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