python/midi.c

   1 /*
   2   midi.c -- implement Python midi parser module
   3
   4   source file of the GNU LilyPond music typesetter
   5
   6   (c)  2001--2003 Han-Wen Nienhuys <hanwen@cs.uu.nl>
   7             Jan Nieuwenhuizen <janneke@gnu.org>
   8
   9 */
  10
  11 /*
  12
  13 python2
  14 import midi
  15 s = open ("s.midi").read ()
  16 midi.parse_track (s)
  17 midi.parse (s)
  18
  19 */
  20
  21 #include "config.h"
  22
  23 /* urg */
  24 #if HAVE_PYTHON2_PYTHON_H
  25 #include <python2/Python.h>
  26 #elif HAVE_PYTHON2_2_PYTHON_H
  27 #include <python2.2/Python.h>
  28 #elif HAVE_PYTHON2_1_PYTHON_H
  29 #include <python2.1/Python.h>
  30 #elif HAVE_PYTHON2_0_PYTHON_H
  31 #include <python2.0/Python.h>
  32 #elif HAVE_PYTHON1_5_PYTHON_H
  33 #include <python1.5/Python.h>
  34 #elif HAVE_PYTHON_PYTHON_H
  35 #define assert(x)
  36 #include <python/Python.h>
  37 #elif HAVE_PYTHON_H
  38 #define assert(x)
  39 #include <Python.h>
  40 #else
  41 #error Need Python.h
  42 #endif
  43
  44 #if 0
  45 int x = 0;
  46 int *track = &x;
  47 #define debug_print(f, args...) fprintf (stderr, "%s:%d: track: %p :" f, __FUNCTION__, __LINE__, *track, ##args)
  48 #else
  49 #define debug_print(f, args...)
  50 #endif
  51
  52 static PyObject *Midi_error;
  53 static PyObject *Midi_warning;
  54
  55 static PyObject *
  56 midi_error (char * func, char *s)
  57 {
  58   char*dest = (char*) malloc (sizeof (char) * (strlen (func) + strlen (s) + 1));
  59   strcpy (dest, func);
  60   strcat (dest, s);
  61   PyErr_SetString (Midi_error, dest);
  62   free (dest);
  63
  64   return 0;
  65 }
  66
  67 static PyObject *
  68 midi_warning (char *s)
  69 {
  70   PyErr_SetString (Midi_warning, s);
  71   return 0;
  72 }
  73
  74
  75 typedef struct message {
  76   unsigned char msg;
  77   char * description;
  78 } message_t;
  79
  80 message_t channelVoiceMessages[] = {
  81   0x80, "NOTE_OFF",
  82   0x90, "NOTE_ON",
  83   0xA0, "POLYPHONIC_KEY_PRESSURE",
  84   0xB0, "CONTROLLER_CHANGE",
  85   0xC0, "PROGRAM_CHANGE",
  86   0xD0, "CHANNEL_KEY_PRESSURE",
  87   0xE0, "PITCH_BEND",
  88   0,0
  89 };
  90
  91 message_t channelModeMessages[] = {
  92   0x78, "ALL_SOUND_OFF",
  93   0x79, "RESET_ALL_CONTROLLERS",
  94   0x7A, "LOCAL_CONTROL",
  95   0x7B, "ALL_NOTES_OFF",
  96   0x7C, "OMNI_MODE_OFF",
  97   0x7D, "OMNI_MODE_ON",
  98   0x7E, "MONO_MODE_ON",
  99   0x7F, "POLY_MODE_ON",
 100   0,0
 101 };
 102
 103 message_t metaEvents[] = {
 104   0x00, "SEQUENCE_NUMBER",
 105   0x01, "TEXT_EVENT",
 106   0x02, "COPYRIGHT_NOTICE",
 107   0x03, "SEQUENCE_TRACK_NAME",
 108   0x04, "INSTRUMENT_NAME",
 109   0x05, "LYRIC",
 110   0x06, "MARKER",
 111   0x07, "CUE_POINT",
 112   0x20, "MIDI_CHANNEL_PREFIX",
 113   0x21, "MIDI_PORT",
 114   0x2F, "END_OF_TRACK",
 115   0x51, "SET_TEMPO",
 116   0x54, "SMTPE_OFFSET",
 117   0x58, "TIME_SIGNATURE",
 118   0x59, "KEY_SIGNATURE",
 119   0x7F, "SEQUENCER_SPECIFIC_META_EVENT",
 120   0xFF, "META_EVENT",
 121   0,0
 122 };
 123
 124 void
 125 add_constants (PyObject *dict)
 126 {
 127   message_t * p[] = {metaEvents, channelModeMessages, channelVoiceMessages ,0};
 128   int i,j;
 129   for ( j =0; p[j]; j++)
 130     for ( i = 0; p[j][i].description; i++)
 131       PyDict_SetItemString (dict, p[j][i].description, Py_BuildValue ("i", p[j][i].msg));
 132 }
 133
 134 unsigned long int
 135 get_number (unsigned char ** str, unsigned char * end_str, int length)
 136 {
 137   /* # MIDI uses big-endian for everything */
 138   long sum = 0;
 139   int i = 0;
 140
 141   for (; i < length; i++)
 142     sum = (sum << 8) + (unsigned char) (*str)[i];
 143
 144   *str += length;
 145   debug_print ("%d:\n", sum);
 146   return sum;
 147 }
 148
 149 unsigned long int
 150 get_variable_length_number (unsigned char **str, unsigned char * end_str)
 151 {
 152   long sum = 0;
 153   int i = 0;
 154   while (*str < end_str)
 155     {
 156       unsigned char x = **str;
 157       (*str) ++;
 158       sum = (sum << 7) + (x & 0x7F);
 159       if (!(x & 0x80))
 160         break;
 161     }
 162   debug_print ("%d:\n", sum);
 163   return sum;
 164 }
 165
 166 PyObject *
 167 read_one_byte (unsigned char **track, unsigned char *end,
 168                unsigned char x)
 169 {
 170   PyObject *pyev = Py_BuildValue ("(i)", x);
 171   debug_print ("%x:%s", x, "event\n");
 172
 173   return pyev;
 174 }
 175
 176 PyObject *
 177 read_two_bytes (unsigned char **track, unsigned char *end,
 178                 unsigned char x)
 179 {
 180   PyObject *pyev = Py_BuildValue ("(ii)", x, (*track)[0]);
 181   *track += 1;
 182   debug_print ("%x:%s", x, "event\n");
 183   return pyev;
 184 }
 185
 186 PyObject *
 187 read_three_bytes (unsigned char **track, unsigned char *end,
 188                   unsigned char x)
 189 {
 190   PyObject *pyev = Py_BuildValue ("(iii)", x, (*track)[0],
 191                                   (*track)[1]);
 192
 193   *track += 2;
 194   debug_print ("%x:%s", x, "event\n");
 195   return pyev;
 196 }
 197
 198 PyObject *
 199 read_string (unsigned char **track, unsigned char *end)
 200 {
 201   unsigned long length = get_variable_length_number (track, end);
 202   if (length > end - *track)
 203     length = end - *track;
 204
 205   *track += length;
 206   return Py_BuildValue ("s#", ((*track) -length), length);
 207 }
 208
 209 typedef PyObject* (*Read_midi_event)
 210      (unsigned char **track, unsigned char *end,
 211       unsigned char x);
 212
 213
 214 static PyObject *
 215 read_f0_byte (unsigned char **track, unsigned char *end,
 216               unsigned char x)
 217
 218 {
 219   debug_print ("%x:%s", x, "event\n");
 220   if (x == 0xff)
 221     {
 222       unsigned char z = (*track)[0 ];
 223       *track += 1;
 224       debug_print ("%x:%s", z, "f0-event\n");
 225
 226       return Py_BuildValue ("(iiO)", x, z, read_string (track, end));
 227     }
 228
 229   return Py_BuildValue ("(iO)", x, read_string (track, end));
 230 }
 231
 232 Read_midi_event read_midi_event [16] =
 233 {
 234   read_one_byte,  //  0
 235   read_one_byte,  // 10
 236   read_one_byte,  // 20
 237   read_one_byte,  // 30
 238   read_one_byte,  // 40
 239   read_one_byte,  // 50
 240   read_one_byte,  // 60 data entry.
 241   read_two_bytes, // 70 all notes off
 242   read_three_bytes, // 80 note off
 243   read_three_bytes, // 90 note on
 244   read_three_bytes, // a0 poly aftertouch
 245   read_three_bytes, // b0 control
 246   read_two_bytes,  // c0 prog change
 247   read_two_bytes, // d0 ch aftertouch
 248   read_three_bytes, // e0 pitchwheel range
 249   read_f0_byte,   // f0
 250 };
 251
 252
 253 static PyObject *
 254 read_event (unsigned char **track, unsigned char *end, PyObject *time,
 255             unsigned char *running_status)
 256 {
 257   int rsb_skip = ((**track & 0x80)) ? 1 :0;
 258
 259   unsigned char x = (rsb_skip) ? (*track)[0]: *running_status;
 260
 261   PyObject * bare_event = 0;
 262   debug_print ("%x:%s", x, "event\n");
 263   *running_status = x;
 264   *track += rsb_skip;
 265
 266   //  printf ("%x %x %d next %x\n", x, (*track)[0], rsb_skip, (*track)[1]);
 267   bare_event = (*read_midi_event[x >> 4]) (track, end, x);
 268   if (bare_event)
 269     return Py_BuildValue ("(OO)", time, bare_event);
 270   else
 271     return NULL;
 272 }
 273
 274 static PyObject *
 275 midi_parse_track (unsigned char **track, unsigned char *track_end)
 276 {
 277   unsigned int time = 0;
 278   unsigned char running_status;
 279   unsigned long track_len, track_size;
 280   PyObject *pytrack = 0;
 281
 282   debug_print ("%s", "\n");
 283
 284   track_size = track_end - *track;
 285
 286   debug_print ("%s", "\n");
 287   if (strcmp (*track, "MTrk"))
 288     return midi_error (__FUNCTION__,  ": MTrk expected");
 289
 290   *track += 4;
 291
 292   track_len = get_number (track, *track + 4, 4);
 293
 294
 295   debug_print ("track_len: %u\n", track_len);
 296   debug_print ("track_size: %u\n", track_size);
 297   debug_print ("track begin: %p\n", track);
 298   debug_print ("track end: %p\n", track + track_len);
 299
 300   if (track_len > track_size)
 301     return midi_error (__FUNCTION__,  ": track size corrupt");
 302
 303   pytrack = PyList_New (0);
 304
 305   track_end = *track + track_len;
 306
 307   {
 308     PyObject *pytime = PyInt_FromLong (0L);
 309     while (*track < track_end)
 310       {
 311         long dt = get_variable_length_number(track, track_end);
 312         PyObject *pyev = 0;
 313
 314         time += dt;
 315         if (dt)
 316           pytime = PyInt_FromLong (time);
 317
 318         pyev = read_event (track, track_end, pytime,
 319                            &running_status);
 320         if (pyev)
 321           PyList_Append (pytrack, pyev);
 322       }
 323   }
 324
 325   *track = track_end;
 326   return pytrack;
 327 }
 328
 329
 330 static PyObject *
 331 pymidi_parse_track (PyObject *self, PyObject *args)
 332 {
 333   unsigned char *track, *track_end;
 334   unsigned long track_size, track_len;
 335
 336   PyObject * sobj = PyTuple_GetItem (args, 0);
 337
 338   debug_print ("%s", "\n");
 339   if (!PyArg_ParseTuple (args, "s#", &track, &track_size))
 340     return 0;
 341
 342   if (track_size < 0)
 343     return midi_error (__FUNCTION__,   ": negative track size");
 344
 345   track_end = track + track_size;
 346
 347   return midi_parse_track (&track, track_end);
 348 }
 349
 350 static PyObject *
 351 midi_parse (unsigned char **midi,unsigned  char *midi_end)
 352 {
 353   PyObject *pymidi = 0;
 354   unsigned long header_len;
 355   unsigned format, tracks;
 356   int division;
 357   int i;
 358
 359   debug_print ("%s", "\n");
 360
 361   /* Header */
 362   header_len = get_number (midi, *midi + 4, 4);
 363
 364
 365   if (header_len < 6)
 366     return midi_error (__FUNCTION__,  ": header too short");
 367
 368   format = get_number (midi, *midi + 2, 2);
 369   tracks = get_number (midi, *midi + 2, 2);
 370
 371   if (tracks > 32)
 372     return midi_error (__FUNCTION__,  ": too many tracks");
 373
 374   division = get_number (midi, *midi + 2, 2) * 4;
 375
 376
 377   if (division < 0)
 378     /* return midi_error ("can't handle non-metrical time"); */
 379     ;
 380   *midi += header_len - 6;
 381
 382   pymidi = PyList_New (0);
 383
 384   /* Tracks */
 385   for (i = 0; i < tracks; i++)
 386     PyList_Append (pymidi, midi_parse_track (midi, midi_end));
 387
 388   pymidi = Py_BuildValue ("(OO)", Py_BuildValue ("(ii)", format, division),
 389                           pymidi);
 390   return pymidi;
 391 }
 392
 393 static PyObject *
 394 pymidi_parse (PyObject *self, PyObject *args)
 395 {
 396   unsigned char *midi, *midi_end;
 397   unsigned long midi_size, midi_len;
 398
 399   PyObject *sobj = PyTuple_GetItem (args, 0);
 400
 401   debug_print ("%s", "\n");
 402   if (!PyArg_ParseTuple (args, "s#", &midi, &midi_size))
 403     return 0;
 404
 405   if (strcmp (midi, "MThd"))
 406       return midi_error (__FUNCTION__,  ": MThd expected");
 407
 408   midi += 4;
 409
 410   midi_end = midi + midi_size;
 411
 412   return midi_parse (&midi, midi_end);
 413 }
 414
 415
 416 static PyMethodDef MidiMethods[] =
 417 {
 418   {"parse",  pymidi_parse, 1},
 419   {"parse_track",  pymidi_parse_track, 1},
 420   {0, 0}        /* Sentinel */
 421 };
 422
 423 initmidi ()
 424 {
 425   PyObject *m, *d;
 426   m = Py_InitModule ("midi", MidiMethods);
 427   d = PyModule_GetDict (m);
 428
 429   Midi_error = PyString_FromString ("midi.error");
 430   PyDict_SetItemString (d, "error", Midi_error);
 431   add_constants (d);
 432   Midi_warning = PyString_FromString ("midi.warning");
 433   PyDict_SetItemString (d, "warning", Midi_warning);
 434 }