数字音频格式中的“另类”——MIDI

说到数字音频，大家肯定不会陌生，现在谁的手机里还不存几首MP3？

2 T: B& J0 ~# G6 s自然界的音频信号是连续的模拟信号，为了让电子设备能够识别并播放音频，需要将模拟型号转换成数字信号。这个过程包含采样、量化、编码三个阶段，我们常见的数字音频文件都是经过这种方式来得到的。MP3的采样率范围为8kHz到48kHz，而wav则使用44.1kHz的采样率。
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人耳的频率响应范围约为20Hz-20kHz，换算下来，当采样率达到40kHz以上时，人耳就很难分辨数字信号和模拟信号间的差异了。


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1 O7 L9 O& c+ `+ g  A1 X在众多的数字音频格式中，有一种音频格式却没有遵循上述的特点，这个另类就是MIDI。

! t% `( P; L1 W- z# j. O1 cMIDI的英文全称为Musical Instrument Digital Interface，直译为乐器数字接口。这种编码格式的提出是为了解决各种电声乐器之间通信问题。
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与常规的音频文件不同，MIDI编码的文件存储的并不是对模拟信号采样后的数字音频信号，而是一系列控制指令。

每个MIDI文件开头的4个字节为「4d 54 68 64」，对应的ASCII字符为「MThd」，它表示这个文件是MIDI文件，后续的10个字节则定义了该MIDI文件的一些全局信息，如音轨数、节拍时长等信息，在这14个字节之后的内容就是真正的「音频」部分。

MIDI的音频部分由一系列的MIDI Event组成，每一个Event可以理解为对当前时刻的音符的描述，包括音符的音高、音色、持续时间、力度等。当我们在PC上播放MIDI音频文件时，PC的声卡就会根据这些Event实时「合成」对应的声音并播放出来，而不是「回放」，这也就决定了MIDI文件的播放效果取决于声卡品质的高低。
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从上文的描述可以看出，MIDI文件其实是数字世界的「五线谱」，它的内容确定了MIDI播放器在什么时刻应该发出何种声音。
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MIDI编码格式在日常生活中并不多见，它主要应用于数字音乐创作领域。由于MIDI文件记录的是一系列原始的音频控制命令，所以它可以很方便的被重新编辑，同时配合丰富的音色库就可以制作出流行音乐。MIDI也可以直接控制各种各样的电子音源，进而「演奏」出独特的音乐效果。
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