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 "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 #include "killing-cons.tcc"
  23
  24 Midi_chunk::Midi_chunk ()
  25   : Midi_item (0)
  26 {
  27 }
  28
  29 void
  30 Midi_chunk::set (String header_str, String data_str, String footer_str)
  31 {
  32   data_str_ = data_str;
  33   footer_str_ = footer_str;
  34   header_str_ = header_str;
  35 }
  36
  37 String
  38 Midi_chunk::data_str () const
  39 {
  40   return data_str_;
  41 }
  42
  43 String
  44 Midi_chunk::str () const
  45 {
  46   String str = header_str_;
  47   String dat = data_str ();
  48 #if 1
  49   String length_str = String_convert::i2hex_str (dat.length_i ()
  50 #else
  51   // huh, huh??
  52   String length_str = String_convert::i2hex_str (data_str_.length_i ()
  53 #endif
  54     + footer_str_.length_i (), 8, '0');
  55   length_str = String_convert::hex2bin_str (length_str);
  56   str += length_str;
  57   str += dat;
  58   str += footer_str_;
  59   return str;
  60 }
  61
  62 Midi_duration::Midi_duration (Real seconds_f)
  63   : Midi_item (0)
  64 {
  65   seconds_f_ = seconds_f;
  66 }
  67
  68 String
  69 Midi_duration::str () const
  70 {
  71   return String ("<duration: ") + to_str (seconds_f_) + ">";
  72 }
  73
  74 Midi_event::Midi_event (Moment delta_mom, Midi_item* mitem_p)
  75 {
  76   delta_mom_ = delta_mom;
  77   mitem_p_ = mitem_p;
  78 }
  79
  80 Midi_event::~Midi_event ()
  81 {
  82 // uhuh
  83 //  delete mitem_p_;
  84 }
  85
  86 String
  87 Midi_event::str () const
  88 {
  89   int delta_i = delta_mom_ * Moment (Duration::division_1_i_s);
  90   String delta_str = Midi_item::i2varint_str (delta_i);
  91   String mitem_str = mitem_p_->str ();
  92   assert (mitem_str.length_i ());
  93   return delta_str + mitem_str;
  94 }
  95
  96
  97 Midi_header::Midi_header (int format_i, int tracks_i, int clocks_per_4_i)
  98   : Midi_chunk ()
  99 {
 100   String str;
 101
 102   String format_str = String_convert::i2hex_str (format_i, 4, '0');
 103   str += String_convert::hex2bin_str (format_str);
 104
 105   String tracks_str = String_convert::i2hex_str (tracks_i, 4, '0');
 106   str += String_convert::hex2bin_str (tracks_str);
 107
 108   String tempo_str = String_convert::i2hex_str (clocks_per_4_i, 4, '0');
 109   str += String_convert::hex2bin_str (tempo_str);
 110
 111   set ("MThd", str, "");
 112 }
 113
 114 /* why doesn't this start at 0 ?
 115  */
 116 char const* const instrument_name_sz_a_[ ] = {
 117   /* default is usually piano */
 118   /* 0 "piano", */
 119
 120   /* (1-8 piano) */
 121   /* 1 */ "acoustic grand",
 122           /* 2 */ "bright acoustic",
 123           /* 3 */ "electric grand",
 124           /* 4 */ "honky-tonk",
 125           /* 5 */ "electric piano 1",
 126           /* 6 */ "electric piano 2",
 127           /* 7 */ "harpsichord",
 128           /* 8 */ "clav",
 129
 130           /* (9-16 chrom percussion) */
 131           /* 9 */ "celesta",
 132           /* 10 */ "glockenspiel",
 133           /* 11 */ "music box",
 134           /* 12 */ "vibraphone",
 135           /* 13 */ "marimba",
 136           /* 14 */ "xylophone",
 137           /* 15 */ "tubular bells",
 138           /* 16 */ "dulcimer",
 139
 140           /* (17-24 organ) */
 141           /* 17 */ "drawbar organ",
 142           /* 18 */ "percussive organ",
 143           /* 19 */ "rock organ",
 144           /* 20 */ "church organ",
 145           /* 21 */ "reed organ",
 146           /* 22 */ "accordion",
 147           /* 23 */ "harmonica",
 148           /* 24 */ "concertina",
 149
 150           /* (25-32 guitar) */
 151           /* 25 */ "acoustic guitar (nylon)",
 152           /* 26 */ "acoustic guitar (steel)",
 153           /* 27 */ "electric guitar (jazz)",
 154           /* 28 */ "electric guitar (clean)",
 155           /* 29 */ "electric guitar (muted)",
 156           /* 30 */ "overdriven guitar",
 157           /* 31 */ "distorted guitar",
 158           /* 32 */ "guitar harmonics",
 159
 160           /* (33-40 bass) */
 161           /* 33 */ "acoustic bass",
 162           /* 34 */ "electric bass (finger)",
 163           /* 35 */ "electric bass (pick)",
 164           /* 36 */ "fretless bass",
 165           /* 37 */ "slap bass 1",
 166           /* 38 */ "slap bass 2",
 167           /* 39 */ "synth bass 1",
 168           /* 40 */ "synth bass 2",
 169
 170           /* (41-48 strings) */
 171           /* 41 */ "violin",
 172           /* 42 */ "viola",
 173           /* 43 */ "cello",
 174           /* 44 */ "contrabass",
 175           /* 45 */ "tremolo strings",
 176           /* 46 */ "pizzicato strings",
 177           /* 47 */ "orchestral strings",
 178           /* 48 */ "timpani",
 179
 180           /* (49-56 ensemble) */
 181           /* 49 */ "string ensemble 1",
 182           /* 50 */ "string ensemble 2",
 183           /* 51 */ "synthstrings 1",
 184           /* 52 */ "synthstrings 2",
 185           /* 53 */ "choir aahs",
 186           /* 54 */ "voice oohs",
 187           /* 55 */ "synth voice",
 188           /* 56 */ "orchestra hit",
 189
 190           /* (57-64 brass) */
 191           /* 57 */ "trumpet",
 192           /* 58 */ "trombone",
 193           /* 59 */ "tuba",
 194           /* 60 */ "muted trumpet",
 195           /* 61 */ "french horn",
 196           /* 62 */ "brass section",
 197           /* 63 */ "synthbrass 1",
 198           /* 64 */ "synthbrass 2",
 199
 200           /* (65-72 reed) */
 201           /* 65 */ "soprano sax",
 202           /* 66 */ "alto sax",
 203           /* 67 */ "tenor sax",
 204           /* 68 */ "baritone sax",
 205           /* 69 */ "oboe",
 206           /* 70 */ "english horn",
 207           /* 71 */ "bassoon",
 208           /* 72 */ "clarinet",
 209
 210           /* (73-80 pipe) */
 211           /* 73 */ "piccolo",
 212           /* 74 */ "flute",
 213           /* 75 */ "recorder",
 214           /* 76 */ "pan flute",
 215           /* 77 */ "blown bottle",
 216           /* 78 */ "skakuhachi",
 217           /* 79 */ "whistle",
 218           /* 80 */ "ocarina",
 219
 220           /* (81-88 synth lead) */
 221           /* 81 */ "lead 1 (square)",
 222           /* 82 */ "lead 2 (sawtooth)",
 223           /* 83 */ "lead 3 (calliope)",
 224           /* 84 */ "lead 4 (chiff)",
 225           /* 85 */ "lead 5 (charang)",
 226           /* 86 */ "lead 6 (voice)",
 227           /* 87 */ "lead 7 (fifths)",
 228           /* 88 */ "lead 8 (bass+lead)",
 229
 230           /* (89-96 synth pad) */
 231           /* 89 */ "pad 1 (new age)",
 232           /* 90 */ "pad 2 (warm)",
 233           /* 91 */ "pad 3 (polysynth)",
 234           /* 92 */ "pad 4 (choir)",
 235           /* 93 */ "pad 5 (bowed)",
 236           /* 94 */ "pad 6 (metallic)",
 237           /* 95 */ "pad 7 (halo)",
 238           /* 96 */ "pad 8 (sweep)",
 239
 240           /* (97-104 synth effects) */
 241           /* 97 */ "fx 1 (rain)",
 242           /* 98 */ "fx 2 (soundtrack)",
 243           /* 99 */ "fx 3 (crystal)",
 244           /* 100 */ "fx 4 (atmosphere)",
 245           /* 101 */ "fx 5 (brightness)",
 246           /* 102 */ "fx 6 (goblins)",
 247           /* 103 */ "fx 7 (echoes)",
 248           /* 104 */ "fx 8 (sci-fi)",
 249
 250           /* (105-112 ethnic) */
 251           /* 105 */ "sitar",
 252           /* 106 */ "banjo",
 253           /* 107 */ "shamisen",
 254           /* 108 */ "koto",
 255           /* 109 */ "kalimba",
 256           /* 110 */ "bagpipe",
 257           /* 111 */ "fiddle",
 258           /* 112 */ "shanai",
 259
 260           /* (113-120 percussive) */
 261           /* 113 */ "tinkle bell",
 262           /* 114 */ "agogo",
 263           /* 115 */ "steel drums",
 264           /* 116 */ "woodblock",
 265           /* 117 */ "taiko drum",
 266           /* 118 */ "melodic tom",
 267           /* 119 */ "synth drum",
 268           /* 120 */ "reverse cymbal",
 269
 270           /* (121-128 sound effects) */
 271           /* 121 */ "guitar fret noise",
 272           /* 122 */ "breath noise",
 273           /* 123 */ "seashore",
 274           /* 124 */ "bird tweet",
 275           /* 125 */ "telephone ring",
 276           /* 126 */ "helicopter",
 277           /* 127 */ "applause",
 278           /* 128 */ "gunshot",
 279           0
 280 };
 281
 282 Midi_instrument::Midi_instrument (int channel_i, String instrument_str)
 283   : Midi_item (0)
 284 {
 285   instrument_str_ = instrument_str;
 286   instrument_str_.to_lower ();
 287   channel_i_ = channel_i;
 288 }
 289
 290 Midi_item::~Midi_item ()
 291 {
 292 }
 293
 294 String
 295 Midi_instrument::str () const
 296 {
 297   Byte program_byte = 0;
 298   for (int i = 0; instrument_name_sz_a_[i]; i++)
 299     if (instrument_str_ == String (instrument_name_sz_a_[ i ]))
 300       {
 301         program_byte = (Byte)i;
 302         break;
 303       }
 304
 305   String str = to_str ((char) (0xc0 + channel_i_));
 306   str += to_str ((char)program_byte);
 307   return str;
 308 }
 309
 310 Midi_item::Midi_item (Audio_item* audio_item_l)
 311 {
 312   audio_item_l_ = audio_item_l;
 313   channel_i_ = 0;
 314 }
 315
 316 String
 317 Midi_item::i2varint_str (int i)
 318 {
 319   int buffer_i = i & 0x7f;
 320   while ( (i >>= 7) > 0)
 321     {
 322       buffer_i <<= 8;
 323       buffer_i |= 0x80;
 324       buffer_i += (i & 0x7f);
 325     }
 326
 327   String str;
 328   while (1)
 329     {
 330       str += to_str ((char)buffer_i);
 331       if (buffer_i & 0x80)
 332         buffer_i >>= 8;
 333       else
 334         break;
 335     }
 336   return str;
 337 }
 338
 339 Midi_key::Midi_key (Audio_item* audio_item_l)
 340   : Midi_item (audio_item_l)
 341 {
 342 }
 343
 344 String
 345 Midi_key::str () const
 346 {
 347   Key_change_req* k = dynamic_cast <Key_change_req *> (audio_item_l_->req_l_);
 348   int sharps_i = k->sharps_i ();
 349   int flats_i = k->flats_i ();
 350
 351   // midi cannot handle non-conventional keys
 352   if (flats_i && sharps_i)
 353     {
 354       String str = _f ("unconventional key: flats: %d, sharps: %d", flats_i,
 355         sharps_i);
 356       flats_i = sharps_i = 0;
 357     }
 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_time_signature::Midi_time_signature (Audio_item* audio_item_l)
 368   : Midi_item (audio_item_l)
 369 {
 370   clocks_per_1_i_ = 18;
 371 }
 372
 373 String
 374 Midi_time_signature::str () const
 375 {
 376   Time_signature_change_req* m = dynamic_cast <Time_signature_change_req *> (audio_item_l_->req_l_);
 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   assert (dynamic_cast<Audio_note*> (audio_item_l));
 393 }
 394
 395 Moment
 396 Midi_note::length_mom () const
 397 {
 398   Moment m = dynamic_cast <Rhythmic_req *> (audio_item_l_->req_l_)->length_mom ();
 399   if (m < Moment (1, 1000))
 400     {
 401       warning (_ ("silly duration"));
 402       m = 1;
 403      }
 404   return m;
 405 }
 406
 407 int
 408 Midi_note::pitch_i () const
 409 {
 410   int p = dynamic_cast <Melodic_req*> (audio_item_l_->req_l_)->pitch_.semitone_pitch ()
 411     + dynamic_cast<Audio_note*>(audio_item_l_)->transposing_i_;
 412   if (p == INT_MAX)
 413     {
 414       warning (_ ("silly pitch"));
 415       p = 0;
 416      }
 417   return p;
 418 }
 419
 420 String
 421 Midi_note::str () const
 422 {
 423   Byte status_byte = (char) (0x90 + channel_i_);
 424
 425   String str = to_str ((char)status_byte);
 426   str += to_str ((char) (pitch_i () + c0_pitch_i_c_));
 427
 428 #if 0
 429   // poor man's staff dynamics:
 430   str += to_str ((char) (dynamic_byte_ - 0x10 * channel_i_));
 431 #endif
 432
 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 }