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MIDI文件屬於二進制文件，這種文件一般都有如下基本結構: 文件頭+數據描述
文件頭一般包括文件的類型，因爲Midi文件僅以.mid爲擴展名的就有0類和1類兩種，而大家熟悉的位圖文件的格式就更多了，所以纔會出現文件頭這種東西。
而數據描述部份是主體，我們現在來一起分析它的結構:
在每個Midi文件的開頭都有如下內容，它們的十六進制代碼爲:“4d 54 68 64 00 00 00 06 ff ff nn nn dd dd”。
前四個是ASCII字符“MThd”是用來鑑別是否Midi文件，而隨後的四個字節是指明文件頭描述部分的字節數，它總是6，所以一定是“00 00 00 06”，以下是剩餘部分的含義:
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ff ff |
指定Midi的格式 |
00 00 |
單音軌 |
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00 01 |
多音軌，且同步。這是最常見的 |
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00 02 |
多音軌，但不同步 |
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nn nn |
指定軌道數 |
實際音軌數加上一個全局的音軌 |
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dd dd |
指定基本時間 |
一般爲120(00 78)，即一個四分音符的tick數，tick是MIDI中的最小時間單位 |
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以上就是MIDI文件頭了，後面的所有內容都是真正做事的，我們先來看看它的構成。
MIDI的數據是由若干個格式相同的子數據構成的，這些子數據在多音軌的格式中記錄了一個軌道的所有信息。多加一個音軌，就簡單地把數據追加在前一音軌的後面就可以了，不過不要忘記更改文件頭中的nn nn(軌道數)。
先看全局音軌。全局音軌包括歌曲的附加信息(比如標題和版權)、歌曲速度和系統碼(Sysx)等內容。
不管是全局音軌還是含有音符的音軌，都以“4D 54 72 6B”開頭，它其實是ASCII字符“MTrk”，其後跟着一個4個字節的整數，它標誌了該軌道的字節數，這不包括前面的4個字節和本身的4個字節。這一點，我們可以在後面的例子中去理解。
接着就是記錄數據的地方了，每一個數據有着相同的結構:時間差+事件。
所謂時間差，指的是前一個事件到該事件的時間數，它的單位是tick(MIDI的最小時間單位)。它的構成比較特殊，這裏要用二進制來說明。
一個字節有8位，如果僅使用7位，它可以表示0~127這128個數，而剩下的一位，則用來作爲標誌。如果要表示的數在以上範圍，則這個標誌爲0，這時，一個7位的字節可以表示0~127tick。如果要表示的數超出了這個範圍(比如240)，則把標誌設置成1，然後記錄下高7位，剩下的留給下一個字節，在該例中240可以分解成128*1+112，這裏的1就是第一個字節要記錄的，加上標誌位，應該爲10000001，即十六進制的81；而112是下一個字節記錄的，它的十六進制爲70:所以要表示240這個時間，要寫成81 70。同理，如果要表示65535tick，則可以先計算出65535=1282*3+1281*127+1280*127，然後得出結果:83 FF 7F。由此，我們反過來也可以知道如何確定時間差:只要標誌位爲0，則表示結束讀取時間差。比如82 C0 03表示1282*2+1281*64+1280*3=40963，如果基本時間爲120，則有341:043個四分音符。
以這種方式記錄整數的字節稱爲動態字節，它根據記錄的整數改變自身的長度，這在後面還要用到，所以必須熟練計算。
看完了這麼麻煩的東西，我們再來看個更麻煩的東西:事件。在這些標準的解釋後面，我們會通過一些例子來進一步掌握這些內容。
事件大體上可以分爲音符、控制器和系統信息這幾個種類。對於這些事件，都有統一的表達結構:種類+參數。
對於一個音符，由於它的有效範圍是0~127，所以直接用00~7F作爲“種類”，可以認爲是個音符，比如3C表示中央C。而一個音符的最重要的參數是力度(也叫速度:velocity)。比如，3C 64 表示一個力度爲十進制100的中央C音符。
因爲一個字節有8位，所以剩餘的一位如果置1，再聯合其他的7位，則可以表示各種信息。我們暫且無視一個音軌到底是全局的還是用於記錄音符的。它們歸根結底都是用來記錄各種事件的，只不過有些應出現在全局音軌比較合乎邏輯而已。既然這樣，我們就可以從下面的表來看事件:
下表中，x表示音軌0~F，比如81表示鬆開第二軌的音符。
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種類 |
參數(十六進制) |
|
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字節 |
含義 |
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8x |
鬆開音符 |
音符(00~7F):鬆開的音符 |
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力度:00~7F |
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9x |
按下音符 |
音符(00~7F):按下的音符 |
|
力度:00~7F |
||
|
Ax |
觸後音符 (Key After Touch) |
音符:00~7F |
|
力度:00~7F |
||
|
Bx |
控制器 |
控制器號碼:00~7F |
|
控制器參數:00~7F |
||
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Cx |
改變樂器 |
樂器號碼:00~7F |
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Dx |
觸後通道 |
值:00~7F |
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Ex |
滑音 |
音高(Pitch)低位:Pitch mod 128 |
|
音高高位:Pitch div 128 |
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F0 |
系統碼 |
系統碼字節數:動態字節 |
|
系統碼:不含開頭的F0,但包括結尾的F7 |
||
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FF |
其他格式 |
程式種類:00~FF |
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數據佔用的字節數:動態字節 |
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|
數據:個數由上一參數確定 |
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00~7F |
上次激活格式的參數(8x、9x、Ax、Bx、Cx、Dx、Ex) |
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下表詳細地列出了FF的詳細情況，對於字節數由數據決定的情況，表中以“--”表示。
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種類 |
字節數 |
數據 |
|
|
字節 |
含義 |
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00 |
設置軌道音序 |
02 |
音序號 00 00~ FF FF |
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01 |
歌曲備註 |
-- |
文本信息 |
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音軌文本 |
文本信息 |
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02 |
歌曲版權 |
-- |
版權信息 |
|
03 |
歌曲標題 |
-- |
歌曲標題:用於全局音軌，第一次使用表示主標題，第二次表示副標題 |
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音軌名稱 |
-- |
音軌名 |
|
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04 |
樂器名稱 |
-- |
音軌文本(同01/2) |
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05 |
歌詞 |
-- |
歌詞 |
|
06 |
標記 |
-- |
用文本標記(Marker) |
|
07 |
開始點 |
-- |
用文本記錄開始點(同01/2) |
|
2F |
音軌結束標誌 |
00 |
無 |
|
51 |
速度 |
03 |
3字節整數，1個四分音符的微秒數 |
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58 |
節拍 |
04 |
分子 |
|
分母:00(1),01(2),02(4),03(8)等 |
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節拍器時鐘 |
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|
一個四分音符包含的三十二分音符的個數 |
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59 |
調號 |
02 |
升降號數:-7~-1(降號),0(C),1~7(升號) |
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大小調:0(大調)，1(小調) |
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7F |
音序特定信息 |
-- |
音序特定信息 |
這些就是MIDI結構的全部內容