音频基础（三）和弦铃声

dubstep · 发表于 2006-1-14 01:04:00

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音频基础（三）和弦铃声
与音乐不同的是，和弦铃声都是制作出来的。播放的时候，只需要合成（或解码）就可以输出PCM格式的数据，然后PCM格式的数据可以通I2S接口传输，然后经过数-模转换输出。

一、MIDI合成音乐

什么是MIDI？
MIDI（Musical Instrument Digital Interface）音乐设备数字化接口，也称为数字音序。“MIDI”文件(*.MID)不是声音文件,不是一段录制好的声音，而是记录声音的信息，然后再告诉声卡如何再现音乐的一组指令。可以做这样的比喻：如果数字音频是一个人独奏吉它时的录音带，MIDI文件则相当于该独奏曲的乐谱。虽然乐谱本身不能产生出任何实际的声音来，但是乐谱确定了音乐演奏得有多快，拨哪个音符，以及应该用多大的力度弹奏吉它。

　　我们可以从以下几点说明“MIDI”文件(*.MID)的特性:
　　1. 首先,正如上所说,它不是声音文件,只是一组指导声卡如何发声的指令，因此它生成的文件比较小。
　　2. 它只能应用于电子音乐设备(如电脑声卡等)，而不能应用于人声。原因很简单，它发出的声音只能来自声卡中的内置音源（例如波表ROM中存储的音色）。自然界中那么丰富的音乐的和非音乐的声音，都是不能包括在内的。要在MIDI中混合自然界的模拟音效，一般是在在MIDI上叠加PCM/ADPCM。
3. midi格式是记录每个音的音色、音名、响度、角度、时间等，根据记录查询音色库，得到应发声音。简单的说，每个音轨对应一种乐器，上面以特定的格式记录每时刻该乐器所演奏的乐音。比如，在某时刻被定义为钢琴的音轨上记录着上面所说的135组成的和弦，那么芯片就查询音色库得到所对应的音效，然后合成、播放。所以音色库是关系midi是否动听的关键因素，好的音色库是很占地方的。手机中记录音乐的方法与电脑上的midi相同或相似，不同的是它所记录的全是单音，而复杂的和弦音效没有记录。手机和弦芯片中的音色库都预先存储在内置的波表ROM中。

MIDI的分类：
MIDI格式后缀名是.MID，但其有MIDI0、MIDI1、MIDI2、SP-MIDI、XGMIDI等多种规范。
MIDI0和MIDI1：MIDI0是单音轨，MIDI1是多音轨。手机的和弦数目等于midi格式中的音轨数，手机的每个音轨都是单音音轨。网上的绝大多数MIDI音乐都是多音轨的。另外，MIDI0的读入和处理速度要快些，有的硬件可以直接读软盘上的MIDI文件回放（即时回放），而MIDI1的做不到。
SMF（Standard MIDI Format）：是标准的MIDI格式，SMF分为format0和format1两种格式，即MIDI0和MIDI1。
SP－MIDI：MIDI协会(MMA)推出一个新的规定Scalable Polyphony MIDI(简称SP-MIDI)，大概可以译成“可升级的MIDI复音”。据介绍，这个规定主要作用是当合成器或音源的同时发音数小于作品的要求时，可以根据作曲家的事先决定省略某些音符或声部。例如一部为GM2音源写作的作品（要求32复音）在GM1或GM Lite音源上演奏的时候，由于同时发音数不足，必然有一些音符被忽略掉。过去这个决定权在机器方面，带有随机的性质，可能把乐曲搞得残缺不全。现在依据“可升级的MIDI复音”规定，控制权转移到作曲家手中，创作音乐的时候就可以设计好不同的“乐队编制”，使MIDI乐曲的正确演奏更有保证。另外，SP-MIDI标准为使用MIDI消息实现对振动提示的控制定义了一种可选方法， SP-MIDI内容中可以同时含有音频和振动两种表现形式。振动控制被定义为弦乐器。

什么是音乐合成技术？
音乐合成的途径
1. 采样合成（波表合成）：这是最常见的音乐合成方式，为了得到钢琴声，就把钢琴在不同音阶下发出的声音录制保存下来，当播放音乐需要钢琴声时，录制下来的样本被调用并通过计算来获得正确的音符。其缺点是需要许多存储空间来保存高质量的声音样本。例如，大多数PC使用采样合成，其波表将占用8MB或更多存储空间，这对移动电话电话来说是一个非常大的开销。
2. 波谱匹配：Yamaha的调频合成（FM合成）同润威公司的GAP都属于这种类型。这种方式包括找到一个数学公式来调制乐器声音输出使得其像真正的乐器那样。这种方式使用很少的系统开销，同时也比采样合成使用的存储空间少很多。

MIDI的三个标准：GS、GM、XG
音乐的要素之一是音色。在MIDI中，一种乐器就是一种音色（Patch,Program和Timbre)。现实的情况是不同的合成器和音源的制造者为了使自己的产品有独特之处，总是开发出若干种特殊音色，因而不同品牌的设备在音色种类和音色排列顺序方面会大不相同。这就导致了一个缺陷的出现：使用甲合成器制作的MIDI文件，换了乙合成器就不能正确播放。其原因在于甲合成器上01号音色可能是钢琴，而在乙合成器上，01号音色可能是打击乐或其他音色。总而言之。每一种MIDI设备的音色设置（以及其他方面）都具有排他性。这就使音乐家受到了设备的制约。为了有利于音乐家广泛地使用不同的合成器设备和促进MIDI文件的交流， MIDI协会（MMA）于1991年制订了“通用MIDI”（GM）标准。该标准以日本Roland公司的通用合成器（GS）标准为基础而制订。

值得注意的是，虽然现在有了国际通用的GM标准可供电子乐器生产厂家参照，但仍有另外两个标准与GM标准共存，一个是GS标准，为Roland公司的产品所专用，它产生于GM标准出现之前，也是GM的前身。另一个是后来出现的XG标准，为YAMAHA公司的产品所专用。

1、GS标准。 GS为General Synthesizer的缩写，意为“通用合成器”，是罗兰公司创立的一种 MIDI标准。该标准具有有以下五种主要功能：1）16个声部。2）最大复音数为24或更多。3）GS格式的乐器音色排列，该格式包含有各种不同风格的音乐所使用的乐器音色和打击乐音色。4）鼓音色可以通过音色改变信息进行选择。5）包含两种可调节的效果，有混响和合唱。

2、GM标准。 GM是 General MIDI Mode(通用MIDI）的缩写，即GMM，通常缩写为GM。该标准是MIDI协会以罗兰公司的通用合成器（GS）标准为基础而建立的标准。该标准为一般合成器所共有的128种乐器音色（分成16组）规定了序号，将47种标准的非旋律性打击乐器分配在第10通道，并为这47种打击乐器规定了音符序号（35（B2）-81（A6））。以下是GM标准的128种音色分类表：

音色号	音色类别
1-8	钢琴
9-16	半音性打击乐器
17-25	风琴
26-32	吉它
33-40	贝司
41-48	弦乐器
49-56	合（唱）奏
57-64	铜管乐器
65-72	簧片乐器
73-80	管鸣乐器
81-88	合成领奏
89-96	合成背景音色
97-104	合成效果
105-112	民间乐器
113-120	打击乐
121-128	音响效果

表三 GM音色表

3、XG标准。XG-MIDI是Extended General MIDI(扩展的通用MIDI）的缩写。XG是继GM标准建立之后，雅马哈公司于1994年推出的新的音源控制规格。XG在保持与GM兼容的同时，又增加了许多新的功能，其中包括音色库（音色数量）的增加，和启用更多的控制器对音色亮度等方面进行控制等等。

二、SMAF格式（文件扩展名.MMF)
合成音乐移动应用格式（Synthetic music Mobile Application Format，缩写为SMAF），是雅马哈公司首创的一种移动电话内容标准，是目前手机上使用非常多的和弦铃声，网络上有非常多的铃声资源可供下载。最常见的为MA2，MA3，MA5。MA2对应16和弦，MA3对应40和弦，MA5对应64和弦。与MIDI相比，它采用了MIDI+PCM/ADPCM的技术，故而支持真人铃声。

三、VMD
VMD技术是针对手机平台的新一代多媒体技术，该技术可以用于制作铃声、音乐、卡拉OK、动画、移动电视、流媒体播放等，为手机用户提供完美的多媒体体验。这标志着移动多媒体应用产业链的核心技术层面已经取得了关键性的突破，业内人士认为它将成为未来多媒体手机的新趋势。以铃声应用为例，目前普遍采用的MIDI播放效果受播放器或合成器的限制，由于文件尺寸较小无法嵌入人声、水声（wave或mp3）等自然界的声音，表现力不足；而WAVE和MP3文件格式可以保存自然界和乐器的声音。但 MP3需要快速解码，WAVE也需要格式转换。VMD格式中对MIDI音乐指令作了全面优化——这种格式对MIDI的指令合并精简，在保留完全相同音质的情况下，使得MIDI音乐指令的长度更小；VMD文件的组织结构也经过专门设计，使得文件组织模块化，从多轨转换为单轨，在这方面比其它格式更适合硬件平台处理。在文件格式上VMD吸取了SMIL等规范的优点，使得VMD-MIDI和WAV、MP3、JPEG等数据可以保留原有存储方式，也可以独立解析；MIDI部分不包含专门针对合成器硬件的繁琐的控制信息，能够广泛地被合成器厂商支持；VMD格式中对歌词、版权等文本信息使用UNICODE编码，可支持多国语言。此外，在VMD文件中还可以控制手机的LED和马达，实现声、光和震动一体化的效果，并嵌入音色库和音效库。

jerky · 发表于 2006-11-8 22:14:00

找了好久的文章，欣赏了，谢谢楼主发布啊

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