C++如何读取MIDI序列文件内容

阿宇酱_3085

阿宇酱_3085

2026-08-20

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原创

rtmidi不能读取midi文件,仅支持实时i/o;应使用libsmf等专用解析库,它支持smf所有格式,需手动编译并定义smf_use_std_string宏,注意文件头校验、delta-time与tick区别及tempo单位转换。

c++如何读取midi序列文件内容

用 rtmidi 读取 MIDI 文件?不行,它只处理实时 I/O

很多人搜“C++ MIDI 读取”第一反应是 rtmidi,但它根本不能解析 .mid 文件——它只负责收发实时 MIDI 消息(比如从键盘或发送到声卡)。想读文件内容,必须用专门的 MIDI 文件解析库。

真正能读取标准 MIDI 文件(SMF)结构的库有:mingus(Python)、music21(Python),但 C++ 生态里最轻量、无依赖、可嵌入的只有 cpp-midi 和 libsmf。其中 libsmf 更成熟,支持所有 SMF 格式(0/1/2),且 API 直接暴露 track、event、delta-time 等原始字段。

实操建议:

  • 用 git clone https://github.com/craigsapp/libsmf.git 获取源码,它只有一个 Smf.h + Smf.cpp,直接加进你的项目即可编译
  • 不要用包管理器装(如 vcpkg 的 libsmf 版本陈旧,不支持 UTF-8 track 名、缺失 tempo event 解析)
  • 确保编译时定义 SMF_USE_STD_STRING 宏,否则 track 名等字符串会用自定义 string 类,增加转换成本

Smf::read() 成功但 getTrackCount() 返回 0?检查文件头和格式

常见错误现象:调用 smf.read("song.mid") 返回 true,但 smf.getTrackCount() 是 0,或 getEventCount(0) 崩溃。

原因通常是文件不是标准 SMF 格式:

  • DAW 导出时选了 “compressed MIDI” 或 “.midi” 扩展名但实际是 Apple MIDI(MIDF chunk)——libsmf 不支持
  • 文件开头被截断(少前 14 字节 header),或末尾多写了垃圾字节(某些导出器 bug)
  • 格式为 type 2(异步多序列)——libsmf 能读,但多数工具不生成,你手头文件大概率不是

快速验证方法:用 xxd -l 20 song.mid 查看前 20 字节,合法 SMF 必须以 4D 54 68 64("MThd" ASCII)开头,紧接着是 4 字节 length(通常为 0x00000006),再是 format(2 字节)、track count(2 字节)、division(2 字节)。

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遍历每个 MidiEvent 时,getTick() 和 getDeltaTime() 到底哪个该用?

SMF 中时间用的是 tick(非秒),而每个 event 存储的是相对于上一个 event 的 delta time(不是绝对 tick)。所以:

  • event->getDeltaTime() 是原始 delta 值(即 MIDI 文件里存的那个整数),用于做差分编码还原
  • event->getTick() 是该 event 在整个 track 中的**累计绝对 tick 位置**(libsmf 内部已帮你累加好),绝大多数场景该用这个
  • 如果你要重写 MIDI 文件或做精确时序对齐(比如同步视频帧),才需要手动处理 getDeltaTime() 并维护自己的 tick counter

示例:打印第一个 track 所有 note on/off

for (int i = 0; i isNoteOn() || e->isNoteOff()) {
            printf("track %d, tick %d: %s %d vel %d\n",
                i, e->getTick(),
                e->isNoteOn() ? "on" : "off",
                e->getP1(), e->getP2());
        }
    }
}

如何获取 tempo、time signature、track name?它们不在 MidiEvent 里

这些是 Meta Event,类型为 0xFF,但 libsmf 把它们做了语义封装,不混在普通 event 流中:

  • tempo(BPM):用 smf.getTempoMap().getTempoAtTick(tick) 查询任意 tick 对应的 tempo;或遍历 smf.getTempoMap().getTempoCount() 拿所有 tempo change 点
  • time signature:同理,用 smf.getTimeSignatureMap(),返回每段 signature 及其起始 tick
  • track name:调用 smf.getTrackName(i),返回 std::string(前提是编译时定义了 SMF_USE_STD_STRING)

注意:getTempoMap() 和 getTimeSignatureMap() 是 lazy-init 的,首次调用才解析 meta events;如果没调用过就直接访问,可能返回空结果——这不是 bug,是设计如此。

容易被忽略的一点:SMF 中 tempo 单位是 microseconds per quarter note(不是 BPM),转成 BPM 要算 60000000.0 / tempo_us。很多初学者直接打印 getTempoAtTick() 得到 500000 就以为是 500 BPM,其实那是 120 BPM(60000000 / 500000 = 120)。

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