本文让我们使用Rust实现一个简单的MIDI Piano应用程序。
首先，使用以下命令创建一个Rust新项目：
cargo new midi-rs然后在Cargo.toml文件中加入依赖项：
[dependencies]
eframe = "0.27.2"
itertools = "0.12.1"
phf = { version = "0.11", features = ["macros"] }
rustysynth = "1.3.1"
tinyaudio = "0.1.3"- eframe：EGUI框架——编写可以编译为web或本机的GUI应用程序
- itertools：扩展的迭代器适配器、函数和宏。
- phf：使用完美的散列函数在编译时生成高效的查找表。
- rustysynth：用纯Rust编写的MIDI 音色库合成器
- tinyaudio：是一个跨平台，易于使用，底层的音频输出库。
这个应用程序将打开一个接收键盘事件的egui窗口，这些事件被发送到rustysynth库作为midi音符并通过tinyaudio库输出声音。
首先，在src/main.rs文件中引入这些库：
use eframe::egui;
use itertools::Itertools;
use phf::{phf_map, Map};
use rustysynth::{SoundFont, Synthesizer, SynthesizerSettings};
use std::{
fs::File,
sync::{Arc, Mutex},
};
use tinyaudio::prelude::*;接下来，定义静态变量和常量：
const OUTPUT_PARAMS: OutputDeviceParameters = OutputDeviceParameters {
channels_count: 2,
sample_rate: 44100,
channel_sample_count: 441, // 样本的最大长度
};
#[derive(Debug)]
pub struct MidiNote {
pub note: i32,
pub velocity: i32,
}
pub static NOTE_KEY_MAP: Map<&'static str, MidiNote> = phf_map! {
"A" => MidiNote {
note: 60,
velocity: 100,
},
"S" => MidiNote {
note: 62,
velocity: 100,
},
"D" => MidiNote {
note: 64,
velocity: 100,
},
"F" => MidiNote {
note: 65,
velocity: 100,
},
"G" => MidiNote {
note: 67,
velocity: 100,
},
};OUTPUT_PARAMS是tinyaudio的参数。MidiNote持有MIDI音符的音符数和速度，用rustysynth播放它。它们被保存在一个静态映射中，使用一个由按键值索引的phf_map!宏。
让我们定义SynthApp结构体，它是一个egui应用程序。它有合成器对象和方法来执行音符的开/关，在eframe::App的update方法中处理键盘事件。
struct SynthApp {
synthesizer: Arc<Mutex<Synthesizer>>,
midi_channel: i32,
}
impl SynthApp {
fn note_on(&mut self, key: &str) {
let note = match NOTE_KEY_MAP.get(key) {
Some(note) => note,
None => return,
};
self.synthesizer
.lock()
.unwrap()
.note_on(self.midi_channel, note.note, note.velocity)
}
fn note_off(&mut self, key: &str) {
let note = match NOTE_KEY_MAP.get(key) {
Some(note) => note,
None => return,
};
self.synthesizer
.lock()
.unwrap()
.note_off(self.midi_channel, note.note);
}
}
impl eframe::App for SynthApp {
fn update(&mut self, ctx: &egui::Context, _frame: &mut eframe::Frame) {
ctx.input(|i| {
for key_str in NOTE_KEY_MAP.keys() {
if let Some(key) = egui::Key::from_name(key_str) {
if i.key_pressed(key) {
self.note_on(key_str);
} else if i.key_released(key) {
self.note_off(key_str);
}
}
}
});
egui::CentralPanel::default().show(ctx, |ui| {
ui.heading("My egui Application");
ui.label(format!("Midi channel {}", self.midi_channel));
});
}
}在互联网上有很多不错的音色库，我们使用TimGM6mb.sf2，
可以在以下地址下载：
https://github.com/craffel/pretty-midi/blob/main/pretty_midi/TimGM6mb.sf2
将下载好的文件放入到项目的根目录下。
最后，我们编写main函数，合成器保存在Arc<Mutex<…>>中，以便run_output_device和SynthApp都可以访问它。
fn main() -> Result<(), eframe::Error> {
// 加载音色库
let mut sf2 = File::open("TimGM6mb.sf2").unwrap();
let sound_font = Arc::new(SoundFont::new(&mut sf2).unwrap());
// 创建MIDI文件序列器
let settings = SynthesizerSettings::new(OUTPUT_PARAMS.sample_rate as i32);
let synthesizer = Arc::new(Mutex::new(
Synthesizer::new(&sound_font, &settings).unwrap(),
));
// 运行输出设备
let synth_c = synthesizer.clone();
let mut left: Vec<f32> = vec![0_f32; OUTPUT_PARAMS.channel_sample_count];
let mut right: Vec<f32> = vec![0_f32; OUTPUT_PARAMS.channel_sample_count];
let _device = run_output_device(OUTPUT_PARAMS, move |data| {
synth_c
.lock()
.unwrap()
.render(&mut left[..], &mut right[..]);
for (i, value) in left.iter().interleave(right.iter()).enumerate() {
data[i] = *value;
}
})
.unwrap();
// eframe
let options = eframe::NativeOptions {
viewport: egui::ViewportBuilder::default().with_inner_size([640.0, 480.0]),
..Default::default()
};
eframe::run_native(
"My egui App",
options,
Box::new(|_cc| {
Box::new(SynthApp {
synthesizer,
midi_channel: 0,
})
}),
)
}执行cargo run，结果如图：
图片
一旦出现窗口，按键盘的ASDFG键，就会播放音符。
为了进一步探索，你可以通过添加一些UI和乐器来尝试egui和rustysynth的各种功能。
