如何从.mp3音乐文件中检测音符并显示midi时间图

要从.mp3音乐文件中检测音符并显示MIDI时间图，需要经过以下几个步骤：

基础概念

MP3文件：一种常见的音频压缩格式，使用MPEG-1 Audio Layer III或MP3编码标准。
音符检测：识别音频信号中的音高和持续时间。
MIDI（Musical Instrument Digital Interface）：一种数字音乐标准，用于记录和播放音乐信息。
MIDI时间图：一种图形化表示，显示音符的开始时间、持续时间和音高。

类型与应用场景

类型：
- 音高检测
- 节奏检测
- 和声分析
应用场景：
- 音乐创作辅助
- 自动伴奏系统
- 音乐教育工具
- 音乐信息检索

实现步骤

音频预处理：将MP3文件转换为数字信号。
音符检测算法：使用信号处理技术识别音符。
MIDI转换：将检测到的音符转换为MIDI格式。
生成MIDI时间图：将MIDI数据可视化。

示例代码

以下是一个简化的Python示例，使用librosa库进行音频处理，并使用mido库生成MIDI文件和时间图。

import librosa
import numpy as np
import mido
from mido import MidiFile, MidiTrack, Message

# 加载MP3文件
y, sr = librosa.load('example.mp3')

# 提取音高
pitches, magnitudes = librosa.core.piptrack(y=y, sr=sr)

# 创建MIDI文件
mid = MidiFile()
track = MidiTrack()
mid.tracks.append(track)

# 设置初始速度和时间
track.append(Message('program_change', program=1, time=0))

# 处理每个音符
for t in range(pitches.shape[1]):
    index = magnitudes[:, t].argmax()
    pitch = pitches[index, t]
    if pitch > 0:
        velocity = magnitudes[index, t] * 127
        track.append(Message('note_on', note=int(pitch), velocity=int(velocity), time=0))
        track.append(Message('note_off', note=int(pitch), velocity=int(velocity), time=480))  # 假设每个音符持续1拍

# 保存MIDI文件
mid.save('output.mid')

# 可视化MIDI时间图（简化示例）
import matplotlib.pyplot as plt

times = []
notes = []
for msg in track:
    if msg.type == 'note_on':
        times.append(msg.time)
        notes.append(msg.note)

plt.figure(figsize=(10, 5))
plt.scatter(times, notes, c='blue')
plt.xlabel('Time (ticks)')
plt.ylabel('Note')
plt.title('MIDI Time Graph')
plt.show()