AIで作曲データ化！YouTube音源をMP3経由でMIDI変換する方法【TopMediai＋Python】

1. 概要（Overview）

YouTubeにアップロードした自作曲やフリー音源を、
MIDIデータとして再利用したい場合、以下の3ステップで行えます。

YouTube動画 → MP3抽出 → MIDI変換 → Pythonで再生・編集

本記事では：

• Google Colab と Python による自動処理
• 無料AIツール「TopMediai」などを使った音源→MIDI変換

を組み合わせて、教育・研究・作曲学習に使える完全ワークフローを紹介します。

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2. ステップ①：YouTubeからMP3を抽出

💻 またはColabでの実行コード

from pytube import YouTube
from pydub import AudioSegment

#---------------------------------------------
# YouTubeのURLを指定 / Set your own video URL
#---------------------------------------------
url = "https://www.youtube.com/watch?v=XXXXXXXXXXX"  # ←ここに自分の動画URLを入れる
yt = YouTube(url)

#---------------------------------------------
# 音声ストリーム抽出 / Download audio stream
#---------------------------------------------
stream = yt.streams.filter(only_audio=True).first()
file_path = stream.download(filename="source.mp4")

#---------------------------------------------
# MP3に変換 / Convert to MP3
#---------------------------------------------
audio = AudioSegment.from_file(file_path, format="mp4")
audio.export("source.mp3", format="mp3")
print("✅ MP3ファイルを作成しました: source.mp3")

実行後、Colabのファイル一覧に source.mp3 が出力されます。

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3. ステップ②：MP3をMIDIに変換（AIツール TopMediai）

🌐 無料オンラインツール

• TopMediai 音源→MIDI変換
• Melobytes Audio to MIDI

🧭 操作手順

1. 上記サイトを開く
2. 「クリック／ドロップで追加」から source.mp3 をアップロード
3. AIが音源を解析（数十秒〜数分）
4. 「MIDIをダウンロード」をクリック
5. source.mid が生成される

💡 TopMediai はピアノロールで確認しながらダウンロードできるため、精度が高いです。

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4. ステップ③：MIDIをPythonで再生（ファミコン音風）

以下のスクリプトで、MIDIを8-bit矩形波音源として再生します。
Google Colabで直接音声出力が可能です。

import mido
import numpy as np
from scipy.io.wavfile import write
from google.colab import files
from IPython.display import Audio

#---------------------------------------------
# ファイルアップロード / Upload MIDI file
#---------------------------------------------
print("🎵 MIDIファイルをアップロードしてください")
uploaded = files.upload()
midi_path = list(uploaded.keys())[0]
print("✅ Uploaded:", midi_path)

#---------------------------------------------
# パラメータ設定 / Parameter settings
#---------------------------------------------
sr = 44100        # サンプリングレート
volume = 0.3      # 音量
duty = 0.25       # デューティ比（矩形波の比率）
output_wav = "/content/famicom_output.wav"

#---------------------------------------------
# ファミコン矩形波生成関数 / Square wave generator
#---------------------------------------------
def square_wave(freq, dur, duty=0.25):
    t = np.linspace(0, dur, int(sr*dur), endpoint=False)
    return volume * np.where(np.mod(t*freq, 1) < duty, 1, -1)

#---------------------------------------------
# MIDI読み込み / Load MIDI
#---------------------------------------------
mid = mido.MidiFile(midi_path)
print(f"Loaded: {midi_path} | Length: {mid.length:.2f} sec")

#---------------------------------------------
# 音声合成 / Synthesize sound
#---------------------------------------------
audio = np.zeros(int(mid.length * sr), dtype=np.float32)
current_time = 0.0

for msg in mid:
    current_time += msg.time
    if msg.type == 'note_on' and msg.velocity > 0:
        freq = 440.0 * (2.0 ** ((msg.note - 69) / 12.0))
        start = int(current_time * sr)
        dur = 0.25
        end = start + int(dur * sr)
        if end < len(audio):
            audio[start:end] += square_wave(freq, dur, duty)

#---------------------------------------------
# 正規化＆保存 / Normalize and save
#---------------------------------------------
audio = np.clip(audio, -1.0, 1.0)
write(output_wav, sr, (audio * 32767).astype(np.int16))
print("✅ ファミコン風WAVを保存しました:", output_wav)

#---------------------------------------------
# Colab上で再生 / Playback
#---------------------------------------------
Audio(output_wav)

実行すると、ブラウザ内でファミコン風BGMが再生されます。
MuseScore や DAW でもそのまま読み込み可能。

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5. ステップ④：MIDIの再利用・編集

生成された source.mid は以下のツールで編集可能です：

用途	ツール
楽譜・打ち込み編集	MuseScore / FL Studio / Cubase
AI作曲入力	Magenta / Riffusion / MusicLM
音響合成	Python (mido + numpy + scipy)

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6. まとめ（Complete Workflow）

ステップ	処理内容	使用ツール
①	YouTube音源抽出（自作・フリー素材）	pytube + pydub
②	MP3 → MIDI変換	TopMediai / Melobytes
③	MIDI再生（8-bit合成）	Python + mido + numpy
④	編集・解析・AI再利用	MuseScore / AI作曲モデル

おまけ-ピアノの音-

#---------------------------------------------
# 必要ライブラリのインポート / Import libraries
#---------------------------------------------
!pip install mido scipy

import mido
import numpy as np
from scipy.io.wavfile import write
from google.colab import files
from IPython.display import Audio

#---------------------------------------------
# ① MIDIファイルをアップロード / Upload MIDI file
#---------------------------------------------
print("🎹 MIDIファイルをアップロードしてください")
uploaded = files.upload()
midi_path = list(uploaded.keys())[0]
print("✅ Uploaded:", midi_path)

#---------------------------------------------
# ② パラメータ設定 / Parameter settings
#---------------------------------------------
sr = 44100          # サンプリング周波数
volume = 0.4        # 音量
output_wav = "/content/piano_output.wav"

#---------------------------------------------
# ③ ピアノ音合成関数 / Piano-like tone synthesis
#---------------------------------------------
def piano_tone(freq, duration):
    """
    ピアノ音を模した波形を生成
    - 基本波 + 倍音（2,3,4倍）を加算
    - 指数的減衰で自然な響きを再現
    """
    t = np.linspace(0, duration, int(sr * duration), endpoint=False)
    envelope = np.exp(-3 * t)  # 減衰包絡
    wave = (
        np.sin(2 * np.pi * freq * t) +
        0.5 * np.sin(2 * np.pi * 2 * freq * t) +
        0.3 * np.sin(2 * np.pi * 3 * freq * t) +
        0.2 * np.sin(2 * np.pi * 4 * freq * t)
    )
    return wave * envelope * volume

#---------------------------------------------
# ④ MIDIファイル読み込み / Load MIDI
#---------------------------------------------
mid = mido.MidiFile(midi_path)
print("Loaded:", midi_path, "| Length:", round(mid.length, 2), "sec")

#---------------------------------------------
# ⑤ 音声合成 / Synthesize audio
#---------------------------------------------
audio = np.zeros(int(mid.length * sr), dtype=np.float32)
current_time = 0.0

for msg in mid:
    current_time += msg.time
    if msg.type == 'note_on' and msg.velocity > 0:
        freq = 440.0 * (2.0 ** ((msg.note - 69) / 12.0))  # MIDIノート→周波数
        start = int(current_time * sr)
        dur = 0.4  # 音の長さ（秒）
        end = start + int(dur * sr)
        if end < len(audio):
            audio[start:end] += piano_tone(freq, dur)

#---------------------------------------------
# ⑥ 正規化と保存 / Normalize and save WAV
#---------------------------------------------
audio = np.clip(audio, -1.0, 1.0)
write(output_wav, sr, (audio * 32767).astype(np.int16))
print("✅ ピアノ風WAVを保存しました:", output_wav)

#---------------------------------------------
# ⑦ 再生 / Playback in Colab
#---------------------------------------------
Audio(output_wav)

🎵 実行手順（Google Colab）

1. 上記コードをセルに貼り付けて実行。
2. 「ファイルを選択」ボタンが出るので .mid ファイルをアップロード。
3. 自動でピアノ音に変換 → piano_output.wav 生成。
4. ブラウザで再生できます。

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