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从巴赫到肖邦，NotaGen大模型带你玩转古典音乐生成

1. 引言：当LLM遇见古典音乐

近年来，大语言模型（Large Language Models, LLM）在自然语言处理领域取得了突破性进展。然而，其应用边界早已超越文本范畴，逐步渗透至符号化艺术创作领域，其中最具代表性的便是符号音乐生成。

NotaGen正是这一趋势下的创新成果——一个基于LLM范式构建的高质量古典符号化音乐生成系统。它将乐谱视为“音乐语言”，通过深度学习建模作曲家的创作风格与结构逻辑，实现从巴洛克时期的复调严谨到浪漫主义的情感奔放的跨时代音乐生成。

本篇文章将深入解析NotaGen的技术架构、使用流程与工程实践，并结合实际案例展示如何利用该模型快速生成符合特定风格的ABC格式乐谱，为AI+音乐创作提供可落地的技术路径。

2. NotaGen系统架构与核心技术原理

2.1 模型设计思想：把乐谱当作“文本”来建模

NotaGen的核心理念是将音乐符号序列化为类文本token流，从而复用成熟的LLM训练范式。具体而言：

• 使用ABC记谱法作为输入输出表示方式
• 将音高、节奏、调性、和声等信息编码为离散token
• 构建基于Transformer的自回归生成模型
• 在大规模古典音乐数据集上进行预训练与微调

这种设计使得模型能够像理解自然语言语法一样，学习音乐中的“句法结构”——如主题发展、变奏、对位、终止式等。

2.2 数据预处理与Tokenization策略

为了适配LLM框架，原始MIDI或MusicXML文件需经过以下转换流程：

# 示例：MIDI → ABC → Token序列 def midi_to_abc(midi_path): # 使用music21库解析MIDI score = converter.parse(midi_path) # 转换为ABC字符串 abc_str = score.write('text', app='abc') return abc_str # 输出示例（简化） X:1\nT:Sonata in C\nK:C\nL:1/8\nC4 E4 G4 | A4 B4 c2 |

随后，采用BPE（Byte Pair Encoding）算法对ABC字符串进行子词切分，形成统一的词汇表。这保证了模型既能处理基础音符，也能捕捉常见模式（如琶音、装饰音标记）。

2.3 风格控制机制：时期-作曲家-乐器三级条件引导

NotaGen支持细粒度风格控制，其关键在于引入多层级条件嵌入（Conditional Embedding）：

例如，在生成肖邦夜曲时，系统会自动拼接如下prompt模板：

[PROMPT_START] Era: Romantic; Composer: Chopin; Instrument: Keyboard [PROMPT_END]

该prompt被编码后与主序列一同送入模型，实现风格定向生成。

3. WebUI界面详解与操作实践

3.1 启动与访问

NotaGen提供了友好的Gradio前端界面，启动命令如下：

# 方法一：直接运行demo cd /root/NotaGen/gradio && python demo.py # 方法二：使用快捷脚本 /bin/bash /root/run.sh

成功启动后，终端输出提示访问地址：

================================================== 🎵 NotaGen WebUI ================================================== 访问地址: http://0.0.0.0:7860 ==================================================

在浏览器中打开http://localhost:7860即可进入交互界面。

3.2 界面布局与功能分区

WebUI采用左右双栏布局，清晰划分控制区与输出区。

左侧控制面板

• 风格选择区域
  • 时期下拉菜单（三档可选）
  • 作曲家动态联动（随时期变化）
  • 乐器配置动态更新（随作曲家变化）

⚠️ 注意：仅当三者组合有效时方可生成（共支持112种合法组合）

• 高级采样参数
  • Top-K：默认9，限制候选token数量
  • Top-P（核采样）：默认0.9，控制累积概率阈值
  • Temperature：默认1.2，调节生成随机性

建议初学者保持默认值，熟悉后再尝试调整以探索多样性。

右侧输出面板

• 实时生成进度条与patch日志
• 最终生成的ABC乐谱文本框（支持复制）
• “保存文件”按钮，导出.abc与.xml双格式

4. 典型使用场景实战演示

4.1 场景一：生成肖邦风格钢琴曲

目标：创作一首具有肖邦特色的浪漫主义键盘作品。

操作步骤：

1. 选择【时期】→ 浪漫主义
2. 选择【作曲家】→ 肖邦
3. 选择【乐器配置】→ 键盘
4. 点击【生成音乐】

约45秒后，系统输出类似以下ABC代码：

X:1 T:Nocturne in E-flat Major (Generated) C:Edb efg | agf edB | cBA BAG | FGG G2z | w: Andante sostenuto

该片段展现出典型的左手琶音+右手旋律线结构，符合肖邦夜曲特征。

4.2 场景二：生成贝多芬式交响乐开头

目标：模拟贝多芬《第五交响曲》式的管弦乐引子。

操作步骤：

1. 选择【时期】→ 古典主义
2. 选择【作曲家】→ 贝多芬
3. 选择【乐器配置】→ 管弦乐
4. 点击生成

生成结果包含多个声部（Soprano, Alto, Tenor, Bass），体现交响织体复杂性。

5. 参数调优与生成质量提升技巧

尽管NotaGen开箱即用效果良好，但合理调整参数可显著改善生成质量。

5.1 关键参数作用分析

5.2 高级使用技巧

技巧1：温度扫描法获取最优结果

# 多次生成并人工筛选 temperatures = [1.0, 1.2, 1.4, 1.6] for temp in temperatures: result = generate_music(composer="Chopin", temp=temp) save(f"chopin_temp_{temp}.abc")

推荐做法：固定其他参数，仅改变temperature，生成4–5首作品后挑选最满意的一版。

技巧2：后期编辑增强专业性

虽然AI能生成结构完整的乐谱，但仍建议导入专业软件进一步优化：

1. 使用MuseScore打开.xml文件
2. 调整力度、踏板、表情记号
3. 添加演奏指示（如rubato、crescendo）
4. 导出为PDF或音频（WAV/MIDI）

此举可大幅提升最终呈现的专业水准。

技巧3：批量生成用于素材库建设

可通过脚本化方式实现批量生成：

#!/bin/bash for composer in "Bach" "Mozart" "Chopin"; do for inst in "Keyboard" "Orchestra"; do python generate.py --composer $composer --instrument $inst --count 5 done done

适用于教学资源、背景音乐库、游戏配乐原型等场景。

6. 输出格式说明与后续处理路径

6.1 ABC格式：轻量级文本记谱标准

• 优点：纯文本、易读、兼容性强
• 工具链支持：
  • 在线播放器：abcnotation.com
  • 编辑器：ABCedit、EasyABC
  • 转换工具：abcm2ps,abc2midi

适合快速预览与版本管理。

6.2 MusicXML格式：工业级交换标准

• 优点：结构完整、支持多声部、可被主流打谱软件识别
• 支持软件：
  • MuseScore（免费）
  • Sibelius（专业）
  • Finale（专业）
  • Dorico（专业）

推荐用于正式出版、演出准备或进一步编曲。

7. 常见问题与故障排除

7.1 生成无反应？

可能原因及解决方案：

• ❌ 未完成三重选择 → 确保时期、作曲家、乐器均已选定
• ❌ 组合不合法 → 查看文档第4节“风格组合参考”
• ❌ 显存不足 → 检查GPU是否至少有8GB可用显存

7.2 生成速度慢？

• 尝试降低PATCH_LENGTH（需修改配置文件）
• 关闭其他占用GPU的进程
• 使用较小上下文窗口（如512而非1024）

7.3 保存失败？

• 确认已成功生成并显示ABC内容
• 检查/root/NotaGen/outputs/目录权限：

  chmod -R 755 /root/NotaGen/outputs/

8. 总结

NotaGen作为一个基于LLM范式的符号音乐生成系统，成功实现了从自然语言生成到音乐语言生成的范式迁移。其核心价值体现在：

1. 技术可行性验证：证明了Transformer架构在非文本符号序列上的强大建模能力；
2. 工程实用性突出：提供直观WebUI，支持细粒度风格控制，满足多样化创作需求；
3. 生态兼容性强：输出ABC与MusicXML双格式，无缝对接现有音乐制作流程。

未来发展方向包括：

• 支持用户上传参考乐谱进行风格迁移
• 引入强化学习优化音乐结构性评价指标
• 开发VST插件实现实时AI伴奏

对于音乐创作者、教育工作者与AI研究者而言，NotaGen不仅是一个工具，更是一扇通往“人机协同作曲”新时代的大门。

9. 获取帮助与资源链接

• 项目文档：/root/NotaGen/CLAUDE.md
• 开发日志：/root/NotaGen/todo.md
• 镜像说明：/root/NotaGen/镜像说明.md
• 联系作者：微信 312088415（科哥）

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