休止符：

       <note>
        <rest/>
        <duration>2</duration>
        <type>half</type>
       </note>
      

    • duration，上面divisions元素中已经说过了，表示当前音符的时值，也就是这个音符的持续时间。具体值是通过divisions来计算。

    • type，表示当前音符是什么类型，比如<type>half</type>,表示的是个二分音符。type里面的值是有固定的，大致是这些

      • whole：全音符，也就是占一个小节
      • half：二分音符
      • quarter：四分音符
      • eighth：八分音符
      • 16th：16分音符
      • 32th：32分音符
        如果出现了更小的音符，基本就是以数字+th为名字。

    • pitch，音高，里面是音、调的一些信息。

      • step：表示是abcdefg哪个调。

      • alter：表示升降，作为音高的一部分,-2或2表示重降和重升。

      • octave：表示在哪个八度上。
        比如：

         <pitch>
          <step>F</step>
          <alter>-2</alter>
          <octave>4</octave>
         </pitch>
        

    • stem：符干。

    • voice：声部。

    • dot：附点，表示当前音符的时值增加一半。比如下面例子，某个小节中的一个四分音符，如果divisions为2的话，它的时值duration是3。divisions表示的，可以理解成一个四分音符的时值。那么当前这个小节中的四分音符加个附点的话，它时值就是一个四分的1.5倍，也就是3。

       <note>
          <duration>3</duration>
          <type>quarter</type>
          <dot/>
       </note>
      

    • tie：表示一个连音的开始和结束。可能会存在多个，有个number属性可以用来区分或者标识具体的tie元素。
      比如下面表示一个连音：

      <note>
       <tie type="start"/>
      </note>
      <note>
       <tie type="stop"/>
       <tie type="start"/>
      </note>
      <note>
       <tie type="stop"/>
      </note>
      

    • lyric：歌词。

      <note>
       <lyric>
           <syllabic>begin</syllabic>
           <text>我爱的</text>//这里是具体的歌词内容
       </lyric>
       </note>
      

    • beam：桥梁,可能存在多个，用来显示八音符，十六分音符底部横梁等。

       <note>
       <beam number="1">begin</beam>
       </note>
       
       <note>
       <beam number="1">continue</beam>
       <beam number="2">begin</beam>
       </note>
      
       <note>
       <beam number="1">continue</beam>
       <beam number="2">end</beam>
       </note>
      

    • notations：里面包含的是这个音符具体的一些信息，比如几弦几品，是什么音之类的信息。具体是下面这些元素：

      • brush：扫弦。因为用的GuitarPro7软件制谱，所以GP7导出的xml里面扫弦是导出是长下面这样的，其他软件不大确定。

        • type：扫弦的方向，
          * down说明是向上扫弦，箭头向上；
          * up说明是向下扫弦，箭头向下。

          <notations>
         <?GP7 <root><brush type="down"/></root>?>
         </notations>
        

      • arpeggiate：琶音。

        • direction：琶音方向，
          * up是向上琶音，箭头向上。
          * down是向下琶音，箭头向下。

          <notations>
            <arpeggiate direction="up"/>
          </notations>
        

      • tuplet：三连音，基本能遇到的就两种吧？ 一个是： 八分音符样子的三个，就是一拍的三连音；另外一个是：四分音符样子的三个，就是两排拍的三连音，和beats，beat-type无关。

        • type：来标识三连音的开始和结束，start,stop。
        • number:来区别哪个三连音。
        • placement：支架朝向above-below。
        • bracket：是否显示支架 yes-no。

            ```
             <notations>
             <tuplet type="start" number="1" bracket="yes" placement="below"/>
             <notations>
            ```
        * slide：滑弦，开始音品数大于终止音品数，则是下滑音，否则是上滑音。
            * type：滑音的开始或者结束，start,stop。
            * number：标识。
            
        * slur：连接符，这里一般特指滑音或者击勾弦的连接符,实际使用中貌似可以忽略它的存在，因为slide或者hammer-on元素里面的type属性已经能完整的告诉我们他们的开始和结束了。可能我还没遇到slur的特定情况吧。
            * type：连接的开始或者结束。
        
            ```
             <notations>
             <slur type="start"/>//连接符
             <slide number="5" type="start"/>
             </notations>
            ```
        * tied：这里的tied元素含义和外层tie元素意思是一样的，都是用来表示连音的开始和结束。
                        
            ```
             <notations>
                <tied type="start"/>
             </notations>
            ```
        * technical：这个元素里面是几弦几品，手指，推弦，泛音等一些信息。
            
            ```
             <technical>
              <string>3</string>
              <fret>2</fret>
             <fingering>2</fingering>
             <pluck></pluck>
             </technical>
            ```

            * string：告诉我们这个音符是几弦。
            * fret：告诉我们这个音符是几品。
            * fingering：告诉我们按哪个手指。
            * pluck：左手哪根手指。
            * bend：推弦，推全音或者推半音
                    * bend_alter：推半音还是全音标识，全音2，半音1，回原位0
                    * isRelease：推弦回原位标识，有这个标识是会原位，否则不会。
                    
                    <technical>
                      <bend>
                       <bend-alter>2</bend-alter>
                      </bend>
                      <bend>
                       <bend-alter>0</bend-alter>
                       <release/>
                      </bend>
                     </technical>
                    
            * harmonic，natural:泛音。
                
                ```
                <technical>
                  <harmonic>
                   <natural/>
                   <base-pitch/>
                  </harmonic>
                 </technical>
                ```
            * hammer-on：击勾弦，用的是同一个字段，<fret>品数由小到大是击弦，品数由大到小是勾弦。也可以直接根据hammer-on元素中的内容判断，是`H`基本上就是击弦;勾弦的话内容就是`P`的标识。
                * number：标识。
                * type：击勾弦的开始结束，start,stop。
                比如下面这个，是一个击弦，
        ```
        <note>
            <notations>
             <technical>
              <hammer-on number="1" type="start">H</hammer-on>
              <string>2</string>
              <fret>0</fret>
             </technical>
             <slur type="start"/>
            </notations>
        </note>
        <note>
            <notations>
             <technical>
              <hammer-on number="1" type="stop"/>
              <string>2</string>
              <fret>2</fret>
             </technical>
             <slur type="stop"/>
            </notations>
         </note>
        ```

基本能用到的大多数就是这么多了，更多详细的可以查看MusicXML的官网文档

三 （六线谱）吉他谱绘制

绘制的话，看具体的需求了，可以尝试在layer上异步绘制，然后在需要的情况下再渲染到view上。比如用CAShapeLayer,轻量，性能又好。