lily/midi-item.cc

   1 /*
   2   This file is part of LilyPond, the GNU music typesetter.
   3
   4   Copyright (C) 1997--2015 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 "libc-extension.hh"
  25 #include "main.hh"
  26 #include "midi-stream.hh"
  27 #include "misc.hh"
  28 #include "program-option.hh"
  29 #include "string-convert.hh"
  30 #include "warn.hh"
  31 #include "lily-imports.hh"
  32
  33 using std::string;
  34
  35 #define PITCH_WHEEL_CENTER 0x2000
  36 #define PITCH_WHEEL_SEMITONE 0X1000
  37
  38 Midi_item *
  39 Midi_item::get_midi (Audio_item *a)
  40 {
  41   if (Audio_key *i = dynamic_cast<Audio_key *> (a))
  42     return new Midi_key (i);
  43   else if (Audio_instrument *i = dynamic_cast<Audio_instrument *> (a))
  44     return i->str_.length () ? new Midi_instrument (i) : 0;
  45   else if (Audio_note *i = dynamic_cast<Audio_note *> (a))
  46     return new Midi_note (i);
  47   else if (Audio_dynamic *i = dynamic_cast<Audio_dynamic *> (a))
  48     return new Midi_dynamic (i);
  49   else if (Audio_piano_pedal *i = dynamic_cast<Audio_piano_pedal *> (a))
  50     return new Midi_piano_pedal (i);
  51   else if (Audio_tempo *i = dynamic_cast<Audio_tempo *> (a))
  52     return new Midi_tempo (i);
  53   else if (Audio_time_signature *i = dynamic_cast<Audio_time_signature *> (a))
  54     return new Midi_time_signature (i);
  55   else if (Audio_text *i = dynamic_cast<Audio_text *> (a))
  56     return new Midi_text (i);
  57   else if (Audio_control_function_value_change *i
  58            = dynamic_cast<Audio_control_function_value_change *> (a))
  59     return new Midi_control_function_value_change (i);
  60   else
  61     assert (0);
  62
  63   return 0;
  64 }
  65
  66 Midi_duration::Midi_duration (Real seconds_f)
  67 {
  68   seconds_ = seconds_f;
  69 }
  70
  71 string
  72 Midi_duration::to_string () const
  73 {
  74   return string ("<duration: ") + ::to_string (seconds_) + ">";
  75 }
  76
  77 Midi_instrument::Midi_instrument (Audio_instrument *a)
  78   : Midi_channel_item (a),
  79     audio_ (a)
  80 {
  81   audio_->str_ = String_convert::to_lower (audio_->str_);
  82 }
  83
  84 string
  85 Midi_instrument::to_string () const
  86 {
  87   Byte program_byte = 0;
  88   bool found = false;
  89
  90   SCM program = Lily::midi_program (ly_symbol2scm (audio_->str_.c_str ()));
  91   found = (scm_is_true (program));
  92   if (found)
  93     program_byte = (Byte) scm_to_int (program);
  94   else
  95     warning (_f ("no such MIDI instrument: `%s'", audio_->str_.c_str ()));
  96
  97   string str = ::to_string ((char) (0xc0 + channel_)); //YIKES! FIXME : Should be track. -rz
  98   str += ::to_string ((char)program_byte);
  99   return str;
 100 }
 101
 102 Midi_item::Midi_item ()
 103 {
 104 }
 105
 106 Midi_channel_item::Midi_channel_item (Audio_item *ai)
 107   : channel_ (ai->channel_)
 108 {
 109 }
 110
 111 Midi_control_function_value_change
 112 ::Midi_control_function_value_change (Audio_control_function_value_change *ai)
 113   : Midi_channel_item (ai), control_ (ai->control_), value_ (ai->value_)
 114 {
 115 }
 116
 117 Midi_item::~Midi_item ()
 118 {
 119 }
 120
 121 Midi_channel_item::~Midi_channel_item ()
 122 {
 123 }
 124
 125 Midi_control_function_value_change::~Midi_control_function_value_change ()
 126 {
 127 }
 128
 129 string
 130 int2midi_varint_string (int i)
 131 {
 132   int buffer = i & 0x7f;
 133   while ((i >>= 7) > 0)
 134     {
 135       buffer <<= 8;
 136       buffer |= 0x80;
 137       buffer += (i & 0x7f);
 138     }
 139
 140   string str;
 141   while (1)
 142     {
 143       str += ::to_string ((char)buffer);
 144       if (buffer & 0x80)
 145         buffer >>= 8;
 146       else
 147         break;
 148     }
 149   return str;
 150 }
 151
 152 Midi_key::Midi_key (Audio_key *a)
 153   : audio_ (a)
 154 {
 155 }
 156
 157 string
 158 Midi_key::to_string () const
 159 {
 160   string str = "ff5902";
 161   str += String_convert::int2hex (audio_->accidentals_, 2, '0');
 162   if (audio_->major_)
 163     str += String_convert::int2hex (0, 2, '0');
 164   else
 165     str += String_convert::int2hex (1, 2, '0');
 166   return String_convert::hex2bin (str);
 167 }
 168
 169 Midi_time_signature::Midi_time_signature (Audio_time_signature *a)
 170   : audio_ (a),
 171     clocks_per_1_ (18)
 172 {
 173 }
 174
 175 string
 176 Midi_time_signature::to_string () const
 177 {
 178   int num = abs (audio_->beats_);
 179   if (num > 255)
 180     {
 181       warning (_ ("Time signature with more than 255 beats.  Truncating"));
 182       num = 255;
 183     }
 184
 185   int den = audio_->one_beat_;
 186
 187   string str = "ff5804";
 188   str += String_convert::int2hex (num, 2, '0');
 189   str += String_convert::int2hex (intlog2 (den), 2, '0');
 190   str += String_convert::int2hex (clocks_per_1_, 2, '0');
 191   str += String_convert::int2hex (8, 2, '0');
 192   return String_convert::hex2bin (str);
 193 }
 194
 195 Midi_note::Midi_note (Audio_note *a)
 196   : Midi_channel_item (a),
 197     audio_ (a),
 198     dynamic_byte_ (min (max (Byte ((a->dynamic_ && a->dynamic_->volume_ >= 0
 199                                     ? a->dynamic_->volume_ * 0x7f : 0x5a)
 200                                    + a->extra_velocity_),
 201                              Byte (0)), Byte (0x7f)))
 202 {
 203 }
 204
 205 int
 206 Midi_note::get_fine_tuning () const
 207 {
 208   Rational tune = (audio_->pitch_.tone_pitch ()
 209                    + audio_->transposing_.tone_pitch ()) * Rational (2);
 210   tune -= Rational (get_semitone_pitch ());
 211
 212   tune *= PITCH_WHEEL_SEMITONE;
 213   return (int) double (tune);
 214 }
 215
 216 int
 217 Midi_note::get_semitone_pitch () const
 218 {
 219   double tune = double ((audio_->pitch_.tone_pitch ()
 220                          + audio_->transposing_.tone_pitch ()) * Rational (2));
 221   return int (rint (tune));
 222 }
 223
 224 string
 225 Midi_note::to_string () const
 226 {
 227   Byte status_byte = (char) (0x90 + channel_);
 228   string str = "";
 229   int finetune;
 230
 231   // print warning if fine tuning was needed, HJJ
 232   if (get_fine_tuning () != 0)
 233     {
 234       finetune = PITCH_WHEEL_CENTER + get_fine_tuning ();
 235
 236       str += ::to_string ((char) (0xE0 + channel_));
 237       str += ::to_string ((char) (finetune & 0x7F));
 238       str += ::to_string ((char) (finetune >> 7));
 239       str += ::to_string ((char) (0x00));
 240     }
 241
 242   str += ::to_string ((char) status_byte);
 243   str += ::to_string ((char) (get_semitone_pitch () + c0_pitch_));
 244   str += ::to_string ((char) dynamic_byte_);
 245
 246   return str;
 247 }
 248
 249 Midi_note_off::Midi_note_off (Midi_note *n)
 250   : Midi_note (n->audio_)
 251 {
 252   on_ = n;
 253   channel_ = n->channel_;
 254
 255   // use note_on with velocity=0 instead of note_off
 256   aftertouch_byte_ = 0;
 257 }
 258
 259 string
 260 Midi_note_off::to_string () const
 261 {
 262   Byte status_byte = (char) (0x90 + channel_);
 263
 264   string str = ::to_string ((char)status_byte);
 265   str += ::to_string ((char) (get_semitone_pitch () + Midi_note::c0_pitch_));
 266   str += ::to_string ((char)aftertouch_byte_);
 267
 268   if (get_fine_tuning () != 0)
 269     {
 270       // Move pitch wheel back to the central position.
 271       str += ::to_string ((char) 0x00);
 272       str += ::to_string ((char) (0xE0 + channel_));
 273       str += ::to_string ((char) (PITCH_WHEEL_CENTER & 0x7F));
 274       str += ::to_string ((char) (PITCH_WHEEL_CENTER >> 7));
 275     }
 276
 277   return str;
 278 }
 279
 280 Midi_dynamic::Midi_dynamic (Audio_dynamic *a)
 281   : Midi_channel_item (a),
 282     audio_ (a)
 283 {
 284 }
 285
 286 string
 287 Midi_dynamic::to_string () const
 288 {
 289   Byte status_byte = (char) (0xB0 + channel_);
 290   string str = ::to_string ((char)status_byte);
 291
 292   /*
 293     Main volume controller (per channel):
 294     07 MSB
 295     27 LSB
 296   */
 297   static Real const full_scale = 127;
 298
 299   int volume = (int) (audio_->volume_ * full_scale);
 300   if (volume <= 0)
 301     volume = 1;
 302   if (volume > full_scale)
 303     volume = (int)full_scale;
 304
 305   int const volume_default = 100;
 306   if (audio_->volume_ < 0 || audio_->silent_)
 307     volume = volume_default;
 308
 309   str += ::to_string ((char)0x07);
 310   str += ::to_string ((char)volume);
 311   return str;
 312 }
 313
 314 Midi_piano_pedal::Midi_piano_pedal (Audio_piano_pedal *a)
 315   : Midi_channel_item (a),
 316     audio_ (a)
 317 {
 318 }
 319
 320 string
 321 Midi_piano_pedal::to_string () const
 322 {
 323   Byte status_byte = (char) (0xB0 + channel_);
 324   string str = ::to_string ((char)status_byte);
 325
 326   if (audio_->type_string_ == "Sostenuto")
 327     str += ::to_string ((char)0x42);
 328   else if (audio_->type_string_ == "Sustain")
 329     str += ::to_string ((char)0x40);
 330   else if (audio_->type_string_ == "UnaCorda")
 331     str += ::to_string ((char)0x43);
 332
 333   int pedal = ((1 - audio_->dir_) / 2) * 0x7f;
 334   str += ::to_string ((char)pedal);
 335   return str;
 336 }
 337
 338 Midi_tempo::Midi_tempo (Audio_tempo *a)
 339   : audio_ (a)
 340 {
 341 }
 342
 343 string
 344 Midi_tempo::to_string () const
 345 {
 346   int useconds_per_4 = 60 * (int)1e6 / audio_->per_minute_4_;
 347   string str = "ff5103";
 348   str += String_convert::int2hex (useconds_per_4, 6, '0');
 349   return String_convert::hex2bin (str);
 350 }
 351
 352 Midi_text::Midi_text (Audio_text *a)
 353   : audio_ (a)
 354 {
 355 }
 356
 357 string
 358 Midi_text::to_string () const
 359 {
 360   string str = "ff" + String_convert::int2hex (audio_->type_, 2, '0');
 361   str = String_convert::hex2bin (str);
 362   str += int2midi_varint_string (audio_->text_string_.length ());
 363   str += audio_->text_string_;
 364   return str;
 365 }
 366
 367 string
 368 Midi_control_function_value_change::to_string () const
 369 {
 370   // MIDI control function information.  A MIDI control function may have one
 371   // or two assigned control numbers depending on whether it supports coarse
 372   // (7-bit) or fine (14-bit) resolution.  If the control function supports
 373   // fine resolution, the first (respectively, second) member of the structure
 374   // represents the control number for setting the most (least) significant 7
 375   // bits of the control function's value.
 376   struct Control_function
 377   {
 378     int msb_control_number_;
 379     int lsb_control_number_;
 380   };
 381
 382   // Mapping from supported control functions (enumeration values defined in
 383   // Audio_controller_value_change::Control) to the corresponding MIDI control
 384   // numbers.
 385   static const Control_function control_functions[] =
 386     {
 387       // When adding support for new control functions, please note the
 388       // following:
 389       // - The order of the control number definitions should be kept
 390       //   consistent with the order of the enumeration values defined in
 391       //   Audio_control_function_value_change::Control.
 392       // - If the control function has only coarse resolution, the function's
 393       //   control number should be stored in the MSB member of the array
 394       //   element, and the LSB member should be set to a negative value.
 395
 396       {  8, 40 }, // balance
 397       { 10, 42 }, // pan position
 398       { 11, 43 }, // expression
 399       { 91, -1 }, // reverb level (only coarse resolution available)
 400       { 93, -1 }  // chorus level (only coarse resolution available)
 401     };
 402
 403   string str;
 404   const Control_function *control_function = &control_functions[control_];
 405   static const Real full_fine_scale = 0x3FFF;
 406   static const Real full_coarse_scale = 0x7F;
 407   bool fine_resolution = (control_function->lsb_control_number_ >= 0);
 408   // value_ is in range [0.0 .. 1.0].  For directional value ranges,
 409   // #CENTER will correspond to 0.5 exactly, and my_round rounds
 410   // upwards when in case of doubt.  That means that center position
 411   // will round to 0x40 or 0x2000 by a hair's breadth.
 412   int value = (int) my_round (value_ * (fine_resolution ?
 413                                         full_fine_scale : full_coarse_scale));
 414   Byte status_byte = (char) (0xB0 + channel_);
 415   str += ::to_string ((char)status_byte);
 416   str += ::to_string ((char)(control_function->msb_control_number_));
 417   str += ::to_string ((char)(fine_resolution ? (value >> 7) : value));
 418   if (fine_resolution)
 419     {
 420       str += ::to_string ((char)0x00);
 421       str += ::to_string ((char)status_byte);
 422       str += ::to_string ((char)(control_function->lsb_control_number_));
 423       str += ::to_string ((char)(value & 0x7F));
 424     }
 425   return str;
 426 }
 427
 428 char const *
 429 Midi_item::name () const
 430 {
 431   return class_name ();
 432 }