]> git.donarmstrong.com Git - lilypond.git/blobdiff - lily/beam-quanting.cc
Run `make grand-replace'.
[lilypond.git] / lily / beam-quanting.cc
index 929cbc385c482574853f53e032f5fbc2e7b54e1c..cf933d500bc3d3071d1386fdb172e8391bb51465 100644 (file)
@@ -3,37 +3,55 @@
 
   source file of the GNU LilyPond music typesetter
 
-  (c) 1997--2005 Han-Wen Nienhuys <hanwen@cs.uu.nl>
+  (c) 1997--2008 Han-Wen Nienhuys <hanwen@xs4all.nl>
   Jan Nieuwenhuizen <janneke@gnu.org>
 */
 
 #include "beam.hh"
 
 #include <algorithm>
-#include <math.h>
+using namespace std;
 
-#include "warn.hh"
+#include "grob.hh"
+#include "align-interface.hh"
+#include "international.hh"
+#include "output-def.hh"
+#include "pointer-group-interface.hh"
 #include "staff-symbol-referencer.hh"
 #include "stem.hh"
-#include "output-def.hh"
-#include "group-interface.hh"
-#include "align-interface.hh"
+#include "warn.hh"
+#include "main.hh"
 
-const int INTER_QUANT_PENALTY = 1000;
-const Real SECONDARY_BEAM_DEMERIT = 10.0;
-const int STEM_LENGTH_DEMERIT_FACTOR = 5;
+Real
+get_detail (SCM alist, SCM sym, Real def)
+{
+  SCM entry = scm_assq (sym, alist);
 
-/*
-  threshold to combat rounding errors.
-*/
-const Real BEAM_EPS = 1e-3;
+  if (scm_is_pair (entry))
+    return robust_scm2double (scm_cdr (entry), def);
+  return def;
+}
 
-// possibly ridiculous, but too short stems just won't do
-const int STEM_LENGTH_LIMIT_PENALTY = 5000;
-const int DAMPING_DIRECTION_PENALTY = 800;
-const int MUSICAL_DIRECTION_FACTOR = 400;
-const int IDEAL_SLOPE_FACTOR = 10;
-const Real ROUND_TO_ZERO_SLOPE = 0.02;
+void
+Beam_quant_parameters::fill (Grob *him)
+{
+  SCM details = him->get_property ("details");
+
+  /* 
+     TODO: The default values should be copied to define-grobs.scm.
+   */
+  INTER_QUANT_PENALTY = get_detail (details, ly_symbol2scm ("inter-quant-penalty"), 1000.0);
+  SECONDARY_BEAM_DEMERIT = get_detail (details, ly_symbol2scm ("secondary-beam-demerit"), 10.0);
+  STEM_LENGTH_DEMERIT_FACTOR = get_detail (details, ly_symbol2scm ("stem-length-demerit-factor"), 5);
+  REGION_SIZE = get_detail (details, ly_symbol2scm ("region-size"), 2);
+  BEAM_EPS = get_detail (details, ly_symbol2scm ("beam-eps"), 1e-3);
+  STEM_LENGTH_LIMIT_PENALTY = get_detail (details, ly_symbol2scm ("stem-length-limit-penalty"), 5000);
+  DAMPING_DIRECTION_PENALTY = get_detail (details, ly_symbol2scm ("damping-direction-penalty"), 800);
+  HINT_DIRECTION_PENALTY = get_detail (details, ly_symbol2scm ("hint-direction-penalty"), 20);
+  MUSICAL_DIRECTION_FACTOR = get_detail (details, ly_symbol2scm ("musical-direction-factor"), 400);
+  IDEAL_SLOPE_FACTOR = get_detail (details, ly_symbol2scm ("ideal-slope-factor"), 10);
+  ROUND_TO_ZERO_SLOPE = get_detail (details, ly_symbol2scm ("round-to-zero-slope"), 0.02);
+}
 
 static Real
 shrink_extra_weight (Real x, Real fac)
@@ -47,8 +65,8 @@ struct Quant_score
   Real yr;
   Real demerits;
 
-#if DEBUG_QUANTING
-  String score_card_;
+#if DEBUG_BEAM_SCORING
+  string score_card_;
 #endif
 };
 
@@ -64,11 +82,11 @@ struct Quant_score
 */
 
 int
-best_quant_score_idx (Array<Quant_score> const &qscores)
+best_quant_score_idx (vector<Quant_score> const &qscores)
 {
   Real best = 1e6;
   int best_idx = -1;
-  for (int i = qscores.size (); i--;)
+  for (vsize i = qscores.size (); i--;)
     {
       if (qscores[i].demerits < best)
        {
@@ -80,20 +98,21 @@ best_quant_score_idx (Array<Quant_score> const &qscores)
   return best_idx;
 }
 
-MAKE_SCHEME_CALLBACK (Beam, quanting, 1);
+MAKE_SCHEME_CALLBACK (Beam, quanting, 2);
 SCM
-Beam::quanting (SCM smob)
+Beam::quanting (SCM smob, SCM posns)
 {
   Grob *me = unsmob_grob (smob);
 
-  SCM s = me->get_property ("positions");
-  Real yl = scm_to_double (scm_car (s));
-  Real yr = scm_to_double (scm_cdr (s));
+  Beam_quant_parameters parameters;
+  parameters.fill (me);
+
+  Real yl = scm_to_double (scm_car (posns));
+  Real yr = scm_to_double (scm_cdr (posns));
 
   /*
     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;
@@ -107,14 +126,13 @@ Beam::quanting (SCM smob)
   Real quants [] = {straddle, sit, inter, hang };
 
   int num_quants = int (sizeof (quants) / sizeof (Real));
-  Array<Real> quantsl;
-  Array<Real> quantsr;
+  vector<Real> quantsl;
+  vector<Real> quantsr;
 
   /*
     going to REGION_SIZE == 2, yields another 0.6 second with
     wtk1-fugue2.
 
-
     (result indexes between 70 and 575)  ? --hwn.
 
   */
@@ -123,59 +141,60 @@ Beam::quanting (SCM smob)
     Do stem computations.  These depend on YL and YR linearly, so we can
     precompute for every stem 2 factors.
   */
-  Link_array<Grob> stems
-    = extract_grob_array (me, ly_symbol2scm ("stems"));
-  Array<Stem_info> stem_infos;
-  Array<Real> base_lengths;
-  Array<Real> stem_xposns;
+  vector<Grob*> stems
+    = extract_grob_array (me, "stems");
+  vector<Stem_info> stem_infos;
+  vector<Real> base_lengths;
+  vector<Real> stem_xposns;
 
   Drul_array<bool> dirs_found (0, 0);
   Grob *common[2];
   for (int a = 2; a--;)
     common[a] = common_refpoint_of_array (stems, me, Axis (a));
 
-  Grob *fvs = first_visible_stem (me);
-  Grob *lvs = last_visible_stem (me);
+  Grob *fvs = first_normal_stem (me);
+  Grob *lvs = last_normal_stem (me);
   Real xl = fvs ? fvs->relative_coordinate (common[X_AXIS], X_AXIS) : 0.0;
   Real xr = fvs ? lvs->relative_coordinate (common[X_AXIS], X_AXIS) : 0.0;
 
   /*
-    We store some info to quickly interpolate.
-
-    Sometimes my head is screwed on backwards.  The stemlength are
-    AFFINE linear in YL and YR. If YL == YR == 0, then we might have
+    We store some info to quickly interpolate.  The stemlength are
+    affine linear in YL and YR. If YL == YR == 0, then we might have
     stem_y != 0.0, when we're cross staff.
 
   */
-  for (int i = 0; i < stems.size (); i++)
+  for (vsize i = 0; i < stems.size (); i++)
     {
       Grob *s = stems[i];
 
       Stem_info si (Stem::get_stem_info (s));
       si.scale (1 / ss);
-      stem_infos.push (si);
-      dirs_found[stem_infos.top ().dir_] = true;
+      stem_infos.push_back (si);
+      dirs_found[stem_infos.back ().dir_] = true;
 
       bool f = to_boolean (s->get_property ("french-beaming"))
        && s != lvs && s != fvs;
 
-      base_lengths.push (calc_stem_y (me, s, common, xl, xr,
-                                     Interval (0, 0), f) / ss);
-      stem_xposns.push (s->relative_coordinate (common[X_AXIS], X_AXIS));
-    }
+      if (Stem::is_normal_stem (s))
+       {
+         base_lengths.push_back (calc_stem_y (me, s, common, xl, xr, CENTER, 
+                                              Interval (0, 0), f) / ss);
+       }
+      else
+       {
+         base_lengths.push_back (0);
+       }
 
-  bool xstaff = false;
-  if (lvs && fvs)
-    {
-      Grob *commony = fvs->common_refpoint (lvs, Y_AXIS);
-      xstaff = Align_interface::has_interface (commony);
+      stem_xposns.push_back (s->relative_coordinate (common[X_AXIS], X_AXIS));
     }
+  bool xstaff = Align_interface::has_interface (common[Y_AXIS]);
 
   Direction ldir = Direction (stem_infos[0].dir_);
-  Direction rdir = Direction (stem_infos.top ().dir_);
+  Direction rdir = Direction (stem_infos.back ().dir_);
   bool is_knee = dirs_found[LEFT] && dirs_found[RIGHT];
 
-  int region_size = REGION_SIZE;
+  int region_size = (int) parameters.REGION_SIZE;
+
   /*
     Knees are harder, lets try some more possibilities for knees.
   */
@@ -188,36 +207,36 @@ Beam::quanting (SCM smob)
   for (int i = -region_size; i < region_size; i++)
     for (int j = 0; j < num_quants; j++)
       {
-       quantsl.push (i + quants[j] + int (yl));
-       quantsr.push (i + quants[j] + int (yr));
+       quantsl.push_back (i + quants[j] + int (yl));
+       quantsr.push_back (i + quants[j] + int (yr));
       }
 
-  Array<Quant_score> qscores;
+  vector<Quant_score> qscores;
 
-  for (int l = 0; l < quantsl.size (); l++)
-    for (int r = 0; r < quantsr.size (); r++)
+  for (vsize l = 0; l < quantsl.size (); l++)
+    for (vsize r = 0; r < quantsr.size (); r++)
       {
        Quant_score qs;
        qs.yl = quantsl[l];
        qs.yr = quantsr[r];
        qs.demerits = 0.0;
 
-       qscores.push (qs);
+       qscores.push_back (qs);
       }
 
   /* This is a longish function, but we don't separate this out into
      neat modular separate subfunctions, as the subfunctions would be
      called for many values of YL, YR. By precomputing various
      parameters outside of the loop, we can save a lot of time. */
-  for (int i = qscores.size (); i--;)
+  for (vsize i = qscores.size (); i--;)
     {
       Real d = score_slopes_dy (qscores[i].yl, qscores[i].yr,
                                dy_mus, yr- yl,
                                xr - xl,
-                               xstaff);
+                               xstaff, &parameters);
       qscores[i].demerits += d;
 
-#if DEBUG_QUANTING
+#if DEBUG_BEAM_SCORING
       qscores[i].score_card_ += to_string ("S%.2f", d);
 #endif
     }
@@ -225,52 +244,50 @@ Beam::quanting (SCM smob)
   Real rad = Staff_symbol_referencer::staff_radius (me);
   Drul_array<int> edge_beam_counts
     (Stem::beam_multiplicity (stems[0]).length () + 1,
-     Stem::beam_multiplicity (stems.top ()).length () + 1);
+     Stem::beam_multiplicity (stems.back ()).length () + 1);
 
   Real beam_translation = get_beam_translation (me) / ss;
 
   Real reasonable_score = (is_knee) ? 200000 : 100;
-  for (int i = qscores.size (); i--;)
+  for (vsize i = qscores.size (); i--;)
     if (qscores[i].demerits < reasonable_score)
       {
        Real d = score_forbidden_quants (qscores[i].yl, qscores[i].yr,
                                         rad, slt, thickness, beam_translation,
-                                        edge_beam_counts, ldir, rdir);
+                                        edge_beam_counts, ldir, rdir, &parameters);
        qscores[i].demerits += d;
 
-#if DEBUG_QUANTING
+#if DEBUG_BEAM_SCORING
        qscores[i].score_card_ += to_string (" F %.2f", d);
 #endif
       }
 
-  for (int i = qscores.size (); i--;)
+  for (vsize i = qscores.size (); i--;)
     if (qscores[i].demerits < reasonable_score)
       {
        Real d = score_stem_lengths (stems, stem_infos,
                                     base_lengths, stem_xposns,
                                     xl, xr,
                                     is_knee,
-                                    qscores[i].yl, qscores[i].yr);
+                                    qscores[i].yl, qscores[i].yr, &parameters);
        qscores[i].demerits += d;
 
-#if DEBUG_QUANTING
+#if DEBUG_BEAM_SCORING
        qscores[i].score_card_ += to_string (" L %.2f", d);
 #endif
       }
 
   int best_idx = best_quant_score_idx (qscores);
-  
-#if DEBUG_QUANTING
+
+#if DEBUG_BEAM_SCORING
   SCM inspect_quants = me->get_property ("inspect-quants");
-  if ( to_boolean (me->get_layout ()->lookup_variable (ly_symbol2scm ("debug-beam-quanting")))
+  if (to_boolean (me->layout ()->lookup_variable (ly_symbol2scm ("debug-beam-scoring")))
       && scm_is_pair (inspect_quants))
     {
       Drul_array<Real> ins = ly_scm2interval (inspect_quants);
 
-      int i = 0;
-
       Real mindist = 1e6;
-      for (; i < qscores.size (); i++)
+      for (vsize i = 0; i < qscores.size (); i++)
        {
          Real d = fabs (qscores[i].yl- ins[LEFT]) + fabs (qscores[i].yr - ins[RIGHT]);
          if (d < mindist)
@@ -280,62 +297,68 @@ Beam::quanting (SCM smob)
            }
        }
       if (mindist > 1e5)
-       programming_error ("can't find quant");
+       programming_error ("cannot find quant");
     }
 #endif
+
+  Interval final_positions;
   if (best_idx < 0)
     {
       warning (_ ("no feasible beam position"));
-      me->set_property ("positions", ly_interval2scm (Interval (0,0)));
+      final_positions = Interval (0, 0);
     }
   else
-    me->set_property ("positions",
-                     ly_interval2scm (Drul_array<Real> (qscores[best_idx].yl,
-                                                        qscores[best_idx].yr)));
-#if DEBUG_QUANTING
+    {
+      final_positions = Drul_array<Real> (qscores[best_idx].yl,
+                                         qscores[best_idx].yr);
+    }
+  
+#if DEBUG_BEAM_SCORING
   if (best_idx >= 0
-      && to_boolean (me->get_layout ()->lookup_variable (ly_symbol2scm ("debug-beam-quanting"))))
+      && to_boolean (me->layout ()->lookup_variable (ly_symbol2scm ("debug-beam-scoring"))))
     {
       qscores[best_idx].score_card_ += to_string ("i%d", best_idx);
 
       // debug quanting
       me->set_property ("quant-score",
-                       scm_makfrom0str (qscores[best_idx].score_card_.to_str0 ()));
+                       ly_string2scm (qscores[best_idx].score_card_));
     }
 #endif
 
-  return SCM_UNSPECIFIED;
+  return ly_interval2scm (final_positions);
 }
 
 Real
-Beam::score_stem_lengths (Link_array<Grob> const &stems,
-                         Array<Stem_info> const &stem_infos,
-                         Array<Real> const &base_stem_ys,
-                         Array<Real> const &stem_xs,
+Beam::score_stem_lengths (vector<Grob*> const &stems,
+                         vector<Stem_info> const &stem_infos,
+                         vector<Real> const &base_stem_ys,
+                         vector<Real> const &stem_xs,
                          Real xl, Real xr,
                          bool knee,
-                         Real yl, Real yr)
+                         Real yl, Real yr,
+
+                         Beam_quant_parameters const *parameters)
 {
-  Real limit_penalty = STEM_LENGTH_LIMIT_PENALTY;
+  Real limit_penalty = parameters->STEM_LENGTH_LIMIT_PENALTY;
   Drul_array<Real> score (0, 0);
   Drul_array<int> count (0, 0);
 
-  for (int i = 0; i < stems.size (); i++)
+  for (vsize i = 0; i < stems.size (); i++)
     {
       Grob *s = stems[i];
-      if (Stem::is_invisible (s))
+      if (!Stem::is_normal_stem (s))
        continue;
 
       Real x = stem_xs[i];
       Real dx = xr - xl;
       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;
+      Real length_pen = parameters->STEM_LENGTH_DEMERIT_FACTOR;
 
       Stem_info info = stem_infos[i];
       Direction d = info.dir_;
 
-      score[d] += limit_penalty * max (0.0,  (d * (info.shortest_y_ - current_y)));
+      score[d] += limit_penalty * max (0.0, (d * (info.shortest_y_ - current_y)));
 
       Real ideal_diff = d * (current_y - info.ideal_y_);
       Real ideal_score = shrink_extra_weight (ideal_diff, 1.5);
@@ -353,9 +376,7 @@ Beam::score_stem_lengths (Link_array<Grob> const &stems,
 
   Direction d = DOWN;
   do
-    {
-      score[d] /= max (count[d], 1);
-    }
+    score[d] /= max (count[d], 1);
   while (flip (&d) != DOWN);
 
   return score[LEFT] + score[RIGHT];
@@ -365,7 +386,9 @@ Real
 Beam::score_slopes_dy (Real yl, Real yr,
                       Real dy_mus, Real dy_damp,
                       Real dx,
-                      bool xstaff)
+                      bool xstaff,
+
+                      Beam_quant_parameters const *parameters)
 {
   Real dy = yr - yl;
   Real dem = 0.0;
@@ -377,15 +400,23 @@ Beam::score_slopes_dy (Real yl, Real yr,
     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))
+  if (sign (dy_damp) != sign (dy))
     {
-      dem += DAMPING_DIRECTION_PENALTY;
+      if (!dy)
+       {
+         if (fabs (dy_damp / dx) > parameters->ROUND_TO_ZERO_SLOPE)
+           dem += parameters->DAMPING_DIRECTION_PENALTY;
+         else
+           dem += parameters->HINT_DIRECTION_PENALTY;
+       }
+      else
+       dem += parameters->DAMPING_DIRECTION_PENALTY;
     }
+  
+  dem += parameters->MUSICAL_DIRECTION_FACTOR
+    * max (0.0, (fabs (dy) - fabs (dy_mus)));
 
-  dem += MUSICAL_DIRECTION_FACTOR * max (0.0, (fabs (dy) - fabs (dy_mus)));
-
-  Real slope_penalty = IDEAL_SLOPE_FACTOR;
+  Real slope_penalty = parameters->IDEAL_SLOPE_FACTOR;
 
   /* Xstaff beams tend to use extreme slopes to get short stems. We
      put in a penalty here. */
@@ -416,16 +447,19 @@ Beam::score_forbidden_quants (Real yl, Real yr,
                              Real slt,
                              Real thickness, Real beam_translation,
                              Drul_array<int> beam_counts,
-                             Direction ldir, Direction rdir)
+                             Direction ldir, Direction rdir,
+
+                             Beam_quant_parameters const *parameters)
 {
   Real dy = yr - yl;
   Drul_array<Real> y (yl, yr);
   Drul_array<Direction> dirs (ldir, rdir);
 
-  Real extra_demerit = SECONDARY_BEAM_DEMERIT / (max (beam_counts[LEFT], beam_counts[RIGHT]));
+  Real extra_demerit = parameters->SECONDARY_BEAM_DEMERIT / (max (beam_counts[LEFT], beam_counts[RIGHT]));
 
   Direction d = LEFT;
   Real dem = 0.0;
+  Real eps = parameters->BEAM_EPS;
 
   do
     {
@@ -447,7 +481,7 @@ Beam::score_forbidden_quants (Real yl, Real yr,
          gap.add_point (gap2);
 
          for (Real k = -radius;
-              k <= radius + BEAM_EPS; k += 1.0)
+              k <= radius + eps; k += 1.0)
            if (gap.contains (k))
              {
                Real dist = min (fabs (gap[UP] - k), fabs (gap[DOWN] - k));
@@ -478,24 +512,24 @@ Beam::score_forbidden_quants (Real yl, Real yr,
          if (beam_counts[d] >= 2
              && fabs (y[d] - dirs[d] * beam_translation) < radius + inter)
            {
-             if (dirs[d] == UP && dy <= BEAM_EPS
-                 && fabs (my_modf (y[d]) - sit) < BEAM_EPS)
+             if (dirs[d] == UP && dy <= eps
+                 && fabs (my_modf (y[d]) - sit) < eps)
                dem += extra_demerit;
 
-             if (dirs[d] == DOWN && dy >= BEAM_EPS
-                 && fabs (my_modf (y[d]) - hang) < BEAM_EPS)
+             if (dirs[d] == DOWN && dy >= eps
+                 && fabs (my_modf (y[d]) - hang) < eps)
                dem += extra_demerit;
            }
 
          if (beam_counts[d] >= 3
              && fabs (y[d] - 2 * dirs[d] * beam_translation) < radius + inter)
            {
-             if (dirs[d] == UP && dy <= BEAM_EPS
-                 && fabs (my_modf (y[d]) - straddle) < BEAM_EPS)
+             if (dirs[d] == UP && dy <= eps
+                 && fabs (my_modf (y[d]) - straddle) < eps)
                dem += extra_demerit;
 
-             if (dirs[d] == DOWN && dy >= BEAM_EPS
-                 && fabs (my_modf (y[d]) - straddle) < BEAM_EPS)
+             if (dirs[d] == DOWN && dy >= eps
+                 && fabs (my_modf (y[d]) - straddle) < eps)
                dem += extra_demerit;
            }
        }