如何使用Java识别XG格式MIDI文件中的鼓点音轨及音符

1. 判断MIDI文件是否为XG格式 #

XG格式的核心判定依据是文件头部的系统专有消息（SysEx），标准XG初始化SysEx的固定前缀为 F0 43 10 4C 00 00 7E 00，结尾为 F7，遍历MIDI文件所有轨道的系统消息匹配该前缀即可完成判定。
示例代码：

import javax.sound.midi.*;

public boolean isXGFormat(Sequence sequence) {
    // XG标准初始化SysEx前缀
    byte[] XG_SYS_EX_HEADER = new byte[]{(byte)0xF0, 0x43, 0x10, 0x4C, 0x00, 0x00, 0x7E, 0x00};
    for (Track track : sequence.getTracks()) {
        for (int i = 0; i < track.size(); i++) {
            MidiMessage msg = track.get(i).getMessage();
            if (msg instanceof SysexMessage) {
                byte[] data = msg.getMessage();
                if (data.length >= XG_SYS_EX_HEADER.length) {
                    boolean isMatch = true;
                    for (int j = 0; j < XG_SYS_EX_HEADER.length; j++) {
                        if (data[j] != XG_SYS_EX_HEADER[j]) {
                            isMatch = false;
                            break;
                        }
                    }
                    if (isMatch) return true;
                }
            }
        }
    }
    return false;
}

2. XG鼓点音符检测逻辑 #

原有仅检测通道9的方案漏判，是因为XG标准除了默认的10号通道（Java中索引为9）为鼓组通道外，还支持用户自定义最多8个鼓组通道，正确的检测需要先标记所有鼓组通道，再判断Note ON事件所属通道：

第一步：预标记所有鼓组通道 #

1. 初始化时默认通道9为鼓组通道
2. 遍历所有MIDI事件，满足以下所有条件的通道也标记为鼓组通道：
   • 控制改变消息（Control Change）CC#0值为127
   • 控制改变消息CC#32值为0
   • 程序改变消息（Program Change）值在120~127区间

第二步：检测鼓点音符 #

所有属于已标记鼓组通道、且力度>0的Note ON消息，均为鼓点音符
示例代码：

// 初始化标记数组
boolean[] isDrumChannel = new boolean[16];
boolean[] cc0Flag = new boolean[16]; // 存储各通道CC#0=127的状态
boolean[] cc32Flag = new boolean[16]; // 存储各通道CC#32=0的状态
isDrumChannel[9] = true; // 默认通道9为鼓组通道

// 遍历所有事件更新鼓组通道标记
for (Track track : sequence.getTracks()) {
    for (int i = 0; i < track.size(); i++) {
        MidiMessage msg = track.get(i).getMessage();
        if (msg instanceof ShortMessage sm) {
            int channel = sm.getChannel();
            switch (sm.getCommand()) {
                case ShortMessage.CONTROL_CHANGE -> {
                    if (sm.getData1() == 0 && sm.getData2() == 127) cc0Flag[channel] = true;
                    if (sm.getData1() == 32 && sm.getData2() == 0) cc32Flag[channel] = true;
                }
                case ShortMessage.PROGRAM_CHANGE -> {
                    int progNum = sm.getData1();
                    if (cc0Flag[channel] && cc32Flag[channel] && progNum >=120 && progNum <=127) {
                        isDrumChannel[channel] = true;
                    }
                }
            }
        }
    }
}

// 鼓点判定方法
public boolean isDrumNote(ShortMessage sm) {
    return sm.getCommand() == ShortMessage.NOTE_ON
            && sm.getData2() > 0
            && isDrumChannel[sm.getChannel()];
}

注意事项 #

• 上述逻辑仅适配标准XG格式MIDI，非规范自制XG文件可能需要额外适配
• 判定SysEx时注意完整匹配前缀，避免将GM/GS格式的系统消息误判为XG

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Invariant