]> git.donarmstrong.com Git - lilypond.git/blobdiff - lily/beam-quanting.cc
2003 -> 2004
[lilypond.git] / lily / beam-quanting.cc
index 04ee4217cea944cceed7eefe84b81d7c734529bf..28af0c533611b622780ac4394615069a61c272cd 100644 (file)
@@ -3,15 +3,18 @@
   
   source file of the GNU LilyPond music typesetter
   
-  (c)  1997--2003 Han-Wen Nienhuys <hanwen@cs.uu.nl>
+  (c) 1997--2004 Han-Wen Nienhuys <hanwen@cs.uu.nl>
   Jan Nieuwenhuizen <janneke@gnu.org>
   
+
+  
 */
 
 
 
 #include <math.h>
 
+#include "warn.hh"
 #include "grob.hh"
 #include "staff-symbol-referencer.hh"
 #include "beam.hh"
 #include "group-interface.hh"
 #include "align-interface.hh"
 
-const int INTER_QUANT_PENALTY = 1000; 
-const int SECONDARY_BEAM_DEMERIT  = 15;
+const int INTER_QUANT_PENALTY = 1000;
+const Real SECONDARY_BEAM_DEMERIT  = 10.0;
 const int STEM_LENGTH_DEMERIT_FACTOR = 5;
 
 // possibly ridiculous, but too short stems just won't do
 const int STEM_LENGTH_LIMIT_PENALTY = 5000;
-const int DAMPING_DIRECTIION_PENALTY = 800;
+const int DAMPING_DIRECTION_PENALTY = 800;
 const int MUSICAL_DIRECTION_FACTOR = 400;
 const int IDEAL_SLOPE_FACTOR = 10;
 
+const Real ROUND_TO_ZERO_SLOPE = 0.05;
+const int ROUND_TO_ZERO_POINTS = 4;
+
+extern bool debug_beam_quanting_flag;
 
 static Real
 shrink_extra_weight (Real x, Real fac)
@@ -43,6 +50,10 @@ struct Quant_score
   Real yl;
   Real yr;
   Real demerits;
+
+#if DEBUG_QUANTING
+  String score_card_;
+#endif
 };
 
 
@@ -84,10 +95,15 @@ Beam::quanting (SCM smob)
   Real yl = gh_scm2double (gh_car (s));
   Real yr = gh_scm2double (gh_cdr (s));
 
-  Real ss = Staff_symbol_referencer::staff_space (me);
-  Real thickness = gh_scm2double (me->get_grob_property ("thickness")) / ss;
-  Real slt = me->get_paper ()->get_var ("linethickness") / ss;
 
+  /*
+    Calculations are relative to a unit-scaled staff, i.e. the quants are
+    divided by the current staff_space.
+    
+   */
+  Real ss = Staff_symbol_referencer::staff_space (me);
+  Real thickness = Beam::get_thickness (me) / ss ;
+  Real slt = Staff_symbol_referencer::line_thickness (me) / ss;
 
   SCM sdy = me->get_grob_property ("least-squares-dy");
   Real dy_mus = gh_number_p (sdy) ? gh_scm2double (sdy) : 0.0;
@@ -141,16 +157,20 @@ Beam::quanting (SCM smob)
     stem_y != 0.0, when we're cross staff.
     
    */
-  bool french = to_boolean (me->get_grob_property ("french-beaming"));
   for (int i= 0; i < stems.size(); i++)
     {
       Grob*s = stems[i];
-      stem_infos.push (Stem::get_stem_info (s));
+
+      Stem_info si (Stem::get_stem_info (s));
+      si.scale (1 / ss);
+      stem_infos.push (si);
       dirs_found[stem_infos.top ().dir_] = true;
 
-      bool f = french && i > 0&& (i < stems.size  () -1);
+      bool f = to_boolean (s->get_grob_property ("french-beaming"))
+        && s != lvs && s != fvs;
+
       base_lengths.push (calc_stem_y (me, s, common, xl, xr,
-                                     Interval (0,0), f));
+                                     Interval (0,0), f) / ss);
       stem_xposns.push (s->relative_coordinate (common[X_AXIS], X_AXIS));
     }
 
@@ -202,50 +222,89 @@ Beam::quanting (SCM smob)
      parameters outside of the loop, we can save a lot of time. */
   for (int i = qscores.size (); i--;)
     {
-      qscores[i].demerits
-       += score_slopes_dy (qscores[i].yl, qscores[i].yr,
-                           dy_mus, yr- yl, xstaff); 
+      Real d =  score_slopes_dy (qscores[i].yl, qscores[i].yr,
+                                dy_mus, yr- yl, 
+                                xr - xl,
+                                xstaff);
+      qscores[i].demerits += d;
+
+#if DEBUG_QUANTING
+      qscores[i].score_card_ += to_string ("S%.2f",d);
+#endif
     }
 
   Real rad = Staff_symbol_referencer::staff_radius (me);
   int beam_count = get_beam_count (me);
-  Real beam_translation = get_beam_translation (me);
+  Real beam_translation = get_beam_translation (me) / ss;
 
   Real reasonable_score = (knee_b) ? 200000 : 100;
   for (int i = qscores.size (); i--;)
     if (qscores[i].demerits < reasonable_score)
       {
-       qscores[i].demerits
-         += score_forbidden_quants (qscores[i].yl, qscores[i].yr,
+       Real d = score_forbidden_quants (qscores[i].yl, qscores[i].yr,
                                     rad, slt, thickness, beam_translation,
                                     beam_count, ldir, rdir); 
+       qscores[i].demerits += d;
+
+#if DEBUG_QUANTING
+       qscores[i].score_card_ += to_string (" F %.2f", d);
+#endif
       }
 
-  //  ; /* silly gdb thinks best_idx is inside for loop. */
   for (int i = qscores.size (); i--;)
     if (qscores[i].demerits < reasonable_score)
       {
-       qscores[i].demerits
-         += score_stem_lengths (stems, stem_infos,
+       Real d=score_stem_lengths (stems, stem_infos,
                                 base_lengths, stem_xposns,
                                 xl, xr,
                                 knee_b,
                                 qscores[i].yl, qscores[i].yr);
+       qscores[i].demerits +=  d;
+
+#if DEBUG_QUANTING
+       qscores[i].score_card_ += to_string (" L %.2f", d);
+#endif
       }
 
-  //  ; /* silly gdb thinks best_idx is inside for loop. */
   int best_idx = best_quant_score_idx (qscores);
-  me->set_grob_property ("positions",
-                        gh_cons (gh_double2scm (qscores[best_idx].yl),
-                                 gh_double2scm (qscores[best_idx].yr))
-                        );
+
 
 #if DEBUG_QUANTING
+  SCM inspect_quants = me->get_grob_property ("inspect-quants");
+  if (debug_beam_quanting_flag
+      && gh_pair_p (inspect_quants))
+    {
+      Drul_array<Real> ins = ly_scm2interval (inspect_quants);
+
+      int i = 0;
 
-  // debug quanting
-  me->set_grob_property ("quant-score",
-                        gh_double2scm (qscores[best_idx].demerits));
-  me->set_grob_property ("best-idx", scm_int2num (best_idx));
+      Real mindist = 1e6;
+      for (; i < qscores.size(); i ++)
+       {
+         Real d =fabs (qscores[i].yl- ins[LEFT]) + fabs (qscores[i].yr - ins[RIGHT]);
+         if (d < mindist)
+           {
+             best_idx = i;
+             mindist= d;
+           }
+       }
+      if (mindist > 1e5)
+       programming_error ("Could not find quant.");
+    }
+#endif
+  
+  me->set_grob_property ("positions",
+                        ly_interval2scm (Drul_array<Real> (qscores[best_idx].yl,
+                                         qscores[best_idx].yr)));
+#if DEBUG_QUANTING
+  if (debug_beam_quanting_flag)
+    {
+      qscores[best_idx].score_card_ += to_string ("i%d", best_idx);
+      
+      // debug quanting
+      me->set_grob_property ("quant-score",
+                            scm_makfrom0str (qscores[best_idx].score_card_.to_str0 ()));
+    }
 #endif
 
   return SCM_UNSPECIFIED;
@@ -272,7 +331,7 @@ Beam::score_stem_lengths (Link_array<Grob> const &stems,
 
       Real x = stem_xs[i];
       Real dx = xr-xl;
-      Real beam_y = yr *(x - xl)/dx + yl * ( xr - x)/dx;
+      Real beam_y = dx ? yr *(x - xl)/dx + yl * ( xr - x)/dx : (yr + yl)/2;
       Real current_y = beam_y + base_stem_ys[i];
       Real length_pen = STEM_LENGTH_DEMERIT_FACTOR;
       
@@ -298,8 +357,7 @@ Beam::score_stem_lengths (Link_array<Grob> const &stems,
   Direction d = DOWN;
   do
     { 
-      if(count[d])
-       score[d] /= count[d];
+      score[d] /= (count[d] >? 1);
     }
   while (flip (&d) != DOWN);
 
@@ -309,14 +367,23 @@ Beam::score_stem_lengths (Link_array<Grob> const &stems,
 Real
 Beam::score_slopes_dy (Real yl, Real yr,
                       Real dy_mus, Real dy_damp,
+                      Real dx,
                       bool xstaff)
 {
   Real dy = yr - yl;
-
   Real dem = 0.0;
-  if (sign (dy_damp) != sign (dy))
+
+  /*
+    DAMPING_DIRECTION_PENALTY is a very harsh measure, while for
+    complex beaming patterns, horizontal is often a good choice.
+
+    TODO: find a way to incorporate the complexity of the beam in this
+    penalty.
+   */
+  if (fabs (dy/dx) > ROUND_TO_ZERO_SLOPE
+      && sign (dy_damp) != sign (dy))
     {
-      dem += DAMPING_DIRECTIION_PENALTY;
+      dem += DAMPING_DIRECTION_PENALTY;
     }
 
    dem += MUSICAL_DIRECTION_FACTOR * (0 >? (fabs (dy) - fabs (dy_mus)));
@@ -332,6 +399,14 @@ Beam::score_slopes_dy (Real yl, Real yr,
    /* Huh, why would a too steep beam be better than a too flat one ? */
    dem += shrink_extra_weight (fabs (dy_damp) - fabs (dy), 1.5)
      * slope_penalty;
+
+   /*
+     almost zero slopes look like errors in horizontal beams. 
+    */
+   if (fabs (dy) > 1e-3
+       && fabs (dy / dx) < ROUND_TO_ZERO_SLOPE)
+     dem += ROUND_TO_ZERO_POINTS;
+   
    return dem;
 }
 
@@ -341,24 +416,64 @@ my_modf (Real x)
   return x - floor (x);
 }
 
+
+/*
+  TODO: The fixed value SECONDARY_BEAM_DEMERIT is probably flawed:
+   because for 32nd and 64th beams the forbidden quants are relatively
+   more important than stem lengths.
+*/
 Real
 Beam::score_forbidden_quants (Real yl, Real yr,
-                             Real rad,
+                             Real radius,
                              Real slt,
                              Real thickness, Real beam_translation,
                              int beam_count,
                              Direction ldir, Direction rdir)
 {
   Real dy = yr - yl;
+  Drul_array<Real> y(yl,yr);
+  Drul_array<Direction> dirs(ldir,rdir);
+  
+  Real extra_demerit = SECONDARY_BEAM_DEMERIT / beam_count;
 
+  /*
+    Inside the staff, inter quants are forbidden.
+   */
   Real dem = 0.0;
-  for (int i = 0; i < 2; i++)
+  Direction d = LEFT;
+  do
     {
-      Real y = i? yl : yr;
-      if (fabs (y) <= (rad + 0.5) && fabs ( my_modf (y) - 0.5) < 1e-3)
+      if (fabs (y[d]) <= (radius + 0.5) && fabs (my_modf (y[d]) - 0.5) < 1e-3)
        dem += INTER_QUANT_PENALTY;
     }
+  while ((flip (&d))!= LEFT); 
+
+
+  for (int j = 1; j <= beam_count; j++)
+    {
+      do
+       {
+         /*
+           see if the outer staffline falls in a beam-gap
+           
+           This test is too weak; we should really check all lines.
+          */
+         Direction stem_dir = dirs[d];
+         Real gap1 =  y[d] - stem_dir * ((j-1) * beam_translation + thickness / 2 - slt/2 );
+         Real gap2 = y[d] - stem_dir * (j * beam_translation - thickness / 2 + slt/2);
+
+         Interval gap;
+         gap.add_point (gap1);
+         gap.add_point (gap2);
+
+         if (gap.contains (radius))
+           dem += extra_demerit;
+       }
+      while ((flip (&d))!= LEFT); 
+    }
+
 
+  
   // todo: use beam_count of outer stems.
   if (beam_count >= 2)
     {
@@ -366,72 +481,54 @@ Beam::score_forbidden_quants (Real yl, Real yr,
       Real sit = (thickness - slt) / 2;
       Real inter = 0.5;
       Real hang = 1.0 - (thickness - slt) / 2;
-      
-
-      if (fabs (yl - ldir * beam_translation) < rad
-         && fabs (my_modf (yl) - inter) < 1e-3)
-       dem += SECONDARY_BEAM_DEMERIT;
-      if (fabs (yr - rdir * beam_translation) < rad
-         && fabs (my_modf (yr) - inter) < 1e-3)
-       dem += SECONDARY_BEAM_DEMERIT;
 
       Real eps = 1e-3;
 
-      /*
-       Can't we simply compute the distance between the nearest
-       staffline and the secondary beam? That would get rid of the
-       silly case analysis here (which is probably not valid when we
-       have different beam-thicknesses.)
-
-       --hwn
-       */
-
-
       // hmm, without Interval/Drul_array, you get ~ 4x same code...
-      if (fabs (yl - ldir * beam_translation) < rad + inter)
+      if (fabs (y[LEFT] - dirs[LEFT] * beam_translation) < radius + inter)
        {
-         if (ldir == UP && dy <= eps
-             && fabs (my_modf (yl) - sit) < eps)
-           dem += SECONDARY_BEAM_DEMERIT;
+         if (dirs[LEFT] == UP && dy <= eps
+             && fabs (my_modf (y[LEFT]) - sit) < eps)
+           dem += extra_demerit;
          
-         if (ldir == DOWN && dy >= eps
-             && fabs (my_modf (yl) - hang) < eps)
-           dem += SECONDARY_BEAM_DEMERIT;
+         if (dirs[LEFT] == DOWN && dy >= eps
+             && fabs (my_modf (y[LEFT]) - hang) < eps)
+           dem += extra_demerit;
        }
 
-      if (fabs (yr - rdir * beam_translation) < rad + inter)
+      if (fabs (y[RIGHT] - dirs[RIGHT] * beam_translation) < radius + inter)
        {
-         if (rdir == UP && dy >= eps
-             && fabs (my_modf (yr) - sit) < eps)
-           dem += SECONDARY_BEAM_DEMERIT;
+         if (dirs[RIGHT] == UP && dy >= eps
+             && fabs (my_modf (y[RIGHT]) - sit) < eps)
+           dem += extra_demerit;
          
-         if (rdir == DOWN && dy <= eps
-             && fabs (my_modf (yr) - hang) < eps)
-           dem += SECONDARY_BEAM_DEMERIT;
+         if (dirs[RIGHT] == DOWN && dy <= eps
+             && fabs (my_modf (y[RIGHT]) - hang) < eps)
+           dem += extra_demerit;
        }
       
       if (beam_count >= 3)
        {
-         if (fabs (yl - 2 * ldir * beam_translation) < rad + inter)
+         if (fabs (y[LEFT] - 2 * dirs[LEFT] * beam_translation) < radius + inter)
            {
-             if (ldir == UP && dy <= eps
-                 && fabs (my_modf (yl) - straddle) < eps)
-               dem += SECONDARY_BEAM_DEMERIT;
+             if (dirs[LEFT] == UP && dy <= eps
+                 && fabs (my_modf (y[LEFT]) - straddle) < eps)
+               dem += extra_demerit;
              
-             if (ldir == DOWN && dy >= eps
-                 && fabs (my_modf (yl) - straddle) < eps)
-               dem += SECONDARY_BEAM_DEMERIT;
+             if (dirs[LEFT] == DOWN && dy >= eps
+                 && fabs (my_modf (y[LEFT]) - straddle) < eps)
+               dem += extra_demerit;
            }
          
-         if (fabs (yr - 2 * rdir * beam_translation) < rad + inter)
+         if (fabs (y[RIGHT] - 2 * dirs[RIGHT] * beam_translation) < radius + inter)
            {
-             if (rdir == UP && dy >= eps
-                 && fabs (my_modf (yr) - straddle) < eps)
-               dem += SECONDARY_BEAM_DEMERIT;
+             if (dirs[RIGHT] == UP && dy >= eps
+                 && fabs (my_modf (y[RIGHT]) - straddle) < eps)
+               dem += extra_demerit;
              
-             if (rdir == DOWN && dy <= eps
-                 && fabs (my_modf (yr) - straddle) < eps)
-               dem += SECONDARY_BEAM_DEMERIT;
+             if (dirs[RIGHT] == DOWN && dy <= eps
+                 && fabs (my_modf (y[RIGHT]) - straddle) < eps)
+               dem += extra_demerit;
            }
        }
     }