#まえがき
プログラミング言語Pythonで音楽を扱うためのツールはいくつかありますが、
その中でも、midoはMIDIを扱うにあたって平易でかつSysEX等を含む多くのメッセージを扱うことができます。今回はそんなmidoで音楽を扱うための基本に触れていきたいと思います。

こちらは、音楽ツール・ライブラリ・技術 Advent Calendar 2018 12/19分の記事です。
Python、MIDI、英語のどれかに慣れてましたら　公式ドキュメント　を読みはじめて問題ないと思います。

#導入編
Python(2.7以降 or 3.2以降)がインストールされている環境で、
midoを追加しましょう。
また、MIDIポートを使ってメッセージの送受信の為python-rtmidiも追加しましょう。

pip install mido python-rtmidi

#実践編

メッセージの種類やAPI一覧

こちらで参照できます。

メッセージ一覧
Message
MetaMessage
API
Library Reference

##ノートオンを作ってみよう
まずは音を出すためのMIDIメッセージであるノートオンを作ってみましょう。

import mido 
from mido import Message
msg = Message('note_on', note=60)
print(msg)

下記のメッセージが出力されます。

note_on channel=0 note=60 velocity=64 time=0

##ノートオンを出して聴いてみましょう

ノートオンを出すためにはまず、MIDIポートとの接続が必要です。
MIDI出力ポートの一覧は下記で取得できます。

ports = mido.get_output_names()

midoではMessage()でMIDIメッセージを作成します。
open_output()でポートを指定し、send()でメッセージを送信します。
下記ではports[0]をMIDI出力ターゲットとして指定しております。

msg = Message('note_on', note=64, velocity=127, time=480)
with mido.open_output(ports[0]) as outport:
    outport.send(msg)

DAW環境やMIDI対応楽器等が無い方は下記でMIDIの出力が確認できます。

Windows
Microsoft GS Wavetable Synthで確認できます。
ほかにも、loopMIDI＋SendSXでモニタリングすることなども可能です。
Mac
Audio MIDI設定でIAC Driverを有効化して指定すると、GaragebandでMIDI入力を確認できます。

##MIDIファイルを扱ってみよう

MIDIファイルを作ってみましょう

下記でBPM=120でC4の4分音符を鳴らしております。
timeはtickで管理しております。
tickは1拍あたりの分解能でデフォルトが480となっており、前回からの相対値です。
テンポは、MetaMessageで指定します。bpm2tempoでBPMをテンポ時間(1拍あたりの時間：マイクロ秒)に置き換えます。

import mido
from mido import Message, MidiFile, MidiTrack, MetaMessage

mid = MidiFile()
track = MidiTrack()
mid.tracks.append(track)
track.append(MetaMessage('set_tempo', tempo=mido.bpm2tempo(120)))
track.append(Message('note_on', note=64, velocity=127, time=0))
track.append(Message('note_off', note=64, time=480))

mid.save('new_song.mid')

作ったMIDIファイルを再生してみましょう

msg.time分のsleepを挟んでMIDI出力をシーケンシャルに行います。

import mido
import time

ports = mido.get_output_names()
with mido.open_output(ports[0]) as outport:
    for msg in mido.MidiFile('new_song.mid'):
        time.sleep(msg.time)
        if not msg.is_meta:
            print(outport, msg)
            outport.send(msg)