WPF 應用程式中的 MIDI 音樂播放：基於 NAudio 庫的完整實作

每台 PC 內建一支「16 人樂隊」——符合 MIDI（樂器數位介面）標準的電子音樂合成器，雖然常被忽視，卻是 Windows 多媒體功能中極具潛力的組件。.NET Framework 本身不支援 MIDI，但在 WPF 或 WinForms 中可透過 P/Invoke 或外部庫（如 NAudio）來存取。

NAudio 庫簡介

CodePlex 上的 NAudio 聲音庫提供了完整的 MIDI 支援。本文使用 NAudio 1.3.8 版，可從 codeplex.com/naudio 下載庫及原始碼。專案需引用 NAudio.dll 並引入命名空間：

using NAudio.Midi;

基礎範例：播放單一音符

播放 1 秒長的中央 C（鋼琴音色）：

MidiOut midiOut = new MidiOut(0);
midiOut.Send(MidiMessage.StartNote(60, 127, 0).RawData);
Thread.Sleep(1000);
midiOut.Send(MidiMessage.StopNote(60, 0, 0).RawData);
Thread.Sleep(1000);
midiOut.Close();
midiOut.Dispose();

• MidiOut(0)：選擇 ID 為 0 的預設 MIDI 合成器
• StartNote(60, 127, 0)：音符 60（中央 C），力度 127（最大），通道 0
• Thread.Sleep：簡易計時（UI 執行緒中應避免使用）

複音與和弦處理

同時發送多個 StartNote 即可實現複音。C 大調和弦範例：

midiOut.Send(MidiMessage.StartNote(60, 127, 0).RawData);  // C4
midiOut.Send(MidiMessage.StartNote(64, 127, 0).RawData);  // E4
midiOut.Send(MidiMessage.StartNote(67, 127, 0).RawData);  // G4
midiOut.Send(MidiMessage.StartNote(72, 127, 0).RawData);  // C5
// ...對應的 StopNote

樂器切換與通道

• 樂器切換：MidiMessage.ChangePatch(47, 0) 切換至定音鼓（General MIDI 標準中第 48 號樂器，從 0 起算）
• 16 通道機制：每通道獨立關聯樂器，通道 9 為打擊樂專用通道
• 打擊樂範例：MidiMessage.StartNote(56, 127, 9) 播放鈴鐺聲音

基於 XAML 的 MIDI 字串格式

為貼合 WPF/XAML 風格，作者設計了 MIDI 字串 格式，可直接在 XAML 嵌入樂曲片段：

• 音符：C4、C#3、Eb4（大寫 A-G + 升降號 + 八度號）
• 休止符：R
• 持續時間：1/4（四分音符）、/8（八分音符，分子預設 1）
• 音長：-3/16（以減號前綴區分）
• 樂器：I40（小提琴）、V64（音量）、T120（節拍 120 BPM）
• 和弦：(C4 E4 G4 C5)
• 多通道：| 分隔，如 T100 I56 G4 ... | T200 I40 ...
• 打擊通道：通道內含 P 標記，如 P56（鈴鐺）

經典「Charge!」號角曲範例：

"T100 I56 G4 /12 C5 E5 G5 3/16 -3/32 E5 /16 G5 /2"

MidiStringPlayer 元件

Petzold.Midi 庫提供 MidiStringPlayer 類別（繼承 FrameworkElement），可嵌入 XAML 視覺樹：

<midi:MidiStringPlayer Name="player"
    PlayOnLoad="True"
    MidiString="{Binding ElementName=chargeButton, Path=Tag}" />

屬性與事件：

• MidiString：樂曲字串
• PlayOnLoad：載入時自動播放
• Play()/Stop()：控制播放
• IsPlaying：唯讀狀態
• Ended：播放完成事件
• Failed：語法錯誤事件（含位移與說明）

計時器限制與範例程式

目前使用 DispatcherTimer（UI 執行緒，約 60Hz 精度），簡單音樂足夠，複雜節奏可能不準。NAudio 尚未封裝 Win32 高解析度 MIDI 計時器。範例包含兩個 WPF 程式：

• MusicComposer：互動式編輯 MIDI 字串
• WpfMusicDemo：預載多首經典樂曲（貝多芬第五、巴哈 D 小調托卡塔等）

下載範例碼：https://code.msdn.microsoft.com/mag201003UIFrontiers