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资源说明：在音乐领域，MIDI（Musical Instrument Digital Interface）是一种用于电子乐器、计算机和其他音乐设备之间交换数据的标准。它不直接传输声音，而是传输音乐事件，如音符、控制器消息和时钟信号，使得不同设备可以同步演奏。在这个“使用C++和MIDI演示键盘钢琴发音原理”的项目中，我们将深入探讨如何利用C++编程语言来实现MIDI技术，理解键盘钢琴发音的基本过程。
我们需要了解MIDI消息结构。MIDI消息主要由三部分组成：状态字节、数据字节1和数据字节2。状态字节定义了消息类型，如音符开、音符关、控制器改变等。数据字节则包含具体的信息，如音符值、力度、控制器号和控制器值。
在C++中，我们可以使用库如 RtMidi 来处理MIDI输入和输出。RtMidi 是一个跨平台的库，支持Linux、Mac OS X、Windows和iOS。我们需要包含库头文件并创建RtMidi对象。例如：
```cpp
#include "RtMidi.h"
RtMidiIn *midiIn;
RtMidiOut *midiOut;
midiIn = new RtMidiIn();
midiOut = new RtMidiOut();
```
接着，我们需要选择MIDI端口并连接到设备。这可以通过`midiIn->getPortCount()`和`midiOut->getPortCount()`获取端口数量，然后通过`midiIn->openPort(portNumber)`或`midiOut->openVirtualPort("My Virtual Output")`打开或创建虚拟端口。
一旦连接建立，我们可以设置回调函数来处理接收到的MIDI消息。回调函数会根据接收到的状态字节执行不同的操作，例如播放音符：
```cpp
void midiCallback( double deltatime, std::vector *message, void *userData ) {
// 检查消息是否为音符开消息
if ( message[0] == 144 && message[2] != 0 ) {
// 解析音符和力度
int note = message[1];
int velocity = message[2];
// 在这里处理音符开事件，例如播放音符
}
}
```
将这个回调函数设置到RtMidiIn对象上：
```cpp
midiIn->setCallback( midiCallback, NULL );
```
现在，当MIDI键盘发送音符开消息时，我们的回调函数就会被调用，根据音符值和力度播放相应的音符。在C++中，我们可以使用音频库如SFML或SDL2来生成音频，或者使用物理模型合成器如FluidSynth来实现钢琴发音。
对于键盘钢琴发音原理，它涉及到物理声学和数字信号处理。简单来说，当琴键按下时，对应的琴弦振动产生声音。这个振动被拾音器捕捉并转化为电信号，最终通过放大器和扬声器播放出来。在数字环境中，这个过程由软件模拟，计算出每个音符的频率、持续时间和振幅，再通过音频接口发送到扬声器。
通过查看这个项目的源代码，你可以更深入地理解如何结合C++和MIDI技术来模拟这个过程，包括如何解析MIDI消息，以及如何使用音频库生成和播放音符。这不仅有助于理解MIDI的工作原理，还能提升你在音乐编程和数字音频处理方面的技能。
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