乐谱排版 (MusiXTeX/LilyPond)

MusiXTeX 官方手册开篇就强调一点：乐谱不像散文那样是一行排开的符号，而是一个二维矩阵。正是这一点，让能把数学公式排得极其漂亮的 LaTeX，唯独在 五线谱乐谱 上无法独力完成。音符的水平位置要等到知道这一行能放几小节才能定下来，而一行能放几小节又要等音符有了宽度才知道——这是个先有鸡还是先有蛋的循环。本页要看的，是用 三遍处理 打破这个循环的 MusiXTeX，是对同一问题给出「离开 TeX」这一答案的 LilyPond，以及轻便的 ABC 记谱法；并且会实打实地说明，你的 TeX Live 里究竟装了什么、没装什么。

为什么单靠 LaTeX 排不出乐谱

答案是：音符既横向排列，也纵向排列。TeX 的排版模型是把盒子横向排成一行，再把行纵向叠成一页；对散文和公式来说这就够了。可是乐谱有多行五线同时推进，而且音符之间的间距还会随着你决定每个「行系统」放几小节而伸缩。MusiXTeX 手册把这称为「把竖直的梳子横向累加」，它的输入方式正是如此：从 \notes 到 \en 是一把梳子，其中用 & 分隔，自最下方乐器起依次落在不同的五线上。LaTeX 没有这套机制，所以乐谱总是需要额外一层东西。

这一层大致有两种形态。一种是 留在 TeX 内部：加入字体和宏，让 TeX 自己来制谱——这就是 MusiXTeX。另一种是 走到 TeX 之外：让专门的程序制谱，再用 \includegraphics 把结果作为图像取回——这正是 LilyPond 和 ABC 系工具的做法。有意思的是，这两条路在历史上是连着的：LilyPond 的起点，恰恰是两个人放弃了原本要为 MusiXTeX 写前处理器的计划。

MusiXTeX 的三遍处理：为什么中间夹着 musixflx

MusiXTeX 的标准处理路线是 etex → musixflx → etex 三遍，中间的 musixflx 根本不是 TeX，而是一个 专门做换行（分段）的独立程序。按顺序说：第一遍 TeX 运行时，\startmuflex 打开 作业名.mx1，逐小节写出每小节包含多少「固定空白」和多少「可伸缩空白」。接着 musixflx 读取这个 .mx1，决定每个行系统放几小节，并把各系统的伸缩系数写入 作业名.mx2。第三遍 TeX 读入这两个文件，最终间距才确定下来。开头说的鸡生蛋问题，就是这样 借助一次文件往返 被打断的。

这三遍不必手动跑。TeX Live 里带有一个名为 musixtex 的包装脚本：只要输入 musixtex score.tex，它就会按顺序执行三遍处理，并在需要时调用 dvips 和 ps2pdf。加上 -p 会走短路线，用 pdfetex 直接生成 PDF；加上 -i 则会保留中间文件 .mx1 和 .mx2 而不删除——打开 .mx2 就能看到形如 \lineset{1}{2}{...} 的行，那正是「第一个行系统放两小节」这一决定的原样记录。另外，TeX Live 中的 musixflx 本身就是一个 texlua 脚本，所以这个「独立程序」其实跑在 TeX 二进制自带的 Lua 解释器上。

musixtex score.tex      # 3 passes: etex -> musixflx -> etex, then dvips + ps2pdf
musixtex -p score.tex   # same 3 passes, straight to PDF via pdfetex
musixtex -i score.tex   # keep score.mx1 and score.mx2 so you can read them
musixtex -1 score.tex   # single pass: fast draft, spacing NOT final

有个陷阱：用 -1（单遍）生成的 PDF 尚未确定行系统的划分。写作过程中快速查看很方便，但交付版本绝不能用 -1 生成。另外一点，MusiXTeX 需要的引擎不是原始的 tex，而是 e-TeX。这一改变是在 1.15 版（2011 年 4 月）为解决寄存器不足而做出的，也正因如此，musixtex 脚本默认调用 etex。

为什么是三遍？答案就在 MusiXTeX 自己的来历里。随包附带的手册中「A very brief history」一章，把用 TeX 排乐谱的想法追溯到 1987 年前后——波恩大学 Andrea Steinbach 与 Angelika Schofer 的硕士论文 Automatisierter Notensatz mit TeX。她们的宏包 MuTeX 只能处理单行谱，却留下了两个关键思路：用大量字体字符拼出符杠与连线，以及借 TeX 的粘连（glue）控制水平间距与均排。1991 年前后，Daniel Taupin 把它扩展到多行谱，做出 MusicTeX，代价是水平间距的自由度没了，要避免小节线前后过空或过挤只能反复试错——因为 MusicTeX 是单遍的。唯一的解法是改成多遍：1997 年前后，Taupin 与 Ross Mitchell、Andreas Egler 一起，正是照着这个结论写出了第一版 MusiXTeX。今天编译流程中间那个 musixflx，就是当年那个决定留下来的样子。

Taupin 的本行是物理学家。他 于 2003 年在一次登山事故中去世——TeX Live 2024 所附带的 README 和手册前言都记载了这一点。此后由 Don Simons、Hiroaki Morimoto、Bob Tennent 等人继续维护。至于中间那个 musixflx，最初是 Ross Mitchell 在 1992 至 1997 年间写的程序；2011 年 Nikhil Helferty 用 Lua 重写，那份重写就是今天使用的 musixflx.lua。

最小的 MusiXTeX 文档：为什么 \begin{music} 会报 Undefined control sequence

MusiXTeX 有 plain TeX 和 LaTeX 两套写法，混用就会出问题。用 \input musixtex 载入的 plain TeX 版本里并不存在 \begin{music}——写了会报 ! Undefined control sequence.，而且「music」这个词还会被当作正文排出来。music 环境定义在另一侧的 musixblx.tex 中，也就是用 \usepackage{musixtex} 载入的 LaTeX 版本。plain TeX 版的骨架如下：乐谱放在 \startpiece 与 \endpiece 之间，这一对再由 \startmuflex … \endmuflex 包住，文件以 \bye 结束。

% plain TeX form: run it with  musixtex -p score.tex
\input musixtex
\instrumentnumber{1}
\setclef1\treble
\generalmeter\meterC
\startmuflex
\startpiece
  \NOtes\qa{cdef}\en\bar
  \NOTes\ha{g}\en
\endpiece
\endmuflex
\bye

% LaTeX form: the music environment exists only here.
% Run it with  musixtex -p -l score-latex.tex
\documentclass{article}
\usepackage{musixtex}
\begin{document}
\begin{music}
  \instrumentnumber{1}
  \setclef1\treble
  \generalmeter\meterC
  \startpiece
    \NOtes\qa{cdef}\en\bar
    \NOTes\ha{g}\en
  \endpiece
\end{music}
\end{document}

记住少量词汇，后面就好读了。\NOtes … \en 是一把「梳子」，而大写字母递增的写法——\notes、\Notes、\NOtes、\NOTes、\NOTEs——正是在选择 与音符时值对应的基本间距，从十六分音符到全音符依次变宽。\qa{cdef} 表示「在 c d e f 上放无符干的四分音符」，\ha{g} 是 g 上的无符干二分音符，\bar 是小节线。\instrumentnumber 指定乐器数量，\setclef1\treble 把第一件乐器设为 高音谱号，\generalmeter\meterC 设为 四四拍（C）。正因为原始宏是这个样子，下面要讲的前处理器才成了大家真正会写的输入。

pmx、M-Tx、autosp：不必手写 MusiXTeX

MusiXTeX 手册自己就写道：大多数工作完全可以只用前处理器完成，无需学习 MusiXTeX 的命令和语法。器乐用 PMX，带歌词的声乐用 M-Tx 是两个标准，而后者会调用前者，于是形成 M-Tx → PMX → MusiXTeX 的分级链条。TeX Live 2024 带有这些可执行文件，只是名字有点别扭：PMX 的本体是 pmxab，M-Tx 的本体是 prepmx（m-tx 是它的别名）。

省心的是，musixtex 脚本会 根据扩展名决定入口。传入 .mtx 就从 prepmx 开始，.pmx 从 pmxab 开始，.aspc 从 autosp 开始，然后一路跑完三遍处理。autosp 这个前处理器会自动完成「按音符时值选择 \notes / \Notes / \NOtes」，于是上面那套大写字母就不必手写了。再配合 xml2pmx，还可以从 MusicXML 进入——从其他打谱软件导入的材料走的就是这条路。

musixtex piece.pmx   # pmxab -> etex -> musixflx -> etex
musixtex song.mtx    # prepmx -> pmxab -> etex -> musixflx -> etex
musixtex draft.aspc  # autosp -> etex -> musixflx -> etex
musixtex score.xml   # xml2pmx -> pmxab -> etex -> musixflx -> etex
musixtex -m song.mtx # stop after producing the .pmx, to inspect or hand-edit

还有一点：字体是单独的包。MusiXTeX 的音符字体被拆分为 musixtex-fonts，所以只装宏是编译不过的。正常安装的 TeX Live 两者都有，但精简安装的环境会在这里卡住。此外还附带若干扩展：歌词用 musixlyr.tex（Rainer Dunker），和弦标记用 musixcrd（Robert Hennig）。

LilyPond 与 lilypond-book / lyluatex：调用 TeX 之外的制谱引擎

LilyPond 是与 TeX 完全无关的另一个程序，有自己的输入语言，在制谱质量上享有最高声誉。它的起点竟是 MusiXTeX，今天读来颇有讽刺意味：Han-Wen Nienhuys 与 Jan Nieuwenhuizen 于 1995 年开始合作开发 MPP（MusiXTeX PreProcessor），随后放弃了它，在 1996 年另起 LilyPond。1998 年的 1.0 版完成了与 MusiXTeX 的彻底分离，如今 LilyPond 自行输出经 PostScript 的 PDF，以及 SVG、PNG。二人曾在 2003 年的 CIM（Colloquium on Musical Informatics）上发表《LilyPond, a system for automated music engraving》。

把它接入 LaTeX 文档的标准做法是 lilypond-book。在扩展名为 .lytex 的文件里，把 LaTeX 正文和 LilyPond 片段混写——短片段用 \lilypond{…}，长片段用 lilypond 环境，外部文件用 \lilypondfile{…}——再用 lilypond-book 处理，每个片段都会由 LilyPond 渲染，并输出一个 普通的 .tex 文件，其中片段已被替换为 \includegraphics。之后照常编译即可。乐谱的行宽会从导言区读取正文宽度并自动匹配。

\documentclass{article}
\begin{document}
A short phrase:
\begin{lilypond}[quote,fragment,staffsize=26]
  c'4 d' e' f' g'2 g'
\end{lilypond}
\end{document}

lilypond-book --pdf score.lytex   # renders the fragments, writes score.tex
pdflatex score.tex                # compile the generated document

更新的选择是 lyluatex。它专为 LuaLaTeX 设计，省去前处理这一步，在编译过程中直接调用 LilyPond。它本来的写法是 ly 环境（短片段则用 \lily 命令），然后以 --shell-escape 启动 lualatex 即可。此外它还提供 \lilypond 和 \lilypondfile，用于从 lilypond-book 迁移，因此已有的 .lytex 稿件几乎可以原样搬过来。由于只有一份源文件，需要反复修订的稿件管理起来更省心。TeX Live 2024 收录的是 v1.1.5（2023/04/18），采用 MIT 许可证。

% compile with:  lualatex --shell-escape document.tex
\documentclass{article}
\usepackage{lyluatex}
\begin{document}
\begin{ly}
  \relative c' { c4 d e f g2 g }
\end{ly}
\end{document}

这里有一个 必须知道的陷阱。lyluatex 的 .sty 确实在 TeX Live 里，但 LilyPond 本体（lilypond 命令）和 lilypond-book 并不在 TeX Live 中。实测 TeX Live 2024 的可执行文件目录，lilypond 和 lilypond-book 都不存在。也就是说，仅仅载入 lyluatex 是跑不起来的，必须 另行安装 LilyPond 并加入 PATH。宏包装好了，和外部程序装好了，是两回事。

abc 宏包：最快地放入民歌与单旋律

ABC 记谱法 是一种以「人易读易写」为第一原则设计的文本音乐格式，广泛用于记录爱尔兰、英格兰、苏格兰等地的 民歌和主旋律谱（单旋律）。用 X:、T:、M:、L:、K: 这类单字母标头写出曲名、拍号和调号，然后像 CDEF|GABc| 这样把音符排开即可——作为乐谱它很朴素，但轻到可以直接贴进邮件。LaTeX 一侧的入口是 abc 宏包（Enrico Gregorio；TeX Live 2024 中为 v2.0b）。

% compile with:  pdflatex -shell-escape tune.tex
\documentclass{article}
\usepackage{abc}
\begin{document}
\begin{abc}
X:1
T:Simple Tune
M:4/4
L:1/8
K:C
CDEF|GABc|
\end{abc}
\end{document}

机制与 lilypond-book 相同，都是外部转换。宏包会把 abc 环境的内容写到临时文件，通过 \write18（shell 执行）交给 abcm2ps 生成 PostScript，再用 ps2eps 整理成 EPS 后插入。所以 必须加 -shell-escape——而且这里也有和 LilyPond 一样的问题：abcm2ps 并不在 TeX Live 中。很容易出现「有 abc.sty 却没有转换器」的局面，所以使用前请先装好 abcm2ps（用 mup 选项则改为调用 Mup）。把 ASCII 的 ABC 转成 MusicTeX/MusiXTeX 输入的经典工具 abc2mtex，同样需要另行获取。

TeX Live 里有什么、没有什么，以及该选哪一个

判断标准只有一条：在 TeX 内部制谱的工具，TeX Live 全都带；在 TeX 外部制谱的工具，一个都不带。 MusiXTeX 全套（musixtex、musixflx、pmxab、prepmx、autosp、xml2pmx）以及 LaTeX 一侧的入口（lyluatex.sty、abc.sty）都在其中。而真正绘制乐谱的外部引擎——lilypond、lilypond-book、abcm2ps——都不在。下表是在 TeX Live 2024 上实测的结果。

据此可以给出实用的判断。如果 完全不想额外安装，或者已确定构建环境只有 TeX Live，就用 MusiXTeX——但不要手写原始宏，从 pmxab / prepmx 进入。如果 以制谱质量为第一优先，就用 LilyPond：已经在用 LuaLaTeX 就选 lyluatex，否则用 lilypond-book。如果只是 快速放几首单旋律小曲，用 abc。三者有一条共同教训：凡是要调用外部程序的方案（lyluatex、abc）都需要 -shell-escape，所以在共享构建机或 CI 上落地之前，请先确认权限设置。若你想把乐谱导出成独立图像交给其他应用，请看 TeX2img 那一页。