当有机会将音乐和编码结合在一起时，我会喜欢它。 我从事过一些与音乐有关的个人项目，从通过网络流量制作音乐到电子鼓的自动伴奏系统。 最近，我一位出色的妻子为我的生日送了一个漂亮的可编程音乐盒。 您在卡上打Kong，然后在音乐盒中摇动曲调以播放音乐。

音乐盒配有几张长约70厘米（27英寸）的卡片。 卡片纸是用网格系统打印的，因此您可以测量时域并知道要选择的音符。 但是，我不确定自己是否可以盲目打Kong，而且我也很不耐烦。 抱歉。 我知道，好消息会给那些等待的人带来好处，但是如果我可以减少等待的时间，那有什么危害呢？

所以我想出了一个疯狂的主意。 不必测量所有这些东西，而当我在错误的位置打Kong而整首歌都毁了时，就拥有那些疯狂的时刻，如果我可以使事情的风险降低一点呢？ 如果我可以使用一个好的旧计算设备来帮助解决问题，该怎么办？ 如果我的小型计算设备可以画出我需要在卡上打Kong的所有点怎么办？

我的要求

我开始考虑对成为简单易用的音乐盒卡制作者Punchbox的要求。 我想要这个软件做什么？ 音乐盒无法播放每个音符-它只能播放某个键中的音符。 当然，音乐的伟大之处在于它可以转换为任何键。 因此，将歌曲自动转换为最佳音调的软件也很棒。 我也希望它是准确的-线条清晰。 因此，它必须是基于矢量的图像。

以及如何将笔记编入其中？ 鉴于可能需要更改某些音符以为作品创建新的编排，因此编辑它们并快速听到更改的最佳方法是什么？ MIDI似乎是一个显而易见的选择。 它可以让我快速更改音符并通过在打印前通过合成器播放MIDI来听到即时反馈。

不幸的是，音乐盒的卡片纸太厚，无法容纳在我的打印机中，因此我决定将音乐打印在纸上，将其粘贴到卡片上，用纸引导卡片打Kong，然后从卡片中取出纸。

开发工具

我使用Python进行编程，所以我选择了Mido作为MIDI库，因为它具有所需的功能。 我还为我的SVG矢量图形库选择了Svgwrite ，为配置选择了PyYAML 。 从一开始，我就决定要创建一个任何人都可以使用的工具，因此我选择了Click作为命令行工具包。

在开发工具时，我意识到许多其他配置选项对人们很有用。 我添加了定义多个音乐盒的功能，包括音符音高（触发器之间的物理距离），音符碰撞距离（可以再次触发音符之前需要多长时间），可用音符（以MIDI表示）音符值），以及反转音符顺序的能力（从右到左或从左到右）。

使用打印机纸存在另一个问题。 穿过音乐盒的条带有时可能长几米，但我的打印机最多只能打印A4（27.9厘米，接近信纸尺寸）。 我决定对条带进行分页，但是分页需要一种对齐条带的方法。 所以我在页面上添加了标记。 系统正确识别页面上可以容纳多少个“五线谱”并相应地分页。

我添加了一个除数以启用时间缩放（使速度更快或更慢），纸张的边距，标记大小（用于对齐条带）和字体大小（用于对条带编号和添加文件名）。

我最喜欢的功能之一是自动换位。 它获取音符，通过检查运行它们以查看音乐盒上有多少个音符，并通过一系列移调来查看它是否可以找到一个完美的音符（代表所有音符）。 如果找不到完美的换位，则选择最佳换位。 当我打印页面时，它将用红色突出显示所有不合适的笔记。 这使我可以检查工作表并在Rosegarden之类的MIDI中与MIDI进行交叉引用以删除或移动音符。

测试出来

我花了大约一年时间使用该工具添加所有这些功能。 但是也许最好的时刻是当我将第一张纸放入音乐盒时。 在使用Punchbox打印并打Kong第一条纸之前，我没有对其进行任何测试。

第一次差点让我流泪。 莫扎特，甜美地，在最完美的小音乐盒上轻轻地弹奏。 完美！ 计时或音调没有错误。 谢谢您，开放源代码-没有Mido，Svgwrite，PyYAML和Click，将无法实现此项目。

翻译自: https://opensource.com/article/18/8/programmable-music-box-software