Python 國(guó)產(chǎn)庫(kù)推薦之 musicpy
來(lái)自：Join GitHub today
鏈接：https://github.com/Rainbow-Dreamer/musicpy
你想過(guò)用代碼來(lái)寫音樂(lè)嗎？這里給大家介紹一個(gè)國(guó)人寫的庫(kù) musicpy，讓你用簡(jiǎn)潔的語(yǔ)法通過(guò)樂(lè)理邏輯寫出優(yōu)美的音樂(lè)。
這個(gè)庫(kù)可以讓你用非常簡(jiǎn)潔的語(yǔ)法，來(lái)表達(dá)一段音樂(lè)的音符，節(jié)奏等等信息，并且可以簡(jiǎn)單地輸出成midi文件的格式。這個(gè)庫(kù)里面涉及到非常多的樂(lè)理知識(shí)，所以個(gè)人推薦至少要先了解一部分樂(lè)理再來(lái)使用會(huì)比較上手。相對(duì)地，如果你是一個(gè)對(duì)樂(lè)理比較了解的人，那么看完作者在Wiki正在寫的教程之后你應(yīng)該很快就上手了。
（說(shuō)明：這個(gè)庫(kù)的作者還在持續(xù)開發(fā)中，很有創(chuàng)意的一個(gè)庫(kù)，向大家推薦）
安裝
首先在musicpy文件夾里打開cmd, 跑一下pip install -r requirements.txt安裝依賴庫(kù)（如果本來(lái)就是pip install musicpy安裝的就不需要這一步， 作者也比較推薦直接pip install musicpy就行）
import 這個(gè)庫(kù): from musicpy import *
作者自己做的介紹與使用教程視頻第一期：
https://www.bilibili.com/video/BV1754y197a9/
詳細(xì)的musicpy數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)語(yǔ)法以及使用教程，請(qǐng)看作者正在寫的Wiki，作者會(huì)盡量把所有的細(xì)節(jié)都講清楚。
Wiki的地址：?https://github.com/Rainbow-Dreamer/musicpy/wiki
musicpy說(shuō)明
在musicpy里面，幾個(gè)基本的類是note（音符）, chord（和弦）和scale（音階）。這幾個(gè)類是構(gòu)成音樂(lè)代碼的基礎(chǔ)。
在musicpy這門語(yǔ)言的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，音符類本身是等值為純數(shù)字的，也就是完全可以作為純數(shù)字使用。
和弦類是音符類的集合，也說(shuō)明和弦類本身等值為一個(gè)全部都是數(shù)字的集合，也可以作為向量，甚至矩陣來(lái)看待（比如多個(gè)和弦的連接走向就可以看作多個(gè)向量的拼接，因此也就有了行列數(shù)，也就是矩陣的形式）。
也因此在這門語(yǔ)言的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，音符類，和弦類，音階類都是可以進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算的，比如線性代數(shù)領(lǐng)域的運(yùn)算，離散數(shù)學(xué)領(lǐng)域的運(yùn)算等等。也可以在這門語(yǔ)言的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上建立一整套樂(lè)理邏輯的算法，結(jié)合純數(shù)學(xué)邏輯來(lái)進(jìn)行多方面的音樂(lè)分析研究。
現(xiàn)代音樂(lè)領(lǐng)域的很多實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的音樂(lè)，比如序列主義，偶然音樂(lè)，后現(xiàn)代主義音樂(lè)（比如極簡(jiǎn)主義音樂(lè)），理論上全部都可以在這門語(yǔ)言的純數(shù)字化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行嚴(yán)格的創(chuàng)作。即使不提實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的音樂(lè)，這門語(yǔ)言也可以寫任何的古典音樂(lè)，爵士音樂(lè)，流行音樂(lè)。
作者每隔兩三天就會(huì)更新一次這個(gè)庫(kù)的內(nèi)容，具體的更新內(nèi)容請(qǐng)大家看這個(gè)庫(kù)里的“更新日志Changelog.txt”，里面有按照日期的每次更新的非常詳細(xì)的細(xì)節(jié)與說(shuō)明。
更新日志的鏈接：
https://github.com/Rainbow-Dreamer/musicpy/blob/master/%E6%9B%B4%E6%96%B0%E6%97%A5%E5%BF%97Changelog.txt
初衷
作者開發(fā)這個(gè)語(yǔ)言主要的初衷有兩點(diǎn)：
第一，比起工程文件和midi文件單純存儲(chǔ)音符，力度，速度等單位化的信息，如果能夠按照樂(lè)理上的角度來(lái)表示一段音樂(lè)從作曲上的角度是如何實(shí)現(xiàn)的，那就更加有表示的意義了。而且只要不是現(xiàn)代主義無(wú)調(diào)性音樂(lè)，大部分的音樂(lè)都是極其具有樂(lè)理上的規(guī)律性的，這些規(guī)律抽象成樂(lè)理邏輯語(yǔ)句可以大大地精簡(jiǎn)化。（比如一個(gè)midi文件1000個(gè)音符，實(shí)際上按照樂(lè)理角度可能可以簡(jiǎn)化到幾句代碼）。
第二，開發(fā)這個(gè)語(yǔ)言是為了讓作曲AI能夠在真正懂得樂(lè)理的情況下來(lái)作曲（而不是深度學(xué)習(xí)，喂大量的數(shù)據(jù)），這個(gè)語(yǔ)言也算是一個(gè)接口，AI只要把樂(lè)理的語(yǔ)法搞懂了，那作曲就會(huì)擁有和人一樣的思維。我們可以把樂(lè)理上的規(guī)則，做什么好不做什么好告訴AI，這些東西還是可以量化的，所以這個(gè)樂(lè)理庫(kù)也可以作為一個(gè)樂(lè)理接口，溝通人和AI之間的音樂(lè)。因此，比如想讓AI學(xué)習(xí)某個(gè)人的作曲風(fēng)格，那么在樂(lè)理上面也同樣可以量化這個(gè)人的風(fēng)格，每種風(fēng)格對(duì)應(yīng)著一些不同的樂(lè)理邏輯規(guī)則，這些只要寫給AI，經(jīng)過(guò)作者這個(gè)庫(kù)，AI就可以實(shí)現(xiàn)模仿那個(gè)人的風(fēng)格了。如果是AI自己原創(chuàng)風(fēng)格，那就是從各種復(fù)雜的作曲規(guī)則里尋找可能性。
為何不用深度學(xué)習(xí)？
作者在想不用深度學(xué)習(xí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)這些東西，直接教給AI樂(lè)理和某個(gè)人的風(fēng)格化的樂(lè)理規(guī)則，那么AI或許可以做的比深度學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)訓(xùn)練出來(lái)的更好。因?yàn)榇髷?shù)據(jù)訓(xùn)練只是給AI模仿數(shù)據(jù)本身而已，這樣其實(shí)AI并沒(méi)有真正地和人類自己一樣理解作曲是什么，樂(lè)理是什么，所以作者才想通過(guò)這個(gè)庫(kù)實(shí)現(xiàn)把人的樂(lè)理同樣教給AI，讓AI真正意義上地理解樂(lè)理，這樣的話，作曲起來(lái)就不會(huì)生硬了，沒(méi)有機(jī)器和隨機(jī)的感覺(jué)了。所以作者寫這個(gè)庫(kù)的初衷之一就是避開深度學(xué)習(xí)那一套。但是感覺(jué)抽象出不同音樂(lè)人的樂(lè)理規(guī)則確實(shí)很有難度，作者會(huì)加油寫好這個(gè)算法的qwq 另外其實(shí)也可以音樂(lè)人自己告訴AI他自己樂(lè)理上喜歡怎么寫（也就是自己獨(dú)特的樂(lè)理偏好規(guī)則），那么AI就會(huì)模仿的很到位，因?yàn)锳I那時(shí)候確實(shí)懂得樂(lè)理了，作曲不可能會(huì)有機(jī)器感和隨機(jī)感，此時(shí)AI腦子里想的就和音樂(lè)人腦子里想的是完全一樣的東西。
AI不必完全按照我們給他的樂(lè)理邏輯規(guī)則來(lái)創(chuàng)作，我們可以設(shè)置一個(gè)“偏好度”的概念給AI，AI在自己作曲時(shí)會(huì)有一定程度地偏好某種風(fēng)格，但是除此之外會(huì)有自己在“符合正確樂(lè)理”的規(guī)則里面找到的獨(dú)特的風(fēng)格，這樣AI就可以說(shuō)“受到了某些音樂(lè)人的影響下自己原創(chuàng)的作曲風(fēng)格了”。當(dāng)這個(gè)偏好度為0時(shí)，AI的作曲將會(huì)完全是自己通過(guò)樂(lè)理尋找到的風(fēng)格，就像一個(gè)人自己學(xué)習(xí)了樂(lè)理之后，開始摸索自己的作曲風(fēng)格一樣。一個(gè)懂得樂(lè)理的AI很容易找到自己獨(dú)特的風(fēng)格來(lái)作曲，我們甚至都不需要給他數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練，而只要教給AI樂(lè)理就行。
如何教AI樂(lè)理？
那么怎么教給AI樂(lè)理呢？在音樂(lè)上面，暫時(shí)不考慮現(xiàn)代主義音樂(lè)的范疇，那么絕大部分的音樂(lè)都是遵循著一些很基本的樂(lè)理規(guī)則的。這里的規(guī)則指的是，怎么樣寫樂(lè)理上ok，怎么樣寫犯了樂(lè)理上的錯(cuò)誤。比如寫和聲的時(shí)候，四部同向往往是要避免的，尤其是在編曲時(shí)寫管弦樂(lè)的部分。比如寫一個(gè)和弦，如果和弦里面的音出現(xiàn)小二度（或者小九度）會(huì)聽著比較打架。比如當(dāng)AI自己決定一首曲子要從A大調(diào)開始寫，那么他應(yīng)該從A大調(diào)音階里按照級(jí)數(shù)來(lái)選取和弦，有可能適當(dāng)?shù)仉x調(diào)一下，加幾個(gè)副屬和弦，寫完主歌部分可能按照五度圈轉(zhuǎn)個(gè)調(diào)，或者大三度/小三度轉(zhuǎn)調(diào)，同主音大小調(diào)轉(zhuǎn)調(diào)等等。我們需要做的事情就是告訴AI作曲的時(shí)候怎么寫是正確的，更進(jìn)一步的，怎么寫聽著比較有水平。
AI學(xué)好了樂(lè)理，不會(huì)忘記，也比較難犯錯(cuò)，因此可以寫出真正屬于AI自己的音樂(lè)。他們會(huì)真正懂得音樂(lè)是什么，樂(lè)理是什么。因?yàn)檫@個(gè)庫(kù)的語(yǔ)言做的事情就是把樂(lè)理抽象成邏輯語(yǔ)句，那么我們每次給AI“上課”，就是把人自己的樂(lè)理概念用這個(gè)庫(kù)的語(yǔ)言來(lái)表述，然后寫進(jìn)AI的數(shù)據(jù)庫(kù)里。通過(guò)這種方式，AI真正的學(xué)習(xí)到了樂(lè)理。這樣的作曲AI，不需要深度學(xué)習(xí)，不需要訓(xùn)練集，不需要大數(shù)據(jù)，而與之相比，那些深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練出來(lái)的作曲AI實(shí)際上根本就不懂樂(lè)理是什么，也沒(méi)有音樂(lè)的概念，他們只是從海量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)里面照葫蘆畫瓢而已。還有一個(gè)重點(diǎn)是，既然可以用具體的邏輯來(lái)描述的事情，其實(shí)是不需要機(jī)器學(xué)習(xí)的。如果是文字識(shí)別，圖像分類這些比較難以用抽象的邏輯來(lái)描述的事情，那才是深度學(xué)習(xí)的用武之地。
結(jié)語(yǔ)
這個(gè)庫(kù)作者也上傳到pypi上了，大家pip install musicpy就可以使用了。
作者從去年的10月份開始開發(fā)musicpy，目前這個(gè)項(xiàng)目還在初期進(jìn)度，不過(guò)已經(jīng)有一套比較完整的樂(lè)理邏輯語(yǔ)法了。這個(gè)庫(kù)的使用教程視頻作者會(huì)持續(xù)更新。作者之前發(fā)的專欄也有一部分的使用教學(xué)。
GitHub鏈接：https://github.com/Rainbow-Dreamer/musicpy
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