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聊聊使用Rust制作MIDI钢琴程序,你学会了吗?

来源: 责编: 时间:2024-04-29 09:09:15 260观看
导读本文让我们使用Rust实现一个简单的MIDI Piano应用程序。首先,使用以下命令创建一个Rust新项目:cargo new midi-rs然后在Cargo.toml文件中加入依赖项:[dependencies]eframe = "0.27.2"itertools = "0.12.1"phf = { versio

本文让我们使用Rust实现一个简单的MIDI Piano应用程序。d6l28资讯网——每日最新资讯28at.com

首先,使用以下命令创建一个Rust新项目:d6l28资讯网——每日最新资讯28at.com

cargo new midi-rs

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然后在Cargo.toml文件中加入依赖项:d6l28资讯网——每日最新资讯28at.com

[dependencies]eframe = "0.27.2"itertools = "0.12.1"phf = { version = "0.11", features = ["macros"] }rustysynth = "1.3.1"tinyaudio = "0.1.3"

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  • eframe:EGUI框架——编写可以编译为web或本机的GUI应用程序
  • itertools:扩展的迭代器适配器、函数和宏。
  • phf:使用完美的散列函数在编译时生成高效的查找表。
  • rustysynth:用纯Rust编写的MIDI 音色库合成器
  • tinyaudio:是一个跨平台,易于使用,底层的音频输出库。

这个应用程序将打开一个接收键盘事件的egui窗口,这些事件被发送到rustysynth库作为midi音符并通过tinyaudio库输出声音。d6l28资讯网——每日最新资讯28at.com

首先,在src/main.rs文件中引入这些库:d6l28资讯网——每日最新资讯28at.com

use eframe::egui;use itertools::Itertools;use phf::{phf_map, Map};use rustysynth::{SoundFont, Synthesizer, SynthesizerSettings};use std::{    fs::File,    sync::{Arc, Mutex},};use tinyaudio::prelude::*;

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接下来,定义静态变量和常量:d6l28资讯网——每日最新资讯28at.com

const OUTPUT_PARAMS: OutputDeviceParameters = OutputDeviceParameters {    channels_count: 2,    sample_rate: 44100,    channel_sample_count: 441, // 样本的最大长度};#[derive(Debug)]pub struct MidiNote {    pub note: i32,    pub velocity: i32,}pub static NOTE_KEY_MAP: Map<&'static str, MidiNote> = phf_map! {    "A" => MidiNote {        note: 60,        velocity: 100,    },    "S" => MidiNote {        note: 62,        velocity: 100,    },    "D" => MidiNote {        note: 64,        velocity: 100,    },    "F" => MidiNote {        note: 65,        velocity: 100,    },    "G" => MidiNote {        note: 67,        velocity: 100,    },};

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OUTPUT_PARAMS是tinyaudio的参数。MidiNote持有MIDI音符的音符数和速度,用rustysynth播放它。它们被保存在一个静态映射中,使用一个由按键值索引的phf_map!宏。d6l28资讯网——每日最新资讯28at.com

让我们定义SynthApp结构体,它是一个egui应用程序。它有合成器对象和方法来执行音符的开/关,在eframe::App的update方法中处理键盘事件。d6l28资讯网——每日最新资讯28at.com

struct SynthApp {    synthesizer: Arc<Mutex<Synthesizer>>,    midi_channel: i32,}impl SynthApp {    fn note_on(&mut self, key: &str) {        let note = match NOTE_KEY_MAP.get(key) {            Some(note) => note,            None => return,        };        self.synthesizer            .lock()            .unwrap()            .note_on(self.midi_channel, note.note, note.velocity)    }    fn note_off(&mut self, key: &str) {        let note = match NOTE_KEY_MAP.get(key) {            Some(note) => note,            None => return,        };        self.synthesizer            .lock()            .unwrap()            .note_off(self.midi_channel, note.note);    }}impl eframe::App for SynthApp {    fn update(&mut self, ctx: &egui::Context, _frame: &mut eframe::Frame) {        ctx.input(|i| {            for key_str in NOTE_KEY_MAP.keys() {                if let Some(key) = egui::Key::from_name(key_str) {                    if i.key_pressed(key) {                        self.note_on(key_str);                    } else if i.key_released(key) {                        self.note_off(key_str);                    }                }            }        });        egui::CentralPanel::default().show(ctx, |ui| {            ui.heading("My egui Application");            ui.label(format!("Midi channel {}", self.midi_channel));        });    }}

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在互联网上有很多不错的音色库,我们使用TimGM6mb.sf2,d6l28资讯网——每日最新资讯28at.com

可以在以下地址下载:d6l28资讯网——每日最新资讯28at.com

https://github.com/craffel/pretty-midi/blob/main/pretty_midi/TimGM6mb.sf2d6l28资讯网——每日最新资讯28at.com

将下载好的文件放入到项目的根目录下。d6l28资讯网——每日最新资讯28at.com

最后,我们编写main函数,合成器保存在Arc<Mutex<…>>中,以便run_output_device和SynthApp都可以访问它。d6l28资讯网——每日最新资讯28at.com

fn main() -> Result<(), eframe::Error> {    // 加载音色库    let mut sf2 = File::open("TimGM6mb.sf2").unwrap();    let sound_font = Arc::new(SoundFont::new(&mut sf2).unwrap());    // 创建MIDI文件序列器    let settings = SynthesizerSettings::new(OUTPUT_PARAMS.sample_rate as i32);    let synthesizer = Arc::new(Mutex::new(        Synthesizer::new(&sound_font, &settings).unwrap(),    ));    // 运行输出设备    let synth_c = synthesizer.clone();    let mut left: Vec<f32> = vec![0_f32; OUTPUT_PARAMS.channel_sample_count];    let mut right: Vec<f32> = vec![0_f32; OUTPUT_PARAMS.channel_sample_count];    let _device = run_output_device(OUTPUT_PARAMS, move |data| {        synth_c            .lock()            .unwrap()            .render(&mut left[..], &mut right[..]);        for (i, value) in left.iter().interleave(right.iter()).enumerate() {            data[i] = *value;        }    })    .unwrap();    // eframe    let options = eframe::NativeOptions {        viewport: egui::ViewportBuilder::default().with_inner_size([640.0, 480.0]),        ..Default::default()    };    eframe::run_native(        "My egui App",        options,        Box::new(|_cc| {            Box::new(SynthApp {                synthesizer,                midi_channel: 0,            })        }),    )}

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执行cargo run,结果如图:d6l28资讯网——每日最新资讯28at.com

图片图片d6l28资讯网——每日最新资讯28at.com

一旦出现窗口,按键盘的ASDFG键,就会播放音符。d6l28资讯网——每日最新资讯28at.com

为了进一步探索,你可以通过添加一些UI和乐器来尝试egui和rustysynth的各种功能。d6l28资讯网——每日最新资讯28at.com

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