lily/midi-item.cc

   1 /*
   2   This file is part of LilyPond, the GNU music typesetter.
   3
   4   Copyright (C) 1997--2015 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 "audio-column.hh"
  23 #include "duration.hh"
  24 #include "international.hh"
  25 #include "libc-extension.hh"
  26 #include "main.hh"
  27 #include "midi-stream.hh"
  28 #include "misc.hh"
  29 #include "program-option.hh"
  30 #include "string-convert.hh"
  31 #include "warn.hh"
  32 #include "lily-imports.hh"
  33
  34 #define PITCH_WHEEL_CENTER 0x2000
  35 #define PITCH_WHEEL_SEMITONE 0X1000
  36
  37 Midi_item *
  38 Midi_item::get_midi (Audio_item *a)
  39 {
  40   if (Audio_key *i = dynamic_cast<Audio_key *> (a))
  41     return new Midi_key (i);
  42   else if (Audio_instrument *i = dynamic_cast<Audio_instrument *> (a))
  43     return i->str_.length () ? new Midi_instrument (i) : 0;
  44   else if (Audio_note *i = dynamic_cast<Audio_note *> (a))
  45     return new Midi_note (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 program = Lily::midi_program (ly_symbol2scm (audio_->str_.c_str ()));
  88   found = (scm_is_true (program));
  89   if (found)
  90     program_byte = (Byte) scm_to_int (program);
  91   else
  92     warning (_f ("no such MIDI instrument: `%s'", audio_->str_.c_str ()));
  93
  94   string str = ::to_string ((char) (0xc0 + channel_)); //YIKES! FIXME : Should be track. -rz
  95   str += ::to_string ((char)program_byte);
  96   return str;
  97 }
  98
  99 Midi_item::Midi_item ()
 100 {
 101 }
 102
 103 Midi_channel_item::Midi_channel_item (Audio_item *ai)
 104   : channel_ (ai->channel_)
 105 {
 106 }
 107
 108 Midi_control_function_value_change
 109 ::Midi_control_function_value_change (Audio_control_function_value_change *ai)
 110   : Midi_channel_item (ai), control_ (ai->control_), value_ (ai->value_)
 111 {
 112 }
 113
 114 Midi_item::~Midi_item ()
 115 {
 116 }
 117
 118 Midi_channel_item::~Midi_channel_item ()
 119 {
 120 }
 121
 122 Midi_control_function_value_change::~Midi_control_function_value_change ()
 123 {
 124 }
 125
 126 string
 127 int2midi_varint_string (int i)
 128 {
 129   int buffer = i & 0x7f;
 130   while ((i >>= 7) > 0)
 131     {
 132       buffer <<= 8;
 133       buffer |= 0x80;
 134       buffer += (i & 0x7f);
 135     }
 136
 137   string str;
 138   while (1)
 139     {
 140       str += ::to_string ((char)buffer);
 141       if (buffer & 0x80)
 142         buffer >>= 8;
 143       else
 144         break;
 145     }
 146   return str;
 147 }
 148
 149 Midi_key::Midi_key (Audio_key *a)
 150   : audio_ (a)
 151 {
 152 }
 153
 154 string
 155 Midi_key::to_string () const
 156 {
 157   string str = "ff5902";
 158   str += String_convert::int2hex (audio_->accidentals_, 2, '0');
 159   if (audio_->major_)
 160     str += String_convert::int2hex (0, 2, '0');
 161   else
 162     str += String_convert::int2hex (1, 2, '0');
 163   return String_convert::hex2bin (str);
 164 }
 165
 166 Midi_time_signature::Midi_time_signature (Audio_time_signature *a)
 167   : audio_ (a),
 168     clocks_per_1_ (18)
 169 {
 170 }
 171
 172 string
 173 Midi_time_signature::to_string () const
 174 {
 175   int num = abs (audio_->beats_);
 176   if (num > 255)
 177     {
 178       warning (_ ("Time signature with more than 255 beats.  Truncating"));
 179       num = 255;
 180     }
 181
 182   int den = audio_->one_beat_;
 183
 184   string str = "ff5804";
 185   str += String_convert::int2hex (num, 2, '0');
 186   str += String_convert::int2hex (intlog2 (den), 2, '0');
 187   str += String_convert::int2hex (clocks_per_1_, 2, '0');
 188   str += String_convert::int2hex (8, 2, '0');
 189   return String_convert::hex2bin (str);
 190 }
 191
 192 Midi_note::Midi_note (Audio_note *a)
 193   : Midi_channel_item (a),
 194     audio_ (a),
 195     dynamic_byte_ (min (max (Byte ((a->dynamic_
 196                                     ? a->dynamic_->get_volume (a->audio_column_->when ()) * 0x7f : 0x5a)
 197                                    + a->extra_velocity_),
 198                              Byte (0)), Byte (0x7f)))
 199 {
 200 }
 201
 202 int
 203 Midi_note::get_fine_tuning () const
 204 {
 205   Rational tune = (audio_->pitch_.tone_pitch ()
 206                    + audio_->transposing_.tone_pitch ()) * Rational (2);
 207   tune -= Rational (get_semitone_pitch ());
 208
 209   tune *= PITCH_WHEEL_SEMITONE;
 210   return (int) double (tune);
 211 }
 212
 213 int
 214 Midi_note::get_semitone_pitch () const
 215 {
 216   double tune = double ((audio_->pitch_.tone_pitch ()
 217                          + audio_->transposing_.tone_pitch ()) * Rational (2));
 218   return int (rint (tune));
 219 }
 220
 221 string
 222 Midi_note::to_string () const
 223 {
 224   Byte status_byte = (char) (0x90 + channel_);
 225   string str = "";
 226   int finetune;
 227
 228   // print warning if fine tuning was needed, HJJ
 229   if (get_fine_tuning () != 0)
 230     {
 231       finetune = PITCH_WHEEL_CENTER + get_fine_tuning ();
 232
 233       str += ::to_string ((char) (0xE0 + channel_));
 234       str += ::to_string ((char) (finetune & 0x7F));
 235       str += ::to_string ((char) (finetune >> 7));
 236       str += ::to_string ((char) (0x00));
 237     }
 238
 239   str += ::to_string ((char) status_byte);
 240   str += ::to_string ((char) (get_semitone_pitch () + c0_pitch_));
 241   str += ::to_string ((char) dynamic_byte_);
 242
 243   return str;
 244 }
 245
 246 Midi_note_off::Midi_note_off (Midi_note *n)
 247   : Midi_note (n->audio_)
 248 {
 249   on_ = n;
 250   channel_ = n->channel_;
 251
 252   // use note_on with velocity=0 instead of note_off
 253   aftertouch_byte_ = 0;
 254 }
 255
 256 string
 257 Midi_note_off::to_string () const
 258 {
 259   Byte status_byte = (char) (0x90 + channel_);
 260
 261   string str = ::to_string ((char)status_byte);
 262   str += ::to_string ((char) (get_semitone_pitch () + Midi_note::c0_pitch_));
 263   str += ::to_string ((char)aftertouch_byte_);
 264
 265   if (get_fine_tuning () != 0)
 266     {
 267       // Move pitch wheel back to the central position.
 268       str += ::to_string ((char) 0x00);
 269       str += ::to_string ((char) (0xE0 + channel_));
 270       str += ::to_string ((char) (PITCH_WHEEL_CENTER & 0x7F));
 271       str += ::to_string ((char) (PITCH_WHEEL_CENTER >> 7));
 272     }
 273
 274   return str;
 275 }
 276
 277 Midi_piano_pedal::Midi_piano_pedal (Audio_piano_pedal *a)
 278   : Midi_channel_item (a),
 279     audio_ (a)
 280 {
 281 }
 282
 283 string
 284 Midi_piano_pedal::to_string () const
 285 {
 286   Byte status_byte = (char) (0xB0 + channel_);
 287   string str = ::to_string ((char)status_byte);
 288
 289   if (audio_->type_string_ == "Sostenuto")
 290     str += ::to_string ((char)0x42);
 291   else if (audio_->type_string_ == "Sustain")
 292     str += ::to_string ((char)0x40);
 293   else if (audio_->type_string_ == "UnaCorda")
 294     str += ::to_string ((char)0x43);
 295
 296   int pedal = ((1 - audio_->dir_) / 2) * 0x7f;
 297   str += ::to_string ((char)pedal);
 298   return str;
 299 }
 300
 301 Midi_tempo::Midi_tempo (Audio_tempo *a)
 302   : audio_ (a)
 303 {
 304 }
 305
 306 string
 307 Midi_tempo::to_string () const
 308 {
 309   int useconds_per_4 = 60 * (int)1e6 / audio_->per_minute_4_;
 310   string str = "ff5103";
 311   str += String_convert::int2hex (useconds_per_4, 6, '0');
 312   return String_convert::hex2bin (str);
 313 }
 314
 315 Midi_text::Midi_text (Audio_text *a)
 316   : audio_ (a)
 317 {
 318 }
 319
 320 string
 321 Midi_text::to_string () const
 322 {
 323   string str = "ff" + String_convert::int2hex (audio_->type_, 2, '0');
 324   str = String_convert::hex2bin (str);
 325   str += int2midi_varint_string (audio_->text_string_.length ());
 326   str += audio_->text_string_;
 327   return str;
 328 }
 329
 330 string
 331 Midi_control_function_value_change::to_string () const
 332 {
 333   // MIDI control function information.  A MIDI control function may have one
 334   // or two assigned control numbers depending on whether it supports coarse
 335   // (7-bit) or fine (14-bit) resolution.  If the control function supports
 336   // fine resolution, the first (respectively, second) member of the structure
 337   // represents the control number for setting the most (least) significant 7
 338   // bits of the control function's value.
 339   struct Control_function
 340   {
 341     int msb_control_number_;
 342     int lsb_control_number_;
 343   };
 344
 345   // Mapping from supported control functions (enumeration values defined in
 346   // Audio_controller_value_change::Control) to the corresponding MIDI control
 347   // numbers.
 348   static const Control_function control_functions[] =
 349     {
 350       // When adding support for new control functions, please note the
 351       // following:
 352       // - The order of the control number definitions should be kept
 353       //   consistent with the order of the enumeration values defined in
 354       //   Audio_control_function_value_change::Control.
 355       // - If the control function has only coarse resolution, the function's
 356       //   control number should be stored in the MSB member of the array
 357       //   element, and the LSB member should be set to a negative value.
 358
 359       {  8, 40 }, // balance
 360       { 10, 42 }, // pan position
 361       { 11, 43 }, // expression
 362       { 91, -1 }, // reverb level (only coarse resolution available)
 363       { 93, -1 }  // chorus level (only coarse resolution available)
 364     };
 365
 366   string str;
 367   const Control_function *control_function = &control_functions[control_];
 368   static const Real full_fine_scale = 0x3FFF;
 369   static const Real full_coarse_scale = 0x7F;
 370   bool fine_resolution = (control_function->lsb_control_number_ >= 0);
 371   // value_ is in range [0.0 .. 1.0].  For directional value ranges,
 372   // #CENTER will correspond to 0.5 exactly, and my_round rounds
 373   // upwards when in case of doubt.  That means that center position
 374   // will round to 0x40 or 0x2000 by a hair's breadth.
 375   int value = (int) my_round (value_ * (fine_resolution ?
 376                                         full_fine_scale : full_coarse_scale));
 377   Byte status_byte = (char) (0xB0 + channel_);
 378   str += ::to_string ((char)status_byte);
 379   str += ::to_string ((char)(control_function->msb_control_number_));
 380   str += ::to_string ((char)(fine_resolution ? (value >> 7) : value));
 381   if (fine_resolution)
 382     {
 383       str += ::to_string ((char)0x00);
 384       str += ::to_string ((char)status_byte);
 385       str += ::to_string ((char)(control_function->lsb_control_number_));
 386       str += ::to_string ((char)(value & 0x7F));
 387     }
 388   return str;
 389 }
 390
 391 char const *
 392 Midi_item::name () const
 393 {
 394   return class_name ();
 395 }