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--2002 Jan Nieuwenhuizen <janneke@gnu.org>
   7  */
   8
   9 #include "debug.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::midi_p (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_i () ? 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_str_.length_i () ? 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_str, String data_str, String footer_str)
  51 {
  52   data_str_ = data_str;
  53   footer_str_ = footer_str;
  54   header_str_ = header_str;
  55 }
  56
  57 String
  58 Midi_chunk::data_str () const
  59 {
  60   return data_str_;
  61 }
  62
  63 String
  64 Midi_chunk::str () const
  65 {
  66   String str = header_str_;
  67   String dat = data_str ();
  68   String length_str = String_convert::i2hex_str (dat.length_i ()
  69     + footer_str_.length_i (), 8, '0');
  70   length_str = String_convert::hex2bin_str (length_str);
  71   str += length_str;
  72   str += dat;
  73   str += footer_str_;
  74   return str;
  75 }
  76
  77 Midi_duration::Midi_duration (Real seconds_f)
  78 {
  79   seconds_f_ = seconds_f;
  80 }
  81
  82 String
  83 Midi_duration::str () const
  84 {
  85   return String ("<duration: ") + to_str (seconds_f_) + ">";
  86 }
  87
  88 Midi_event::Midi_event (Moment delta_mom, Midi_item* midi_p)
  89 {
  90   delta_mom_ = delta_mom;
  91   midi_p_ = midi_p;
  92 }
  93
  94 /*
  95   ugh. midi output badly broken since grace note hackage.
  96  */
  97 String
  98 Midi_event::str () 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_str = Midi_item::i2varint_str (delta_i);
 105   String midi_str = midi_p_->str ();
 106   assert (midi_str.length_i ());
 107   return delta_str + midi_str;
 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_str = String_convert::i2hex_str (format_i, 4, '0');
 116   str += String_convert::hex2bin_str (format_str);
 117
 118   String tracks_str = String_convert::i2hex_str (tracks_i, 4, '0');
 119   str += String_convert::hex2bin_str (tracks_str);
 120
 121   String tempo_str = String_convert::i2hex_str (clocks_per_4_i, 4, '0');
 122   str += String_convert::hex2bin_str (tempo_str);
 123
 124   set ("MThd", str, "");
 125 }
 126
 127 Midi_instrument::Midi_instrument (Audio_instrument* a)
 128 {
 129   audio_l_ = a;
 130   audio_l_->str_.to_lower ();
 131 }
 132
 133 String
 134 Midi_instrument::str() const
 135 {
 136   Byte program_byte = 0;
 137   bool found = false;
 138   SCM proc = scm_primitive_eval (ly_symbol2scm ("midi-program"));
 139   SCM program = gh_call1 (proc, ly_symbol2scm (audio_l_->str_.ch_C()));
 140   found = (program != SCM_BOOL_F);
 141   if (found)
 142     program_byte = gh_scm2int(program);
 143   else
 144       warning (_f ("no such instrument: `%s'", audio_l_->str_.ch_C ()));
 145
 146   String str = to_str ((char) (0xc0 + channel_i_)); //YIKES! FIXME: Should be track. -rz
 147   str += to_str ((char)program_byte);
 148   return str;
 149 }
 150
 151 Midi_item::Midi_item ()
 152 {
 153   channel_i_ = 0;
 154 }
 155
 156 Midi_item::~Midi_item ()
 157 {
 158 }
 159
 160 String
 161 Midi_item::i2varint_str (int i)
 162 {
 163   int buffer_i = i & 0x7f;
 164   while ((i >>= 7) > 0)
 165     {
 166       buffer_i <<= 8;
 167       buffer_i |= 0x80;
 168       buffer_i += (i & 0x7f);
 169     }
 170
 171   String str;
 172   while (1)
 173     {
 174       str += to_str ((char)buffer_i);
 175       if (buffer_i & 0x80)
 176         buffer_i >>= 8;
 177       else
 178         break;
 179     }
 180   return str;
 181 }
 182
 183 Midi_key::Midi_key (Audio_key*a)
 184 {
 185   audio_l_ = a;
 186 }
 187
 188 String
 189 Midi_key::str () const
 190 {
 191   String str = "ff5902";
 192   str += String_convert::i2hex_str (audio_l_->accidentals_, 2, '0');
 193   if (audio_l_->major_)
 194     str += String_convert::i2hex_str (0, 2, '0');
 195   else
 196     str += String_convert::i2hex_str (1, 2, '0');
 197   return String_convert::hex2bin_str (str);
 198 }
 199
 200 Midi_time_signature::Midi_time_signature (Audio_time_signature* a)
 201 {
 202   audio_l_ = a;
 203   clocks_per_1_i_ = 18;
 204 }
 205
 206 String
 207 Midi_time_signature::str () const
 208 {
 209   int num = audio_l_->beats_i_;
 210   int den = audio_l_->one_beat_i_;
 211
 212   String str = "ff5804";
 213   str += String_convert::i2hex_str (num, 2, '0');
 214   str += String_convert::i2hex_str (intlog2 (den) , 2, '0');
 215   str += String_convert::i2hex_str (clocks_per_1_i_, 2, '0');
 216   str += String_convert::i2hex_str (8, 2, '0');
 217   return String_convert::hex2bin_str (str);
 218 }
 219
 220 Midi_note::Midi_note (Audio_note* a)
 221 {
 222   audio_l_ = a;
 223   dynamic_byte_ = 0x7f;
 224 }
 225
 226 Moment
 227 Midi_note::length_mom () const
 228 {
 229   Moment m = audio_l_->length_mom_;
 230 #if 0
 231   //junkme?
 232   if (m < Moment (Rational (1, 1000)))
 233     {
 234       warning (_ ("silly duration"));
 235       m = 1;
 236      }
 237 #endif
 238   return m;
 239 }
 240
 241 int
 242 Midi_note::pitch_i () const
 243 {
 244   int p = audio_l_->pitch_.semitone_pitch () + audio_l_->transposing_i_;
 245   if (p == INT_MAX)
 246     {
 247       warning (_ ("silly pitch"));
 248       p = 0;
 249      }
 250   return p;
 251 }
 252
 253 String
 254 Midi_note::str () const
 255 {
 256   Byte status_byte = (char) (0x90 + channel_i_);
 257
 258   String str = to_str ((char)status_byte);
 259   str += to_str ((char) (pitch_i () + c0_pitch_i_c_));
 260
 261   str += to_str ((char)dynamic_byte_);
 262   return str;
 263 }
 264
 265 Midi_note_off::Midi_note_off (Midi_note* n)
 266   : Midi_note (n->audio_l_)
 267 {
 268   on_l_ = n;
 269   channel_i_ = n->channel_i_;
 270
 271   // Anybody who hears any difference, or knows how this works?
 272   //  0 should definitely be avoided, notes stick on some sound cards.
 273   // 64 is supposed to be neutral
 274
 275   aftertouch_byte_ = 64;
 276 }
 277
 278 String
 279 Midi_note_off::str () const
 280 {
 281   Byte status_byte = (char) (0x80 + channel_i_);
 282
 283   String str = to_str ((char)status_byte);
 284   str += to_str ((char) (pitch_i () + Midi_note::c0_pitch_i_c_));
 285   str += to_str ((char)aftertouch_byte_);
 286   return str;
 287 }
 288
 289 Midi_dynamic::Midi_dynamic (Audio_dynamic* a)
 290 {
 291   audio_l_ = a;
 292 }
 293
 294 String
 295 Midi_dynamic::str () const
 296 {
 297   Byte status_byte = (char) (0xB0 + channel_i_);
 298   String str = to_str ((char)status_byte);
 299
 300   /*
 301     Main volume controller (per channel):
 302     07 MSB
 303     27 LSB
 304    */
 305   static Real const full_scale = 127;
 306
 307   int volume = (int) (audio_l_->volume_*full_scale);
 308   if (volume <= 0)
 309     volume = 1;
 310   if (volume > full_scale)
 311     volume = (int)full_scale;
 312
 313   str += to_str ((char)0x07);
 314   str += to_str ((char)volume);
 315   return str;
 316 }
 317
 318 Midi_piano_pedal::Midi_piano_pedal (Audio_piano_pedal* a)
 319 {
 320   audio_l_ = a;
 321 }
 322
 323 String
 324 Midi_piano_pedal::str () const
 325 {
 326   Byte status_byte = (char) (0xB0 + channel_i_);
 327   String str = to_str ((char)status_byte);
 328
 329   if (audio_l_->type_str_ == "Sostenuto")
 330     str += to_str ((char)0x42);
 331   else if (audio_l_->type_str_ == "Sustain")
 332     str += to_str ((char)0x40);
 333   else if (audio_l_->type_str_ == "UnaCorda")
 334     str += to_str ((char)0x43);
 335
 336   int pedal = ((1 - audio_l_->dir_) / 2) * 0x7f;
 337   str += to_str ((char)pedal);
 338   return str;
 339 }
 340
 341 Midi_tempo::Midi_tempo (Audio_tempo* a)
 342 {
 343   audio_l_ = a;
 344 }
 345
 346 String
 347 Midi_tempo::str () const
 348 {
 349   int useconds_per_4_i = 60 * (int)1e6 / audio_l_->per_minute_4_i_;
 350   String str = "ff5103";
 351   str += String_convert::i2hex_str (useconds_per_4_i, 6, '0');
 352   return String_convert::hex2bin_str (str);
 353 }
 354
 355 Midi_text::Midi_text (Audio_text* a)
 356 {
 357   audio_l_ = a;
 358 }
 359
 360 String
 361 Midi_text::str () const
 362 {
 363   String str = "ff" + String_convert::i2hex_str (audio_l_->type_, 2, '0');
 364   str = String_convert::hex2bin_str (str);
 365   str += i2varint_str (audio_l_->text_str_.length_i ());
 366   str += audio_l_->text_str_;
 367   return str;
 368 }
 369
 370 Midi_track::Midi_track ()
 371   : Midi_chunk ()
 372 {
 373   //                4D 54 72 6B     MTrk
 374   //                00 00 00 3B     chunk length (59)
 375   //        00      FF 58 04 04 02 18 08    time signature
 376   //        00      FF 51 03 07 A1 20       tempo
 377
 378 // FF 59 02 sf mi  Key Signature
 379 //         sf = -7:  7 flats
 380 //         sf = -1:  1 flat
 381 //         sf = 0:  key of C
 382 //         sf = 1:  1 sharp
 383 //         sf = 7: 7 sharps
 384 //         mi = 0:  major key
 385 //         mi = 1:  minor key
 386
 387   number_i_ = 0;
 388
 389   char const* data_ch_C = ""
 390     //        "00" "ff58" "0404" "0218" "08"
 391     //  "00" "ff51" "0307" "a120"
 392     // why a key at all, in midi?
 393     // key: C
 394     //  "00" "ff59" "02" "00" "00"
 395     // key: F (scsii-menuetto)
 396     //                            "00" "ff59" "02" "ff" "00"
 397         ;
 398
 399   String data_str;
 400   // only for format 0 (currently using format 1)?
 401   data_str += String_convert::hex2bin_str (data_ch_C);
 402
 403   char const* footer_ch_C = "00" "ff2f" "00";
 404   String footer_str = String_convert::hex2bin_str (footer_ch_C);
 405
 406   set ("MTrk", data_str, footer_str);
 407 }
 408
 409 void
 410 Midi_track::add (Moment delta_time_mom, Midi_item* midi_p)
 411 {
 412   assert (delta_time_mom >= Moment (0));
 413
 414   Midi_event * e = new Midi_event (delta_time_mom, midi_p);
 415   event_p_list_.append (new Killing_cons<Midi_event> (e, 0));
 416 }
 417
 418 String
 419 Midi_track::data_str () const
 420 {
 421   String str = Midi_chunk::data_str ();
 422   if (midi_debug_global_b)
 423     str += "\n";
 424   for (Cons<Midi_event> *i=event_p_list_.head_; i; i = i->next_)
 425     {
 426       str += i->car_->str ();
 427       if (midi_debug_global_b)
 428         str += "\n";
 429     }
 430   return str;
 431 }