不懂乐理,也能扒谱,基于openvpi将mp3转换为midi乐谱(Python3.10)

所谓"扒谱"是指通过听歌或观看演奏视频等方式，逐步分析和还原音乐作品的曲谱或乐谱的过程。它是音乐学习和演奏的一种常见方法，通常由音乐爱好者、乐手或学生使用。

在扒谱的过程中，人们会仔细聆听音乐作品，辨别和记录出各个音符、和弦、节奏等元素，并通过试错和反复推敲来逐渐还原出准确的曲谱或乐谱。这对于那些没有正式乐谱或想学习特定曲目的人来说，是一种有效的方式。

扒谱的目的是为了更好地理解和演奏音乐作品，从中学习技巧、乐曲结构和艺术表达等方面。但不懂乐理的人很难听出音符和音准，本次我们通过openvpi的开源项目some来直接针对mp3文件进行扒谱，将mp3转换为midi文件。

项目配置

首先我们来克隆项目：

git clone https://github.com/openvpi/SOME.git

进入项目的目录some:

cd some

接着下载项目的预训练模型：

https://pan.baidu.com/s/1lVQcKP7ijTELslJNgoDqkQ?pwd=odsm

2stems模型放到项目的pretrained_models目录下。

ckpt模型放入项目的ckpt目录下。

如果没有ckpt和pretrained_models目录，请手动建立。

如下所示：

├───ckpt

│ config.yaml

│ model_ckpt_steps_104000_simplified.ckpt

├───pretrained_models

│ └───2stems

│ ._checkpoint

│ checkpoint

│ model.data-00000-of-00001

│ model.index

│ model.meta

如此，项目就配置好了。

背景音乐和人声分离

扒谱主要针对人声部分，所以需要spleeter的参与，关于spleeter，请参见：人工智能AI库Spleeter免费人声和背景音乐分离实践(Python3.10)，囿于篇幅，这里不再赘述。

执行命令：

spleeter separate -p spleeter:2stems -o ./output ./test.mp3

这里使用2stems模型已经在上文中进行下载，并且放置在项目的pretrained_models目录。

如果没有output目录，请手动建立，test.mp3为需要扒谱的音乐文件。

随后会将背景音乐accompaniment.wav和人声vocals.wav分别输出在项目的output目录：

├───output
│   └───test
│           accompaniment.wav
│           vocals.wav

人声去噪

一般情况下，分离后的人声可能还存在混音等噪音，会影响转换的效果。

这里使用noisereduce来进行降噪：

pip install noisereduce

编写降噪代码：

from scipy.io import wavfile
import noisereduce as nr
# load data
rate, data = wavfile.read("./output/test/vocals.wav")
# perform noise reduction
reduced_noise = nr.reduce_noise(y=data, sr=rate)
wavfile.write("./output/test/vocals.wav", rate, reduced_noise)

运行后会对vocals.wav人声文件进行降噪重写操作。

扒谱（wav转换midi）

接着运行命令进行转换：

python infer.py --model ./ckpt/model_ckpt_steps_104000_simplified.ckpt --wav ./output/test/vocals.wav

程序返回：

python infer.py --model ./ckpt/model_ckpt_steps_104000_simplified.ckpt --wav ./output/test/vocals.wav
accumulate_grad_batches: 1, audio_sample_rate: 44100, binarization_args: {'num_workers': 0, 'shuffle': True}, binarizer_cls: preprocessing.MIDIExtractionBinarizer, binary_data_dir: data/some_ds_fixmel_spk3_aug8/binary,
clip_grad_norm: 1, dataloader_prefetch_factor: 2, ddp_backend: nccl, ds_workers: 4, finetune_ckpt_path: None,
finetune_enabled: False, finetune_ignored_params: [], finetune_strict_shapes: True, fmax: 8000, fmin: 40,
freezing_enabled: False, frozen_params: [], hop_size: 512, log_interval: 100, lr_scheduler_args: {'min_lr': 1e-05, 'scheduler_cls': 'lr_scheduler.scheduler.WarmupLR', 'warmup_steps': 5000},
max_batch_frames: 80000, max_batch_size: 8, max_updates: 10000000, max_val_batch_frames: 10000, max_val_batch_size: 1,
midi_extractor_args: {'attention_drop': 0.1, 'attention_heads': 8, 'attention_heads_dim': 64, 'conv_drop': 0.1, 'dim': 512, 'ffn_latent_drop': 0.1, 'ffn_out_drop': 0.1, 'kernel_size': 31, 'lay': 8, 'use_lay_skip': True}, midi_max: 127, midi_min: 0, midi_num_bins: 128, midi_prob_deviation: 1.0,
midi_shift_proportion: 0.0, midi_shift_range: [-6, 6], model_cls: modules.model.Gmidi_conform.midi_conforms, num_ckpt_keep: 5, num_sanity_val_steps: 1,
num_valid_plots: 300, optimizer_args: {'beta1': 0.9, 'beta2': 0.98, 'lr': 0.0001, 'optimizer_cls': 'torch.optim.AdamW', 'weight_decay': 0}, pe: rmvpe, pe_ckpt: pretrained/rmvpe/model.pt, permanent_ckpt_interval: 40000,
permanent_ckpt_start: 200000, pl_trainer_accelerator: auto, pl_trainer_devices: auto, pl_trainer_num_nodes: 1, pl_trainer_precision: 32-true,
pl_trainer_strategy: auto, raw_data_dir: [], rest_threshold: 0.1, sampler_frame_count_grid: 6, seed: 114514,
sort_by_len: True, task_cls: training.MIDIExtractionTask, test_prefixes: None, train_set_name: train, units_dim: 80,
units_encoder: mel, units_encoder_ckpt: pretrained/contentvec/checkpoint_best_legacy_500.pt, use_buond_loss: True, use_midi_loss: True, val_check_interval: 4000,
valid_set_name: valid, win_size: 2048
| load 'model' from 'ckpt\model_ckpt_steps_104000_simplified.ckpt'.
100%|████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████| 2/2 [00:01<00:00,  1.66it/s]
MIDI file saved at: 'output\test\vocals.mid'

转换好的钢琴旋律midi文件存放在output目录下，直接双击播放即可，也可以通过代码进行播放：

''' pg_midi_sound101.py
play midi music files (also mp3 files) using pygame
tested with Python273/331 and pygame192 by vegaseat
'''
import pygame as pg
def play_music(music_file):
  '''
  stream music with mixer.music module in blocking manner
  this will stream the sound from disk while playing
  '''
  clock = pg.time.Clock()
  try:
    pg.mixer.music.load(music_file)
    print("Music file {} loaded!".format(music_file))
  except pygame.error:
    print("File {} not found! {}".format(music_file, pg.get_error()))
    return
  pg.mixer.music.play()
  # check if playback has finished
  while pg.mixer.music.get_busy():
    clock.tick(30)
# pick a midi or MP3 music file you have in the working folder
# or give full pathname
music_file = r"D:\work\YiJianBaPu\output\test\vocals.mid"
#music_file = "Drumtrack.mp3"
freq = 44100  # audio CD quality
bitsize = -16  # unsigned 16 bit
channels = 2  # 1 is mono, 2 is stereo
buffer = 2048  # number of samples (experiment to get right sound)
pg.mixer.init(freq, bitsize, channels, buffer)
# optional volume 0 to 1.0
pg.mixer.music.set_volume(0.8)
try:
  play_music(music_file)
except KeyboardInterrupt:
  # if user hits Ctrl/C then exit
  # (works only in console mode)
  pg.mixer.music.fadeout(1000)
  pg.mixer.music.stop()
  raise SystemExit

结语

笔者在原项目的基础上进行了fork，添加了人声分离和降噪的功能，并且整合了预训练模型，与众乡亲同飨：

https://github.com/v3ucn/YiJianBaPu