]> git.donarmstrong.com Git - lilypond.git/blobdiff - lily/beam-quanting.cc
lilypond-manuals.css: edit color scheme and some spacing
[lilypond.git] / lily / beam-quanting.cc
index c064b9d9337359844836aaf05836723125a202a3..f3505772f1a70940c4deb9014d400b9158e485a2 100644 (file)
@@ -1,7 +1,7 @@
 /*
   This file is part of LilyPond, the GNU music typesetter.
 
-  Copyright (C) 1997--2011 Han-Wen Nienhuys <hanwen@xs4all.nl>
+  Copyright (C) 1997--2015 Han-Wen Nienhuys <hanwen@xs4all.nl>
   Jan Nieuwenhuizen <janneke@gnu.org>
 
   LilyPond is free software: you can redistribute it and/or modify
@@ -33,6 +33,7 @@ using namespace std;
 #include "grob-array.hh"
 #include "item.hh"
 #include "international.hh"
+#include "interval-minefield.hh"
 #include "least-squares.hh"
 #include "libc-extension.hh"
 #include "main.hh"
@@ -44,6 +45,7 @@ using namespace std;
 #include "stencil.hh"
 #include "stem.hh"
 #include "warn.hh"
+#include "string-convert.hh"
 
 Real
 get_detail (SCM alist, SCM sym, Real def)
@@ -65,7 +67,10 @@ Beam_quant_parameters::fill (Grob *him)
   REGION_SIZE = get_detail (details, ly_symbol2scm ("region-size"), 2);
 
   // forbidden quants
-  SECONDARY_BEAM_DEMERIT = get_detail (details, ly_symbol2scm ("secondary-beam-demerit"), 10.0);
+  SECONDARY_BEAM_DEMERIT = get_detail (details, ly_symbol2scm ("secondary-beam-demerit"), 10.0)
+    // For stems that are non-standard, the forbidden beam quanting
+    // doesn't really work, so decrease their importance.
+    * exp(- 8*fabs (1.0 - robust_scm2double(him->get_property ("length-fraction"), 1.0)));
   STEM_LENGTH_DEMERIT_FACTOR = get_detail (details, ly_symbol2scm ("stem-length-demerit-factor"), 5);
   HORIZONTAL_INTER_QUANT_PENALTY = get_detail (details, ly_symbol2scm ("horizontal-inter-quant"), 500);
 
@@ -78,7 +83,14 @@ Beam_quant_parameters::fill (Grob *him)
 
   // Collisions
   COLLISION_PENALTY = get_detail (details, ly_symbol2scm ("collision-penalty"), 500);
-  COLLISION_PADDING = get_detail (details, ly_symbol2scm ("collision-padding"), 0.5);
+
+  /* For grace notes, beams get scaled down to 80%, but glyphs go down
+     to 63% (magstep -4 for accidentals). To make the padding
+     commensurate with glyph size for grace notes, we take the square
+     of the length fraction, yielding a 64% decrease.
+   */
+  COLLISION_PADDING = get_detail (details, ly_symbol2scm ("collision-padding"), 0.5)
+    * sqr (robust_scm2double(him->get_property ("length-fraction"), 1.0));
   STEM_COLLISION_FACTOR = get_detail (details, ly_symbol2scm ("stem-collision-factor"), 0.1);
 }
 
@@ -181,27 +193,55 @@ void Beam_scoring_problem::add_collision (Real x, Interval y,
   collisions_.push_back (c);
 }
 
-void Beam_scoring_problem::init_stems ()
+void Beam_scoring_problem::init_instance_variables (Grob *me, Drul_array<Real> ys, bool align_broken_intos)
 {
+  beam_ = dynamic_cast<Spanner *> (me);
+  unquanted_y_ = ys;
+
+  /*
+    If 'ys' are finite, use them as starting points for y-positions of the
+    ends of the beam, instead of the best-fit through the natural ends of
+    the stems.  Otherwise, we want to do initial slope calculations.
+  */
+  do_initial_slope_calculations_ = false;
+  for (LEFT_and_RIGHT (d))
+    do_initial_slope_calculations_ |= isinf (unquanted_y_[d]) || isnan (unquanted_y_[d]);
+
+  /*
+    Calculations are relative to a unit-scaled staff, i.e. the quants are
+    divided by the current staff_space_.
+  */
+  staff_space_ = Staff_symbol_referencer::staff_space (beam_);
+  beam_thickness_ = Beam::get_beam_thickness (beam_) / staff_space_;
+  line_thickness_ = Staff_symbol_referencer::line_thickness (beam_) / staff_space_;
+
+  // This is the least-squares DY, corrected for concave beams.
+  musical_dy_ = robust_scm2double (beam_->get_property ("least-squares-dy"), 0);
+
   vector<Spanner *> beams;
-  if (consistent_broken_slope_)
+  align_broken_intos_ = align_broken_intos;
+  if (align_broken_intos_)
     {
       Spanner *orig = dynamic_cast<Spanner *> (beam_->original ());
       if (!orig)
-        consistent_broken_slope_ = false;
+        align_broken_intos_ = false;
       else if (!orig->broken_intos_.size ())
-        consistent_broken_slope_ = false;
+        align_broken_intos_ = false;
       else
         beams.insert (beams.end (), orig->broken_intos_.begin (), orig->broken_intos_.end ());
     }
-  if (!consistent_broken_slope_)
+  if (!align_broken_intos_)
     beams.push_back (beam_);
 
+  /*
+    x_span_ is a single scalar, cumulatively summing the length of all the
+    segments the parent beam was broken-into.
+  */
   x_span_ = 0.0;
+  is_knee_ = false;
   normal_stem_count_ = 0;
   for (vsize i = 0; i < beams.size (); i++)
     {
-      Interval local_x_span;
       extract_grob_set (beams[i], "stems", stems);
       extract_grob_set (beams[i], "covered-grobs", fake_collisions);
       vector<Grob *> collisions;
@@ -214,20 +254,21 @@ void Beam_scoring_problem::init_stems ()
       for (int a = 2; a--;)
         common[a] = common_refpoint_of_array (stems, beams[i], Axis (a));
 
-      Real x_left = beams[i]->relative_coordinate(common[X_AXIS], X_AXIS);
+      for (LEFT_and_RIGHT (d))
+        common[X_AXIS] = beams[i]->get_bound (d)->common_refpoint (common[X_AXIS], X_AXIS);
+
+      // positions of the endpoints of this beam segment, including any overhangs
+      const Interval x_pos = robust_scm2interval (beams[i]->get_property ("X-positions"),
+                                                  Interval (0.0, 0.0));
 
       Drul_array<Grob *> edge_stems (Beam::first_normal_stem (beams[i]),
                                      Beam::last_normal_stem (beams[i]));
-      Direction d = LEFT;
-      do
-        local_x_span[d] = edge_stems[d] ? edge_stems[d]->relative_coordinate (common[X_AXIS], X_AXIS) : 0.0;
-      while (flip (&d) != LEFT);
 
       Drul_array<bool> dirs_found (0, 0);
 
       Real my_y = beams[i]->relative_coordinate (common[Y_AXIS], Y_AXIS);
 
-      Interval beam_width (-1.0,-1.0);
+      Interval beam_width (-1.0, -1.0);
       for (vsize j = 0; j < stems.size (); j++)
         {
           Grob *s = stems[j];
@@ -244,11 +285,12 @@ void Beam_scoring_problem::init_stems ()
           bool f = to_boolean (s->get_property ("french-beaming"))
                    && s != edge_stems[LEFT] && s != edge_stems[RIGHT];
 
-          Real y = Beam::calc_stem_y (beams[i], s, common, local_x_span[LEFT], local_x_span[RIGHT], CENTER,
+          Real y = Beam::calc_stem_y (beams[i], s, common, x_pos[LEFT], x_pos[RIGHT], CENTER,
                                       Interval (0, 0), f);
           base_lengths_.push_back (y / staff_space_);
-          stem_xpositions_.push_back (s->relative_coordinate (common[X_AXIS], X_AXIS) - x_left + x_span_);
+          stem_xpositions_.push_back (s->relative_coordinate (common[X_AXIS], X_AXIS) - x_pos[LEFT] + x_span_);
           stem_ypositions_.push_back (s->relative_coordinate (common[Y_AXIS], Y_AXIS) - my_y);
+
           if (is_normal_.back ())
             {
               if (beam_width[LEFT] == -1.0)
@@ -263,19 +305,18 @@ void Beam_scoring_problem::init_stems ()
         edge_dirs_ = Drul_array<Direction> (stem_infos_[0].dir_,
                                             stem_infos_.back ().dir_);
 
-      is_xstaff_ = Align_interface::has_interface (common[Y_AXIS]);
-      is_knee_ = dirs_found[LEFT] && dirs_found[RIGHT];
+      is_xstaff_ = has_interface<Align_interface> (common[Y_AXIS]);
+      is_knee_ |= dirs_found[DOWN] && dirs_found[UP];
 
       staff_radius_ = Staff_symbol_referencer::staff_radius (beams[i]);
       edge_beam_counts_ = Drul_array<int>
-                         (Stem::beam_multiplicity (stems[0]).length () + 1,
-                          Stem::beam_multiplicity (stems.back ()).length () + 1);
+                          (Stem::beam_multiplicity (stems[0]).length () + 1,
+                           Stem::beam_multiplicity (stems.back ()).length () + 1);
 
       // TODO - why are we dividing by staff_space_?
       beam_translation_ = Beam::get_beam_translation (beams[i]) / staff_space_;
 
-      d = LEFT;
-      do
+      for (LEFT_and_RIGHT (d))
         {
           quant_range_[d].set_full ();
           if (!edge_stems[d])
@@ -290,12 +331,11 @@ void Beam_scoring_problem::init_stems ()
                        + (edge_beam_counts_[d] - 1) * beam_translation_ + beam_thickness_ * .5);
           quant_range_[d][-ed] = heads[ed] + stem_offset;
         }
-      while (flip (&d) != LEFT);
-      Grob *common_x = NULL;
-      segments_ = Beam::get_beam_segments (beams[i], &common_x);
+
+      segments_ = Beam::get_beam_segments (beams[i]);
       vector_sort (segments_, beam_segment_less);
       for (vsize j = 0; j < segments_.size (); j++)
-        segments_[j].horizontal_ += (x_span_ - x_left);
+        segments_[j].horizontal_ += (x_span_ - x_pos[LEFT]);
 
       set<Grob *> colliding_stems;
       for (vsize j = 0; j < collisions.size (); j++)
@@ -303,27 +343,28 @@ void Beam_scoring_problem::init_stems ()
           if (!collisions[j]->is_live ())
             continue;
 
-          if (Beam::has_interface (collisions[j]) && Beam::is_cross_staff (collisions[j]))
+          if (has_interface<Beam> (collisions[j]) && Beam::is_cross_staff (collisions[j]))
             continue;
 
           Box b;
           for (Axis a = X_AXIS; a < NO_AXES; incr (a))
             b[a] = collisions[j]->extent (common[a], a);
 
+          if (b[X_AXIS][RIGHT] < x_pos[LEFT] || b[X_AXIS][LEFT] > x_pos[RIGHT])
+            continue;
           if (b[X_AXIS].is_empty () || b[Y_AXIS].is_empty ())
             continue;
 
-          b[X_AXIS] += (x_span_ - x_left);
+          b[X_AXIS] += (x_span_ - x_pos[LEFT]);
+          b[Y_AXIS] -= my_y;
           Real width = b[X_AXIS].length ();
           Real width_factor = sqrt (width / staff_space_);
 
-          Direction d = LEFT;
-          do
+          for (LEFT_and_RIGHT (d))
             add_collision (b[X_AXIS][d], b[Y_AXIS], width_factor);
-          while (flip (&d) != LEFT);
 
-          Grob *stem = unsmob_grob (collisions[j]->get_object ("stem"));
-          if (stem && Stem::has_interface (stem) && Stem::is_normal_stem (stem))
+          Grob *stem = unsmob<Grob> (collisions[j]->get_object ("stem"));
+          if (has_interface<Stem> (stem) && Stem::is_normal_stem (stem))
             {
               colliding_stems.insert (stem);
             }
@@ -332,69 +373,37 @@ void Beam_scoring_problem::init_stems ()
       for (set<Grob *>::const_iterator it (colliding_stems.begin ()); it != colliding_stems.end (); it++)
         {
           Grob *s = *it;
-          Real x = (s->extent (common[X_AXIS], X_AXIS) - x_left + x_span_).center ();
+          Real x = (robust_relative_extent (s, common[X_AXIS], X_AXIS) - x_pos[LEFT] + x_span_).center ();
 
           Direction stem_dir = get_grob_direction (*it);
           Interval y;
           y.set_full ();
           y[-stem_dir] = Stem::chord_start_y (*it) + (*it)->relative_coordinate (common[Y_AXIS], Y_AXIS)
-                         - beams[i]->relative_coordinate (common[Y_AXIS], Y_AXIS);
+                         - my_y;
 
           Real factor = parameters_.STEM_COLLISION_FACTOR;
-          if (!unsmob_grob (s->get_object ("beam")))
+          if (!unsmob<Grob> (s->get_object ("beam")))
             factor = 1.0;
           add_collision (x, y, factor);
         }
       x_span_ += beams[i]->spanner_length ();
     }
-
-  /*
-    Here, we eliminate all extremal hangover, be it from non-normal stems
-    (like stemlets) or broken beams (if we're not calculating consistent
-    slope).
-  */
-  if (normal_stem_count_)
-    {
-      Interval trimmings (0.0, 0.0);
-      Direction d = LEFT;
-
-      do
-        {
-          vsize idx = d == LEFT ? first_normal_index () : last_normal_index ();
-          trimmings[d] = d * ((d == LEFT ? 0 : x_span_) - stem_xpositions_[idx]);
-        }
-      while (flip (&d) != LEFT);
-
-      do
-        x_span_ -= trimmings[d];
-      while (flip (&d) != LEFT);
-
-      for (vsize i = 0; i < stem_xpositions_.size (); i++)
-        stem_xpositions_[i] -= trimmings[LEFT];
-    }
 }
 
-Beam_scoring_problem::Beam_scoring_problem (Grob *me, Drul_array<Real> ys)
+Beam_scoring_problem::Beam_scoring_problem (Grob *me, Drul_array<Real> ys, bool align_broken_intos)
 {
   beam_ = dynamic_cast<Spanner *> (me);
   unquanted_y_ = ys;
-  consistent_broken_slope_ = to_boolean (me->get_property ("consistent-broken-slope"));
-  /*
-    Calculations are relative to a unit-scaled staff, i.e. the quants are
-    divided by the current staff_space_.
-  */
-  staff_space_ = Staff_symbol_referencer::staff_space (me);
-  beam_thickness_ = Beam::get_beam_thickness (me) / staff_space_;
-  line_thickness_ = Staff_symbol_referencer::line_thickness (me) / staff_space_;
-
-  // This is the least-squares DY, corrected for concave beams.
-  musical_dy_ = robust_scm2double (me->get_property ("least-squares-dy"), 0);
+  align_broken_intos_ = align_broken_intos;
 
   parameters_.fill (me);
-  init_stems ();
-  least_squares_positions ();
-  slope_damping ();
-  shift_region_to_valid ();
+  init_instance_variables (me, ys, align_broken_intos);
+  if (do_initial_slope_calculations_)
+    {
+      least_squares_positions ();
+      slope_damping ();
+      shift_region_to_valid ();
+    }
 }
 
 // Assuming V is not empty, pick a 'reasonable' point inside V.
@@ -536,11 +545,6 @@ Beam_scoring_problem::least_squares_positions ()
       else
         unquanted_y_ = ideal;
 
-      /*
-        For broken beams this doesn't work well. In this case, the
-        slope esp. of the first part of a broken beam should predict
-        where the second part goes.
-      */
       ldy = unquanted_y_[RIGHT] - unquanted_y_[LEFT];
     }
   else
@@ -563,6 +567,142 @@ Beam_scoring_problem::least_squares_positions ()
     }
 
   musical_dy_ = ldy;
+  beam_->set_property ("least-squares-dy", scm_from_double (musical_dy_));
+}
+
+/*
+  Determine whether a beam is concave.
+
+  A beam is concave when the middle notes get closer to the
+  beam than the left and right edge notes.
+
+  This is determined in two ways: by looking at the positions of the
+  middle notes, or by looking at the deviation of the inside notes
+  compared to the line connecting first and last.
+
+  The tricky thing is what to do with beams with chords. There are no
+  real guidelines in this case.
+*/
+
+bool
+is_concave_single_notes (vector<int> const &positions, Direction beam_dir)
+{
+  Interval covering;
+  covering.add_point (positions[0]);
+  covering.add_point (positions.back ());
+
+  bool above = false;
+  bool below = false;
+  bool concave = false;
+
+  /*
+    notes above and below the interval covered by 1st and last note.
+  */
+  for (vsize i = 1; i + 1 < positions.size (); i++)
+    {
+      above = above || (positions[i] > covering[UP]);
+      below = below || (positions[i] < covering[DOWN]);
+    }
+
+  concave = concave || (above && below);
+  /*
+    A note as close or closer to the beam than begin and end, but the
+    note is reached in the opposite direction as the last-first dy
+  */
+  int dy = positions.back () - positions[0];
+  int closest = max (beam_dir * positions.back (), beam_dir * positions[0]);
+  for (vsize i = 2; !concave && i + 1 < positions.size (); i++)
+    {
+      int inner_dy = positions[i] - positions[i - 1];
+      if (sign (inner_dy) != sign (dy)
+          && (beam_dir * positions[i] >= closest
+              || beam_dir * positions[i - 1] >= closest))
+        concave = true;
+    }
+
+  bool all_closer = true;
+  for (vsize i = 1; all_closer && i + 1 < positions.size (); i++)
+    {
+      all_closer = all_closer
+                   && (beam_dir * positions[i] > closest);
+    }
+
+  concave = concave || all_closer;
+  return concave;
+}
+
+Real
+calc_positions_concaveness (vector<int> const &positions, Direction beam_dir)
+{
+  Real dy = positions.back () - positions[0];
+  Real slope = dy / Real (positions.size () - 1);
+  Real concaveness = 0.0;
+  for (vsize i = 1; i + 1 < positions.size (); i++)
+    {
+      Real line_y = slope * i + positions[0];
+
+      concaveness += max (beam_dir * (positions[i] - line_y), 0.0);
+    }
+
+  concaveness /= positions.size ();
+
+  /*
+    Normalize. For dy = 0, the slope ends up as 0 anyway, so the
+    scaling of concaveness doesn't matter much.
+  */
+  if (dy)
+    concaveness /= fabs (dy);
+  return concaveness;
+}
+
+Real
+Beam_scoring_problem::calc_concaveness ()
+{
+  SCM conc = beam_->get_property ("concaveness");
+  if (scm_is_number (conc))
+    return scm_to_double (conc);
+
+  if (is_knee_ || is_xstaff_)
+    return 0.0;
+
+  Direction beam_dir = CENTER;
+  for (vsize i = is_normal_.size (); i--;)
+    if (is_normal_[i] && stem_infos_[i].dir_)
+      beam_dir = stem_infos_[i].dir_;
+
+  if (normal_stem_count_ <= 2)
+    return 0.0;
+
+  vector<int> close_positions;
+  vector<int> far_positions;
+  for (vsize i = 0; i < is_normal_.size (); i++)
+    if (is_normal_[i])
+      {
+        /*
+          For chords, we take the note head that is closest to the beam.
+
+          Hmmm.. wait, for the beams in the last measure of morgenlied,
+          this doesn't look so good. Let's try the heads farthest from
+          the beam.
+        */
+
+        close_positions.push_back ((int) rint (head_positions_[i][beam_dir]));
+        far_positions.push_back ((int) rint (head_positions_[i][-beam_dir]));
+      }
+
+  Real concaveness = 0.0;
+
+  if (is_concave_single_notes (beam_dir == UP ? close_positions : far_positions, beam_dir))
+    {
+      concaveness = 10000;
+    }
+  else
+    {
+      concaveness = (calc_positions_concaveness (far_positions, beam_dir)
+                     + calc_positions_concaveness (close_positions, beam_dir)) / 2;
+    }
+
+  return concaveness;
 }
 
 void
@@ -573,7 +713,7 @@ Beam_scoring_problem::slope_damping ()
 
   SCM s = beam_->get_property ("damping");
   Real damping = scm_to_double (s);
-  Real concaveness = robust_scm2double (beam_->get_property ("concaveness"), 0.0);
+  Real concaveness = calc_concaveness ();
   if (concaveness >= 10000)
     {
       unquanted_y_[LEFT] = unquanted_y_[RIGHT];
@@ -657,72 +797,38 @@ Beam_scoring_problem::shift_region_to_valid ()
       if (collisions_[i].y_.length () < min_y_size)
         continue;
 
-      Direction d = LEFT;
-      do
+      for (LEFT_and_RIGHT (d))
         {
           Real dy = slope * collisions_[i].x_;
 
-          Direction yd = DOWN;
           Interval disallowed;
-          do
+          for (DOWN_and_UP (yd))
             {
               Real left_y = collisions_[i].y_[yd] - dy;
               disallowed[yd] = left_y;
             }
-          while (flip (&yd) != DOWN);
 
           forbidden_intervals.push_back (disallowed);
         }
-      while (flip (&d) != LEFT);
     }
 
   vector_sort (forbidden_intervals, Interval::left_less);
-  Real epsilon = 1.0e-10;
   Real beam_left_y = unquanted_y_[LEFT];
   Interval feasible_beam_placements (beam_left_y, beam_left_y);
 
-  /*
-    forbidden_intervals contains a vector of intervals in which
-    the beam cannot start.  it iterates through these intervals,
-    pushing feasible_beam_placements epsilon over or epsilon under a
-    collision.  when this type of change happens, the loop is marked
-    as "dirty" and re-iterated.
-
-    TODO: figure out a faster ways that this loop can happen via
-    a better search algorithm and/or OOP.
-  */
-
-  bool dirty = false;
-  do
-    {
-      dirty = false;
-      for (vsize i = 0; i < forbidden_intervals.size (); i++)
-        {
-          Direction d = DOWN;
-          do
-            {
-              if (forbidden_intervals[i][d] == d * infinity_f)
-                feasible_beam_placements[d] = d * infinity_f;
-              else if (forbidden_intervals[i].contains (feasible_beam_placements[d]))
-                {
-                  feasible_beam_placements[d] = d * epsilon + forbidden_intervals[i][d];
-                  dirty = true;
-                }
-            }
-          while (flip (&d) != DOWN);
-        }
-    }
-  while (dirty);
+  Interval_minefield minefield (feasible_beam_placements, 0.0);
+  for (vsize i = 0; i < forbidden_intervals.size (); i++)
+    minefield.add_forbidden_interval (forbidden_intervals[i]);
+  minefield.solve ();
+  feasible_beam_placements = minefield.feasible_placements ();
 
   // if the beam placement falls out of the feasible region, we push it
   // to infinity so that it can never be a feasible candidate below
-  Direction d = DOWN;
-  do
+  for (DOWN_and_UP (d))
     {
       if (!feasible_left_point.contains (feasible_beam_placements[d]))
         feasible_beam_placements[d] = d * infinity_f;
     }
-  while (flip (&d) != DOWN);
 
   if ((feasible_beam_placements[UP] == infinity_f && feasible_beam_placements[DOWN] == -infinity_f) && !feasible_left_point.is_empty ())
     {
@@ -783,8 +889,7 @@ Beam_scoring_problem::generate_quants (vector<Beam_configuration *> *scores) con
                                             Interval (unshifted_quants[i],
                                                       unshifted_quants[j]));
 
-        Direction d = LEFT;
-        do
+        for (LEFT_and_RIGHT (d))
           {
             if (!quant_range_[d].contains (c->y[d]))
               {
@@ -793,7 +898,6 @@ Beam_scoring_problem::generate_quants (vector<Beam_configuration *> *scores) con
                 break;
               }
           }
-        while (flip (&d) != LEFT);
         if (c)
           scores->push_back (c);
       }
@@ -938,7 +1042,7 @@ Beam_scoring_problem::solve () const
 #endif
 
   junk_pointers (configs);
-  if (consistent_broken_slope_)
+  if (align_broken_intos_)
     {
       Interval normalized_endpoints = robust_scm2interval (beam_->get_property ("normalized-endpoints"), Interval (0, 1));
       Real y_length = final_positions[RIGHT] - final_positions[LEFT];
@@ -989,10 +1093,18 @@ Beam_scoring_problem::score_stem_lengths (Beam_configuration *config) const
     }
 
   /* Divide by number of stems, to make the measure scale-free. */
-  Direction d = DOWN;
-  do
+  for (DOWN_and_UP (d))
     score[d] /= max (count[d], 1);
-  while (flip (&d) != DOWN);
+
+  /*
+    sometimes, two perfectly symmetric kneed beams will have the same score
+    and can either be quanted up or down.
+
+    we choose the quanting in the direction of the slope so that the first stem
+    always seems longer, reaching to the second, rather than squashed.
+  */
+  if (is_knee_ && count[LEFT] == count[RIGHT] && count[LEFT] == 1 && unquanted_y_.delta ())
+    score[Direction (sign (unquanted_y_.delta ()))] += score[Direction (sign (unquanted_y_.delta ()))] < 1.0 ? 0.01 : 0.0;
 
   config->add (score[LEFT] + score[RIGHT], "L");
 }
@@ -1089,27 +1201,29 @@ Beam_scoring_problem::score_forbidden_quants (Beam_configuration *config) const
 {
   Real dy = config->y.delta ();
 
-  Real extra_demerit = parameters_.SECONDARY_BEAM_DEMERIT
-                       / max (edge_beam_counts_[LEFT], edge_beam_counts_[RIGHT]);
-
-  Direction d = LEFT;
+  Real extra_demerit =
+    parameters_.SECONDARY_BEAM_DEMERIT
+    / max (edge_beam_counts_[LEFT], edge_beam_counts_[RIGHT]);
+  
   Real dem = 0.0;
   Real eps = parameters_.BEAM_EPS;
 
-  do
+  for (LEFT_and_RIGHT (d))
     {
       for (int j = 1; j <= edge_beam_counts_[d]; j++)
         {
           Direction stem_dir = edge_dirs_[d];
 
           /*
-            The 2.2 factor is to provide a little leniency for
+            The fudge_factor is to provide a little leniency for
             borderline cases. If we do 2.0, then the upper outer line
             will be in the gap of the (2, sit) quant, leading to a
-            false demerit.
+            false demerit. By increasing the fudge factor to 2.2, we
+            fix this case.
           */
-          Real gap1 = config->y[d] - stem_dir * ((j - 1) * beam_translation_ + beam_thickness_ / 2 - line_thickness_ / 2.2);
-          Real gap2 = config->y[d] - stem_dir * (j * beam_translation_ - beam_thickness_ / 2 + line_thickness_ / 2.2);
+          Real fudge_factor = 2.2;
+          Real gap1 = config->y[d] - stem_dir * ((j - 1) * beam_translation_ + beam_thickness_ / 2 - line_thickness_ / fudge_factor);
+          Real gap2 = config->y[d] - stem_dir * (j * beam_translation_ - beam_thickness_ / 2 + line_thickness_ / fudge_factor);
 
           Interval gap;
           gap.add_point (gap1);
@@ -1123,8 +1237,15 @@ Beam_scoring_problem::score_forbidden_quants (Beam_configuration *config) const
 
                 /*
                   this parameter is tuned to grace-stem-length.ly
+                  retuned from 0.40 to 0.39 by MS because of slight increases
+                  in gap.length () resulting from measuring beams at real ends
+                  instead of from the middle of stems.
+
+                  TODO:
+                  This function needs better comments so we know what is forbidden
+                  and why.
                 */
-                Real fixed_demerit = 0.4;
+                Real fixed_demerit = 0.39;
 
                 dem += extra_demerit
                        * (fixed_demerit
@@ -1132,8 +1253,9 @@ Beam_scoring_problem::score_forbidden_quants (Beam_configuration *config) const
               }
         }
     }
-  while ((flip (&d)) != LEFT);
 
+  config->add (dem, "Fl");
+  dem = 0.0;
   if (max (edge_beam_counts_[LEFT], edge_beam_counts_[RIGHT]) >= 2)
     {
       Real straddle = 0.0;
@@ -1141,8 +1263,7 @@ Beam_scoring_problem::score_forbidden_quants (Beam_configuration *config) const
       Real inter = 0.5;
       Real hang = 1.0 - (beam_thickness_ - line_thickness_) / 2;
 
-      Direction d = LEFT;
-      do
+      for (LEFT_and_RIGHT (d))
         {
           if (edge_beam_counts_[d] >= 2
               && fabs (config->y[d] - edge_dirs_[d] * beam_translation_) < staff_radius_ + inter)
@@ -1170,10 +1291,9 @@ Beam_scoring_problem::score_forbidden_quants (Beam_configuration *config) const
                 dem += extra_demerit;
             }
         }
-      while (flip (&d) != LEFT);
     }
 
-  config->add (dem, "F");
+  config->add (dem, "Fs");
 }
 
 void
@@ -1191,16 +1311,20 @@ Beam_scoring_problem::score_collisions (Beam_configuration *config) const
       Real dist = infinity_f;
       if (!intersection (beam_y, collision_y).is_empty ())
         dist = 0.0;
-      else
+      else 
         dist = min (beam_y.distance (collision_y[DOWN]),
                     beam_y.distance (collision_y[UP]));
 
+      
       Real scale_free
-        = max (parameters_.COLLISION_PADDING - dist, 0.0) /
-          parameters_.COLLISION_PADDING;
-      demerits
-      += collisions_[i].base_penalty_ *
+        = max (parameters_.COLLISION_PADDING - dist, 0.0)
+          / parameters_.COLLISION_PADDING;
+      Real collision_demerit = collisions_[i].base_penalty_ *
          pow (scale_free, 3) * parameters_.COLLISION_PENALTY;
+
+      if (collision_demerit > 0) {
+        demerits += collision_demerit;
+      }
     }
 
   config->add (demerits, "C");