はじめに
PowerShellで演奏する電子オルゴールを制作してみました。
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Golangで演奏する電子オルゴール
GitHubにて、ソースコードおよびサンプルの楽譜データも公開しています。
https://github.com/gx3n-inue/PS_PlayBox
MIDI関連のWin32APIを利用するクラスをC#で作成し、PowerShellからinlineで呼び出すことにより、楽譜データを演奏させてみます。
プログラムの入力や実行には、コンパイラなどは必要ありません。
テキストエディタで入力して、PowerShell上で実行するだけです。
MIDI関連のWin32APIを呼び出すC#クラス
MIDI関連のWin32APIを呼び出すC#のクラスはこんな感じです。
myMIDI.cs
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Runtime.InteropServices;
using HANDLE = System.IntPtr;
using MMRESULT = System.UInt32;
using UINT = System.UInt32;
using DWORD_PTR = System.IntPtr;
using DWORD = System.UInt64;
using LPHMIDIOUT = System.IntPtr;
using HMIDIOUT = System.IntPtr;
public class myMIDI
{
//const UInt32 MIDI_MAPPER = -1;
const UInt32 MIDI_MAPPER = UInt32.MaxValue;
HMIDIOUT h;
[DllImport("Winmm.dll", EntryPoint = "midiOutOpen")]
private static extern MMRESULT midiOutOpen(
ref LPHMIDIOUT lphmo,
UINT uDeviceID,
DWORD_PTR dwCallback,
DWORD_PTR dwCallbackInstance,
DWORD dwFlags
);
[DllImport("Winmm.dll", EntryPoint = "midiOutShortMsg")]
private static extern MMRESULT midiOutShortMsg(
HMIDIOUT hmo,
DWORD dwMsg
);
[DllImport("Winmm.dll", EntryPoint = "midiOutReset")]
private static extern MMRESULT midiOutReset(
HMIDIOUT hmo
);
[DllImport("Winmm.dll", EntryPoint = "midiOutClose")]
private static extern MMRESULT midiOutClose(
HMIDIOUT hmo
);
public void Init(UInt32 timbre)
{
midiOutOpen(ref h, MIDI_MAPPER, (System.IntPtr)0, (System.IntPtr)0, 0);
midiOutShortMsg(h, timbre); // 音色を定義
}
public void OutOnly(UInt32 outData)
{
midiOutShortMsg(h, outData); // 鍵盤を押す
}
public void Out(UInt32 outData, Int32 len)
{
midiOutShortMsg(h, outData); // 鍵盤を押す
System.Threading.Thread.Sleep(len); // 一定時間音を鳴らし続ける
}
public void Close()
{
midiOutReset(h);
midiOutClose(h);
}
public HMIDIOUT getHvalue()
{
return (h);
}
public void Sleep(Int32 len)
{
System.Threading.Thread.Sleep(len);
}
}
メインプログラム
次に、PowerShell側のメインプログラムです。
PS_PlayBox.ps1
##--------------------------------------------------------##
## 引数の受け取り
##--------------------------------------------------------##
param($musicFile, $timbre)
##--------------------------------------------------------##
## 音階定義ファイルの読み込み
##--------------------------------------------------------##
function loadDefFile([string]$defFileName)
{
$f = (Get-Content $defFileName) -as [string[]]
$lines = @()
# 音階名とノートナンバーに分け、配列に格納する
foreach ($currentLine in $f) {
# コメント開始位置の検出
$commentStartPostion = $currentLine.IndexOf("//")
if ($commentStartPostion -eq 0) {
continue
}
elseif ($commentStartPostion -gt 0) {
$currentLine = $currentLine.Substring(0, $commentStartPostion)
}
# スペースの削除
$currentLine = $currentLine.Replace(" ","")
# TABの削除
$currentLine = $currentLine.Replace("`t", "")
# "="で区切り、音階とノートナンバーに分けて格納する
if ($currentLine -ne "") {
$scale, $note = $currentLine -split "="
$lines += New-Object PSObject -Property @{scale=$scale; note=$note}
}
}
return($lines)
}
##--------------------------------------------------------##
## 音譜ファイルの読み込み
##--------------------------------------------------------##
function loadPlayFile([string]$musicFile)
{
$f = (Get-Content $musicFile) -as [string[]]
$lines = @()
foreach ($currentLine in $f) {
# コメント開始位置の検出
$commentStartPostion = $currentLine.IndexOf("//")
if ($commentStartPostion -eq 0) {
continue
}
elseif ($commentStartPostion -gt 0) {
$currentLine = $currentLine.Substring(0, $commentStartPostion)
}
# スペースの削除
$currentLine = $currentLine.Replace(" ","")
# TABの削除
$currentLine = $currentLine.Replace("`t", "")
# "="で区切り、音階と長さを配列に格納する
if ($currentLine -ne "") {
$scale, $tlen = $currentLine -split "="
$lines += New-Object PSObject -Property @{scale=$scale; note=""; tlen=$tlen}
}
}
return($lines)
}
##--------------------------------------------------------##
## 音階文字列を検索し、ノートナンバーをセットする
##--------------------------------------------------------##
function replaceScalt_to_Freq([array]$defs, [array]$playData)
{
for ($i = 0; $i -lt $playData.Length; $i++) {
$scale = $playData[$i].scale -split ","
foreach ($temp in $scale) {
for ($j = 0; $j -lt $defs.Length; $j++) {
if ($temp -eq $defs[$j].scale) {
if ($playData[$i].note -eq "") {
$playData[$i].note = $defs[$j].note
}
else {
$playData[$i].note += "," + $defs[$j].note
}
break
}
}
}
}
return($playData)
}
##--------------------------------------------------------##
## メイン処理
##--------------------------------------------------------##
function PlayBox_Main($musicFile, $timbre)
{
$defs = @()
$defs = loadDefFile "note-number.dat"
$playData = @()
$playData = loadPlayFile $musicFile
# 音階をMIDIノートナンバーに変換する
$playData = replaceScalt_to_Freq $defs $playData
##-----------------------------------------##
## CSharpライブラリの読み込み(Win32API参照)
##-----------------------------------------##
add-type -path .\myMIDI.cs -passThru
$pm = New-Object myMIDI
$initData = [UINT32]$timbre*256 + [Convert]::ToInt32("c0", 16)
$pm.INIT($initData) # MIDI初期化
Write-Host
Write-Host "Load Done. Play Start!!"
for ($i = 0; $i -lt $playData.Length; $i++) {
if ($playData[$i].note -ne "") {
Write-Host "[$i] = "$playData[$i].scale"("$playData[$i].note"), "$playData[$i].tlen"[ms]"
$cnote = $playData[$i].note -split ","
foreach ($data in $cnote) {
# MIDIに出力する
$note_on = "7f" + $data + "90"
$play_on = [Convert]::ToInt32($note_on, 16)
# 鍵盤を押す
$pm.OutOnly($play_on)
}
# 一定時間鳴らし続ける
$pm.Sleep($playData[$i].tlen)
foreach ($data in $cnote) {
$note_off = "7f" + $data + "80"
$play_off = [Convert]::ToInt32($note_off, 16)
# 鍵盤を離す
$pm.OutOnly($play_off)
}
}
else {
Write-Host "[$i] = rest ("$playData[$i].note"), "$playData[$i].tlen"[ms]"
# 休符
$pm.Sleep($playData[$i].tlen)
}
}
$pm.Close()
}
##--------------------------------------------------------##
## 前処理
##--------------------------------------------------------##
if (-Not($musicFile)) {
Write-Host "Usage :"$MyInvocation.MyCommand.Name"musicDataFile <timbre>"
exit
}
if (-Not($timbre)) {
$timbre = 1 # ピアノ
}
# メイン処理
PlayBox_Main $musicFile $timbre
音階データとノート番号の変換表
楽譜データを入力する際に、ドレミ...もしくはdo,re,mi,...というように
音階で入力できるように、音階データとノート番号の変換表を作成しておきます。
note-number.dat
// 全角カタカナ表記
ド4=3c
ド#4=3d
レ4=3e
レ#4=3f
ミ4=40
フ4=41
フ#4=42
ソ4=43
ソ#4=44
ラ4=45
ラ#4=46
...
(長いので途中省略）
...
...
re#8=6f
mi8=70
fa8=71
fa#8=72
so8=73
so#8=74
ra8=75
ra#8=76
si8=77
楽譜データの作成
次に、演奏させたい曲の楽譜データを下記の書式で並べていきます。
音階およびオクターブ番号=演奏時間(ms)
『こぎつねこんこん』だとこんな感じになります。
ちなみに、同じ長さの音符であれば、和音も鳴らすことができます。
PB_kitune.txt
ド4,ド5 = 250
レ4 = 250
ミ4 = 250
フ4 = 250
ソ4,ソ5 = 500
ソ4,ソ5 = 500
ラ4 = 250
フ4 = 250
ド5 = 250
ラ4 = 250
ソ4,ソ5 = 1000
ラ4 = 250
フ4 = 250
ド5 = 250
ラ4 = 250
ソ4,ソ5 = 1000
ソ4 = 250
フ4 = 250
フ4 = 250
フ4 = 250
フ4 = 250
ミ4 = 250
ミ4 = 250
ミ4 = 250
ミ4 = 250
レ4 = 250
ミ4 = 250
レ4 = 250
ド4 = 250
ミ4 = 250
ソ4,ソ5 = 500
ソ4 = 250
フ4 = 250
フ4 = 250
フ4 = 250
フ4 = 250
ミ4 = 250
ミ4 = 250
ミ4 = 250
ミ4 = 250
レ4 = 250
レ4 = 250
ミ4 = 250
ド4,ド5 = 1000
演奏
では早速、演奏してみましょう。
PowerShellを起動し、下記の書式でPS_PlayBox.ps1を実行します。
PS D:\PS_PlayBox> .\PS_PlayBox.ps1
Usage : PS_PlayBox.ps1 musicDataFile <timbre>
timbreはMIDIの音色（楽器）の指定です。1～127の数値で指定してください。
以下は、さきほどの『ごぎつねこんこん』(PB_kitune.txt)をハーモニカ(23)で演奏する例です。
PS D:\PS_PlayBox> .\PS_PlayBox.ps1 .\PB_kitune.txt 23
IsPublic IsSerial Name BaseType
-------- -------- ---- --------
True False myMIDI System.Object
Load Done. Play Start!!
[0] = ド4,ド5 ( 3c,48 ), 250 [ms]
[1] = レ4 ( 3e ), 250 [ms]
[2] = ミ4 ( 40 ), 250 [ms]
[3] = フ4 ( 41 ), 250 [ms]
[4] = ソ4,ソ5 ( 43,4f ), 500 [ms]
[5] = ソ4,ソ5 ( 43,4f ), 500 [ms]
[6] = ラ4 ( 45 ), 250 [ms]
[7] = フ4 ( 41 ), 250 [ms]
[8] = ド5 ( 48 ), 250 [ms]
[9] = ラ4 ( 45 ), 250 [ms]
[10] = ソ4,ソ5 ( 43,4f ), 1000 [ms]
[11] = ラ4 ( 45 ), 250 [ms]
[12] = フ4 ( 41 ), 250 [ms]
[13] = ド5 ( 48 ), 250 [ms]
[14] = ラ4 ( 45 ), 250 [ms]
[15] = ソ4,ソ5 ( 43,4f ), 1000 [ms]
[16] = ソ4 ( 43 ), 250 [ms]
[17] = フ4 ( 41 ), 250 [ms]
[18] = フ4 ( 41 ), 250 [ms]
[19] = フ4 ( 41 ), 250 [ms]
[20] = フ4 ( 41 ), 250 [ms]
[21] = ミ4 ( 40 ), 250 [ms]
[22] = ミ4 ( 40 ), 250 [ms]
[23] = ミ4 ( 40 ), 250 [ms]
[24] = ミ4 ( 40 ), 250 [ms]
[25] = レ4 ( 3e ), 250 [ms]
[26] = ミ4 ( 40 ), 250 [ms]
[27] = レ4 ( 3e ), 250 [ms]
[28] = ド4 ( 3c ), 250 [ms]
[29] = ミ4 ( 40 ), 250 [ms]
[30] = ソ4,ソ5 ( 43,4f ), 500 [ms]
[31] = ソ4 ( 43 ), 250 [ms]
[32] = フ4 ( 41 ), 250 [ms]
[33] = フ4 ( 41 ), 250 [ms]
[34] = フ4 ( 41 ), 250 [ms]
[35] = フ4 ( 41 ), 250 [ms]
[36] = ミ4 ( 40 ), 250 [ms]
[37] = ミ4 ( 40 ), 250 [ms]
[38] = ミ4 ( 40 ), 250 [ms]
[39] = ミ4 ( 40 ), 250 [ms]
[40] = レ4 ( 3e ), 250 [ms]
[41] = レ4 ( 3e ), 250 [ms]
[42] = ミ4 ( 40 ), 250 [ms]
[43] = ド4,ド5 ( 3c,48 ), 1000 [ms]
PS D:\PS_PlayBox>