用 Punchbox 制作 DIY 音乐盒卡片

我喜欢将音乐和编码结合起来的机会。我曾参与过一些与音乐相关的个人项目，从使用网络流量制作音乐到电子鼓的自动伴奏系统。最近，我亲爱的妻子送给我一个漂亮的、可编程的音乐盒作为我的生日礼物。你在一张卡片上打出音符，然后摇动音乐盒来播放乐曲。

音乐盒附带了几张大约 70 厘米（27 英寸）长的卡片。卡片上印有网格系统，因此您可以测量时域并知道您选择的是哪个音符。但是，我不确定自己盲目打孔的能力——而且我也有点不耐烦。抱歉。我知道，我知道，好事多磨，但如果我可以少等一会儿，有什么坏处呢，对吧？

所以我提出了一个疯狂的想法。与其测量所有这些东西，并在我打错地方导致整首歌被毁时经历那些疯狂的时刻，不如让事情的风险稍微降低一点？如果我可以引入一台好的旧计算设备来帮助我呢？如果我的小型计算设备可以在卡片上绘制我需要打的所有点呢？

我的需求

我开始思考成为 Punchbox（一个简单易用的音乐盒卡片创建器）的要求。我希望这个软件做什么？音乐盒不能播放每一个音符——它只能播放特定调的音符。当然，音乐的伟大之处在于它可以转调到任何调。因此，如果软件可以自动将歌曲转调到最佳调，那就太好了。我还希望它是准确的——线条清晰。所以它必须是基于矢量的图像。

我该如何将音符编程到其中？考虑到某些音符可能需要更改才能为一首乐曲创建新的编排，编辑它们并快速听到更改的最佳方式是什么？ MIDI 似乎是一个明显的选择。它允许我快速更改音符，并在打印之前通过合成器播放 MIDI 来获得即时反馈。

不幸的是，音乐盒的卡纸太厚，无法穿过我的打印机，所以我决定将音乐打印在纸上，将其贴在卡片上，使用纸张来引导我打孔，然后从卡片上取下纸张。

开发工具

我使用 Python 编程，所以我选择了 Mido 作为 MIDI 库，因为它具有我需要的功能。我还选择了 Svgwrite 作为我的 SVG 矢量绘图库，以及 PyYAML 用于配置。从一开始，我就决定要制作一个任何人都可以使用的工具，所以我选择了 Click 作为命令行工具包。

在开发工具的过程中，我意识到许多其他的配置选项对人们来说也会很有用。我添加了定义多个音乐盒的功能，包括音符音高（触发器之间的物理距离）、音符碰撞距离（再次触发音符之前需要多长时间）、可用音符（以 MIDI 音符值表示）以及反转音符顺序（从右到左或从左到右）的功能。

使用打印纸提出了另一个问题。穿过音乐盒的纸条有时可能长达几米，但我的打印机最多只能打印 A4（27.9 厘米，接近信纸尺寸）。我决定对纸条进行分页——但分页需要一种对齐纸条的方法。所以我添加了标记到页面。该系统正确地识别出页面上可以容纳多少个“谱表”，并相应地进行分页。

我添加了一个除数以实现按时间缩放曲调（使其更快或更慢）、纸张边距、标记大小（用于对齐纸条）和字体大小（用于对纸条编号和添加文件名）。

我最喜欢的功能之一是自动转调。它获取音符，运行检查以查看音乐盒上表示了多少音符，并运行一系列转调以查看是否可以找到完美的转调（其中表示了所有音符）。如果找不到完美的转调，它会选择最好的一个。当我打印页面时，它会用红色突出显示任何不合适的音符。这允许我检查表格，并将其与 Rosegarden 等软件中的 MIDI 交叉引用，以删除或移动音符。

测试

我花了一年左右的时间使用该工具添加所有这些功能。但也许最美好的时刻是我将第一张纸放入我的音乐盒时。在我使用 Punchbox 打印并打孔我的第一张纸条之前，我没有对其进行任何测试。

第一次几乎让我热泪盈眶。莫扎特，甜蜜地，轻轻地在最完美的小音乐盒上演奏。完美！没有时间和音高的错误。谢谢你，开源——没有 Mido、Svgwrite、PyYAML 和 Click，这个项目是不可能实现的。