一种用于电子曲谱显示的不完全小节和半终止线表示方法

技术领域

本发明涉及智能电子乐器领域，具体是一种用于电子曲谱显示的不完全小节 和半终止线表示方法。

背景技术

当前，以五线谱为代表的曲谱作为被广泛使用的音乐标记方式，已经在出版 领域实现了电子化。不同价格和定位、不同功能完善程度的打谱软件，丰富了音 乐爱好者和出版商的选择。常用的PC上的打谱软件，如Lilypond、Overture、 Sibelius、Finale等，都具备了输出不完全小节(Pickup Measure)又称弱起小节 (Anacrusis)，以及半终止线又称段落线或双小节线(Double Bar)的功能。这 些专业打谱软件通常功能复杂，体积庞大，以导出用于印刷的PDF等格式的文 稿为目标，将排版指令以私有的文本或二进制格式进行存储以供读取、修改和导 出。

以电子琴、电钢琴为代表的电子乐器，除了在成本、便携性和效果上相比传 统乐器有较大优势以外，还通过业界标准的MIDI接口，通过线缆传输MIDI格 式的数据流，实现了MIDI控制器、音序器与合成器等功能模块的互联互通和模 块切分，使得电子乐器即可用于直接演奏，也能用于作为数字音乐工作站(DAW) 的输入设备，方便音乐创作、记录和编辑。不过另一方面，传统的电子乐器没有 除了声音以及MIDI信号以外的输出设备，不能显示乐谱，更不能基于乐谱显示 与演奏者进行互动，无法达到不依赖纸质曲谱本、老师或家长等外部元素进行教 学和娱乐的效果。

随着电子技术的不断发展，以智能电钢琴为代表的新一代智能电子乐器应运 而生。它们采用嵌入式技术，将LCD显示器屏幕与传统电子乐器相结合，辅以 强劲的多媒体处理核心、新型的输入输出设备(如触摸屏、LED灯等)和专门 设计的系统软件和界面，可以实现电子曲谱显示、演奏提示和进度跟随、演奏评 价、教学视频与游戏等多种交互式行为功能，还能通过MIDI信号的输入输出， 与别的传统或新型智能电子乐器，以及PC、DAW等其他电子设备实现互联与互 动。曲库和曲谱显示器作为智能电钢琴的两个组成模块，为了与其他模块保持互 联和同步，也需要采取MIDI相容的格式作为其输入或输出的协议。但是标准的 MIDI协议无法表示诸如不完全小节和半终止线之类的谱面格式信息，根据标准 MIDI的事件进行显示只能得到含有休止符的完全小节以及普通的小节线，无法 实现这些复杂的谱面格式，而专业打谱软件所采取的方式一方面无法将MIDI事 件与显示元素对应起来进行定位、提示等操作，无法与智能电子乐器本身的功能 相结合，另一方面复杂的私有格式和授权也使得将其从PC移植到嵌入式平台具 有很高门槛，且运行性能和效率得不到保证。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于电子曲谱显示的不完全小节和半终止线表示 方法，以解决现有技术存在的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种用于电子曲谱显示的不完全小节和半终止线表示方法，其特征在于：采 用MIDI协议的扩展事件来标记不完全小节和半终止线的格式信息，所述扩展事 件从逻辑上从属于在其之前最近的一个MIDI音符事件，且扩展时间与其前一个 最近的MIDI音符事件的时间差值为0；

曲库采用标准MIDI文件SMF格式来存储含有SMF格式信息的曲谱，采用 与MIDI协议相容的数据结构来传输包含SMF格式信息在内的MIDI事件，在进 行包含SMF格式信息在内的MIDI事件的传输时，采取标准MIDI协议；

标记不完全小节格式信息的扩展事件从属的音符事件是该不完全小节在 MIDI事件序列中的第一个音符事件，在多轨的曲谱里，只要在一个轨里的相应 位置标记不完全小节格式信息；

标记半终止线格式信息的扩展事件从属的音符事件是该半终止线所处小节 中的任意一个音符事件，在多轨的曲谱里，只要在一个轨里的相应位置标记半终 止线信息；

在曲谱显示时，含有不完全小节格式信息的音符事件所在的小节中，总谱里 所有音轨的五线谱里从小节开头到该音符事件对应的开始时间之前的休止符不 予显示，且该开始时间相对于小节开头的时间差，会影响该小节以后所有包含半 终止线格式信息的小节里半终止线的显示位置，使该半终止线所处位置距离其小 节开头的时间差与前述相对时间差相同，直到乐曲结束或发生拍号改变；

在曲谱显示时，含有半终止线格式信息的音符事件所在的小节中，如果在该 小节之前，最远到乐曲开始或最近一次拍号改变为止，总谱中有任意一轨中有标 记不完全小节格式信息，则半终止线的显示位置处于距离小节开头有如前条所述 的相对时间差的音符或休止符之前，即在小节两端的小节线中间的相应位置显示 双小节线，否则则显示在该小节末尾，即把该小节末尾的小节线显示成双小节线。

本发明通过对MIDI格式进行扩展，分别定义两种扩展事件用于表示不完全 小节和半终止线的格式信息，实现了与现有电子乐器体系架构和互联传输协议的 兼容，也便于在嵌入式设备上进行实施，能在资源受限的情况下完成对不完全小 节和半终止线格式在五线谱总谱上的显示，可以填补智能电子乐器对复杂格式谱 面显示支持的空白，使得基于智能电子乐器进行教学等操作更加专业、实用。

附图说明

图1为本发明带屏幕显示的智能电子乐器系统中与曲谱显示相关的模块及 模块间的数据传递框图。

图2为本发明巴赫E小调布列舞曲片段的不完全小节显示效果示意图。

图3为本发明巴赫E小调布列舞曲片段的半终止线显示效果示意图。

图4为本发明巴赫E小调布列舞曲片段中对不完全小节格式信息进行处理 前后的显示效果图，其中：

图4a为处理前显示图，图4b为处理后显示图。

图5为本发明巴赫E小调布列舞曲片段中对半终止线格式信息进行处理前 后的显示效果图，其中：

图5a为处理前显示图，图5b为处理后显示图，图5c为考虑不完全小节信 息后的最终处理结果图。

具体实施方式

用来标记不完全小节和半终止线的格式信息的MIDI协议的扩展事件，可以 是元事件(Meta Event，记为Meta)中的音序器特有事件(Sequencer Specific Event， 记为SeqSpec)，也可以是系统独有事件(System Exclusive Event，记为SysEx)。 该事件的数据载荷以厂商前缀开头，记此前缀为MP，标记不完全小节的格式信 息记为PU，标记半终止线的格式信息记为SS。MIDI事件的时间差(Delta Time) 记为xx，MP+PU或MP+SS的字节长度记为yy，其他的数据以按字节分隔的十 六进制的序列表示。则这两种可以选用的扩展事件格式如表1所示。以后如有扩 展必要，可在PU或SS后再附加额外的序列化的格式信息，或添加除PU或SS 以外的其他格式信息标记，在此不予展开。接下来的说明以SeqSpec方式为准进 行举例。

表1用来标记不完全小节和半终止线格式信息的扩展事件的记录方式表

扩展事件从逻辑上从属于在其之前最近的一个MIDI音符事件，这两个事件 的时间差值为0。与扩展事件相联系的MIDI音符事件可以是音符开始事件(Note  On Event，记为NoteOn，其中力度为0的NoteOn表达与NoteOff相同的含义)， 也可以是音符结束事件(Note Off Event，记为NoteOff)。记音符事件的通道为c， 音高为pp，力度为vv，则可以采用的记录方式如表2所示。接下来的说明以方 法一为标准进行举例。注意“记录形式”里的xx、pp、vv等小写字母用十进制数 字表示，“MIDI协议数据”里用十六进制的字节序列表示(可变长整数可能多于 一个字节)；c在“记录形式”里可为十进制数字1到16中的任意一个，在“MIDI 协议数据”中对应十六进制数字0到F。

表2用来标记不完全小节和半终止线格式信息的扩展事件与其从属的音符 事件的记录方式图

曲库采用标准MIDI文件(SMF)格式来存储含有这些格式信息的曲谱，在 系统内部的模块间，采用与MIDI协议相容的数据结构来传输包含格式信息在内 的MIDI事件，在与系统外部的模块进行包含格式信息在内的MIDI事件的传输 时，采取标准MIDI协议。如图1所示。由于这些格式信息都是符合MIDI规范 的扩展事件，因此曲库和曲谱解析器与标准MIDI文件的相应处理方式相同，只 是增加了对PU和SS两个附着在音符上的格式信息的定义，由曲谱显示器对其 进行处理。

标记不完全小节格式信息的扩展事件从属的音符事件是该不完全小节在 MIDI事件序列中的第一个音符事件，在多轨的曲谱里，只要在一个轨里的相应 位置标记不完全小节格式信息。以巴赫的E小调布列舞曲的片段为例，要达到 谱面显示效果(如图2所示)所要做的标记如表3所示。

表3为巴赫E小调布列舞曲片段达到不完全小节显示效果的标记举例表

标记半终止线格式信息的扩展事件从属的音符事件可以是该半终止线所处 小节中的任意一个音符事件，在多轨的曲谱里，只要在一个轨里的相应位置标记 半终止线信息。以巴赫的E小调布列舞曲的片段为例，一种达到谱面显示效果 (如图3所示)可以做的标记如表4所示。

表4为巴赫E小调布列舞曲片段的一种可达到半终止线显示效果的标记举 例表

在曲谱显示时，含有不完全小节格式信息的音符事件所在的小节中，总谱里 所有音轨的五线谱里从小节开头到该音符事件对应的开始时间之前的休止符不 予显示，如图4所示。该开始时间相对于小节开头的时间差，会影响该小节以后 所有包含半终止线格式信息的小节里，半终止线的显示位置，直到乐曲结束或发 生拍号改变。

在曲谱显示时，含有半终止线格式信息的音符事件所在的小节中，如果在该小节 之前，最远到乐曲开始或最近一次拍号改变为止，总谱中有任意一轨中有标记不 完全小节格式信息，则半终止线的显示位置处于距离小节开头有如前条所述的相 对时间差的音符或休止符之前，即在小节两端的小节线中间的相应位置显示双小 节线，否则则显示在该小节末尾，即把该小节末尾的小节线显示成双小节线。如 图5所示。