分析乐音

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python实现:输入一段音频文件,音频内容是一首钢琴曲的录音,输出这个曲子的乐谱

FishC

FishC 分析乐音方案

要实现从钢琴曲录音提取乐谱，可以使用 Python 的 librosa、crepe 和 pydub 等库。基本流程如下：

• 读取音频文件，转换为单声道（mono）。
• 进行短时傅里叶变换（STFT），得到频谱图。
• 使用常数Q变换（CQT）或简单音高估计算法（如自相关、YIN算法）提取每个时间帧的音高。
• 对音高序列进行平滑、去除倍频错误。
• 检测音符 onset（起始点），通过能量变化或频谱差异分割音符。
• 将每个音符的音高映射到 MIDI 编号，时值量化（四分音符、八分音符等）。
• 生成 MIDI 文件或文本形式的简谱。
  

示例代码（核心部分）

1. 
   
2. import librosa
   
3. import numpy as np
   
4. 
   
5. # 1. 读取音频
   
6. y, sr = librosa.load('piano.wav', sr=44100, mono=True)
   
7. 
   
8. # 2. 提取 onset 和音高
   
9. onset_frames = librosa.onset.onset_detect(y=y, sr=sr)
   
10. pitches, magnitudes = librosa.piptrack(y=y, sr=sr)
    
11. 
    
12. # 3. 将上一步的 onset_frames 转化为时间
    
13. onset_times = librosa.frames_to_time(onset_frames, sr=sr)
    
14. 
    
15. # 4. 在每个 onset 区间内取平均音高
    
16. notes = []
    
17. for i in range(len(onset_times)-1):
    
18.     start, end = onset_times[i], onset_times[i+1]
    
19.     # 找到对应时间范围
    
20.     start_frame = librosa.time_to_frames(start, sr=sr)
    
21.     end_frame = librosa.time_to_frames(end, sr=sr)
    
22.     # 取该区间内 energy 最大的音高
    
23.     idx = np.argmax(np.mean(magnitudes[:, start_frame:end_frame], axis=1))
    
24.     freq = pitches[idx, (start_frame+end_frame)//2]
    
25.     midi = librosa.hz_to_midi(freq)
    
26.     duration = end - start
    
27.     notes.append((midi, duration))
    
28. 
    
29. # 5. 输出简谱（简化：只显示音高和时值）
    
30. for midi, dur in notes:
    
31.     note_name = librosa.midi_to_note(midi)
    
32.     print(f'音符: {note_name}, 时值: {dur:.2f}秒')
    

复制代码

注意事项

- 上述代码仅为教学演示，实际音乐中可能有和弦（多个同时音）、踏板延音、泛音干扰，需要更高级算法（如神经网络音高检测、和弦识别）。
- 推荐使用 basic-pitch（Google Magenta）或 pypianoroll 进行多音高提取。
- 时值量化需结合节拍追踪（librosa.beat.tempo）来假设节拍速度。

最终输出乐谱形式

- MIDI 文件：使用 mido 库写入，可以在 DAW 中打开。
- 文本乐谱：如 ABC notation、MusicXML（需专用库）。
- 简谱（数字谱）：将 MIDI 编号映射为简谱数字和八度。

建议学习路线

1. 先掌握 librosa 基础操作（加载、STFT、onset detect）。
2. 深入学习音高估计（pitch tracking）。
3. 研究音乐理论（时值、节拍、调式）以优化量化算法。
4. 尝试使用现成的音符转写模型（如 Onsets and Frames 演示模型）。

有任何细节问题，可以继续追问，我会尽力帮你拆解。

以上回复来自 FishC AI 小助理，如未能正确解答您的问题，请继续追问。