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--2003 Jan Nieuwenhuizen <janneke@gnu.org>
   7  */
   8
   9 #include "warn.hh"
  10 #include "main.hh"
  11 #include "misc.hh"
  12 #include "string.hh"
  13 #include "string-convert.hh"
  14 #include "midi-item.hh"
  15 #include "midi-stream.hh"
  16 #include "audio-item.hh"
  17 #include "duration.hh"
  18 #include "scm-option.hh"
  19
  20 #include "killing-cons.tcc"
  21
  22 Midi_item*
  23 Midi_item::get_midi (Audio_item* a)
  24 {
  25   if (Audio_key* i = dynamic_cast<Audio_key*> (a))
  26     return new Midi_key (i);
  27   else if (Audio_instrument* i = dynamic_cast<Audio_instrument*> (a))
  28     return i->str_.length () ? new Midi_instrument (i) : 0;
  29   else if (Audio_note* i = dynamic_cast<Audio_note*> (a))
  30     return new Midi_note (i);
  31   else if (Audio_dynamic* i = dynamic_cast<Audio_dynamic*> (a))
  32     return new Midi_dynamic (i);
  33   else if (Audio_piano_pedal* i = dynamic_cast<Audio_piano_pedal*> (a))
  34     return new Midi_piano_pedal (i);
  35   else if (Audio_tempo* i = dynamic_cast<Audio_tempo*> (a))
  36     return new Midi_tempo (i);
  37   else if (Audio_time_signature* i = dynamic_cast<Audio_time_signature*> (a))
  38     return new Midi_time_signature (i);
  39   else if (Audio_text* i = dynamic_cast<Audio_text*> (a))
  40     //return i->text_string_.length () ? new Midi_text (i) : 0;
  41     return new Midi_text (i);
  42   else
  43     assert (0);
  44
  45   // isn't C++ grand?
  46   return 0;
  47 }
  48
  49 void
  50 Midi_chunk::set (String header_string, String data_string, String footer_string)
  51 {
  52   data_string_ = data_string;
  53   footer_string_ = footer_string;
  54   header_string_ = header_string;
  55 }
  56
  57 String
  58 Midi_chunk::data_string () const
  59 {
  60   return data_string_;
  61 }
  62
  63 String
  64 Midi_chunk::to_string () const
  65 {
  66   String str = header_string_;
  67   String dat = data_string ();
  68   String length_string = String_convert::int2hex (dat.length ()
  69     + footer_string_.length (), 8, '0');
  70   length_string = String_convert::hex2bin (length_string);
  71   str += length_string;
  72   str += dat;
  73   str += footer_string_;
  74   return str;
  75 }
  76
  77 Midi_duration::Midi_duration (Real seconds_f)
  78 {
  79   seconds_ = seconds_f;
  80 }
  81
  82 String
  83 Midi_duration::to_string () const
  84 {
  85   return String ("<duration: ") + ::to_string (seconds_) + ">";
  86 }
  87
  88 Midi_event::Midi_event (Moment delta_mom, Midi_item* midi)
  89 {
  90   delta_mom_ = delta_mom;
  91   midi_ = midi;
  92 }
  93
  94 /*
  95   ugh. midi output badly broken since grace note hackage.
  96  */
  97 String
  98 Midi_event::to_string () const
  99 {
 100   Rational rat_dt = (delta_mom_.main_part_ * Rational (384) +
 101     delta_mom_.grace_part_ * Rational (100))*Rational (4);
 102   int delta_i = int (rat_dt);
 103
 104   String delta_string = Midi_item::i2varint_string (delta_i);
 105   String midi_string = midi_->to_string ();
 106   assert (midi_string.length ());
 107   return delta_string + midi_string;
 108 }
 109
 110
 111 Midi_header::Midi_header (int format_i, int tracks_i, int clocks_per_4_i)
 112 {
 113   String str;
 114
 115   String format_string = String_convert::int2hex (format_i, 4, '0');
 116   str += String_convert::hex2bin (format_string);
 117
 118   String tracks_string = String_convert::int2hex (tracks_i, 4, '0');
 119   str += String_convert::hex2bin (tracks_string);
 120
 121   String tempo_string = String_convert::int2hex (clocks_per_4_i, 4, '0');
 122   str += String_convert::hex2bin (tempo_string);
 123
 124   set ("MThd", str, "");
 125 }
 126
 127 Midi_instrument::Midi_instrument (Audio_instrument* a)
 128 {
 129   audio_ = a;
 130   audio_->str_.to_lower ();
 131 }
 132
 133 String
 134 Midi_instrument::to_string () const
 135 {
 136   Byte program_byte = 0;
 137   bool found = false;
 138
 139   /*
 140     UGH. don't use eval.
 141    */
 142   SCM proc = scm_primitive_eval (ly_symbol2scm ("midi-program"));
 143   SCM program = gh_call1 (proc, ly_symbol2scm (audio_->str_.to_str0 ()));
 144   found = (program != SCM_BOOL_F);
 145   if (found)
 146     program_byte = gh_scm2int(program);
 147   else
 148       warning (_f ("no such MIDI instrument: `%s'", audio_->str_.to_str0 ()));
 149
 150   String str = ::to_string ((char) (0xc0 + channel_)); //YIKES! FIXME: Should be track. -rz
 151   str += ::to_string ((char)program_byte);
 152   return str;
 153 }
 154
 155 Midi_item::Midi_item ()
 156 {
 157   channel_ = 0;
 158 }
 159
 160 Midi_item::~Midi_item ()
 161 {
 162 }
 163
 164 String
 165 Midi_item::i2varint_string (int i)
 166 {
 167   int buffer_i = i & 0x7f;
 168   while ((i >>= 7) > 0)
 169     {
 170       buffer_i <<= 8;
 171       buffer_i |= 0x80;
 172       buffer_i += (i & 0x7f);
 173     }
 174
 175   String str;
 176   while (1)
 177     {
 178       str += ::to_string ((char)buffer_i);
 179       if (buffer_i & 0x80)
 180         buffer_i >>= 8;
 181       else
 182         break;
 183     }
 184   return str;
 185 }
 186
 187 Midi_key::Midi_key (Audio_key*a)
 188 {
 189   audio_ = a;
 190 }
 191
 192 String
 193 Midi_key::to_string () const
 194 {
 195   String str = "ff5902";
 196   str += String_convert::int2hex (audio_->accidentals_, 2, '0');
 197   if (audio_->major_)
 198     str += String_convert::int2hex (0, 2, '0');
 199   else
 200     str += String_convert::int2hex (1, 2, '0');
 201   return String_convert::hex2bin (str);
 202 }
 203
 204 Midi_time_signature::Midi_time_signature (Audio_time_signature* a)
 205 {
 206   audio_ = a;
 207   clocks_per_1_ = 18;
 208 }
 209
 210 String
 211 Midi_time_signature::to_string () const
 212 {
 213   int num = audio_->beats_;
 214   int den = audio_->one_beat_;
 215
 216   String str = "ff5804";
 217   str += String_convert::int2hex (num, 2, '0');
 218   str += String_convert::int2hex (intlog2 (den) , 2, '0');
 219   str += String_convert::int2hex (clocks_per_1_, 2, '0');
 220   str += String_convert::int2hex (8, 2, '0');
 221   return String_convert::hex2bin (str);
 222 }
 223
 224 Midi_note::Midi_note (Audio_note* a)
 225 {
 226   audio_ = a;
 227   dynamic_byte_ = 0x7f;
 228 }
 229
 230 Moment
 231 Midi_note::get_length () const
 232 {
 233   Moment m = audio_->length_mom_;
 234   return m;
 235 }
 236
 237 int
 238 Midi_note::get_fine_tuning () const
 239 {
 240   int ft = audio_->pitch_.quartertone_pitch ();
 241   ft -= 2 * audio_->pitch_.semitone_pitch();
 242   ft *= 50; // 1 quarter tone = 50 cents
 243   return ft;
 244 }
 245
 246 int
 247 Midi_note::get_pitch () const
 248 {
 249   int p = audio_->pitch_.semitone_pitch () + audio_->transposing_;
 250   if (p == INT_MAX)
 251     {
 252       warning (_ ("silly pitch"));
 253       p = 0;
 254      }
 255   return p;
 256 }
 257
 258 String
 259 Midi_note::to_string () const
 260 {
 261   Byte status_byte = (char) (0x90 + channel_);
 262
 263   // print warning if fine tuning was needed, HJJ
 264   if (get_fine_tuning () != 0)
 265     {
 266       warning (_f ("Omitting fine tuning (of %d cents) a note.",
 267             get_fine_tuning ()));
 268     }
 269
 270   String str = ::to_string ((char)status_byte);
 271   str += ::to_string ((char) (get_pitch () + c0_pitch_i_));
 272
 273   str += ::to_string ((char)dynamic_byte_);
 274   return str;
 275 }
 276
 277 Midi_note_off::Midi_note_off (Midi_note* n)
 278   : Midi_note (n->audio_)
 279 {
 280   on_ = n;
 281   channel_ = n->channel_;
 282
 283   // Anybody who hears any difference, or knows how this works?
 284   //  0 should definitely be avoided, notes stick on some sound cards.
 285   // 64 is supposed to be neutral
 286
 287   aftertouch_byte_ = 64;
 288 }
 289
 290 String
 291 Midi_note_off::to_string () const
 292 {
 293   Byte status_byte = (char) (0x80 + channel_);
 294
 295   String str = ::to_string ((char)status_byte);
 296   str += ::to_string ((char) (get_pitch () + Midi_note::c0_pitch_i_));
 297   str += ::to_string ((char)aftertouch_byte_);
 298   return str;
 299 }
 300
 301 Midi_dynamic::Midi_dynamic (Audio_dynamic* a)
 302 {
 303   audio_ = a;
 304 }
 305
 306 String
 307 Midi_dynamic::to_string () const
 308 {
 309   Byte status_byte = (char) (0xB0 + channel_);
 310   String str = ::to_string ((char)status_byte);
 311
 312   /*
 313     Main volume controller (per channel):
 314     07 MSB
 315     27 LSB
 316    */
 317   static Real const full_scale = 127;
 318
 319   int volume = (int) (audio_->volume_*full_scale);
 320   if (volume <= 0)
 321     volume = 1;
 322   if (volume > full_scale)
 323     volume = (int)full_scale;
 324
 325   str += ::to_string ((char)0x07);
 326   str += ::to_string ((char)volume);
 327   return str;
 328 }
 329
 330 Midi_piano_pedal::Midi_piano_pedal (Audio_piano_pedal* a)
 331 {
 332   audio_ = a;
 333 }
 334
 335 String
 336 Midi_piano_pedal::to_string () const
 337 {
 338   Byte status_byte = (char) (0xB0 + channel_);
 339   String str = ::to_string ((char)status_byte);
 340
 341   if (audio_->type_string_ == "Sostenuto")
 342     str += ::to_string ((char)0x42);
 343   else if (audio_->type_string_ == "Sustain")
 344     str += ::to_string ((char)0x40);
 345   else if (audio_->type_string_ == "UnaCorda")
 346     str += ::to_string ((char)0x43);
 347
 348   int pedal = ((1 - audio_->dir_) / 2) * 0x7f;
 349   str += ::to_string ((char)pedal);
 350   return str;
 351 }
 352
 353 Midi_tempo::Midi_tempo (Audio_tempo* a)
 354 {
 355   audio_ = a;
 356 }
 357
 358 String
 359 Midi_tempo::to_string () const
 360 {
 361   int useconds_per_4_i = 60 * (int)1e6 / audio_->per_minute_4_;
 362   String str = "ff5103";
 363   str += String_convert::int2hex (useconds_per_4_i, 6, '0');
 364   return String_convert::hex2bin (str);
 365 }
 366
 367 Midi_text::Midi_text (Audio_text* a)
 368 {
 369   audio_ = a;
 370 }
 371
 372 String
 373 Midi_text::to_string () const
 374 {
 375   String str = "ff" + String_convert::int2hex (audio_->type_, 2, '0');
 376   str = String_convert::hex2bin (str);
 377   str += i2varint_string (audio_->text_string_.length ());
 378   str += audio_->text_string_;
 379   return str;
 380 }
 381
 382 Midi_track::Midi_track ()
 383   : Midi_chunk ()
 384 {
 385   //                4D 54 72 6B     MTrk
 386   //                00 00 00 3B     chunk length (59)
 387   //        00      FF 58 04 04 02 18 08    time signature
 388   //        00      FF 51 03 07 A1 20       tempo
 389
 390 // FF 59 02 sf mi  Key Signature
 391 //         sf = -7:  7 flats
 392 //         sf = -1:  1 flat
 393 //         sf = 0:  key of C
 394 //         sf = 1:  1 sharp
 395 //         sf = 7: 7 sharps
 396 //         mi = 0:  major key
 397 //         mi = 1:  minor key
 398
 399   number_ = 0;
 400
 401   char const* data_str0 = ""
 402     //        "00" "ff58" "0404" "0218" "08"
 403     //  "00" "ff51" "0307" "a120"
 404     // why a key at all, in midi?
 405     // key: C
 406     //  "00" "ff59" "02" "00" "00"
 407     // key: F (scsii-menuetto)
 408     //                            "00" "ff59" "02" "ff" "00"
 409         ;
 410
 411   String data_string;
 412   // only for format 0 (currently using format 1)?
 413   data_string += String_convert::hex2bin (data_str0);
 414
 415   char const* footer_str0 = "00" "ff2f" "00";
 416   String footer_string = String_convert::hex2bin (footer_str0);
 417
 418   set ("MTrk", data_string, footer_string);
 419 }
 420
 421 void
 422 Midi_track::add (Moment delta_time_mom, Midi_item* midi)
 423 {
 424   assert (delta_time_mom >= Moment (0));
 425
 426   Midi_event * e = new Midi_event (delta_time_mom, midi);
 427   event_p_list_.append (new Killing_cons<Midi_event> (e, 0));
 428 }
 429
 430 String
 431 Midi_track::data_string () const
 432 {
 433   String str = Midi_chunk::data_string ();
 434   if (midi_debug_global_b)
 435     str += "\n";
 436   for (Cons<Midi_event> *i=event_p_list_.head_; i; i = i->next_)
 437     {
 438       str += i->car_->to_string ();
 439       if (midi_debug_global_b)
 440         str += "\n";
 441     }
 442   return str;
 443 }