【第1章　MIDIとは何か】

1. MIDIの本質

MIDI（Musical Instrument Digital Interface）は「音を録音するデータ」ではなく、
どの鍵盤をいつ・どれくらいの強さで押したかを記録する「演奏指示データ」です。

例：

NoteOn(channel=1, note=60, velocity=80, time=0)
NoteOff(channel=1, note=60, velocity=64, time=480)

→ 「チャンネル1のC4を強さ80で押し、480ティック後に離す」という意味。
実際の波形データは含まれません。

【第2章　MIDIを譜面化する原理】

1. MIDI → 音符への変換の考え方

譜面化では、次の変換を行います。

MIDIデータ項目	楽譜上の意味
note（音高）	音符の高さ（ド・レ・ミなど）
velocity	音の強さ（f, pなど）
time / delta	音符の長さ・開始タイミング
track/channel	パート（右手・左手、楽器など）

2. 拍子とテンポ

MIDIファイルにはテンポ（microseconds per beat）と拍子情報も含まれています。
これをもとに時間（ticks）を四分音符や八分音符に変換します。

例：

tempo = 500000 µs/beat  → 120 BPM
480 ticks = 1 beat      → 1 beat = 四分音符

【第3章　実際の手法（3パターン）】

方法A：MuseScoreなどの楽譜ソフトで変換（最も簡単）

無料ソフト MuseScore を開く
メニュー「ファイル → インポート → MIDIファイル」
自動で譜面化される
表示された譜面を手動で修正
MusicXML・PDFなどで保存可能

※ 注意：
リズムが細かすぎる場合、タイの処理や拍子揺れにより「見づらい譜面」になることがあります。
その場合はMIDIを事前に量子化（Quantize）しておくときれいになります。

方法B：Python + music21でプログラム的に譜面化（再現性重視）

(1) ライブラリ準備

!pip install music21

(2) 基本スクリプト

# Program Name: midi_to_sheet.py
# Creation Date: 20251014
# Overview: Convert MIDI file into readable musical score (MusicXML/PDF)
# Usage: python midi_to_sheet.py input.mid

from music21 import converter, instrument, note, chord

# パラメータ設定
input_midi = "input.mid"

# MIDI読込
score = converter.parse(input_midi)

# 譜面を画面表示（Jupyter環境ではPDF風に可視化）
score.show()

# MusicXML形式で保存
score.write('musicxml', fp='output.xml')

(3) 各処理の意味（日本語＋英語）

# converter.parse():
# MIDIファイルを読み込み、音符・休符・テンポ・調号などを自動認識する
# Read a MIDI file and automatically detect notes, rests, tempo, and key signature

# score.show():
# 標準ビューアで楽譜として表示（PDFやMuseScoreで開く）
# Display the parsed score in a sheet music viewer

# score.write('musicxml', fp='output.xml'):
# 楽譜形式（MusicXML）に変換し保存
# Export the score into MusicXML format (universal standard for sheet music)

方法C：より精密な解析を行う場合（多声部・拍子・テンポ補正）

(1) トラック別に処理

from music21 import midi

mf = midi.MidiFile()
mf.open(input_midi)
mf.read()
mf.close()

for i, track in enumerate(mf.tracks):
    print(f"Track {i} has {len(track.events)} events")

(2) 拍子・テンポを取得

for msg in mf.tracks[0].events:
    if msg.isMetaEvent() and msg.type == "TIME_SIGNATURE":
        print("Time Signature:", msg.numerator, "/", msg.denominator)
    if msg.isMetaEvent() and msg.type == "SET_TEMPO":
        print("Tempo:", 60_000_000 / msg.data)  # microsec/beat → BPM

(3) ノートを時間に変換してCSV化

import csv
with open("notes.csv", "w", newline="") as f:
    writer = csv.writer(f)
    writer.writerow(["Note", "StartTime(ticks)", "Duration(ticks)", "Velocity"])
    for track in mf.tracks:
        for e in track.events:
            if e.isNoteOn():
                writer.writerow([e.pitch, e.time, e.duration, e.velocity])

【第4章　MusicXMLとPDF出力】

1. MusicXMLとは

MusicXMLは楽譜情報を記述するためのXMLベースの形式で、
MuseScore・Finale・Sibeliusなど全ての主要ソフトで互換性があります。

<note>
  <pitch><step>C</step><octave>4</octave></pitch>
  <duration>1</duration>
  <type>quarter</type>
</note>

Pythonで生成した output.xml は、そのままMuseScoreで開けます。

2. PDFにするには

MuseScoreやLilyPondでMusicXMLを開き、
「ファイル → エクスポート → PDF」で印刷用の譜面を作成できます。

【第5章　音楽的な補正（Quantization）】

MIDIは人間の演奏ゆれを含むため、譜面化前に**量子化処理（Quantize）**を行うのが一般的。

例：16分音符単位で丸める処理（Python擬似コード）

# 16分音符の単位時間
tick_unit = 120  

for note in notes:
    note.start = round(note.start / tick_unit) * tick_unit
    note.duration = round(note.duration / tick_unit) * tick_unit

これにより拍ズレが修正され、きれいな譜面になります。

【第6章　応用：ピアノ譜・バンド譜・音ゲー譜面】

用途	特徴	使用ツール
ピアノ譜	左右パートをMIDIチャンネルで分離	MuseScore / music21
バンド譜	各楽器をトラック別に解析	Reaper / Logic / Cubase + MusicXML
音ゲー譜面	ノート時間を判定ラインに変換	Unity, UE5, Python自作スクリプト

【まとめ】

段階	内容	推奨ツール
入門	MIDI → 譜面を自動変換	MuseScore
中級	Pythonで自動解析・出力	music21
上級	独自譜面エンジン開発	partitura / pretty_midi