乐器数字接口（Musical Instrument Digital Interface，简称MIDI）是20世纪80年代初为解决电声乐器之间的通信问题而提出的。MIDI是音乐界流传最广泛的数字音乐格式之一，几乎所有的音乐软件都支持MIDI格式，它用音符的数字控制信号来记录音乐。一首完整的MIDI音乐只有几十KB大，但能包含数十条音乐轨道。现在几乎所有的现代音乐都是用MIDI加上音色库来制作合成的。MIDI信号可以在乐器之间传输，其中传输的不是声音信号，而是音符、控制参数等指令。它们被统一表示成MIDI消息，传输时采用异步串行通信，标准通信波特率为31.25KB。
巴赫《平均律钢琴曲集》是流传最广泛的钢琴曲集之一，其蕴含的音乐信息可以被MIDI信息表达出来。为了方便巴赫《平均律钢琴曲集》的音乐信息的智能分析，首先需要获取巴赫《平均律钢琴曲集》的完整MIDI文件，利用权威音乐出版社出版的巴赫《平均律钢琴曲集》乐谱集，通过人工输入乐谱集，从而得到其MIDI文件集合，为下一步对巴赫《平均律钢琴曲集》进行智能分析提供了数据。
在分析数据时，需要根据一定的分析目的来设计分析模型，如图10-2所示，而分析模型与数据之间的信息交换，需要设计特定的软件接口。软件接口是软件为特定应用而提供的信息交换方法。在巴赫《平均律钢琴曲集》智能分析模型设计时，由于其数据类型是MIDI数据，因此需要设计分析模型所用语言的特定数据接口。
图10-2 巴赫《平均律钢琴曲集》智能分析模型结构图
如果分析模型用MATLAB语言实现，见附录【代码10-1】。那么需要MATLAB对应的MIDI数据接口，数据接口可以读取MIDI文件数据，并转换为需要的数据类型。在这里，我们把MIDI数据类型转换矩阵数据，其中的矩阵数据结构见表10-1：
表10-1 转换后的MIDI数据结构(www.xing528.com)
表中每一行包含七列数据，每一行表示一个乐音信息，这七列数据中第一列表示节拍序数中音符的开始，第二列表示此乐音在节拍值中的持续时间，第三列表示MIDI通道（数值为：1～16），第四列表示MIDI音高，其中中央C（C4）是60，第五列是描述键的速度按下音符，换句话说，音符的播放音量（0～127），最后两列对应于前两列（节拍开始、节拍持续时间），除了使用秒代替节拍。
节拍序数从0开始，按乐曲的拍号逐拍进行，如果乐音是四分音符或时值更长的乐音，那么它的序数是整数，如果乐音是八分音符，那么它的序数就是0.5为尾数，如果乐音是十六分音符，那么它的序数是0.25为尾数，以此类推，三十二分音符，尾数为0.125，六十四分音乐，尾数为0.0625，等等。
节拍时值按乐音的实际时值记录，在MIDI中，通常把1拍的时值记为0.9。MIDI通道的数值范围为1～16，都是整数。MIDI音高的数值范围2为0～127，其中中央C（C4）对应的数值为60，比中央C高一个半音的升C4其MIDI数值为61，高两个半音的D4其MIDI数值为62，以此类推，每高一个半音，MIDI数值就大1；反方向上，比中央C低半音的B3其MIDI数值为59，低两个半音的A3其MIDI数值为58，以此类推，每低一个半音，MIDI数值就小1。音的力度在MIDI数值中，其范围为0～127，其中0表示不发声，127表示最强。
表10-2中包含了巴赫《平均律钢琴曲集》C大调赋格前十个乐音的MIDI数据，一首乐曲有多少个乐音，就有多少行对应的MIDI数据。每个MIDI文件被转换为表10-1的格式数据后，可以进行后续的分析工作，为巴赫《平均律钢琴曲集》的统计和音乐分析提供数据支撑。
表10-2 巴赫《平均律钢琴曲集》C大调赋格前十个乐音的MIDI数据
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