lily/midi-item.cc

   1 /*
   2   This file is part of LilyPond, the GNU music typesetter.
   3
   4   Copyright (C) 1997--2012 Jan Nieuwenhuizen <janneke@gnu.org>
   5
   6   LilyPond is free software: you can redistribute it and/or modify
   7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   9   (at your option) any later version.
  10
  11   LilyPond is distributed in the hope that it will be useful,
  12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14   GNU General Public License for more details.
  15
  16   You should have received a copy of the GNU General Public License
  17   along with LilyPond.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18 */
  19
  20 #include "midi-item.hh"
  21
  22 #include "duration.hh"
  23 #include "international.hh"
  24 #include "libc-extension.hh"
  25 #include "main.hh"
  26 #include "midi-stream.hh"
  27 #include "misc.hh"
  28 #include "program-option.hh"
  29 #include "string-convert.hh"
  30 #include "warn.hh"
  31
  32 #define PITCH_WHEEL_CENTER 0x2000
  33 #define PITCH_WHEEL_SEMITONE 0X1000
  34
  35 Midi_item *
  36 Midi_item::get_midi (Audio_item *a)
  37 {
  38   if (Audio_key *i = dynamic_cast<Audio_key *> (a))
  39     return new Midi_key (i);
  40   else if (Audio_instrument *i = dynamic_cast<Audio_instrument *> (a))
  41     return i->str_.length () ? new Midi_instrument (i) : 0;
  42   else if (Audio_note *i = dynamic_cast<Audio_note *> (a))
  43     return new Midi_note (i);
  44   else if (Audio_dynamic *i = dynamic_cast<Audio_dynamic *> (a))
  45     return new Midi_dynamic (i);
  46   else if (Audio_piano_pedal *i = dynamic_cast<Audio_piano_pedal *> (a))
  47     return new Midi_piano_pedal (i);
  48   else if (Audio_tempo *i = dynamic_cast<Audio_tempo *> (a))
  49     return new Midi_tempo (i);
  50   else if (Audio_time_signature *i = dynamic_cast<Audio_time_signature *> (a))
  51     return new Midi_time_signature (i);
  52   else if (Audio_text *i = dynamic_cast<Audio_text *> (a))
  53     return new Midi_text (i);
  54   else if (Audio_control_function_value_change *i
  55            = dynamic_cast<Audio_control_function_value_change *> (a))
  56     return new Midi_control_function_value_change (i);
  57   else
  58     assert (0);
  59
  60   return 0;
  61 }
  62
  63 Midi_duration::Midi_duration (Real seconds_f)
  64 {
  65   seconds_ = seconds_f;
  66 }
  67
  68 string
  69 Midi_duration::to_string () const
  70 {
  71   return string ("<duration: ") + ::to_string (seconds_) + ">";
  72 }
  73
  74 Midi_instrument::Midi_instrument (Audio_instrument *a)
  75   : Midi_channel_item (a),
  76     audio_ (a)
  77 {
  78   audio_->str_ = String_convert::to_lower (audio_->str_);
  79 }
  80
  81 string
  82 Midi_instrument::to_string () const
  83 {
  84   Byte program_byte = 0;
  85   bool found = false;
  86
  87   SCM proc = ly_lily_module_constant ("midi-program");
  88   SCM program = scm_call_1 (proc, ly_symbol2scm (audio_->str_.c_str ()));
  89   found = (program != SCM_BOOL_F);
  90   if (found)
  91     program_byte = (Byte) scm_to_int (program);
  92   else
  93     warning (_f ("no such MIDI instrument: `%s'", audio_->str_.c_str ()));
  94
  95   string str = ::to_string ((char) (0xc0 + channel_)); //YIKES! FIXME : Should be track. -rz
  96   str += ::to_string ((char)program_byte);
  97   return str;
  98 }
  99
 100 Midi_item::Midi_item ()
 101 {
 102 }
 103
 104 Midi_channel_item::Midi_channel_item (Audio_item *ai)
 105   : channel_ (ai->channel_)
 106 {
 107 }
 108
 109 Midi_control_function_value_change
 110 ::Midi_control_function_value_change (Audio_control_function_value_change *ai)
 111   : Midi_channel_item (ai), control_ (ai->control_), value_ (ai->value_)
 112 {
 113 }
 114
 115 Midi_item::~Midi_item ()
 116 {
 117 }
 118
 119 Midi_channel_item::~Midi_channel_item ()
 120 {
 121 }
 122
 123 Midi_control_function_value_change::~Midi_control_function_value_change ()
 124 {
 125 }
 126
 127 string
 128 int2midi_varint_string (int i)
 129 {
 130   int buffer = i & 0x7f;
 131   while ((i >>= 7) > 0)
 132     {
 133       buffer <<= 8;
 134       buffer |= 0x80;
 135       buffer += (i & 0x7f);
 136     }
 137
 138   string str;
 139   while (1)
 140     {
 141       str += ::to_string ((char)buffer);
 142       if (buffer & 0x80)
 143         buffer >>= 8;
 144       else
 145         break;
 146     }
 147   return str;
 148 }
 149
 150 Midi_key::Midi_key (Audio_key *a)
 151   : audio_ (a)
 152 {
 153 }
 154
 155 string
 156 Midi_key::to_string () const
 157 {
 158   string str = "ff5902";
 159   str += String_convert::int2hex (audio_->accidentals_, 2, '0');
 160   if (audio_->major_)
 161     str += String_convert::int2hex (0, 2, '0');
 162   else
 163     str += String_convert::int2hex (1, 2, '0');
 164   return String_convert::hex2bin (str);
 165 }
 166
 167 Midi_time_signature::Midi_time_signature (Audio_time_signature *a)
 168   : audio_ (a),
 169     clocks_per_1_ (18)
 170 {
 171 }
 172
 173 string
 174 Midi_time_signature::to_string () const
 175 {
 176   int num = abs (audio_->beats_);
 177   if (num > 255)
 178     {
 179       warning (_ ("Time signature with more than 255 beats.  Truncating"));
 180       num = 255;
 181     }
 182
 183   int den = audio_->one_beat_;
 184
 185   string str = "ff5804";
 186   str += String_convert::int2hex (num, 2, '0');
 187   str += String_convert::int2hex (intlog2 (den), 2, '0');
 188   str += String_convert::int2hex (clocks_per_1_, 2, '0');
 189   str += String_convert::int2hex (8, 2, '0');
 190   return String_convert::hex2bin (str);
 191 }
 192
 193 Midi_note::Midi_note (Audio_note *a)
 194   : Midi_channel_item (a),
 195     audio_ (a),
 196     dynamic_byte_ (a->dynamic_ && a->dynamic_->volume_ >= 0
 197                    ? Byte (a->dynamic_->volume_ * 0x7f) : Byte (0x5a))
 198 {
 199 }
 200
 201 int
 202 Midi_note::get_fine_tuning () const
 203 {
 204   Rational tune = (audio_->pitch_.tone_pitch ()
 205                    + audio_->transposing_.tone_pitch ()) * Rational (2);
 206   tune -= Rational (get_semitone_pitch ());
 207
 208   tune *= PITCH_WHEEL_SEMITONE;
 209   return (int) double (tune);
 210 }
 211
 212 int
 213 Midi_note::get_semitone_pitch () const
 214 {
 215   double tune = double ((audio_->pitch_.tone_pitch ()
 216                          + audio_->transposing_.tone_pitch ()) * Rational (2));
 217   return int (rint (tune));
 218 }
 219
 220 string
 221 Midi_note::to_string () const
 222 {
 223   Byte status_byte = (char) (0x90 + channel_);
 224   string str = "";
 225   int finetune;
 226
 227   // print warning if fine tuning was needed, HJJ
 228   if (get_fine_tuning () != 0)
 229     {
 230       finetune = PITCH_WHEEL_CENTER + get_fine_tuning ();
 231
 232       str += ::to_string ((char) (0xE0 + channel_));
 233       str += ::to_string ((char) (finetune & 0x7F));
 234       str += ::to_string ((char) (finetune >> 7));
 235       str += ::to_string ((char) (0x00));
 236     }
 237
 238   str += ::to_string ((char) status_byte);
 239   str += ::to_string ((char) (get_semitone_pitch () + c0_pitch_));
 240   str += ::to_string ((char) dynamic_byte_);
 241
 242   return str;
 243 }
 244
 245 Midi_note_off::Midi_note_off (Midi_note *n)
 246   : Midi_note (n->audio_)
 247 {
 248   on_ = n;
 249   channel_ = n->channel_;
 250
 251   // use note_on with velocity=0 instead of note_off
 252   aftertouch_byte_ = 0;
 253 }
 254
 255 string
 256 Midi_note_off::to_string () const
 257 {
 258   Byte status_byte = (char) (0x90 + channel_);
 259
 260   string str = ::to_string ((char)status_byte);
 261   str += ::to_string ((char) (get_semitone_pitch () + Midi_note::c0_pitch_));
 262   str += ::to_string ((char)aftertouch_byte_);
 263
 264   if (get_fine_tuning () != 0)
 265     {
 266       // Move pitch wheel back to the central position.
 267       str += ::to_string ((char) 0x00);
 268       str += ::to_string ((char) (0xE0 + channel_));
 269       str += ::to_string ((char) (PITCH_WHEEL_CENTER & 0x7F));
 270       str += ::to_string ((char) (PITCH_WHEEL_CENTER >> 7));
 271     }
 272
 273   return str;
 274 }
 275
 276 Midi_dynamic::Midi_dynamic (Audio_dynamic *a)
 277   : Midi_channel_item (a),
 278     audio_ (a)
 279 {
 280 }
 281
 282 string
 283 Midi_dynamic::to_string () const
 284 {
 285   Byte status_byte = (char) (0xB0 + channel_);
 286   string str = ::to_string ((char)status_byte);
 287
 288   /*
 289     Main volume controller (per channel):
 290     07 MSB
 291     27 LSB
 292   */
 293   static Real const full_scale = 127;
 294
 295   int volume = (int) (audio_->volume_ * full_scale);
 296   if (volume <= 0)
 297     volume = 1;
 298   if (volume > full_scale)
 299     volume = (int)full_scale;
 300
 301   int const volume_default = 100;
 302   if (audio_->volume_ < 0 || audio_->silent_)
 303     volume = volume_default;
 304
 305   str += ::to_string ((char)0x07);
 306   str += ::to_string ((char)volume);
 307   return str;
 308 }
 309
 310 Midi_piano_pedal::Midi_piano_pedal (Audio_piano_pedal *a)
 311   : Midi_channel_item (a),
 312     audio_ (a)
 313 {
 314 }
 315
 316 string
 317 Midi_piano_pedal::to_string () const
 318 {
 319   Byte status_byte = (char) (0xB0 + channel_);
 320   string str = ::to_string ((char)status_byte);
 321
 322   if (audio_->type_string_ == "Sostenuto")
 323     str += ::to_string ((char)0x42);
 324   else if (audio_->type_string_ == "Sustain")
 325     str += ::to_string ((char)0x40);
 326   else if (audio_->type_string_ == "UnaCorda")
 327     str += ::to_string ((char)0x43);
 328
 329   int pedal = ((1 - audio_->dir_) / 2) * 0x7f;
 330   str += ::to_string ((char)pedal);
 331   return str;
 332 }
 333
 334 Midi_tempo::Midi_tempo (Audio_tempo *a)
 335   : audio_ (a)
 336 {
 337 }
 338
 339 string
 340 Midi_tempo::to_string () const
 341 {
 342   int useconds_per_4 = 60 * (int)1e6 / audio_->per_minute_4_;
 343   string str = "ff5103";
 344   str += String_convert::int2hex (useconds_per_4, 6, '0');
 345   return String_convert::hex2bin (str);
 346 }
 347
 348 Midi_text::Midi_text (Audio_text *a)
 349   : audio_ (a)
 350 {
 351 }
 352
 353 string
 354 Midi_text::to_string () const
 355 {
 356   string str = "ff" + String_convert::int2hex (audio_->type_, 2, '0');
 357   str = String_convert::hex2bin (str);
 358   str += int2midi_varint_string (audio_->text_string_.length ());
 359   str += audio_->text_string_;
 360   return str;
 361 }
 362
 363 string
 364 Midi_control_function_value_change::to_string () const
 365 {
 366   // MIDI control function information.  A MIDI control function may have one
 367   // or two assigned control numbers depending on whether it supports coarse
 368   // (7-bit) or fine (14-bit) resolution.  If the control function supports
 369   // fine resolution, the first (respectively, second) member of the structure
 370   // represents the control number for setting the most (least) significant 7
 371   // bits of the control function's value.
 372   struct Control_function
 373   {
 374     int msb_control_number_;
 375     int lsb_control_number_;
 376   };
 377
 378   // Mapping from supported control functions (enumeration values defined in
 379   // Audio_controller_value_change::Control) to the corresponding MIDI control
 380   // numbers.
 381   static const Control_function control_functions[] =
 382     {
 383       // When adding support for new control functions, please note the
 384       // following:
 385       // - The order of the control number definitions should be kept
 386       //   consistent with the order of the enumeration values defined in
 387       //   Audio_control_function_value_change::Control.
 388       // - If the control function has only coarse resolution, the function's
 389       //   control number should be stored in the MSB member of the array
 390       //   element, and the LSB member should be set to a negative value.
 391
 392       {  8, 40 }, // balance
 393       { 10, 42 }, // pan position
 394       { 91, -1 }, // reverb level (only coarse resolution available)
 395       { 93, -1 }  // chorus level (only coarse resolution available)
 396     };
 397
 398   string str;
 399   const Control_function *control_function = &control_functions[control_];
 400   static const Real full_fine_scale = 0x3FFF;
 401   static const Real full_coarse_scale = 0x7F;
 402   bool fine_resolution = (control_function->lsb_control_number_ >= 0);
 403   // value_ is in range [0.0 .. 1.0].  For directional value ranges,
 404   // #CENTER will correspond to 0.5 exactly, and my_round rounds
 405   // upwards when in case of doubt.  That means that center position
 406   // will round to 0x40 or 0x2000 by a hair's breadth.
 407   int value = (int) my_round (value_ * (fine_resolution ?
 408                                         full_fine_scale : full_coarse_scale));
 409   Byte status_byte = (char) (0xB0 + channel_);
 410   str += ::to_string ((char)status_byte);
 411   str += ::to_string ((char)(control_function->msb_control_number_));
 412   str += ::to_string ((char)(fine_resolution ? (value >> 7) : value));
 413   if (fine_resolution)
 414     {
 415       str += ::to_string ((char)0x00);
 416       str += ::to_string ((char)status_byte);
 417       str += ::to_string ((char)(control_function->lsb_control_number_));
 418       str += ::to_string ((char)(value & 0x7F));
 419     }
 420   return str;
 421 }
 422
 423 char const *
 424 Midi_item::name () const
 425 {
 426   return this->class_name ();
 427 }