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====== MIDI Time Signature, Tempo, and Triplet Detection ======
**MIDI 패턴 분석: 박자표·BPM·트리플렛 판별 방법**



이 문서는 MIDI 파일로부터 박자표(Time Signature), 템포(BPM), 그리고
트리플렛(triplet) 구조 여부를 판별하는 방법을 설명한다.
이는 일반적인 MIDI 표준과, **Ardule 프로젝트**에서 수백 개의 드럼 패턴을
처리하면서 축적된 실전 경험을 바탕으로 정리되었다.

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===== 1. MIDI 파일로부터 얻을 수 있는 정보 =====

MIDI 파일(Type 0 / Type 1)에는 다음의 두 종류 정보가 포함된다.

  - 메타 이벤트(Meta Events)
    - FF 51 – 템포(마이크로초 단위의 1/4노트 길이)
    - FF 58 – 박자표(Time Signature)
    - FF 59 – 키 시그니처
  - 타이밍 정보(Timing Information)
    - TPQN / PPQN: quarter note당 tick 수
    - Delta-time: 각 이벤트 사이의 tick 간격

Ardule에서 분석한 박자표, BPM, 트리플렛 여부는 모두 이 두 가지로부터 계산된다.

**PPQN**(Pulses Per Quarter Note)과 **TPQN**(Tick Per Quarter Note)은 같은 의미로 쓰인다. 전통적인 MIDI beat clock은 24 PPQN이었으나 요즘은 960 PPQN 이상의 더 높은 해상도를 지원하는 최신 시퀀서도 있다. 아주 낮은 해상도로 음악을 만들어도 된다면 4 PPQN(16분음표에 클록 펄스 하나)도 가능하다. 

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===== 2. 박자표(Time Signature) 판별 방법 =====

==== 2.1 메타 이벤트 FF 58을 읽는 방법 ====

가장 정확한 박자표는 FF 58 메타 이벤트를 통해 얻을 수 있다.

  FF 58 04 nn dd cc bb 
  nn = 분자 
  cc = 메트로놈 클릭 간격(보통 24)
  dd = 분모 (2 → 4분음표, 3 → 8분음표)
  예: [FF 58 04] 04 02 [18 08] → 4/4 박자

파일에 이 이벤트가 존재하면 그대로 사용하는 것이 가장 신뢰도가 높다.

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==== 2.2 박자표 메타 이벤트가 없을 때 ====

드럼 패턴이나 루프 파일은 FF 58 메타 이벤트를 생략하는 경우가 많다.
이 경우에는 통계적/구조적 방법으로 추정해야 한다.

  - 전체 이벤트 길이(Total ticks)를 이용해 1마디 또는 2마디 길이를 추정
  - 반복 패턴이 4개 단위인지(→ 4/4), 3개 단위인지(→ 3/4), 6개 단위인지(→ 6/8) 분석
  - 스네어·킥의 위치가 규칙적으로 반복되는지를 검사

Ardule에서 실제 수집한 대부분의 드럼 패턴은 4/4이므로,
특별한 근거가 없을 경우 기본값을 4/4로 간주하는 실무적 접근을 사용한다.

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===== 3. 템포(Tempo, BPM) 판별 방법 =====

==== 3.1 템포 메타 이벤트 FF 51 사용 ====

FF 51 이벤트는 1/4 노트의 길이(μs)를 제공한다.

  FF 51 03 tt tt tt 
  tt tt tt = 1 quarter note duration (in microseconds)
  (예) [FF 51 03] 07 A1 20 = 7A120(hex) = 500,000 μs = 0.5초  
       → 1분에 120개 → BPM 120
  
  BPM 계산식: BPM = 60,000,000 / (마이크로초_per_quarter)
  (예) 500000 μs per quarter → BPM 120

드럼 루프는 일반적으로 템포가 하나만 존재하므로 첫 값을 그대로 사용해도
충분하다.

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==== 3.2 템포가 없을 때 ====

FF 51이 없으면:
  - 기본 BPM(예: 120)을 가정하거나
  - 노트 간격으로 추정하는 방식도 있으나 오차가 크기 때문에 비권장

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===== 4. 트리플렛(Triplet) 구조 판별 =====

트리플렛 여부는 MIDI에 직접 저장되지 않는다.
따라서 delta-time 통계 분석으로 판별해야 하며,
이는 Ardule의 ADT/ADP 변환기에서 핵심 기능이었다.

==== 4.1 기본 개념 ====

  - Straight(16-step) 그리드
    - 시간 간격이 1/16, 1/8 등 2의 배수 기반
  - Triplet(12-step 또는 24-step) 그리드
    - 시간 간격이 1/12 또는 1/24 기반
    - 대표적인 비율: 0.66, 1.33 (2/3, 4/3)

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==== 4.2 Ardule에서 사용한 실제 분석 알고리즘 ====

  - 모든 note-on 이벤트의 delta-time 간격을 수집
  - 각 간격을 최소값 또는 GCD로 나누어 비율로 정규화
  - 다음과 같은 방식으로 “득표” 수행
    -   비율이 1.0 / 2.0 / 4.0 근처 → straight_hit
    -   비율이 0.66 / 1.33 근처 → triplet_hit
  - 두 점수를 비교
    -   straight_hit > triplet_hit → straight
    -   triplet_hit > straight_hit → triplet
  -  애매하면 threshold 기반으로 판정

이 방식은 TPQN이 달라져도 안정적이고,
사람이 직접 듣고 판단한 결과와도 상당히 일치한다.

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===== 5. Ardule 분석 파이프라인 요약 =====

  - MIDI 파일 읽기
  - TPQN 확인
  - Time Signature(FF 58) 검색
    -   없다면 패턴 구조로 추정
  - Tempo(FF 51)로 BPM 계산
  - 모든 note-on 이벤트 추출
  - delta-time 간격 분석
  - straight vs. triplet 확률 계산
  - 최종 그리드 선택
    - straight → 16/32-step
    - triplet → 12/24-step
  - ADT/ADP 변환 시 절대시간 구조로 정렬

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===== 6. 요약 =====

  항목                     판별 방법
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  박자표(Time Signature)   FF 58 → 없으면 구조 분석으로 추정
  템포(BPM)                FF 51(가장 정확)
  트리플렛 구조            delta-time 비율 분석(Ardule 가중치 알고리즘)

Ardule 프로젝트에서 이 방식은 드럼 MIDI 패턴 수백 개를 처리하며 안정성과
정확성을 검증한 방법이다.

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