lily/midi-item.cc

   1 /*
   2   midi-item.cc -- implement Midi items.
   3
   4   source file of the GNU LilyPond music typesetter
   5
   6   (c) 1997 Jan Nieuwenhuizen <jan@digicash.com>
   7  */
   8
   9 #include "proto.hh"
  10 #include "plist.hh"
  11 #include "pcursor.hh"
  12 #include "debug.hh"
  13 #include "misc.hh"
  14 #include "string.hh"
  15 #include "string-convert.hh"
  16 #include "command-request.hh"
  17 #include "musical-request.hh"
  18 #include "midi-item.hh"
  19 #include "midi-stream.hh"
  20 #include "audio-item.hh"
  21
  22 IMPLEMENT_IS_TYPE_B (Midi_item);
  23 IMPLEMENT_IS_TYPE_B1 (Midi_chunk, Midi_item);
  24 IMPLEMENT_IS_TYPE_B1 (Midi_duration, Midi_item);
  25 IMPLEMENT_IS_TYPE_B1 (Midi_header, Midi_chunk);
  26 IMPLEMENT_IS_TYPE_B1 (Midi_instrument, Midi_item);
  27 IMPLEMENT_IS_TYPE_B1 (Midi_key,Midi_item);
  28 IMPLEMENT_IS_TYPE_B1 (Midi_meter, Midi_item);
  29 IMPLEMENT_IS_TYPE_B1 (Midi_note, Midi_item);
  30 IMPLEMENT_IS_TYPE_B1 (Midi_note_off, Midi_item);
  31 IMPLEMENT_IS_TYPE_B1 (Midi_tempo, Midi_item);
  32 IMPLEMENT_IS_TYPE_B1 (Midi_text, Midi_item);
  33 IMPLEMENT_IS_TYPE_B1 (Midi_track, Midi_chunk);
  34
  35 Midi_chunk::Midi_chunk ()
  36   : Midi_item (0)
  37 {
  38 }
  39
  40 void
  41 Midi_chunk::set (String header_str, String data_str, String footer_str)
  42 {
  43   data_str_ = data_str;
  44   footer_str_ = footer_str;
  45   header_str_ = header_str;
  46 }
  47
  48 String
  49 Midi_chunk::data_str () const
  50 {
  51   return data_str_;
  52 }
  53
  54 String
  55 Midi_chunk::str () const
  56 {
  57   String str = header_str_;
  58   String dat = data_str ();
  59   // huh, huh??
  60 //  String length_str = String_convert::i2hex_str (dat.length_i ()
  61   String length_str = String_convert::i2hex_str (data_str_.length_i ()
  62     + footer_str_.length_i (), 8, '0');
  63   length_str = String_convert::hex2bin_str (length_str);
  64   str += length_str;
  65   str += dat;
  66   str += footer_str_;
  67   return str;
  68 }
  69
  70 Midi_duration::Midi_duration (Real seconds_f)
  71   : Midi_item (0)
  72 {
  73   seconds_f_ = seconds_f;
  74 }
  75
  76 String
  77 Midi_duration::str () const
  78 {
  79   return String ("<duration: ") + String (seconds_f_) + ">";
  80 }
  81
  82 Midi_event::Midi_event (Moment delta_mom, Midi_item* mitem_p)
  83 {
  84   delta_mom_ = delta_mom;
  85   mitem_p_ = mitem_p;
  86 }
  87
  88 Midi_event::~Midi_event ()
  89 {
  90 // uhuh
  91 //  delete mitem_p_;
  92 }
  93
  94 String
  95 Midi_event::str () const
  96 {
  97   int delta_i = delta_mom_ * Moment (Duration::division_1_i_s);
  98   String delta_str = Midi_item::i2varint_str (delta_i);
  99   String mitem_str = mitem_p_->str ();
 100   assert (mitem_str.length_i ());
 101   return delta_str + mitem_str;
 102 }
 103
 104
 105 Midi_header::Midi_header (int format_i, int tracks_i, int clocks_per_4_i)
 106   : Midi_chunk ()
 107 {
 108   String str;
 109
 110   String format_str = String_convert::i2hex_str (format_i, 4, '0');
 111   str += String_convert::hex2bin_str (format_str);
 112
 113   String tracks_str = String_convert::i2hex_str (tracks_i, 4, '0');
 114   str += String_convert::hex2bin_str (tracks_str);
 115
 116   String tempo_str = String_convert::i2hex_str (clocks_per_4_i, 4, '0');
 117   str += String_convert::hex2bin_str (tempo_str);
 118
 119   set ("MThd", str, "");
 120 }
 121
 122 char const* const instrument_name_sz_a_[ ] = {
 123
 124   /* default is usually piano */
 125   /* 0 "piano", */
 126
 127           /* (1-8 piano) */
 128           /* 1 */ "acoustic grand",
 129           /* 2 */ "bright acoustic",
 130           /* 3 */ "electric grand",
 131           /* 4 */ "honky-tonk",
 132           /* 5 */ "electric piano 1",
 133           /* 6 */ "electric piano 2",
 134           /* 7 */ "harpsichord",
 135           /* 8 */ "clav",
 136
 137           /* (9-16 chrom percussion) */
 138           /* 9 */ "celesta",
 139           /* 10 */ "glockenspiel",
 140           /* 11 */ "music box",
 141           /* 12 */ "vibraphone",
 142           /* 13 */ "marimba",
 143           /* 14 */ "xylophone",
 144           /* 15 */ "tubular bells",
 145           /* 16 */ "dulcimer",
 146
 147           /* (17-24 organ) */
 148           /* 17 */ "drawbar organ",
 149           /* 18 */ "percussive organ",
 150           /* 19 */ "rock organ",
 151           /* 20 */ "church organ",
 152           /* 21 */ "reed organ",
 153           /* 22 */ "accoridan",
 154           /* 23 */ "harmonica",
 155           /* 24 */ "tango accordian",
 156
 157           /* (25-32 guitar) */
 158           /* 25 */ "acoustic guitar (nylon)",
 159           /* 26 */ "acoustic guitar (steel)",
 160           /* 27 */ "electric guitar (jazz)",
 161           /* 28 */ "electric guitar (clean)",
 162           /* 29 */ "electric guitar (muted)",
 163           /* 30 */ "overdriven guitar",
 164           /* 31 */ "distortion guitar",
 165           /* 32 */ "guitar harmonics",
 166
 167           /* (33-40 bass) */
 168           /* 33 */ "acoustic bass",
 169           /* 34 */ "electric bass (finger)",
 170           /* 35 */ "electric bass (pick)",
 171           /* 36 */ "fretless bass",
 172           /* 37 */ "slap bass 1",
 173           /* 38 */ "slap bass 2",
 174           /* 39 */ "synth bass 1",
 175           /* 40 */ "synth bass 2",
 176
 177           /* (41-48 strings) */
 178           /* 41 */ "violin",
 179           /* 42 */ "viola",
 180           /* 43 */ "cello",
 181           /* 44 */ "contrabass",
 182           /* 45 */ "tremolo strings",
 183           /* 46 */ "pizzicato strings",
 184           /* 47 */ "orchestral strings",
 185           /* 48 */ "timpani",
 186
 187           /* (49-56 ensemble) */
 188           /* 49 */ "string ensemble 1",
 189           /* 50 */ "string ensemble 2",
 190           /* 51 */ "synthstrings 1",
 191           /* 52 */ "synthstrings 2",
 192           /* 53 */ "choir aahs",
 193           /* 54 */ "voice oohs",
 194           /* 55 */ "synth voice",
 195           /* 56 */ "orchestra hit",
 196
 197           /* (57-64 brass) */
 198           /* 57 */ "trumpet",
 199           /* 58 */ "trombone",
 200           /* 59 */ "tuba",
 201           /* 60 */ "muted trumpet",
 202           /* 61 */ "french horn",
 203           /* 62 */ "brass section",
 204           /* 63 */ "synthbrass 1",
 205           /* 64 */ "synthbrass 2",
 206
 207           /* (65-72 reed) */
 208           /* 65 */ "soprano sax",
 209           /* 66 */ "alto sax",
 210           /* 67 */ "tenor sax",
 211           /* 68 */ "baritone sax",
 212           /* 69 */ "oboe",
 213           /* 70 */ "english horn",
 214           /* 71 */ "bassoon",
 215           /* 72 */ "clarinet",
 216
 217           /* (73-80 pipe) */
 218           /* 73 */ "piccolo",
 219           /* 74 */ "flute",
 220           /* 75 */ "recorder",
 221           /* 76 */ "pan flute",
 222           /* 77 */ "blown bottle",
 223           /* 78 */ "skakuhachi",
 224           /* 79 */ "whistle",
 225           /* 80 */ "ocarina",
 226
 227           /* (81-88 synth lead) */
 228           /* 81 */ "lead 1 (square)",
 229           /* 82 */ "lead 2 (sawtooth)",
 230           /* 83 */ "lead 3 (calliope)",
 231           /* 84 */ "lead 4 (chiff)",
 232           /* 85 */ "lead 5 (charang)",
 233           /* 86 */ "lead 6 (voice)",
 234           /* 87 */ "lead 7 (fifths)",
 235           /* 88 */ "lead 8 (bass+lead)",
 236
 237           /* (89-96 synth pad) */
 238           /* 89 */ "pad 1 (new age)",
 239           /* 90 */ "pad 2 (warm)",
 240           /* 91 */ "pad 3 (polysynth)",
 241           /* 92 */ "pad 4 (choir)",
 242           /* 93 */ "pad 5 (bowed)",
 243           /* 94 */ "pad 6 (metallic)",
 244           /* 95 */ "pad 7 (halo)",
 245           /* 96 */ "pad 8 (sweep)",
 246
 247           /* (97-104 synth effects) */
 248           /* 97 */ "fx 1 (rain)",
 249           /* 98 */ "fx 2 (soundtrack)",
 250           /* 99 */ "fx 3 (crystal)",
 251           /* 100 */ "fx 4 (atmosphere)",
 252           /* 101 */ "fx 5 (brightness)",
 253           /* 102 */ "fx 6 (goblins)",
 254           /* 103 */ "fx 7 (echoes)",
 255           /* 104 */ "fx 8 (sci-fi)",
 256
 257           /* (105-112 ethnic) */
 258           /* 105 */ "sitar",
 259           /* 106 */ "banjo",
 260           /* 107 */ "shamisen",
 261           /* 108 */ "koto",
 262           /* 109 */ "kalimba",
 263           /* 110 */ "bagpipe",
 264           /* 111 */ "fiddle",
 265           /* 112 */ "shanai",
 266
 267           /* (113-120 percussive) */
 268           /* 113 */ "tinkle bell",
 269           /* 114 */ "agogo",
 270           /* 115 */ "steel drums",
 271           /* 116 */ "woodblock",
 272           /* 117 */ "taiko drum",
 273           /* 118 */ "melodic tom",
 274           /* 119 */ "synth drum",
 275           /* 120 */ "reverse cymbal",
 276
 277           /* (121-128 sound effects) */
 278           /* 121 */ "guitar fret noise",
 279           /* 122 */ "breath noise",
 280           /* 123 */ "seashore",
 281           /* 124 */ "bird tweet",
 282           /* 125 */ "telephone ring",
 283           /* 126 */ "helicopter",
 284           /* 127 */ "applause",
 285           /* 128 */ "gunshot",
 286           0
 287 };
 288
 289 Midi_instrument::Midi_instrument (int channel_i, String instrument_str)
 290   : Midi_item (0)
 291 {
 292   instrument_str_ = instrument_str;
 293   instrument_str_.to_lower ();
 294   channel_i_ = channel_i;
 295 }
 296
 297 Midi_item::~Midi_item ()
 298 {
 299 }
 300
 301 String
 302 Midi_instrument::str () const
 303 {
 304   Byte program_byte = 0;
 305   for (int i = 0; instrument_name_sz_a_[i]; i++)
 306     if (instrument_str_ == String (instrument_name_sz_a_[ i ]))
 307       {
 308         program_byte = (Byte)i;
 309         break;
 310       }
 311
 312   String str = String ( (char) (0xc0 + channel_i_));
 313   str += String ( (char)program_byte);
 314   return str;
 315 }
 316
 317 Midi_item::Midi_item (Audio_item* audio_item_l)
 318 {
 319   audio_item_l_ = audio_item_l;
 320   channel_i_ = 0;
 321 }
 322
 323 String
 324 Midi_item::i2varint_str (int i)
 325 {
 326   int buffer_i = i & 0x7f;
 327   while ( (i >>= 7) > 0)
 328     {
 329       buffer_i <<= 8;
 330       buffer_i |= 0x80;
 331       buffer_i += (i & 0x7f);
 332     }
 333
 334   String str;
 335   while (1)
 336     {
 337       str += (char)buffer_i;
 338       if (buffer_i & 0x80)
 339         buffer_i >>= 8;
 340       else
 341         break;
 342     }
 343   return str;
 344 }
 345
 346 Midi_key::Midi_key (Audio_item* audio_item_l)
 347   : Midi_item (audio_item_l)
 348 {
 349 }
 350
 351 String
 352 Midi_key::str () const
 353 {
 354   Key_change_req* k = audio_item_l_->req_l_->command ()->keychange ();
 355   int sharps_i = k->sharps_i ();
 356   int flats_i = k->flats_i ();
 357
 358   // midi cannot handle non-conventional keys
 359   if (flats_i && sharps_i)
 360     return "";
 361   int accidentals_i = sharps_i - flats_i;
 362
 363   String str = "ff5902";
 364   str += String_convert::i2hex_str (accidentals_i, 2, '0');
 365   int minor_i = k->minor_b ();
 366   str += String_convert::i2hex_str (minor_i, 2, '0');
 367   return String_convert::hex2bin_str (str);
 368 }
 369
 370 Midi_meter::Midi_meter (Audio_item* audio_item_l)
 371   : Midi_item (audio_item_l)
 372 {
 373   clocks_per_1_i_ = 18;
 374 }
 375
 376 String
 377 Midi_meter::str () const
 378 {
 379   Meter_change_req* m = audio_item_l_->req_l_->command ()->meterchange ();
 380   int num_i = m->beats_i_;
 381   int den_i = m->one_beat_i_;
 382
 383   String str = "ff5804";
 384   str += String_convert::i2hex_str (num_i, 2, '0');
 385   str += String_convert::i2hex_str (intlog2 (den_i) , 2, '0');
 386   str += String_convert::i2hex_str (clocks_per_1_i_, 2, '0');
 387   str += String_convert::i2hex_str (8, 2, '0');
 388   return String_convert::hex2bin_str (str);
 389 }
 390
 391 Midi_note::Midi_note (Audio_item* audio_item_l)
 392   : Midi_item (audio_item_l)
 393 {
 394   dynamic_byte_ = 0x7f;
 395 }
 396
 397 Moment
 398 Midi_note::duration () const
 399 {
 400   return audio_item_l_->req_l_->musical ()->rhythmic ()->duration ();
 401 }
 402
 403 int
 404 Midi_note::pitch_i () const
 405 {
 406   return audio_item_l_->req_l_->musical ()->melodic ()->pitch ();
 407 }
 408
 409 String
 410 Midi_note::str () const
 411 {
 412   if (pitch_i () == INT_MAX)
 413     return String ("");
 414
 415   Byte status_byte = (char) (0x90 + channel_i_);
 416
 417   String str = String ( (char)status_byte);
 418   str += (char) (pitch_i () + c0_pitch_i_c_);
 419
 420   // poor man's staff dynamics:
 421   str += (char) (dynamic_byte_ - 0x10 * channel_i_);
 422
 423   return str;
 424 }
 425
 426 Midi_note_off::Midi_note_off (Midi_note* midi_note_l)
 427   : Midi_item (midi_note_l->audio_item_l_)
 428 {
 429   // 0x64 is supposed to be neutral, but let's try
 430   aftertouch_byte_ = 0x64;
 431   channel_i_ = midi_note_l->channel_i_;
 432 }
 433
 434 int
 435 Midi_note_off::pitch_i () const
 436 {
 437   return audio_item_l_->req_l_->musical ()->melodic ()->pitch ();
 438 }
 439
 440 String
 441 Midi_note_off::str () const
 442 {
 443   if (pitch_i () == INT_MAX)
 444     return String ("");
 445
 446   Byte status_byte = (char) (0x80 + channel_i_);
 447
 448   String str = String ( (char)status_byte);
 449   str += (char) (pitch_i () + Midi_note::c0_pitch_i_c_);
 450   str += (char)aftertouch_byte_;
 451   return str;
 452 }
 453
 454 Midi_tempo::Midi_tempo (Audio_item* audio_item_l)
 455   : Midi_item (audio_item_l)
 456 {
 457   per_minute_4_i_ = ( (Audio_tempo*)audio_item_l_)->per_minute_4_i_;
 458 }
 459
 460 Midi_tempo::Midi_tempo (int per_minute_4_i)
 461   : Midi_item (0)
 462 {
 463   per_minute_4_i_ = per_minute_4_i;
 464 }
 465
 466 String
 467 Midi_tempo::str () const
 468 {
 469   int useconds_per_4_i = 60 * (int)1e6 / per_minute_4_i_;
 470   String str = "ff5103";
 471   str += String_convert::i2hex_str (useconds_per_4_i, 6, '0');
 472   return String_convert::hex2bin_str (str);
 473 }
 474
 475 Midi_text::Midi_text (Audio_item* audio_item_l)
 476   : Midi_item (audio_item_l)
 477 {
 478   text_str_ = ( (Audio_text*)audio_item_l_)->text_str_;
 479   type_ = (Type) ( (Audio_text*)audio_item_l_)->type_;
 480 }
 481
 482 Midi_text::Midi_text (Midi_text::Type type, String text_str)
 483   : Midi_item (0)
 484 {
 485   text_str_ = text_str;
 486   type_ = type;
 487 }
 488
 489 String
 490 Midi_text::str () const
 491 {
 492   String str = "ff" + String_convert::i2hex_str (type_, 2, '0');
 493   str = String_convert::hex2bin_str (str);
 494   str += i2varint_str (text_str_.length_i ());
 495   str += text_str_;
 496   return str;
 497 }
 498
 499 Midi_track::Midi_track ()
 500   : Midi_chunk ()
 501 {
 502   //                4D 54 72 6B     MTrk
 503   //                00 00 00 3B     chunk length (59)
 504   //        00      FF 58 04 04 02 18 08    time signature
 505   //        00      FF 51 03 07 A1 20       tempo
 506
 507 // FF 59 02 sf mi  Key Signature
 508 //         sf = -7:  7 flats
 509 //         sf = -1:  1 flat
 510 //         sf = 0:  key of C
 511 //         sf = 1:  1 sharp
 512 //         sf = 7: 7 sharps
 513 //         mi = 0:  major key
 514 //         mi = 1:  minor key
 515
 516   number_i_ = 0;
 517
 518   char const* data_ch_C = ""
 519     //        "00" "ff58" "0404" "0218" "08"
 520     //  "00" "ff51" "0307" "a120"
 521     // why a key at all, in midi?
 522     // key: C
 523     //  "00" "ff59" "02" "00" "00"
 524     // key: F (scsii-menuetto)
 525     //                            "00" "ff59" "02" "ff" "00"
 526         ;
 527
 528   String data_str;
 529   // only for format 0 (currently using format 1)?
 530   data_str += String_convert::hex2bin_str (data_ch_C);
 531
 532   char const* footer_ch_C = "00" "ff2f" "00";
 533   String footer_str = String_convert::hex2bin_str (footer_ch_C);
 534
 535   set ("MTrk", data_str, footer_str);
 536 }
 537
 538 void
 539 Midi_track::add (Moment delta_time_mom, Midi_item* mitem_p)
 540 {
 541   assert (delta_time_mom >= Moment (0));
 542
 543   event_p_list_.bottom ().add (new Midi_event (delta_time_mom, mitem_p));
 544 }
 545
 546 String
 547 Midi_track::data_str () const
 548 {
 549   String str = Midi_chunk::data_str ();
 550   if (check_debug && !monitor->silent_b ("Midistrings"))
 551     str += "\n";
 552   for (PCursor<Midi_event*> i (event_p_list_); i.ok (); i++)
 553     {
 554       str += i->str ();
 555       if (check_debug && !monitor->silent_b ("Midistrings"))
 556         str += "\n";
 557     }
 558   return str;
 559 }
 560
 561 Midi_track::~Midi_track ()
 562 {
 563 }