【PowerShell】MIDIでJR東日本の四点チャイムを鳴らす

はじめに

前回の【PowerShell】JR東日本の四点チャイムを鳴らすでは、「和音が使えない」「音色が選べない」という問題があったので、今回はMIDIを使ってこれらの問題を解決してみました。

作ったコード

• MIDIは全くの門外漢だったので、ChatGPTに聞きながらコードを作ってみました。
• $signatureで定義されているのは、.NET（C#）のコードです。
  • ここでは「P/Invoke（Platform Invocation Services）」 という技術を使って、Windowsのネイティブなシステムファイルである winmm.dll（マルチメディアAPI）に用意されている関数を、.NET（およびPowerShell）から呼び出せるように橋渡しをしているそうです。
• Add-Type -TypeDefinition $signatureでは、Add-Typeコマンドレットが文字列として定義されたC#のコード（$signature）を その場でコンパイルして、PowerShell内で WinMIDI という.NETのクラスとして使えるようにしているそうです。
  • 「その場でコンパイルして」という部分については、MicrosoftのAdd-Typeのリファレンスにも書かれていなかったので、表現が正しくないかもしれません。
• Beepで指定できたのは「周波数と音の長さ」だけでしたが、MIDIでは「音階（MIDIのノートナンバー）、音の強さ、音の長さ、音色（プログラム・チェンジ）」ができるため、Beepとは比べものにならないほど表現の幅が広がります。

jr_east_midi.ps1

# WindowsのMIDI API（winmm.dll）を定義
$signature = @"
using System;
using System.Runtime.InteropServices;

public class WinMIDI {
    [DllImport("winmm.dll")]
    public static extern int midiOutOpen(out IntPtr handle, int deviceID, IntPtr proc, IntPtr instance, int flags);

    [DllImport("winmm.dll")]
    public static extern int midiOutShortMsg(IntPtr handle, int message);

    [DllImport("winmm.dll")]
    public static extern int midiOutClose(IntPtr handle);
}
"@
Add-Type -TypeDefinition $signature

# MIDIデバイスを開く
$handle = [IntPtr]::Zero
[WinMIDI]::midiOutOpen([ref]$handle, -1, [IntPtr]::Zero, [IntPtr]::Zero, 0) | Out-Null

# 音色（楽器）を変更する。
function Set-MidiInstrument {
    param([int]$instrumentNumber)
    # 0xC0 = Channel 1 Program Change
    # instrumentNumber は 0～127 (GM仕様の番号より1引いた値)
    $msg = 0xC0 -bor (($instrumentNumber - 1) -shl 8)
    [WinMIDI]::midiOutShortMsg($script:handle, $msg) | Out-Null
}

# ノートオン（音を鳴らす）する。
function Send-MidiNote {
    param([int]$note, [int]$velocity = 127)
    # 0x90 = Channel 1 Note On
    $msg = 0x90 -bor ($note -shl 8) -bor ($velocity -shl 16)
    [WinMIDI]::midiOutShortMsg($handle, $msg) | Out-Null
}

# ノートオフ（音を止める）する。
function Stop-MidiNote {
    param([int]$note)
    # 0x80 = Channel 1 Note Off でベロシティ 0 を送ることで確実に消音する
    $msg = 0x80 -bor ($note -shl 8) -bor (0 -shl 16)
    [WinMIDI]::midiOutShortMsg($handle, $msg) | Out-Null
}

# 指定した音を鳴らす。
# chord: MIDIのノートナンバー。和音を指定できるように配列で渡している。
# velocity: 音の強さ（0～127）。
# milliSeconds: 音の長さ（ミリ秒）。
# instNumber: 音源の音色
function Sound{
    param([int[]]$chord, [int]$velocity = 127, [int]$milliSeconds = 1000, [int] $instNumber)
    
    Set-MidiInstrument -instrumentNumber $instNumber
    
    foreach ($note in $chord) {
        Send-MidiNote -note $note -velocity $velocity
    }
    
    # 指定時間鳴らす
    Start-Sleep -Milliseconds $milliSeconds
    
    # 音を止める
    foreach ($note in $chord) {
        Stop-MidiNote -note $note
    }
}

# 四点チャイムを鳴らす（最後の1音は和音）
Sound -chord @(90) -velocity 127 -seconds 700 -instNumber 12
Sound -chord @(86) -velocity 127 -seconds 700 -instNumber 12
Sound -chord @(95) -velocity 127 -seconds 700 -instNumber 12
Sound -chord @(93, 88) -velocity 127 -seconds 1400 -instNumber 12

# MIDIデバイスを閉じる
[WinMIDI]::midiOutClose($handle) | Out-Null

実行結果

• 以前よりもかなり四点チャイムらしい音になりました。
  • 管理者権限で実行しないと音が鳴らないかもしれません。

参考URL

• Add-Type - Microsoft Learn