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++ 的 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：

• part1 中 division = 24， 一个 note 的 duration 为12， 它就是一个 八分之一 音符，
• part2 中 division = 96， 一个 note的 duration 为 192， 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