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--1999 Jan Nieuwenhuizen <janneke@gnu.org>
   7  */
   8
   9 #include "proto.hh"
  10 #include "debug.hh"
  11 #include "misc.hh"
  12 #include "string.hh"
  13 #include "string-convert.hh"
  14 #include "command-request.hh"
  15 #include "musical-request.hh"
  16 #include "midi-item.hh"
  17 #include "midi-stream.hh"
  18 #include "audio-item.hh"
  19
  20 #include "killing-cons.tcc"
  21
  22 Midi_chunk::Midi_chunk ()
  23   : Midi_item (0)
  24 {
  25 }
  26
  27 void
  28 Midi_chunk::set (String header_str, String data_str, String footer_str)
  29 {
  30   data_str_ = data_str;
  31   footer_str_ = footer_str;
  32   header_str_ = header_str;
  33 }
  34
  35 String
  36 Midi_chunk::data_str () const
  37 {
  38   return data_str_;
  39 }
  40
  41 String
  42 Midi_chunk::str () const
  43 {
  44   String str = header_str_;
  45   String dat = data_str ();
  46 #if 1
  47   String length_str = String_convert::i2hex_str (dat.length_i ()
  48 #else
  49   // huh, huh??
  50   String length_str = String_convert::i2hex_str (data_str_.length_i ()
  51 #endif
  52     + footer_str_.length_i (), 8, '0');
  53   length_str = String_convert::hex2bin_str (length_str);
  54   str += length_str;
  55   str += dat;
  56   str += footer_str_;
  57   return str;
  58 }
  59
  60 Midi_duration::Midi_duration (Real seconds_f)
  61   : Midi_item (0)
  62 {
  63   seconds_f_ = seconds_f;
  64 }
  65
  66 String
  67 Midi_duration::str () const
  68 {
  69   return String ("<duration: ") + to_str (seconds_f_) + ">";
  70 }
  71
  72 Midi_event::Midi_event (Moment delta_mom, Midi_item* mitem_p)
  73 {
  74   delta_mom_ = delta_mom;
  75   mitem_p_ = mitem_p;
  76 }
  77
  78 Midi_event::~Midi_event ()
  79 {
  80 // uhuh
  81 //  delete mitem_p_;
  82 }
  83
  84 String
  85 Midi_event::str () const
  86 {
  87   int delta_i = delta_mom_ * Moment (Duration::division_1_i_s);
  88   String delta_str = Midi_item::i2varint_str (delta_i);
  89   String mitem_str = mitem_p_->str ();
  90   assert (mitem_str.length_i ());
  91   return delta_str + mitem_str;
  92 }
  93
  94
  95 Midi_header::Midi_header (int format_i, int tracks_i, int clocks_per_4_i)
  96   : Midi_chunk ()
  97 {
  98   String str;
  99
 100   String format_str = String_convert::i2hex_str (format_i, 4, '0');
 101   str += String_convert::hex2bin_str (format_str);
 102
 103   String tracks_str = String_convert::i2hex_str (tracks_i, 4, '0');
 104   str += String_convert::hex2bin_str (tracks_str);
 105
 106   String tempo_str = String_convert::i2hex_str (clocks_per_4_i, 4, '0');
 107   str += String_convert::hex2bin_str (tempo_str);
 108
 109   set ("MThd", str, "");
 110 }
 111
 112 /* why doesn't this start at 0 ?
 113  */
 114 char const* const instrument_name_sz_a_[ ] = {
 115   /* default is usually piano */
 116   /* 0 "piano", */
 117
 118   /* (1-8 piano) */
 119   /* 1 */ "acoustic grand",
 120           /* 2 */ "bright acoustic",
 121           /* 3 */ "electric grand",
 122           /* 4 */ "honky-tonk",
 123           /* 5 */ "electric piano 1",
 124           /* 6 */ "electric piano 2",
 125           /* 7 */ "harpsichord",
 126           /* 8 */ "clav",
 127
 128           /* (9-16 chrom percussion) */
 129           /* 9 */ "celesta",
 130           /* 10 */ "glockenspiel",
 131           /* 11 */ "music box",
 132           /* 12 */ "vibraphone",
 133           /* 13 */ "marimba",
 134           /* 14 */ "xylophone",
 135           /* 15 */ "tubular bells",
 136           /* 16 */ "dulcimer",
 137
 138           /* (17-24 organ) */
 139           /* 17 */ "drawbar organ",
 140           /* 18 */ "percussive organ",
 141           /* 19 */ "rock organ",
 142           /* 20 */ "church organ",
 143           /* 21 */ "reed organ",
 144           /* 22 */ "accordion",
 145           /* 23 */ "harmonica",
 146           /* 24 */ "concertina",
 147
 148           /* (25-32 guitar) */
 149           /* 25 */ "acoustic guitar (nylon)",
 150           /* 26 */ "acoustic guitar (steel)",
 151           /* 27 */ "electric guitar (jazz)",
 152           /* 28 */ "electric guitar (clean)",
 153           /* 29 */ "electric guitar (muted)",
 154           /* 30 */ "overdriven guitar",
 155           /* 31 */ "distorted guitar",
 156           /* 32 */ "guitar harmonics",
 157
 158           /* (33-40 bass) */
 159           /* 33 */ "acoustic bass",
 160           /* 34 */ "electric bass (finger)",
 161           /* 35 */ "electric bass (pick)",
 162           /* 36 */ "fretless bass",
 163           /* 37 */ "slap bass 1",
 164           /* 38 */ "slap bass 2",
 165           /* 39 */ "synth bass 1",
 166           /* 40 */ "synth bass 2",
 167
 168           /* (41-48 strings) */
 169           /* 41 */ "violin",
 170           /* 42 */ "viola",
 171           /* 43 */ "cello",
 172           /* 44 */ "contrabass",
 173           /* 45 */ "tremolo strings",
 174           /* 46 */ "pizzicato strings",
 175           /* 47 */ "orchestral strings",
 176           /* 48 */ "timpani",
 177
 178           /* (49-56 ensemble) */
 179           /* 49 */ "string ensemble 1",
 180           /* 50 */ "string ensemble 2",
 181           /* 51 */ "synthstrings 1",
 182           /* 52 */ "synthstrings 2",
 183           /* 53 */ "choir aahs",
 184           /* 54 */ "voice oohs",
 185           /* 55 */ "synth voice",
 186           /* 56 */ "orchestra hit",
 187
 188           /* (57-64 brass) */
 189           /* 57 */ "trumpet",
 190           /* 58 */ "trombone",
 191           /* 59 */ "tuba",
 192           /* 60 */ "muted trumpet",
 193           /* 61 */ "french horn",
 194           /* 62 */ "brass section",
 195           /* 63 */ "synthbrass 1",
 196           /* 64 */ "synthbrass 2",
 197
 198           /* (65-72 reed) */
 199           /* 65 */ "soprano sax",
 200           /* 66 */ "alto sax",
 201           /* 67 */ "tenor sax",
 202           /* 68 */ "baritone sax",
 203           /* 69 */ "oboe",
 204           /* 70 */ "english horn",
 205           /* 71 */ "bassoon",
 206           /* 72 */ "clarinet",
 207
 208           /* (73-80 pipe) */
 209           /* 73 */ "piccolo",
 210           /* 74 */ "flute",
 211           /* 75 */ "recorder",
 212           /* 76 */ "pan flute",
 213           /* 77 */ "blown bottle",
 214           /* 78 */ "skakuhachi",
 215           /* 79 */ "whistle",
 216           /* 80 */ "ocarina",
 217
 218           /* (81-88 synth lead) */
 219           /* 81 */ "lead 1 (square)",
 220           /* 82 */ "lead 2 (sawtooth)",
 221           /* 83 */ "lead 3 (calliope)",
 222           /* 84 */ "lead 4 (chiff)",
 223           /* 85 */ "lead 5 (charang)",
 224           /* 86 */ "lead 6 (voice)",
 225           /* 87 */ "lead 7 (fifths)",
 226           /* 88 */ "lead 8 (bass+lead)",
 227
 228           /* (89-96 synth pad) */
 229           /* 89 */ "pad 1 (new age)",
 230           /* 90 */ "pad 2 (warm)",
 231           /* 91 */ "pad 3 (polysynth)",
 232           /* 92 */ "pad 4 (choir)",
 233           /* 93 */ "pad 5 (bowed)",
 234           /* 94 */ "pad 6 (metallic)",
 235           /* 95 */ "pad 7 (halo)",
 236           /* 96 */ "pad 8 (sweep)",
 237
 238           /* (97-104 synth effects) */
 239           /* 97 */ "fx 1 (rain)",
 240           /* 98 */ "fx 2 (soundtrack)",
 241           /* 99 */ "fx 3 (crystal)",
 242           /* 100 */ "fx 4 (atmosphere)",
 243           /* 101 */ "fx 5 (brightness)",
 244           /* 102 */ "fx 6 (goblins)",
 245           /* 103 */ "fx 7 (echoes)",
 246           /* 104 */ "fx 8 (sci-fi)",
 247
 248           /* (105-112 ethnic) */
 249           /* 105 */ "sitar",
 250           /* 106 */ "banjo",
 251           /* 107 */ "shamisen",
 252           /* 108 */ "koto",
 253           /* 109 */ "kalimba",
 254           /* 110 */ "bagpipe",
 255           /* 111 */ "fiddle",
 256           /* 112 */ "shanai",
 257
 258           /* (113-120 percussive) */
 259           /* 113 */ "tinkle bell",
 260           /* 114 */ "agogo",
 261           /* 115 */ "steel drums",
 262           /* 116 */ "woodblock",
 263           /* 117 */ "taiko drum",
 264           /* 118 */ "melodic tom",
 265           /* 119 */ "synth drum",
 266           /* 120 */ "reverse cymbal",
 267
 268           /* (121-128 sound effects) */
 269           /* 121 */ "guitar fret noise",
 270           /* 122 */ "breath noise",
 271           /* 123 */ "seashore",
 272           /* 124 */ "bird tweet",
 273           /* 125 */ "telephone ring",
 274           /* 126 */ "helicopter",
 275           /* 127 */ "applause",
 276           /* 128 */ "gunshot",
 277           0
 278 };
 279
 280 Midi_instrument::Midi_instrument (int channel_i, String instrument_str)
 281   : Midi_item (0)
 282 {
 283   instrument_str_ = instrument_str;
 284   instrument_str_.to_lower ();
 285   channel_i_ = channel_i;
 286 }
 287
 288 Midi_item::~Midi_item ()
 289 {
 290 }
 291
 292 String
 293 Midi_instrument::str () const
 294 {
 295   Byte program_byte = 0;
 296   bool found = false;
 297   for (int i = 0; !found && instrument_name_sz_a_[i]; i++)
 298     if (instrument_str_ == String (instrument_name_sz_a_[ i ]))
 299       {
 300         program_byte = (Byte)i;
 301         found = true;
 302       }
 303
 304   if (!found)
 305     {
 306       warning (_f("No such instrument: `%s'", instrument_str_.ch_C ()));
 307     }
 308
 309   String str = to_str ((char) (0xc0 + channel_i_));
 310   str += to_str ((char)program_byte);
 311   return str;
 312 }
 313
 314 Midi_item::Midi_item (Audio_item* audio_item_l)
 315 {
 316   audio_item_l_ = audio_item_l;
 317   channel_i_ = 0;
 318 }
 319
 320 String
 321 Midi_item::i2varint_str (int i)
 322 {
 323   int buffer_i = i & 0x7f;
 324   while ( (i >>= 7) > 0)
 325     {
 326       buffer_i <<= 8;
 327       buffer_i |= 0x80;
 328       buffer_i += (i & 0x7f);
 329     }
 330
 331   String str;
 332   while (1)
 333     {
 334       str += to_str ((char)buffer_i);
 335       if (buffer_i & 0x80)
 336         buffer_i >>= 8;
 337       else
 338         break;
 339     }
 340   return str;
 341 }
 342
 343 Midi_key::Midi_key (Audio_item* audio_item_l)
 344   : Midi_item (audio_item_l)
 345 {
 346 }
 347
 348 String
 349 Midi_key::str () const
 350 {
 351   Key_change_req* k = dynamic_cast <Key_change_req *> (audio_item_l_->req_l_);
 352   int sharps_i = k->sharps_i ();
 353   int flats_i = k->flats_i ();
 354
 355   // midi cannot handle non-conventional keys
 356   if (flats_i && sharps_i)
 357     {
 358       String str = _f ("unconventional key: flats: %d, sharps: %d", flats_i,
 359         sharps_i);
 360       flats_i = sharps_i = 0;
 361     }
 362   int accidentals_i = sharps_i - flats_i;
 363
 364   String str = "ff5902";
 365   str += String_convert::i2hex_str (accidentals_i, 2, '0');
 366   int minor_i = k->minor_b ();
 367   str += String_convert::i2hex_str (minor_i, 2, '0');
 368   return String_convert::hex2bin_str (str);
 369 }
 370
 371 Midi_time_signature::Midi_time_signature (Audio_item* audio_item_l)
 372   : Midi_item (audio_item_l)
 373 {
 374   clocks_per_1_i_ = 18;
 375 }
 376
 377 String
 378 Midi_time_signature::str () const
 379 {
 380   Time_signature_change_req* m = dynamic_cast <Time_signature_change_req *> (audio_item_l_->req_l_);
 381   int num_i = m->beats_i_;
 382   int den_i = m->one_beat_i_;
 383
 384   String str = "ff5804";
 385   str += String_convert::i2hex_str (num_i, 2, '0');
 386   str += String_convert::i2hex_str (intlog2 (den_i) , 2, '0');
 387   str += String_convert::i2hex_str (clocks_per_1_i_, 2, '0');
 388   str += String_convert::i2hex_str (8, 2, '0');
 389   return String_convert::hex2bin_str (str);
 390 }
 391
 392 Midi_note::Midi_note (Audio_item* audio_item_l)
 393   : Midi_item (audio_item_l)
 394 {
 395   dynamic_byte_ = 0x7f;
 396   assert (dynamic_cast<Audio_note*> (audio_item_l));
 397 }
 398
 399 Moment
 400 Midi_note::length_mom () const
 401 {
 402   Moment m = dynamic_cast <Rhythmic_req *> (audio_item_l_->req_l_)->length_mom ();
 403   if (m < Moment (1, 1000))
 404     {
 405       warning (_ ("silly duration"));
 406       m = 1;
 407      }
 408   return m;
 409 }
 410
 411 int
 412 Midi_note::pitch_i () const
 413 {
 414   int p = dynamic_cast <Melodic_req*> (audio_item_l_->req_l_)->pitch_.semitone_pitch ()
 415     + dynamic_cast<Audio_note*>(audio_item_l_)->transposing_i_;
 416   if (p == INT_MAX)
 417     {
 418       warning (_ ("silly pitch"));
 419       p = 0;
 420      }
 421   return p;
 422 }
 423
 424 String
 425 Midi_note::str () const
 426 {
 427   Byte status_byte = (char) (0x90 + channel_i_);
 428
 429   String str = to_str ((char)status_byte);
 430   str += to_str ((char) (pitch_i () + c0_pitch_i_c_));
 431
 432   str += to_str ((char)dynamic_byte_);
 433   return str;
 434 }
 435
 436 Midi_note_off::Midi_note_off (Midi_note* midi_note_l)
 437   : Midi_item (midi_note_l->audio_item_l_)
 438 {
 439   // 0x64 is supposed to be neutral, but let's try
 440   aftertouch_byte_ = 0x64;
 441   channel_i_ = midi_note_l->channel_i_;
 442 }
 443
 444 int
 445 Midi_note_off::pitch_i () const
 446 {
 447   return dynamic_cast <Melodic_req *> (audio_item_l_->req_l_)->pitch_.semitone_pitch ()
 448     + dynamic_cast<Audio_note*>(audio_item_l_)->transposing_i_;
 449 }
 450
 451 String
 452 Midi_note_off::str () const
 453 {
 454   Byte status_byte = (char) (0x80 + channel_i_);
 455
 456   String str = to_str ((char)status_byte);
 457   str += to_str ((char) (pitch_i () + Midi_note::c0_pitch_i_c_));
 458   str += to_str ((char)aftertouch_byte_);
 459   return str;
 460 }
 461
 462 Midi_tempo::Midi_tempo (Audio_item* audio_item_l)
 463   : Midi_item (audio_item_l)
 464 {
 465   per_minute_4_i_ = dynamic_cast<Audio_tempo*>(audio_item_l_)->per_minute_4_i_;
 466 }
 467
 468 Midi_tempo::Midi_tempo (int per_minute_4_i)
 469   : Midi_item (0)
 470 {
 471   per_minute_4_i_ = per_minute_4_i;
 472 }
 473
 474 String
 475 Midi_tempo::str () const
 476 {
 477   int useconds_per_4_i = 60 * (int)1e6 / per_minute_4_i_;
 478   String str = "ff5103";
 479   str += String_convert::i2hex_str (useconds_per_4_i, 6, '0');
 480   return String_convert::hex2bin_str (str);
 481 }
 482
 483 Midi_text::Midi_text (Audio_item* audio_item_l)
 484   : Midi_item (audio_item_l)
 485 {
 486   text_str_ = dynamic_cast<Audio_text*>(audio_item_l_)->text_str_;
 487   type_ = (Type) dynamic_cast<Audio_text*>(audio_item_l_)->type_;
 488 }
 489
 490 Midi_text::Midi_text (Midi_text::Type type, String text_str)
 491   : Midi_item (0)
 492 {
 493   text_str_ = text_str;
 494   type_ = type;
 495 }
 496
 497 String
 498 Midi_text::str () const
 499 {
 500   String str = "ff" + String_convert::i2hex_str (type_, 2, '0');
 501   str = String_convert::hex2bin_str (str);
 502   str += i2varint_str (text_str_.length_i ());
 503   str += text_str_;
 504   return str;
 505 }
 506
 507 Midi_track::Midi_track ()
 508   : Midi_chunk ()
 509 {
 510   //                4D 54 72 6B     MTrk
 511   //                00 00 00 3B     chunk length (59)
 512   //        00      FF 58 04 04 02 18 08    time signature
 513   //        00      FF 51 03 07 A1 20       tempo
 514
 515 // FF 59 02 sf mi  Key Signature
 516 //         sf = -7:  7 flats
 517 //         sf = -1:  1 flat
 518 //         sf = 0:  key of C
 519 //         sf = 1:  1 sharp
 520 //         sf = 7: 7 sharps
 521 //         mi = 0:  major key
 522 //         mi = 1:  minor key
 523
 524   number_i_ = 0;
 525
 526   char const* data_ch_C = ""
 527     //        "00" "ff58" "0404" "0218" "08"
 528     //  "00" "ff51" "0307" "a120"
 529     // why a key at all, in midi?
 530     // key: C
 531     //  "00" "ff59" "02" "00" "00"
 532     // key: F (scsii-menuetto)
 533     //                            "00" "ff59" "02" "ff" "00"
 534         ;
 535
 536   String data_str;
 537   // only for format 0 (currently using format 1)?
 538   data_str += String_convert::hex2bin_str (data_ch_C);
 539
 540   char const* footer_ch_C = "00" "ff2f" "00";
 541   String footer_str = String_convert::hex2bin_str (footer_ch_C);
 542
 543   set ("MTrk", data_str, footer_str);
 544 }
 545
 546 void
 547 Midi_track::add (Moment delta_time_mom, Midi_item* mitem_p)
 548 {
 549   assert (delta_time_mom >= Moment (0));
 550
 551   Midi_event * e = new Midi_event (delta_time_mom, mitem_p);
 552   event_p_list_.append (new Killing_cons<Midi_event> (e, 0));
 553 }
 554
 555 String
 556 Midi_track::data_str () const
 557 {
 558   String str = Midi_chunk::data_str ();
 559   if (check_debug && !monitor->silent_b ("Midistrings"))
 560     str += "\n";
 561   for (Cons<Midi_event> *i=event_p_list_.head_; i; i = i->next_)
 562     {
 563       str += i->car_->str ();
 564       if (check_debug && !monitor->silent_b ("Midistrings"))
 565         str += "\n";
 566     }
 567   return str;
 568 }
 569
 570 Midi_track::~Midi_track ()
 571 {
 572 }