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 "main.hh"
  25 #include "midi-stream.hh"
  26 #include "misc.hh"
  27 #include "program-option.hh"
  28 #include "string-convert.hh"
  29 #include "warn.hh"
  30
  31 #define PITCH_WHEEL_CENTER 0x2000
  32 #define PITCH_WHEEL_SEMITONE 0X1000
  33
  34 Midi_item *
  35 Midi_item::get_midi (Audio_item *a)
  36 {
  37   if (Audio_key *i = dynamic_cast<Audio_key *> (a))
  38     return new Midi_key (i);
  39   else if (Audio_instrument *i = dynamic_cast<Audio_instrument *> (a))
  40     return i->str_.length () ? new Midi_instrument (i) : 0;
  41   else if (Audio_note *i = dynamic_cast<Audio_note *> (a))
  42     return new Midi_note (i);
  43   else if (Audio_dynamic *i = dynamic_cast<Audio_dynamic *> (a))
  44     return new Midi_dynamic (i);
  45   else if (Audio_piano_pedal *i = dynamic_cast<Audio_piano_pedal *> (a))
  46     return new Midi_piano_pedal (i);
  47   else if (Audio_tempo *i = dynamic_cast<Audio_tempo *> (a))
  48     return new Midi_tempo (i);
  49   else if (Audio_time_signature *i = dynamic_cast<Audio_time_signature *> (a))
  50     return new Midi_time_signature (i);
  51   else if (Audio_text *i = dynamic_cast<Audio_text *> (a))
  52     return new Midi_text (i);
  53   else if (Audio_control_function_value_change *i
  54            = dynamic_cast<Audio_control_function_value_change *> (a))
  55     return new Midi_control_function_value_change (i);
  56   else
  57     assert (0);
  58
  59   return 0;
  60 }
  61
  62 Midi_duration::Midi_duration (Real seconds_f)
  63 {
  64   seconds_ = seconds_f;
  65 }
  66
  67 string
  68 Midi_duration::to_string () const
  69 {
  70   return string ("<duration: ") + ::to_string (seconds_) + ">";
  71 }
  72
  73 Midi_instrument::Midi_instrument (Audio_instrument *a)
  74   : Midi_channel_item (a),
  75     audio_ (a)
  76 {
  77   audio_->str_ = String_convert::to_lower (audio_->str_);
  78 }
  79
  80 string
  81 Midi_instrument::to_string () const
  82 {
  83   Byte program_byte = 0;
  84   bool found = false;
  85
  86   SCM proc = ly_lily_module_constant ("midi-program");
  87   SCM program = scm_call_1 (proc, ly_symbol2scm (audio_->str_.c_str ()));
  88   found = (program != SCM_BOOL_F);
  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_ (a->dynamic_ && a->dynamic_->volume_ >= 0
 196                    ? Byte (a->dynamic_->volume_ * 0x7f) : Byte (0x5a))
 197 {
 198 }
 199
 200 int
 201 Midi_note::get_fine_tuning () const
 202 {
 203   Rational tune = (audio_->pitch_.tone_pitch ()
 204                    + audio_->transposing_.tone_pitch ()) * Rational (2);
 205   tune -= Rational (get_semitone_pitch ());
 206
 207   tune *= PITCH_WHEEL_SEMITONE;
 208   return (int) double (tune);
 209 }
 210
 211 int
 212 Midi_note::get_semitone_pitch () const
 213 {
 214   double tune = double ((audio_->pitch_.tone_pitch ()
 215                          + audio_->transposing_.tone_pitch ()) * Rational (2));
 216   return int (rint (tune));
 217 }
 218
 219 string
 220 Midi_note::to_string () const
 221 {
 222   Byte status_byte = (char) (0x90 + channel_);
 223   string str = "";
 224   int finetune;
 225
 226   // print warning if fine tuning was needed, HJJ
 227   if (get_fine_tuning () != 0)
 228     {
 229       finetune = PITCH_WHEEL_CENTER + get_fine_tuning ();
 230
 231       str += ::to_string ((char) (0xE0 + channel_));
 232       str += ::to_string ((char) (finetune & 0x7F));
 233       str += ::to_string ((char) (finetune >> 7));
 234       str += ::to_string ((char) (0x00));
 235     }
 236
 237   str += ::to_string ((char) status_byte);
 238   str += ::to_string ((char) (get_semitone_pitch () + c0_pitch_));
 239   str += ::to_string ((char) dynamic_byte_);
 240
 241   return str;
 242 }
 243
 244 Midi_note_off::Midi_note_off (Midi_note *n)
 245   : Midi_note (n->audio_)
 246 {
 247   on_ = n;
 248   channel_ = n->channel_;
 249
 250   // use note_on with velocity=0 instead of note_off
 251   aftertouch_byte_ = 0;
 252 }
 253
 254 string
 255 Midi_note_off::to_string () const
 256 {
 257   Byte status_byte = (char) (0x90 + channel_);
 258
 259   string str = ::to_string ((char)status_byte);
 260   str += ::to_string ((char) (get_semitone_pitch () + Midi_note::c0_pitch_));
 261   str += ::to_string ((char)aftertouch_byte_);
 262
 263   if (get_fine_tuning () != 0)
 264     {
 265       // Move pitch wheel back to the central position.
 266       str += ::to_string ((char) 0x00);
 267       str += ::to_string ((char) (0xE0 + channel_));
 268       str += ::to_string ((char) (PITCH_WHEEL_CENTER & 0x7F));
 269       str += ::to_string ((char) (PITCH_WHEEL_CENTER >> 7));
 270     }
 271
 272   return str;
 273 }
 274
 275 Midi_dynamic::Midi_dynamic (Audio_dynamic *a)
 276   : Midi_channel_item (a),
 277     audio_ (a)
 278 {
 279 }
 280
 281 string
 282 Midi_dynamic::to_string () const
 283 {
 284   Byte status_byte = (char) (0xB0 + channel_);
 285   string str = ::to_string ((char)status_byte);
 286
 287   /*
 288     Main volume controller (per channel):
 289     07 MSB
 290     27 LSB
 291   */
 292   static Real const full_scale = 127;
 293
 294   int volume = (int) (audio_->volume_ * full_scale);
 295   if (volume <= 0)
 296     volume = 1;
 297   if (volume > full_scale)
 298     volume = (int)full_scale;
 299
 300   int const volume_default = 100;
 301   if (audio_->volume_ < 0 || audio_->silent_)
 302     volume = volume_default;
 303
 304   str += ::to_string ((char)0x07);
 305   str += ::to_string ((char)volume);
 306   return str;
 307 }
 308
 309 Midi_piano_pedal::Midi_piano_pedal (Audio_piano_pedal *a)
 310   : Midi_channel_item (a),
 311     audio_ (a)
 312 {
 313 }
 314
 315 string
 316 Midi_piano_pedal::to_string () const
 317 {
 318   Byte status_byte = (char) (0xB0 + channel_);
 319   string str = ::to_string ((char)status_byte);
 320
 321   if (audio_->type_string_ == "Sostenuto")
 322     str += ::to_string ((char)0x42);
 323   else if (audio_->type_string_ == "Sustain")
 324     str += ::to_string ((char)0x40);
 325   else if (audio_->type_string_ == "UnaCorda")
 326     str += ::to_string ((char)0x43);
 327
 328   int pedal = ((1 - audio_->dir_) / 2) * 0x7f;
 329   str += ::to_string ((char)pedal);
 330   return str;
 331 }
 332
 333 Midi_tempo::Midi_tempo (Audio_tempo *a)
 334   : audio_ (a)
 335 {
 336 }
 337
 338 string
 339 Midi_tempo::to_string () const
 340 {
 341   int useconds_per_4 = 60 * (int)1e6 / audio_->per_minute_4_;
 342   string str = "ff5103";
 343   str += String_convert::int2hex (useconds_per_4, 6, '0');
 344   return String_convert::hex2bin (str);
 345 }
 346
 347 Midi_text::Midi_text (Audio_text *a)
 348   : audio_ (a)
 349 {
 350 }
 351
 352 string
 353 Midi_text::to_string () const
 354 {
 355   string str = "ff" + String_convert::int2hex (audio_->type_, 2, '0');
 356   str = String_convert::hex2bin (str);
 357   str += int2midi_varint_string (audio_->text_string_.length ());
 358   str += audio_->text_string_;
 359   return str;
 360 }
 361
 362 string
 363 Midi_control_function_value_change::to_string () const
 364 {
 365   // MIDI control function information.  A MIDI control function may have one
 366   // or two assigned control numbers depending on whether it supports coarse
 367   // (7-bit) or fine (14-bit) resolution.  If the control function supports
 368   // fine resolution, the first (respectively, second) member of the structure
 369   // represents the control number for setting the most (least) significant 7
 370   // bits of the control function's value.
 371   struct Control_function
 372   {
 373     int msb_control_number_;
 374     int lsb_control_number_;
 375   };
 376
 377   // Mapping from supported control functions (enumeration values defined in
 378   // Audio_controller_value_change::Control) to the corresponding MIDI control
 379   // numbers.
 380   static const Control_function control_functions[] =
 381     {
 382       // When adding support for new control functions, please note the
 383       // following:
 384       // - The order of the control number definitions should be kept
 385       //   consistent with the order of the enumeration values defined in
 386       //   Audio_control_function_value_change::Control.
 387       // - If the control function has only coarse resolution, the function's
 388       //   control number should be stored in the MSB member of the array
 389       //   element, and the LSB member should be set to a negative value.
 390
 391       {  8, 40 }, // balance
 392       { 10, 42 }, // pan position
 393       { 91, -1 }, // reverb level (only coarse resolution available)
 394       { 93, -1 }  // chorus level (only coarse resolution available)
 395     };
 396
 397   string str;
 398   const Control_function *control_function = &control_functions[control_];
 399   static const Real full_fine_scale = 0x3FFF;
 400   static const Real full_coarse_scale = 0x7F;
 401   bool fine_resolution = (control_function->lsb_control_number_ >= 0);
 402   int value = lround (value_ * (fine_resolution ?
 403                                 full_fine_scale : full_coarse_scale));
 404   Byte status_byte = (char) (0xB0 + channel_);
 405   str += ::to_string ((char)status_byte);
 406   str += ::to_string ((char)(control_function->msb_control_number_));
 407   str += ::to_string ((char)(fine_resolution ? (value >> 7) : value));
 408   if (fine_resolution)
 409     {
 410       str += ::to_string ((char)0x00);
 411       str += ::to_string ((char)status_byte);
 412       str += ::to_string ((char)(control_function->lsb_control_number_));
 413       str += ::to_string ((char)(value & 0x7F));
 414     }
 415   return str;
 416 }
 417
 418 char const *
 419 Midi_item::name () const
 420 {
 421   return this->class_name ();
 422 }