用光与音编织艺术

开源项目 effect-midi 的功能全景解析

引言

在音乐创作与表演领域，MIDI 键盘早已成为数字艺术家的核心工具。然而，当音符与代码相遇，我们能否让音乐的表达突破听觉的边界？今天，我将向大家介绍一款开源项目 effect-midi——它通过光效与 MIDI 信号的实时联动，为MIDI键盘赋予视觉化的生命力。

一、核心功能一览

1. 实时音符瀑布（Note Fall）

主界面功能演示

effect-midi 的 PC 端界面以「音符瀑布」为核心交互视觉。当用户按下 MIDI 键盘时，界面会动态生成对应音符的垂直光柱，并持续生成火花粒子，在保证运行效率同时，营造舞台级的表演效果。此外支持绘制踏板符号与分割线，可以将演奏过程的操作，实时可视化出来。

折叠后效果

如果觉得配置菜单影响视觉，整个配置菜单均可折叠，使之成为纯粹的可视化工具

2. 灯光特效配置中枢

光效配置示意

通过 PC 端程序，用户可深度定制 LED 灯带的视觉表现：

  • 双色动态切换：独立设置 前景色（按键触发时的高亮）与 背景色（按键释放后的渐隐底色），支持 RGB 取色与 HEX 代码输入。
  • 光效算法引擎：
    • 延迟衰减：控制灯光从触发后的衰减速度（控制端组件可调）。
    • 双向扩散：定义灯光从中心到边缘的亮度衰减梯度，增强立体感。

3. 跨平台硬件协同

外设配置菜单

effect-midi 采用跨平台架构设计：

  • PC 端：基于 Electron 的跨平台应用，负责 MIDI 信号解析、特效计算与用户交互。
  • 硬件端：通过 Arduino 开发板（在 Uno R3, Mega 2560 上测试，理论上兼容大部分型号）驱动 LED 灯带，支持 WS2812B 主流协议灯带。使用 USB 串口实现低延迟灯光响应。

最简硬件连接

图中展示了运行本项目所需的所有硬件（除电脑、MIDI 键盘），需要额外购买的外设大概￥82左右：

设备要求价格
开发板（含线）可以使用 Arduino Uno R3，足够运行全部功能（如果需开发建议升级）￥30
杜邦线公对公2根，公对母1根；或者公对公4根也行；再不济随便剪4截电线也够用￥1
电阻330Ω 或更大的电阻，一个￥1
灯带WS2812B 灯带，144灯/m，共需要178个灯（买2m，然后自己剪，顺着灯珠间的铜片剪）不建议买滴胶的，容易变色而且键盘到背板的空间很可能不够￥50
MIDI键盘理论上能发出 MIDI 信号的乐器均可，比如手卷钢琴、电子琴、电钢琴等￥??~￥????

如果有定制开发的需要，建议准备更好的开发板、导线、面包板、OLED显示屏等，结合外置电源和 WIFI、蓝牙模块等，将可以解除 USB 线封印

二、技术亮点速览

  • Canvas动画渲染：基于 Canvas 的粒子渲染系统，在舞台效果呈现上加以探索
  • Electron+React控制端：强大的社区，使针对桌面端的开发、迭代更容易（视项目情况，不排除未来重构到其他方案的可能性）
  • MIDI 协议扩展性：PC 担任 MIDI 信号转译，为功能灵活性、将来的更多功能提供可能（灯带端仅作为展示，为MIDI教学、MIDI游戏等软件提供基础）
  • Arduino 平台：易学易用的开源嵌入式开发平台，大大降低开发使用成本

三、设计理念：让技术隐于艺术之后

effect-midi 的目标不是成为一款「工具软件」，而是试图构建一个开放的MIDI平台。

在 effect-midi 中，我们将 MIDI 信号转化为光，在未来我们可能带来更多模式，我们希望帮助音乐人探索表演形式的新维度——无论是舞台演出的视觉增强，还是沉浸式音乐装置的快速原型开发。

此外，未来可能针对 MIDI 辅助识谱、练琴开发更多功能或应用，降低练琴难度，使音乐爱好者更聚焦与音乐和演奏本身，如果您有类似的需求，别忘在 GitHub 点亮⭐，视项目情况我们将进行不同的推进。

四、开源与未来

项目已开源（GitHub 仓库链接）。欢迎更多开发者参与以下方向的探讨，如果您有想法、或者有任何建议，您可以在 Github 或者发送邮件，视项目情况后续将开放更多交流渠道：

  • 灯光辅助识谱与练琴（基于 MIDI 乐谱）
  • 基于 MIDI 键盘的音乐游戏
  • MIDI 信号在空间上的可视化探索
  • 物理引擎集成（如光效碰撞、和弦可视化等）
  • AI在MIDI上能做什么

结语

光与音的结合，本质是一场数据的舞蹈。effect-midi 愿作这场舞蹈的编舞者之一——如果你也对这样的跨界实验感兴趣，欢迎访问 GitHub 仓库，用代码点亮属于你的音乐视界。