]> git.donarmstrong.com Git - lilypond.git/blobdiff - lily/bezier.cc
release: 1.0.1
[lilypond.git] / lily / bezier.cc
index 27b8329fc2c8a98e635396780ed5793519f65e31..e851e74f031b72e8274bbbcdf8c761dbb587d07f 100644 (file)
@@ -3,28 +3,27 @@
 
   source file of the GNU LilyPond music typesetter
 
-  (c) 1998 Jan Nieuwenhuizen <jan@digicash.com>
+  (c) 1998 Jan Nieuwenhuizen <janneke@gnu.org>
 */
 
 #include <math.h>
 #include "bezier.hh"
-#include "direction.hh"
+#include "misc.hh"
 
 #ifndef STANDALONE
 #include "direction.hh"
-#include "dimen.hh"
+#include "dimension.hh"
 #include "paper-def.hh"
 #include "debug.hh"
 #include "main.hh"
-#define SLUR_DOUT if (check_debug && !monitor->silent_b ("Slur")) cout
+#define BEZIER_BOW_DOUT if (check_debug && !monitor->silent_b ("Bezier_bow")) cout
 #else
-#define SLUR_DOUT cerr
+#define BEZIER_BOW_DOUT cerr
 #endif
 
 void
 Curve::flipy ()
 {
-  // ugh, Offset should have mirror funcs
   for (int i = 0; i < size (); i++)
     (*this)[i].mirror (Y_AXIS);
 }
@@ -52,29 +51,28 @@ Curve::largest_disturbing ()
 void
 Curve::rotate (Real phi)
 {
-  Offset rot (complex_exp (Offset (0,phi)));
-
-  for (int i = 1; i < size (); i++)
+  Offset rot (complex_exp (Offset (0, phi)));
+  for (int i = 0; i < size (); i++)
     (*this)[i] = complex_multiply (rot, (*this)[i]);
 }
 
 void
 Curve::translate (Offset o)
 {
-  for (int i = 1; i < size (); i++)
+  for (int i = 0; i < size (); i++)
     (*this)[i] += o;
 }
 
-Bezier::Bezier (int steps)
+Bezier::Bezier ()
 {
   control_.set_size (4);
-  curve_.set_size (steps);
 }
 
-//from GNU gs3.33: ega.c
 void
-Bezier::calc ()
+Bezier::calc (int steps)
 {       
+  steps = steps >? 10;
+  curve_.set_size (steps);
   Real dt = 1.0 / curve_.size ();
   Offset c = 3.0 * (control_[1] - control_[0]);
   Offset b = 3.0 * (control_[2] - control_[1]) - c;
@@ -97,50 +95,29 @@ Bezier::set (Array<Offset> points)
 Real
 Bezier::y (Real x)
 {
-  if (x <= curve_[0].x ())
-    return curve_[0].y ();
-  for (int i = 1; i < curve_.size (); i++ )
-    {
-      if (x < curve_[i].x ())
-       //           ^ ? see below   
-       {
-         Real lin = (x - curve_[i-1].x ()) / (curve_[i] - curve_[i-1]).x ();
-         //                     ^ ?
-         return (curve_[i-1] + lin * (curve_[i] - curve_[i-1])).y ();
-        }
-    }
-  return curve_[curve_.size ()-1].y ();
+  // ugh
+  // bounds func should be templatised to take array of offsets too?
+  Array<Real> positions;
+  for (int i = 0; i < curve_.size (); i++)
+    positions.push (curve_[i].x ());
+
+  Slice slice = get_bounds_slice (positions, x);
+  // ugh
+  Offset z1 = curve_[0 >? slice.max () - 1];
+  Offset z2 = curve_[1 >? slice.max ()];
+  Real multiplier = (x - z2.x ()) / (z1.x () - z2.x ());
+  Real y = z1.y () * multiplier + (1.0 - multiplier) * z2.y();
+
+  return y;
 }
 
 
 Bezier_bow::Bezier_bow (Paper_def* paper_l)
-  : Bezier(10)
 {
   paper_l_ = paper_l;
   return_.set_size (4);
 }
 
-/* 
-  from feta-sleur.ly
-
-       slurheightlimit#:=staffsize#/2;
-       sluralpha:=slurheightlimit#*pi/2;
-       % slurratio:=1/3;
-       slurratio:=0.3333;
-       slurbeta:=3/4*pi*slurratio/sluralpha;
-
-        b#:=length(dx#,dy#);
-        % ugh: huh? 2/5
-        indent#:=2/5*sluralpha*atan(slurbeta*b#);
-        height:=(indent+h)*d;
-        z1=(0,0);
-        z2=(b,0);
-        z3=(indent,height);
-        z4=(b-indent,height);
-
-       boogje:=boogje rotated angle(dxs,dys);
-*/
-
 void
 Bezier_bow::blow_fit ()
 {
@@ -149,22 +126,25 @@ Bezier_bow::blow_fit ()
     return;
 
   // be careful not to take too big step
-  Real f = 0.75;
+  Real f = 0.3;
   Real h1 = dy1 * f;
   control_[1].y () += h1; 
   control_[2].y () += h1; 
   return_[1].y () += h1; 
   return_[2].y () += h1; 
 
+  calc_bezier ();
   Real dy2 = check_fit_f ();
   if (!dy2)
     return;
 
 #ifndef STANDALONE
-  Real epsilon = paper_l_->rule_thickness ();
+  Real internote_f = paper_l_->internote_f ();
 #else
-  Real epsilon = 1.5 * 0.4 PT;
+  Real internote_f = STAFFHEIGHT / 8;
 #endif
+
+  Real epsilon = internote_f / 4;
   if (abs (dy2 - dy1) < epsilon)
     return;
   
@@ -188,10 +168,30 @@ Bezier_bow::blow_fit ()
   Real b = dy1;
   Real h = -b / a;
 
+  if (sign (h) != sign (h1))
+    return;
+
+  if (sign (h) != sign (h1))
+    return;
+
   control_[1].y () += -h1 +h; 
-  control_[2].y () = -h1 +h; 
-  return_[1].y () = -h1 +h;
-  return_[2].y () = -h1 +h; 
+  control_[2].y () += -h1 +h; 
+  return_[1].y () += -h1 +h;
+  return_[2].y () += -h1 +h; 
+}
+
+void
+Bezier_bow::calc_bezier ()
+{
+  Real s = sqrt (control_[3].x () * control_[3].x () 
+    + control_[1].y () * control_[2].y ());
+#ifndef STANDALONE
+  Real internote = paper_l_->internote_f ();
+#else
+  Real internote = STAFFHEIGHT / 8;
+#endif
+  int steps = (int)rint (s / internote);
+  Bezier::calc (steps);
 }
 
 Real
@@ -199,12 +199,13 @@ Bezier_bow::calc_f (Real height)
 {
   transform ();
   calc_default (height);
-  Bezier::calc ();
-  
+
+  calc_bezier ();
+
   Real dy = check_fit_f ();
   calc_return (0, 0);
 
-  transform_controls_back ();
+  transform_back ();
   return dy;
 }
 
@@ -212,50 +213,154 @@ void
 Bezier_bow::calc ()
 {
   transform ();
-  calc_default (0);
-  Bezier::calc ();
+
+  calc_controls ();
+
+  transform_back ();
+}
+
+/*
+  [TODO]
+    * see if it works
+    * document in Documentation/fonts.tex
+ */
+
+/*
+  Clipping
+
+  This function tries to address two issues:
+    * the tangents of the slur should always point inwards 
+      in the actual slur, i.e.  *after rotating back*.
+
+    * slurs shouldn't be too high 
+      let's try : h <= 1.2 b && h <= 3 staffheight?
+
+  We could calculate the tangent of the bezier curve from
+  both ends going inward, and clip the slur at the point
+  where the tangent (after rotation) points up (or inward
+  with a certain maximum angle).
+  
+  However, we assume that real clipping is not the best
+  answer.  We expect that moving the outer control point up 
+  if the slur becomes too high will result in a nicer slur 
+  after recalculation.
+
+  Knowing that the tangent is the line through the first
+  two control points, we'll clip (move the outer control
+  point upwards) too if the tangent points outwards.
+ */
+
+bool
+Bezier_bow::calc_clipping ()
+{
+#ifndef STANDALONE
+  Real clip_height = paper_l_->get_var ("slur_clip_height");
+  Real clip_ratio = paper_l_->get_var ("slur_clip_ratio");
+  Real clip_angle = paper_l_->get_var ("slur_clip_angle");
+#else
+  Real staffsize_f = STAFFHEIGHT;
+  Real clip_height = 3.0 * staffsize_f;
+  Real clip_ratio = 1.2;
+  Real clip_angle = 100;
+#endif
+
+  Real b = control_[3].x () - control_[0].x ();
+  Real clip_h = clip_ratio * b <? clip_height;
+  Real begin_h = control_[1].y () - control_[0].y ();
+  Real end_h = control_[2].y () - control_[3].y ();
+  Real begin_dy = 0 >? begin_h - clip_h;
+  Real end_dy = 0 >? end_h - clip_h;
   
-  if (check_fit_bo ())
-    calc_return (0, 0);
+  Real pi = M_PI;
+  Real begin_alpha = (control_[1] - control_[0]).arg () + dir_ * alpha_;
+  Real end_alpha = pi -  (control_[2] - control_[3]).arg () - dir_ * alpha_;
+
+  Real max_alpha = clip_angle / 90 * pi / 2;
+  if ((begin_dy < 0) && (end_dy < 0)
+    && (begin_alpha < max_alpha) && (end_alpha < max_alpha))
+    return false;
+
+  transform_back ();
+
+  bool again = true;
+
+  if ((begin_dy > 0) || (end_dy > 0))
+    {
+      Real dy = (begin_dy + end_dy) / 4;
+      dy *= cos (alpha_);
+      encompass_[0].y () += dir_ * dy;
+      encompass_[encompass_.size () - 1].y () += dir_ * dy;
+    }
   else
     {
-      calc_controls ();
-      blow_fit ();
+      //ugh
+      Real c = 0.4;
+      if (begin_alpha >= max_alpha)
+       begin_dy = 0 >? c * begin_alpha / max_alpha * begin_h;
+      if (end_alpha >= max_alpha)
+       end_dy = 0 >? c * end_alpha / max_alpha * end_h;
+
+      encompass_[0].y () += dir_ * begin_dy;
+      encompass_[encompass_.size () - 1].y () += dir_ * end_dy;
+
+      Offset delta = encompass_[encompass_.size () - 1] - encompass_[0];
+      alpha_ = delta.arg ();
     }
 
-  transform_controls_back ();
+  transform ();
+
+  return again;
+}
+
+void
+Bezier_bow::calc_controls ()
+{
+  for (int i = 0; i < 3; i++)
+    {
+      if (i && !calc_clipping ())
+       return;
+
+      calc_default (0);
+      calc_bezier ();
+      
+      if (check_fit_bo ())
+        {
+         calc_return (0, 0);
+         return;
+       }
+      calc_tangent_controls ();
+
+      blow_fit ();
+      // ugh
+      blow_fit ();
+    }
 }
 
 void
 Bezier_bow::calc_return (Real begin_alpha, Real end_alpha)
 {
 #ifndef STANDALONE
-  Real thick = 1.8 * paper_l_->rule_thickness ();
+  Real thick = paper_l_->get_var ("slur_thickness");
 #else
-  Real thick = 10.0 * 1.8 * 0.4 PT;
+  Real thick = 1.8 * 0.4 PT;
 #endif
+
   return_[0] = control_[3];
+  return_[3] = control_[0];
 
   return_[1] = control_[2] - thick * complex_exp (Offset (0, 90 + end_alpha));
-  return_[2] = control_[1] - thick * complex_exp (Offset (0, 90 - begin_alpha));  
-  
-  /*
-  return_[1].x () = control_[2].x () - thick * cos (90 + end_alpha);
-  return_[1].y () = control_[2].y () - thick * sin (90 + end_alpha);
-  return_[2].x () = control_[1].x () - thick * cos (90 - begin_alpha);
-  return_[2].y () = control_[1].y () - thick * sin (90 - begin_alpha);
-  */
-  return_[3] = control_[0];
+  return_[2] = control_[1] 
+    - thick * complex_exp (Offset (0, 90 - begin_alpha));  
 }
 
+/*
+ See Documentation/fonts.tex
+ */
 void
-Bezier_bow::calc_controls ()
+Bezier_bow::calc_tangent_controls ()
 {
-  // ugh: tooo steep
-//  Real default_rc = atan (control_[1].y () / control_[1].x ());
-  
   Offset ijk_p (control_[3].x () / 2, control_[1].y ());
-  SLUR_DOUT << "ijk: " << ijk_p.x () << ", " << ijk_p.y () << endl;
+  BEZIER_BOW_DOUT << "ijk: " << ijk_p.x () << ", " << ijk_p.y () << endl;
 
   Real default_rc = ijk_p.y () / ijk_p.x ();
 
@@ -269,17 +374,16 @@ Bezier_bow::calc_controls ()
       begin_rc = default_rc;
     }
 
-  // ugh
   Curve reversed;
   reversed.set_size (encompass_.size ());
   Real b = control_[3].x ();
   for (int i = 0; i < encompass_.size (); i++ )
     {
-      reversed[i] = Offset (b,0) - encompass_[encompass_.size () - i -1];
-      /*
+      //       b     1  0
+      // r  =     -        *  c 
+      //       0     0 -1   
       reversed[i].x () = b - encompass_[encompass_.size () - i - 1].x ();
       reversed[i].y () = encompass_[encompass_.size () - i - 1].y ();
-      */
     }
 
   int end_disturb = reversed.largest_disturbing ();
@@ -292,8 +396,8 @@ Bezier_bow::calc_controls ()
       end_p = ijk_p;
       end_rc = default_rc;
     }
-  SLUR_DOUT << "begin " << begin_p.x () << ", " << begin_p.y () << endl;
-  SLUR_DOUT << "end " << end_p.x () << ", " << end_p.y () << endl;
+  BEZIER_BOW_DOUT << "begin " << begin_p.x () << ", " << begin_p.y () << endl;
+  BEZIER_BOW_DOUT << "end " << end_p.x () << ", " << end_p.y () << endl;
 
   Real height =control_[1].y (); 
   for (int i = 0; i < encompass_.size (); i++ )
@@ -301,7 +405,13 @@ Bezier_bow::calc_controls ()
 
   // emperic computer science:
   //   * tangents somewhat steeper than minimal line
+#ifndef STANDALONE
+  Real internote = paper_l_->internote_f ();
+  Real rc_correct = paper_l_->get_var ("slur_rc_factor");
+#else
+  Real internote = STAFFHEIGHT / 8;
   Real rc_correct = 2.4;
+#endif
 
   begin_rc *= rc_correct;
   end_rc *= rc_correct;
@@ -312,11 +422,11 @@ Bezier_bow::calc_controls ()
   Real end_alpha = atan (-end_rc);
   Real theta = (begin_alpha - end_alpha) / 2;
 
+  Real epsilon = internote / 5;
+
   // if we have two disturbing points, have height line through those...
-  /*
-    UGH UGH UGH! NEVER compare floats with == 
-   */
-  if (!((begin_p.x () == end_p.x ()) && (begin_p.y () == end_p.y ())))
+  if (!((abs (begin_p.x () - end_p.x ()) < epsilon)
+    && (abs (begin_p.y () - end_p.y ()) < epsilon)))
       theta = atan (end_p.y () - begin_p.y ()) / (end_p.x () - begin_p.x ());
 
   Real rc3 = tan (theta);
@@ -327,17 +437,17 @@ Bezier_bow::calc_controls ()
   Real c3 = begin_p.y () > end_p.y () ? begin_p.y () 
     - rc3 * begin_p.x () : end_p.y () - rc3 * end_p.x ();
 
-  SLUR_DOUT << "y1 = " << rc1 << " x + 0" << endl;
-  SLUR_DOUT << "y2 = " << rc2 << " x + " << c2 << endl;
-  SLUR_DOUT << "y3 = " << rc3 << " x + " << c3 << endl;
+  BEZIER_BOW_DOUT << "y1 = " << rc1 << " x + 0" << endl;
+  BEZIER_BOW_DOUT << "y2 = " << rc2 << " x + " << c2 << endl;
+  BEZIER_BOW_DOUT << "y3 = " << rc3 << " x + " << c3 << endl;
   control_[1].x () = c3 / (rc1 - rc3);
   control_[1].y () = rc1 * control_[1].x ();
   control_[2].x () = (c3 - c2) / (rc2 - rc3);
-  SLUR_DOUT << "c2.x () = " << control_[2].x () << endl;
-  SLUR_DOUT << "(c3 - c2) = " << (c3 - c2) << endl;
-  SLUR_DOUT << "(rc2 - rc3) = " << (rc2 - rc3) << endl;
+  BEZIER_BOW_DOUT << "c2.x () = " << control_[2].x () << endl;
+  BEZIER_BOW_DOUT << "(c3 - c2) = " << (c3 - c2) << endl;
+  BEZIER_BOW_DOUT << "(rc2 - rc3) = " << (rc2 - rc3) << endl;
   control_[2].y () = rc2 * control_[2].x () + c2;
-  SLUR_DOUT << "c2.y ()" << control_[2].y () << endl;
+  BEZIER_BOW_DOUT << "c2.y ()" << control_[2].y () << endl;
 
   calc_return (begin_alpha, end_alpha);
 }
@@ -346,8 +456,10 @@ bool
 Bezier_bow::check_fit_bo ()
 {
   for (int i = 1; i < encompass_.size () - 1; i++)
-    if (encompass_[i].y () > y (encompass_[i].x ()))
-      return false;
+    if ((encompass_[i].x () > encompass_[0].x ())
+      && (encompass_[i].x () < encompass_[encompass_.size () -1].x ()))
+      if (encompass_[i].y () > y (encompass_[i].x ()))
+       return false;
   return true;
 }
 
@@ -356,7 +468,9 @@ Bezier_bow::check_fit_f ()
 {
   Real dy = 0;
   for (int i = 1; i < encompass_.size () - 1; i++)
-    dy = dy >? (encompass_[i].y () - y (encompass_[i].x ()));
+    if ((encompass_[i].x () > encompass_[0].x ())
+      && (encompass_[i].x () < encompass_[encompass_.size () -1].x ()))
+      dy = dy >? (encompass_[i].y () - y (encompass_[i].x ()));
   return dy;
 }
 
@@ -374,12 +488,8 @@ Bezier_bow::transform ()
   encompass_.translate (-origin_);
 
   Offset delta = encompass_[encompass_.size () - 1] - encompass_[0];
-  /*
-  Real dx = encompass_[encompass_.size () - 1].x () - encompass_[0].x (); 
-  Real dy = encompass_[encompass_.size () - 1].y () - encompass_[0].y ();
-  */
-
   alpha_ = delta.arg ();
+
   encompass_.rotate (-alpha_);
 
   if (dir_ == DOWN)
@@ -387,10 +497,8 @@ Bezier_bow::transform ()
 }
 
 void
-Bezier_bow::transform_controls_back ()
+Bezier_bow::transform_back ()
 {
-  // silly name; let's transform encompass back too
-  // to allow recalculation without re-set()ting encompass array
   if (dir_ == DOWN)
     {
       control_.flipy ();
@@ -408,40 +516,45 @@ Bezier_bow::transform_controls_back ()
   encompass_.translate (origin_);
 }
 
+/*
+ See Documentation/fonts.tex
+ */
 void
 Bezier_bow::calc_default (Real h)
 {
   Real pi = M_PI;
 #ifndef STANDALONE
-  Real staffsize_f = paper_l_->get_var ("barsize");
+  Real height_limit = paper_l_->get_var ("slur_height_limit");
+  Real ratio = paper_l_->get_var ("slur_ratio");
 #else
-  Real staffsize_f = 16 PT;
-#endif
-
+  Real staffsize_f = STAFFHEIGHT;
   Real height_limit = staffsize_f;
-  Real alpha = height_limit * pi / 2.0;
   Real ratio = 1.0/3.0;
-  Real beta = 3.0/4.0 * pi * ratio/alpha;
-
-
-  Offset delta (encompass_[encompass_.size () - 1].x () - encompass_[0].x (), 0);
+#endif
 
-  Real d = 1;
+  Real alpha = height_limit * 2.0 / pi;
+  Real beta = pi * ratio / (2.0 * height_limit);
 
+  Offset delta (encompass_[encompass_.size () - 1].x () 
+    - encompass_[0].x (), 0);
   Real b = delta.length ();
-  Real indent = 2.0/5.0 * alpha * atan (beta * b);
-  // ugh, ugly height hack, see lily-ps-defs.tex
-  Real height = (indent + h) * d;
+  Real indent = alpha * atan (beta * b);
+  Real height = indent + h;
  
-//  Offset control[4] = {0, 0, indent, height, b - indent, height, b, 0 };
+#define RESIZE_ICE
+#ifndef RESIZE_ICE
   Array<Offset> control;
   control.push (Offset (0, 0));
   control.push (Offset (indent, height));
   control.push (Offset (b - indent, height));
   control.push (Offset (b, 0));
+#else
+  Array<Offset> control (4);
+  control[0] = Offset (0, 0);
+  control[1] = Offset (indent, height);
+  control[2] = Offset (b - indent, height);
+  control[3] = Offset (b, 0);
+#endif
   Bezier::set (control);
-//  Real phi = dx ? atan (dy/dx) : sign (dy) * pi / 2.0;
-//  control.rotate (phi);
 }