
本文详细介绍了如何在Java中实时捕获和处理来自MIDI乐器的输入流。通过实现自定义的`javax.sound.midi.Receiver`接口,开发者可以接收并响应实时的MIDI消息,如音符开启(Note ON)事件,从而实现互动式应用。文章还涵盖了如何同时将MIDI输入记录到`Sequencer`中,并提供了完整的示例代码和关键注意事项,旨在帮助读者构建高效、响应式的MIDI处理系统。
在开发与数字乐器交互的应用程序时,实时获取并处理MIDI输入是核心需求之一。无论是构建自动乐谱显示器、MIDI控制器映射工具,还是其他交互式音乐应用,理解如何高效地从MIDI设备读取数据至关重要。本文将深入探讨在Java中实现这一功能的关键技术和最佳实践。
Java的MIDI API(javax.sound.midi包)提供了一套强大的工具来处理MIDI数据。核心组件包括:
在实时输入场景中,我们的目标是从一个MIDI输入设备(例如数字钢琴)获取消息,并对其进行即时处理。
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许多开发者在尝试实时捕获MIDI事件时,可能会首先想到使用Sequencer的事件监听器,例如ControllerEventListener。然而,Sequencer主要设计用于播放和录制MIDI序列,其事件监听器通常在Sequencer内部处理已录制的序列时触发,而不是直接监听来自外部MIDI设备的实时输入。因此,直接将Sequencer连接到MIDI输入并期望其监听器立即响应外部事件,往往无法达到预期效果。
为了实现真正的实时回调,我们需要更直接地介入MIDI消息的传输路径。
获取实时MIDI输入事件最有效的方法是实现一个自定义的Receiver。当一个MIDI设备(通过其Transmitter)发送消息时,这些消息会被传递给连接到该Transmitter的Receiver。通过实现自己的Receiver,我们可以直接在send()方法中处理每一个传入的MIDI消息。
以下是实现自定义Receiver的步骤:
import javax.sound.midi.MidiMessage;
import javax.sound.midi.Receiver;
import javax.sound.midi.ShortMessage;
public class MyMidiReceiver implements Receiver {
@Override
public void send(MidiMessage message, long timeStamp) {
// 检查消息类型,通常我们关心ShortMessage
if (message instanceof ShortMessage shortMessage) {
// 获取MIDI命令(例如,Note ON, Note OFF, Control Change等)
int command = shortMessage.getCommand();
// 获取MIDI通道
int channel = shortMessage.getChannel();
// 获取第一个数据字节(例如,音符编号或控制器编号)
int data1 = shortMessage.getData1();
// 获取第二个数据字节(例如,力度或控制器值)
int data2 = shortMessage.getData2();
// 处理Note ON事件
if (command == ShortMessage.NOTE_ON) {
// 过滤掉力度为0的Note ON,这通常表示Note OFF
if (data2 > 0) {
System.out.println("Note ON: Note=" + data1 + ", Velocity=" + data2 + ", Channel=" + channel + ", Time=" + timeStamp);
// 在这里执行你的实时逻辑,例如更新乐谱显示、触发声音等
// 注意:长时间运行的任务应在新线程中执行,以避免阻塞MIDI事件流
} else {
// 处理力度为0的Note ON作为Note OFF
System.out.println("Note OFF (Velocity 0): Note=" + data1 + ", Channel=" + channel + ", Time=" + timeStamp);
}
}
// 处理Note OFF事件
else if (command == ShortMessage.NOTE_OFF) {
System.out.println("Note OFF: Note=" + data1 + ", Velocity=" + data2 + ", Channel=" + channel + ", Time=" + timeStamp);
}
// 处理控制改变事件
else if (command == ShortMessage.CONTROL_CHANGE) {
System.out.println("Control Change: Controller=" + data1 + ", Value=" + data2 + ", Channel=" + channel + ", Time=" + timeStamp);
}
// 可以根据需要添加其他MIDI消息类型的处理
}
}
@Override
public void close() {
System.out.println("MIDI Receiver closed.");
// 清理资源(如果需要)
}
}如果除了实时处理,你还需要将MIDI输入录制成一个Sequence,以便后续播放或保存,可以通过获取第二个Transmitter并将其连接到Sequencer的Receiver来实现。
import javax.sound.midi.MidiDevice;
import javax.sound.midi.MidiSystem;
import javax.sound.midi.Sequence;
import javax.sound.midi.Sequencer;
import javax.sound.midi.Transmitter;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class MidiInputRecorderAndProcessor {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 1. 列出所有MIDI设备并选择输入设备
MidiDevice.Info[] infos = MidiSystem.getMidiDeviceInfo();
MidiDevice inputDevice = null;
System.out.println("Available MIDI Devices:");
for (int i = 0; i < infos.length; i++) {
System.out.println(i + ": " + infos[i].getName() + " - " + infos[i].getDescription());
// 简单示例:选择第一个包含"USB"或"MIDI"的设备作为输入
// 实际应用中应提供用户选择或更智能的匹配
if (inputDevice == null && (infos[i].getName().contains("USB") || infos[i].getName().contains("MIDI"))) {
try {
MidiDevice device = MidiSystem.getMidiDevice(infos[i]);
if (device.getMaxTransmitters() != 0) { // 确保是输入设备
inputDevice = device;
System.out.println("Selected Input Device: " + infos[i].getName());
}
} catch (Exception e) {
// 忽略无法打开的设备
}
}
}
if (inputDevice == null) {
System.err.println("No suitable MIDI input device found.");
return;
}
// 2. 打开输入设备
inputDevice.open();
// 3. 设置实时处理器 (自定义Receiver)
Transmitter realTimeTransmitter = inputDevice.getTransmitter();
MyMidiReceiver myReceiver = new MyMidiReceiver();
realTimeTransmitter.setReceiver(myReceiver);
System.out.println("Real-time MIDI processing started.");
// 4. 设置Sequencer进行录制
Sequencer sequencer = MidiSystem.getSequencer();
sequencer.open();
// 创建一个空的Sequence用于录制
Sequence sequence = new Sequence(Sequence.PPQ, 24);
sequencer.setSequence(sequence);
sequencer.recordEnable(sequence.createTrack(), -1); // 录制到新轨道
// 获取第二个Transmitter连接到Sequencer的Receiver
// 注意:某些设备可能只提供一个Transmitter,需要检查getMaxTransmitters()
Transmitter recordingTransmitter = inputDevice.getTransmitter();
recordingTransmitter.setReceiver(sequencer.getReceiver());
System.out.println("MIDI recording to Sequencer started.");
sequencer.startRecording();
// 5. 运行一段时间后停止并保存
System.out.println("Listening and recording for 10 seconds...");
TimeUnit.SECONDS.sleep(10); // 模拟运行10秒
sequencer.stopRecording();
System.out.println("Recording stopped.");
// 6. 保存录制的MIDI文件
try {
File midiFile = new File("recorded_midi.mid");
MidiSystem.write(sequence, 0, midiFile);
System.out.println("MIDI sequence saved to " + midiFile.getAbsolutePath());
} catch (IOException e) {
System.err.println("Error saving MIDI file: " + e.getMessage());
}
// 7. 关闭资源
myReceiver.close();
realTimeTransmitter.close();
recordingTransmitter.close();
sequencer.close();
inputDevice.close();
System.out.println("All MIDI resources closed.");
}
}通过实现自定义的javax.sound.midi.Receiver,Java开发者可以有效地捕获和处理来自实时MIDI乐器的输入流。这种方法提供了对MIDI事件的细粒度控制,是构建响应式和交互式MIDI应用程序的基础。结合Sequencer进行并行录制,可以进一步扩展应用的功能,满足更复杂的音乐处理需求。遵循本文提供的指南和最佳实践,你将能够构建健壮且高效的Java MIDI应用。
以上就是如何在Java中实时读取MIDI输入流的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!
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