]> git.donarmstrong.com Git - lilypond.git/blobdiff - lily/beam.cc
* The grand 2005-2006 replace.
[lilypond.git] / lily / beam.cc
index 15be9c876e81573753e1b63db1259faa7abb2b64..cab9d8fdfc2a8cd34322864d529f2ba5ce35c5b3 100644 (file)
@@ -3,7 +3,7 @@
 
   source file of the GNU LilyPond music typesetter
 
-  (c) 1997--2005 Han-Wen Nienhuys <hanwen@cs.uu.nl>
+  (c) 1997--2006 Han-Wen Nienhuys <hanwen@xs4all.nl>
   Jan Nieuwenhuizen <janneke@gnu.org>
 */
 
@@ -24,8 +24,6 @@
   - beam_translation is the offset between Y centers of the beam.
 */
 
-#include <math.h> // tanh.
-
 #include "beam.hh"
 #include "interval-set.hh"
 #include "directional-element-interface.hh"
 #include "stem.hh"
 #include "output-def.hh"
 #include "lookup.hh"
-#include "group-interface.hh"
+#include "pointer-group-interface.hh"
 #include "staff-symbol-referencer.hh"
 #include "item.hh"
 #include "spanner.hh"
 #include "warn.hh"
 
 #if DEBUG_QUANTING
-#include "text-item.hh" // debug output.
+#include "text-interface.hh" // debug output.
 #include "font-interface.hh" // debug output.
 #endif
 
 void
 Beam::add_stem (Grob *me, Grob *s)
 {
-  Pointer_group_interface::add_grob (me, ly_symbol2scm ("stems"), s);
-
-  s->add_dependency (me);
-
-  assert (!Stem::get_beam (s));
-  s->set_property ("beam", me->self_scm ());
+  if (Stem::get_beam (s))
+    {
+      programming_error ("Stem already has beam");
+      return ;
+    }
 
+  Pointer_group_interface::add_grob (me, ly_symbol2scm ("stems"), s);
+  s->set_object ("beam", me->self_scm ());
   add_bound_item (dynamic_cast<Spanner *> (me), dynamic_cast<Item *> (s));
 }
 
@@ -70,17 +69,17 @@ Beam::get_thickness (Grob *me)
 Real
 Beam::get_beam_translation (Grob *me)
 {
-  SCM func = me->get_property ("space-function");
+  int beam_count = get_beam_count (me);
+  Real staff_space = Staff_symbol_referencer::staff_space (me);
+  Real line = Staff_symbol_referencer::line_thickness (me);
+  Real thickness = get_thickness (me);
+  Real fract = robust_scm2double (me->get_property ("length-fraction"), 1.0);
+  
+  Real beam_translation = beam_count < 4
+    ? (2 * staff_space + line - thickness) / 2.0
+    : (3 * staff_space + line - thickness) / 3.0;
 
-  if (ly_c_procedure_p (func))
-    {
-      SCM s = scm_call_2 (func, me->self_scm (), scm_int2num (get_beam_count (me)));
-      return scm_to_double (s);
-    }
-  else
-    {
-      return 0.81;
-    }
+  return fract * beam_translation;
 }
 
 /* Maximum beam_count. */
@@ -88,33 +87,16 @@ int
 Beam::get_beam_count (Grob *me)
 {
   int m = 0;
-  for (SCM s = me->get_property ("stems"); scm_is_pair (s); s = scm_cdr (s))
+
+  extract_grob_set (me, "stems", stems);
+  for (int i = 0; i < stems.size (); i++)
     {
-      Grob *stem = unsmob_grob (scm_car (s));
+      Grob *stem = stems[i];
       m = max (m, (Stem::beam_multiplicity (stem).length () + 1));
     }
   return m;
 }
 
-/*
-  Space return space between beams.
-*/
-MAKE_SCHEME_CALLBACK (Beam, space_function, 2);
-SCM
-Beam::space_function (SCM smob, SCM beam_count)
-{
-  Grob *me = unsmob_grob (smob);
-
-  Real staff_space = Staff_symbol_referencer::staff_space (me);
-  Real line = Staff_symbol_referencer::line_thickness (me);
-  Real thickness = get_thickness (me);
-
-  Real beam_translation = scm_to_int (beam_count) < 4
-    ? (2 * staff_space + line - thickness) / 2.0
-    : (3 * staff_space + line - thickness) / 3.0;
-
-  return scm_make_real (beam_translation);
-}
 
 /* After pre-processing all directions should be set.
    Several post-processing routines (stem, slur, script) need stem/beam
@@ -122,9 +104,9 @@ Beam::space_function (SCM smob, SCM beam_count)
    Currenly, this means that beam has set all stem's directions.
    [Alternatively, stems could set its own directions, according to
    their beam, during 'final-pre-processing'.] */
-MAKE_SCHEME_CALLBACK (Beam, before_line_breaking, 1);
+MAKE_SCHEME_CALLBACK (Beam, calc_direction, 1);
 SCM
-Beam::before_line_breaking (SCM smob)
+Beam::calc_direction (SCM smob)
 {
   Grob *me = unsmob_grob (smob);
 
@@ -136,42 +118,49 @@ Beam::before_line_breaking (SCM smob)
      For a beam that  only has one stem, we try to do some disappearance magic:
      we revert the flag, and move on to The Eternal Engraving Fields. */
 
+  Direction d = CENTER;
+
   int count = visible_stem_count (me);
   if (count < 2)
     {
-      me->warning (_ ("beam has less than two visible stems"));
-
-      SCM stems = me->get_property ("stems");
-      if (scm_ilength (stems) == 1)
+      extract_grob_set (me, "stems", stems);
+      if (stems.size () == 1)
        {
          me->warning (_ ("removing beam with less than two stems"));
 
-         unsmob_grob (scm_car (stems))->set_property ("beam", SCM_EOL);
+         stems[0]->set_object ("beam", SCM_EOL);
          me->suicide ();
 
          return SCM_UNSPECIFIED;
        }
-      else if (scm_ilength (stems) == 0)
+      else if (stems.size () == 0)
        {
          me->suicide ();
          return SCM_UNSPECIFIED;
        }
+      else
+       {
+         d = to_dir (stems[0]->get_property ("default-direction"));
+       }
     }
+
+  
   if (count >= 1)
     {
-      Direction d = get_default_dir (me);
-
+      d = get_default_dir (me);
       consider_auto_knees (me);
-      set_stem_directions (me, d);
-
-      connect_beams (me);
-
-      set_stem_shorten (me);
     }
 
-  return SCM_EOL;
+  if (d)
+    {
+      set_stem_directions (me, d);
+    }
+  
+  return scm_from_int (d);
 }
 
+
+
 /* We want a maximal number of shared beams, but if there is choice, we
  * take the one that is closest to the end of the stem. This is for
  * situations like
@@ -200,7 +189,7 @@ position_with_maximal_common_beams (SCM left_beaming, SCM right_beaming,
       for (SCM s = scm_car (right_beaming); scm_is_pair (s); s = scm_cdr (s))
        {
          int k = -right_dir * scm_to_int (scm_car (s)) + i;
-         if (scm_c_memq (scm_int2num (k), left_beaming) != SCM_BOOL_F)
+         if (scm_c_memq (scm_from_int (k), left_beaming) != SCM_BOOL_F)
            count++;
        }
 
@@ -214,15 +203,18 @@ position_with_maximal_common_beams (SCM left_beaming, SCM right_beaming,
   return best_start;
 }
 
-void
-Beam::connect_beams (Grob *me)
+MAKE_SCHEME_CALLBACK(Beam, calc_beaming, 1)
+SCM
+Beam::calc_beaming (SCM smob)
 {
-  Link_array<Grob> stems
-    = extract_grob_array (me, ly_symbol2scm ("stems"));
+  Grob *me = unsmob_grob (smob);
+  
+  extract_grob_set (me, "stems", stems);
 
   Slice last_int;
   last_int.set_empty ();
-  SCM last_beaming = SCM_EOL;
+  
+  SCM last_beaming = scm_cons (SCM_EOL, scm_list_1 (scm_from_int (0)));
   Direction last_dir = CENTER;
   for (int i = 0; i < stems.size (); i++)
     {
@@ -234,15 +226,13 @@ Beam::connect_beams (Grob *me)
        {
          int start_point = position_with_maximal_common_beams
            (last_beaming, this_beaming,
-            last_dir, this_dir);
+            last_dir ? last_dir : this_dir,
+            this_dir);
 
          Direction d = LEFT;
          Slice new_slice;
          do
            {
-             if (d == RIGHT && i == stems.size () - 1)
-               continue;
-
              new_slice.set_empty ();
              SCM s = index_get_cell (this_beaming, d);
              for (; scm_is_pair (s); s = scm_cdr (s))
@@ -251,7 +241,7 @@ Beam::connect_beams (Grob *me)
                    = start_point - this_dir * scm_to_int (scm_car (s));
 
                  new_slice.add_point (new_beam_pos);
-                 scm_set_car_x (s, scm_int2num (new_beam_pos));
+                 scm_set_car_x (s, scm_from_int (new_beam_pos));
                }
            }
          while (flip (&d) != LEFT);
@@ -261,41 +251,38 @@ Beam::connect_beams (Grob *me)
        }
       else
        {
-         scm_set_car_x (this_beaming, SCM_EOL);
          SCM s = scm_cdr (this_beaming);
          for (; scm_is_pair (s); s = scm_cdr (s))
            {
              int np = -this_dir * scm_to_int (scm_car (s));
-             scm_set_car_x (s, scm_int2num (np));
+             scm_set_car_x (s, scm_from_int (np));
              last_int.add_point (np);
            }
        }
-
-      if (i == stems.size () -1)
-       {
-         scm_set_cdr_x (this_beaming, SCM_EOL);
-       }
-
+      
       if (scm_ilength (scm_cdr (this_beaming)) > 0)
        {
          last_beaming = this_beaming;
          last_dir = this_dir;
        }
     }
+
+  return SCM_EOL;
 }
 
 /*
-  TODO: should not make beams per stem, but per Y-level.
+  I really enjoy spaghetti, but spaghetti should be kept on a plate
+  with a little garlic and olive oil. This is too much.
+
+  rewrite-me
 */
 MAKE_SCHEME_CALLBACK (Beam, print, 1);
 SCM
 Beam::print (SCM grob)
 {
   Spanner *me = unsmob_spanner (grob);
-  position_beam (me);
 
-  Link_array<Grob> stems
-    = extract_grob_array (me, ly_symbol2scm ("stems"));
+  extract_grob_set (me, "stems", stems);
   Grob *xcommon = common_refpoint_of_array (stems, me, X_AXIS);
 
   xcommon = me->get_bound (LEFT)->common_refpoint (xcommon, X_AXIS);
@@ -314,7 +301,7 @@ Beam::print (SCM grob)
       dx = stems.top ()->relative_coordinate (xcommon, X_AXIS) - x0;
     }
 
-  SCM posns = me->get_property ("positions");
+  SCM posns = me->get_property ("quantized-positions");
   Drul_array<Real> pos;
   if (!is_number_pair (posns))
     {
@@ -339,23 +326,23 @@ Beam::print (SCM grob)
   Real gap_length = robust_scm2double (me->get_property ("gap"), 0.0);
 
   Stencil the_beam;
-  Real lt = me->get_layout ()->get_dimension (ly_symbol2scm ("linethickness"));
+  Real lt = me->layout ()->get_dimension (ly_symbol2scm ("linethickness"));
 
   for (int i = 0; i <= stems.size (); i++)
     {
-      Grob *st = (i < stems.size ()) ? stems[i] : 0;
+      Grob *stem = (i < stems.size ()) ? stems[i] : 0;
 
-      SCM this_beaming = st ? st->get_property ("beaming") : SCM_EOL;
-      Real xposn = st ? st->relative_coordinate (xcommon, X_AXIS) : 0.0;
-      Real stem_width = st ? robust_scm2double (st->get_property ("thickness"), 1.0) * lt : 0;
-      Direction stem_dir = st ? to_dir (st->get_property ("direction")) : CENTER;
+      SCM this_beaming = stem ? stem->get_property ("beaming") : SCM_EOL;
+      Real xposn = stem ? stem->relative_coordinate (xcommon, X_AXIS) : 0.0;
+      Real stem_width = stem ? robust_scm2double (stem->get_property ("thickness"), 1.0) * lt : 0;
+      Direction stem_dir = stem ? to_dir (stem->get_property ("direction")) : CENTER;
       /*
        We do the space left of ST, with lfliebertjes pointing to the
        right from the left stem, and rfliebertjes pointing left from
        right stem.
       */
       SCM left = (i > 0) ? scm_cdr (last_beaming) : SCM_EOL;
-      SCM right = st ? scm_car (this_beaming) : SCM_EOL;
+      SCM right = stem ? scm_car (this_beaming) : SCM_EOL;
 
       Array<int> full_beams;
       Array<int> lfliebertjes;
@@ -366,29 +353,25 @@ Beam::print (SCM grob)
        {
          int b = scm_to_int (scm_car (s));
          if (scm_c_memq (scm_car (s), right) != SCM_BOOL_F)
-           {
-             full_beams.push (b);
-           }
+           full_beams.push (b);
          else
-           {
-             lfliebertjes.push (b);
-           }
+           lfliebertjes.push (b);
        }
       for (SCM s = right;
           scm_is_pair (s); s = scm_cdr (s))
        {
          int b = scm_to_int (scm_car (s));
          if (scm_c_memq (scm_car (s), left) == SCM_BOOL_F)
-           {
-             rfliebertjes.push (b);
-           }
+           rfliebertjes.push (b);
        }
 
-      /*
-       how much to stick out for beams across linebreaks
-      */
-      Real break_overshoot = 3.0;
-      Real w = (i > 0 && st) ? (xposn - last_xposn) : break_overshoot;
+      Drul_array<Real> break_overshoot
+       = robust_scm2drul (me->get_property ("break-overshoot"),
+                          Drul_array<Real> (-0.5, 0.0));
+
+      Real w = (i > 0 && stem)
+       ? (xposn - last_xposn)
+       : break_overshoot[ (i == 0) ? LEFT : RIGHT];
 
       Real stem_offset = 0.0;
       if (i > 0)
@@ -397,10 +380,10 @@ Beam::print (SCM grob)
          stem_offset = -last_stem_width / 2;
        }
 
-      if (st)
+      if (stem)
        w += stem_width / 2;
 
-      Real blot = me->get_layout ()->get_dimension (ly_symbol2scm ("blotdiameter"));
+      Real blot = me->layout ()->get_dimension (ly_symbol2scm ("blotdiameter"));
       Stencil whole = Lookup::beam (slope, w, thick, blot);
       Stencil gapped;
 
@@ -435,16 +418,17 @@ Beam::print (SCM grob)
        {
          Real nw_f;
 
-         if (st)
+         if (stem)
            {
-             int t = Stem::duration_log (st);
-
-             SCM proc = me->get_property ("flag-width-function");
-             SCM result = scm_call_1 (proc, scm_int2num (t));
-             nw_f = scm_to_double (result);
+             int t = Stem::duration_log (stem);
+             // ugh. hardcoded.
+             if (t == 1)
+               nw_f = 1.98;
+             else
+               nw_f = 1.32;
            }
          else
-           nw_f = break_overshoot / 2;
+           nw_f = break_overshoot[RIGHT] / 2;
 
          /* Half beam should be one note-width,
             but let's make sure two half-beams never touch */
@@ -453,32 +437,43 @@ Beam::print (SCM grob)
          if (i > 0)
            rw = min (nw_f, ((xposn - last_xposn) / 2));
          else
-           /*
-             TODO: 0.5 is a guess.
-           */
-           rw = xposn - me->get_bound (LEFT)->extent (xcommon, X_AXIS)[RIGHT]
-             - 0.5;
-
-         if (st)
+           {
+             if (me->get_bound (LEFT)->break_status_dir ())
+               rw = xposn - me->get_bound (LEFT)->extent (xcommon, X_AXIS)[RIGHT]
+                 + break_overshoot[LEFT];
+             else
+               rw = 1.0;       // ugh.
+           }
+         
+         if (stem)
            lw = min (nw_f, ((xposn - last_xposn) / 2));
          else
-           lw = me->get_bound (RIGHT)->relative_coordinate (xcommon, X_AXIS)
-             - last_xposn;
+           {
+             lw = me->get_bound (RIGHT)->relative_coordinate (xcommon, X_AXIS)
+               - last_xposn
+               + break_overshoot[RIGHT];
+           }
+         rw += stem_width / 2;
+         lw += last_stem_width / 2;
 
          Stencil rhalf = Lookup::beam (slope, rw, thick, blot);
          Stencil lhalf = Lookup::beam (slope, lw, thick, blot);
          for (int j = lfliebertjes.size (); j--;)
            {
              Stencil b (lhalf);
-             b.translate_axis (last_xposn - x0, X_AXIS);
-             b.translate_axis (slope * (last_xposn - x0) + bdy * lfliebertjes[j], Y_AXIS);
+             b.translate_axis (last_xposn - x0 - last_stem_width /2,
+                               X_AXIS);
+             b.translate_axis (slope * (last_xposn - x0)
+                               + bdy * lfliebertjes[j],
+                               Y_AXIS);
              the_beam.add_stencil (b);
            }
          for (int j = rfliebertjes.size (); j--;)
            {
              Stencil b (rhalf);
-             b.translate_axis (xposn - x0 - rw, X_AXIS);
-             b.translate_axis (slope * (xposn - x0 -rw) + bdy * rfliebertjes[j], Y_AXIS);
+             b.translate_axis (xposn - x0 - rw + stem_width / 2, X_AXIS);
+             b.translate_axis (slope * (xposn - x0 - rw)
+                               + bdy * rfliebertjes[j], Y_AXIS);
              the_beam.add_stencil (b);
            }
        }
@@ -488,13 +483,14 @@ Beam::print (SCM grob)
       last_beaming = this_beaming;
     }
 
-  the_beam.translate_axis (x0 - me->relative_coordinate (xcommon, X_AXIS), X_AXIS);
+  the_beam.translate_axis (x0 - me->relative_coordinate (xcommon, X_AXIS),
+                          X_AXIS);
   the_beam.translate_axis (pos[LEFT], Y_AXIS);
 
 #if (DEBUG_QUANTING)
   SCM quant_score = me->get_property ("quant-score");
-  if (to_boolean (me->get_layout ()->lookup_variable (ly_symbol2scm ("debug-beam-quanting")))
-      && scm_is_string (quant_score))
+  SCM debug = me->layout ()->lookup_variable (ly_symbol2scm ("debug-beam-quanting"));
+  if (to_boolean (debug) && scm_is_string (quant_score))
     {
 
       /*
@@ -507,9 +503,11 @@ Beam::print (SCM grob)
 
       Direction stem_dir = stems.size () ? to_dir (stems[0]->get_property ("direction")) : UP;
 
-      Stencil tm = *unsmob_stencil (Text_interface::interpret_markup
-                                   (me->get_layout ()->self_scm (), properties, quant_score));
-      the_beam.add_at_edge (Y_AXIS, stem_dir, tm, 1.0, 0);
+      Stencil score = *unsmob_stencil (Text_interface::interpret_markup
+                                   (me->layout ()->self_scm (), properties, quant_score));
+
+      if (!score.is_empty ())
+       the_beam.add_at_edge (Y_AXIS, stem_dir, score, 1.0, 0);
     }
 #endif
 
@@ -523,40 +521,43 @@ Beam::get_default_dir (Grob *me)
   total[UP] = total[DOWN] = 0;
   Drul_array<int> count;
   count[UP] = count[DOWN] = 0;
-  Direction d = DOWN;
 
-  Link_array<Grob> stems
-    = extract_grob_array (me, ly_symbol2scm ("stems"));
+  extract_grob_set (me, "stems", stems);
 
   for (int i = 0; i < stems.size (); i++)
-    do
-      {
-       Grob *s = stems[i];
-       Direction sd = get_grob_direction (s);
-
-       int center_distance = max (int (- d * Stem::head_positions (s) [-d]), 0);
-       int current = sd ? (1 + d * sd) / 2 : center_distance;
-
-       if (current)
-         {
-           total[d] += current;
-           count[d]++;
-         }
-      }
-    while (flip (&d) != DOWN);
-
-  SCM func = me->get_property ("dir-function");
-  SCM s = scm_call_2 (func,
-                     scm_cons (scm_int2num (count[UP]),
-                               scm_int2num (count[DOWN])),
-                     scm_cons (scm_int2num (total[UP]),
-                               scm_int2num (total[DOWN])));
-
-  if (scm_is_number (s) && scm_to_int (s))
-    return to_dir (s);
-
-  /* If dir is not determined: get default */
-  return to_dir (me->get_property ("neutral-direction"));
+    {
+      Grob *s = stems[i];
+      Direction stem_dir = CENTER;
+      SCM stem_dir_scm = s->get_property_data (ly_symbol2scm ("direction"));
+      if (is_direction (stem_dir_scm))
+       stem_dir = to_dir (stem_dir_scm);
+      else
+       stem_dir = to_dir (s->get_property ("default-direction"));
+
+      if (!stem_dir)
+       stem_dir = to_dir (s->get_property ("neutral-direction"));
+
+      if (stem_dir)
+       {
+         count[stem_dir] ++;
+         total[stem_dir] += max (int (- stem_dir * Stem::head_positions (s) [-stem_dir]), 0);
+       }
+    }
+
+  Direction dir = CENTER;
+  Direction d = CENTER;
+  if ((d = (Direction) sign (count[UP] - count[DOWN])))
+    dir = d;
+  else if (count[UP]
+          && count[DOWN]
+          && (d = (Direction)  sign (total[UP] / count[UP] - total[DOWN]/count[DOWN])))
+    dir = d;
+  else if ((d = (Direction)  sign (total[UP] - total[DOWN])))
+    dir = d;
+  else
+    dir = to_dir (me->get_property ("neutral-direction"));
+  
+  return dir;
 }
 
 /* Set all stems with non-forced direction to beam direction.
@@ -565,14 +566,13 @@ Beam::get_default_dir (Grob *me)
 void
 Beam::set_stem_directions (Grob *me, Direction d)
 {
-  Link_array<Grob> stems
-    = extract_grob_array (me, ly_symbol2scm ("stems"));
+  extract_grob_set (me, "stems", stems);
 
   for (int i = 0; i < stems.size (); i++)
     {
       Grob *s = stems[i];
 
-      SCM forcedir = s->get_property ("direction");
+      SCM forcedir = s->get_property_data (ly_symbol2scm ("direction"));
       if (!to_dir (forcedir))
        set_grob_direction (s, d);
     }
@@ -601,8 +601,7 @@ Beam::consider_auto_knees (Grob *me)
 
   gaps.set_full ();
 
-  Link_array<Grob> stems
-    = extract_grob_array (me, ly_symbol2scm ("stems"));
+  extract_grob_set (me, "stems", stems);
 
   Grob *common = common_refpoint_of_array (stems, me, Y_AXIS);
   Real staff_space = Staff_symbol_referencer::staff_space (me);
@@ -628,7 +627,7 @@ Beam::consider_auto_knees (Grob *me)
          */
          head_extents += stem->relative_coordinate (common, Y_AXIS);
 
-         if (to_dir (stem->get_property ("direction")))
+         if (to_dir (stem->get_property_data (ly_symbol2scm ("direction"))))
            {
              Direction stemdir = to_dir (stem->get_property ("direction"));
              head_extents[-stemdir] = -stemdir * infinity_f;
@@ -680,7 +679,7 @@ Beam::consider_auto_knees (Grob *me)
          Direction d = (head_extents.center () < max_gap.center ())
            ? UP : DOWN;
 
-         stem->set_property ("direction", scm_int2num (d));
+         stem->set_property ("direction", scm_from_int (d));
 
          head_extents.intersect (max_gap);
          assert (head_extents.is_empty () || head_extents.length () < 1e-6);
@@ -697,14 +696,44 @@ scmify forced-fraction
 This is done in beam because the shorten has to be uniform over the
 entire beam.
 */
+
+
+
 void
-Beam::set_stem_shorten (Grob *me)
+set_minimum_dy (Grob *me, Real *dy)
 {
+  if (*dy)
+    {
+      /*
+       If dy is smaller than the smallest quant, we
+       get absurd direction-sign penalties.
+      */
+
+      Real ss = Staff_symbol_referencer::staff_space (me);
+      Real thickness = Beam::get_thickness (me) / ss;
+      Real slt = Staff_symbol_referencer::line_thickness (me) / ss;
+      Real sit = (thickness - slt) / 2;
+      Real inter = 0.5;
+      Real hang = 1.0 - (thickness - slt) / 2;
+
+      *dy = sign (*dy) * max (fabs (*dy),
+                             min (min (sit, inter), hang));
+    }
+}
+
+  
+
+MAKE_SCHEME_CALLBACK(Beam, calc_stem_shorten, 1)
+SCM
+Beam::calc_stem_shorten (SCM smob)
+{
+  Grob *me = unsmob_grob (smob);
+  
   /*
     shortening looks silly for x staff beams
   */
   if (is_knee (me))
-    return;
+    return scm_from_int (0);
 
   Real forced_fraction = 1.0 * forced_stem_count (me)
     / visible_stem_count (me);
@@ -713,102 +742,43 @@ Beam::set_stem_shorten (Grob *me)
 
   SCM shorten_list = me->get_property ("beamed-stem-shorten");
   if (shorten_list == SCM_EOL)
-    return;
+    return scm_from_int (0);
 
   Real staff_space = Staff_symbol_referencer::staff_space (me);
 
   SCM shorten_elt
     = robust_list_ref (beam_count -1, shorten_list);
-  Real shorten_f = scm_to_double (shorten_elt) * staff_space;
-
-  /* your similar cute comment here */
-  shorten_f *= forced_fraction;
-
-  if (shorten_f)
-    me->set_property ("shorten", scm_make_real (shorten_f));
-}
-
-/*  Call list of y-dy-callbacks, that handle setting of
-    grob-properties
-*/
-MAKE_SCHEME_CALLBACK (Beam, after_line_breaking, 1);
-SCM
-Beam::after_line_breaking (SCM smob)
-{
-  Grob *me = unsmob_grob (smob);
-
-  position_beam (me);
-  return SCM_UNSPECIFIED;
-}
-
-void
-Beam::position_beam (Grob *me)
-{
-  if (!me->is_live ())
-    return;
-  if (to_boolean (me->get_property ("positioning-done")))
-    return;
-
-  me->set_property ("positioning-done", SCM_BOOL_T);
+  Real shorten = scm_to_double (shorten_elt) * staff_space;
 
-  /* Copy to mutable list. */
-  SCM s = ly_deep_copy (me->get_property ("positions"));
-  me->set_property ("positions", s);
+  shorten *= forced_fraction;
 
-  if (scm_car (s) == SCM_BOOL_F)
-    {
-      // one wonders if such genericity is necessary  --hwn.
-      SCM callbacks = me->get_property ("position-callbacks");
-      for (SCM i = callbacks; scm_is_pair (i); i = scm_cdr (i))
-       scm_call_1 (scm_car (i), me->self_scm ());
-    }
+  
+  if (shorten)
+    return scm_from_double (shorten);
 
-  set_stem_lengths (me);
+  return scm_from_double (0.0);
 }
 
-void
-set_minimum_dy (Grob *me, Real *dy)
-{
-  if (*dy)
-    {
-      /*
-       If dy is smaller than the smallest quant, we
-       get absurd direction-sign penalties.
-      */
-
-      Real ss = Staff_symbol_referencer::staff_space (me);
-      Real thickness = Beam::get_thickness (me) / ss;
-      Real slt = Staff_symbol_referencer::line_thickness (me) / ss;
-      Real sit = (thickness - slt) / 2;
-      Real inter = 0.5;
-      Real hang = 1.0 - (thickness - slt) / 2;
 
-      *dy = sign (*dy) * max (fabs (*dy),
-                             min (min (sit, inter), hang));
-    }
-}
 
 /*
-  Compute  a first approximation to the beam slope.
+  Compute a first approximation to the beam slope.
 */
-MAKE_SCHEME_CALLBACK (Beam, least_squares, 1);
+MAKE_SCHEME_CALLBACK (Beam, calc_least_squares_positions, 2);
 SCM
-Beam::least_squares (SCM smob)
+Beam::calc_least_squares_positions (SCM smob, SCM posns)
 {
+  (void) posns;
+  
   Grob *me = unsmob_grob (smob);
 
   int count = visible_stem_count (me);
-  Interval pos (0, 0);
-
+  Interval pos (0,0);
   if (count < 1)
-    {
-      me->set_property ("positions", ly_interval2scm (pos));
-      return SCM_UNSPECIFIED;
-    }
-
+    return ly_interval2scm (pos);
+  
   Array<Real> x_posns;
-  Link_array<Grob> stems
-    = extract_grob_array (me, ly_symbol2scm ("stems"));
+  extract_grob_set (me, "stems", stems);
   Grob *commonx = common_refpoint_of_array (stems, me, X_AXIS);
   Grob *commony = common_refpoint_of_array (stems, me, Y_AXIS);
 
@@ -835,7 +805,7 @@ Beam::least_squares (SCM smob)
   Real y = 0;
   Real slope = 0;
   Real dy = 0;
-
+  Real ldy = 0.0;
   if (!ideal.delta ())
     {
       Interval chord (Stem::chord_start_y (first_visible_stem (me)),
@@ -856,17 +826,14 @@ Beam::least_squares (SCM smob)
          pos[-d] = -pos[d];
        }
       else
-       {
-         pos = ideal;
-       }
+       pos = 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.
       */
-      me->set_property ("least-squares-dy",
-                       scm_make_real (pos[RIGHT] - pos[LEFT]));
+      ldy = pos[RIGHT] - pos[LEFT];
     }
   else
     {
@@ -887,7 +854,8 @@ Beam::least_squares (SCM smob)
       dy = slope * dx;
 
       set_minimum_dy (me, &dy);
-      me->set_property ("least-squares-dy", scm_make_real (dy));
+
+      ldy = dy;
       pos = Interval (y, (y + dy));
     }
 
@@ -896,9 +864,8 @@ Beam::least_squares (SCM smob)
   */
   scale_drul (&pos, 1 / Staff_symbol_referencer::staff_space (me));
 
-  me->set_property ("positions", ly_interval2scm (pos));
-
-  return SCM_UNSPECIFIED;
+  me->set_property ("least-squares-dy",  scm_from_double (ldy));
+  return ly_interval2scm (pos);
 }
 
 /*
@@ -908,24 +875,23 @@ Beam::least_squares (SCM smob)
   TODO: we should use the concaveness to control the amount of damping
   applied.
 */
-MAKE_SCHEME_CALLBACK (Beam, shift_region_to_valid, 1);
+MAKE_SCHEME_CALLBACK (Beam, shift_region_to_valid, 2);
 SCM
-Beam::shift_region_to_valid (SCM grob)
+Beam::shift_region_to_valid (SCM grob, SCM posns)
 {
   Grob *me = unsmob_grob (grob);
   /*
     Code dup.
   */
   Array<Real> x_posns;
-  Link_array<Grob> stems
-    = extract_grob_array (me, ly_symbol2scm ("stems"));
+  extract_grob_set (me, "stems", stems);
   Grob *commonx = common_refpoint_of_array (stems, me, X_AXIS);
   Grob *commony = common_refpoint_of_array (stems, me, Y_AXIS);
 
   Grob *fvs = first_visible_stem (me);
 
   if (!fvs)
-    return SCM_UNSPECIFIED;
+    return posns;
 
   Real x0 = fvs->relative_coordinate (commonx, X_AXIS);
   for (int i = 0; i < stems.size (); i++)
@@ -938,17 +904,18 @@ Beam::shift_region_to_valid (SCM grob)
 
   Grob *lvs = last_visible_stem (me);
   if (!lvs)
-    return SCM_UNSPECIFIED;
+    return posns;
 
   Real dx = lvs->relative_coordinate (commonx, X_AXIS) - x0;
 
-  Drul_array<Real> pos = ly_scm2interval (me->get_property ("positions"));
+  Drul_array<Real> pos = ly_scm2interval (posns);
+  
 
   scale_drul (&pos, Staff_symbol_referencer::staff_space (me));
 
   Real dy = pos[RIGHT] - pos[LEFT];
   Real y = pos[LEFT];
-  Real slope = dy / dx;
+  Real slope = dx ? (dy / dx) : 0.0;
 
   /*
     Shift the positions so that we have a chance of finding good
@@ -962,7 +929,7 @@ Beam::shift_region_to_valid (SCM grob)
       if (Stem::is_invisible (s))
        continue;
 
-      Direction d = Stem::get_direction (s);
+      Direction d = get_grob_direction (s);
 
       Real left_y
        = Stem::get_stem_info (s).shortest_y_
@@ -987,6 +954,7 @@ Beam::shift_region_to_valid (SCM grob)
     warning (_ ("no viable initial configuration found: may not find good beam slope"));
   else if (!feasible_left_point.contains (y))
     {
+      const int REGION_SIZE = 2; // UGH UGH
       if (isinf (feasible_left_point[DOWN]))
        y = feasible_left_point[UP] - REGION_SIZE;
       else if (isinf (feasible_left_point[UP]))
@@ -998,28 +966,35 @@ Beam::shift_region_to_valid (SCM grob)
   pos = Drul_array<Real> (y, (y + dy));
   scale_drul (&pos, 1 / Staff_symbol_referencer::staff_space (me));
 
-  me->set_property ("positions", ly_interval2scm (pos));
-  return SCM_UNSPECIFIED;
+  return ly_interval2scm (pos);
 }
 
 /* This neat trick is by Werner Lemberg,
    damped = tanh (slope)
    corresponds with some tables in [Wanske] CHECKME */
-MAKE_SCHEME_CALLBACK (Beam, slope_damping, 1);
+MAKE_SCHEME_CALLBACK (Beam, slope_damping, 2);
 SCM
-Beam::slope_damping (SCM smob)
+Beam::slope_damping (SCM smob, SCM posns)
 {
   Grob *me = unsmob_grob (smob);
+  Drul_array<Real> pos = ly_scm2interval (posns);
 
   if (visible_stem_count (me) <= 1)
-    return SCM_UNSPECIFIED;
+    return posns;
 
+  
   SCM s = me->get_property ("damping");
   Real damping = scm_to_double (s);
-
+  Real concaveness = robust_scm2double (me->get_property ("concaveness"), 0.0);
+  if (concaveness >= 10000)
+    {
+      pos[LEFT] = pos[RIGHT];
+      me->set_property ("least-squares-dy", scm_from_double (0));
+      damping = 0;
+    }
+  
   if (damping)
     {
-      Drul_array<Real> pos = ly_scm2interval (me->get_property ("positions"));
       scale_drul (&pos, Staff_symbol_referencer::staff_space (me));
 
       Real dy = pos[RIGHT] - pos[LEFT];
@@ -1034,8 +1009,6 @@ Beam::slope_damping (SCM smob)
 
       Real slope = dy && dx ? dy / dx : 0;
 
-      Real concaveness = robust_scm2double (me->get_property ("concaveness"), 0.0);
-
       slope = 0.6 * tanh (slope) / (damping + concaveness);
 
       Real damped_dy = slope * dx;
@@ -1046,10 +1019,9 @@ Beam::slope_damping (SCM smob)
       pos[RIGHT] -= (dy - damped_dy) / 2;
 
       scale_drul (&pos, 1 / Staff_symbol_referencer::staff_space (me));
-
-      me->set_property ("positions", ly_interval2scm (pos));
     }
-  return SCM_UNSPECIFIED;
+
+  return ly_interval2scm (pos);
 }
 
 /*
@@ -1115,33 +1087,38 @@ Beam::calc_stem_y (Grob *me, Grob *s, Grob ** common,
   Hmm.  At this time, beam position and slope are determined.  Maybe,
   stem directions and length should set to relative to the chord's
   position of the beam.  */
-void
-Beam::set_stem_lengths (Grob *me)
+MAKE_SCHEME_CALLBACK(Beam, set_stem_lengths, 1); 
+SCM
+Beam::set_stem_lengths (SCM smob)
 {
-  Link_array<Grob> stems
-    = extract_grob_array (me, ly_symbol2scm ("stems"));
+  Grob *me = unsmob_grob (smob);
 
+  /* trigger callback. */
+  (void) me->get_property ("direction");
+
+  SCM posns = me->get_property ("positions");
+  
+  extract_grob_set (me, "stems", stems);
   if (!stems.size ())
-    return;
+    return posns;
 
   Grob *common[2];
   for (int a = 2; a--;)
     common[a] = common_refpoint_of_array (stems, me, Axis (a));
 
-  Drul_array<Real> pos = ly_scm2realdrul (me->get_property ("positions"));
+  Drul_array<Real> pos = ly_scm2realdrul (posns);
   Real staff_space = Staff_symbol_referencer::staff_space (me);
   scale_drul (&pos, staff_space);
 
   bool gap = false;
   Real thick = 0.0;
   if (scm_is_number (me->get_property ("gap-count"))
-      &&scm_to_int (me->get_property ("gap-count")))
+      && scm_to_int (me->get_property ("gap-count")))
     {
       gap = true;
       thick = get_thickness (me);
     }
 
-  // ugh -> use commonx
   Grob *fvs = first_visible_stem (me);
   Grob *lvs = last_visible_stem (me);
 
@@ -1168,13 +1145,14 @@ Beam::set_stem_lengths (Grob *me)
 
       Stem::set_stemend (s, 2 * stem_y / staff_space);
     }
+
+  return posns;
 }
 
 void
-Beam::set_beaming (Grob *me, Beaming_info_list *beaming)
+Beam::set_beaming (Grob *me, Beaming_info_list const *beaming)
 {
-  Link_array<Grob> stems
-    = extract_grob_array (me, ly_symbol2scm ("stems"));
+  extract_grob_set (me, "stems", stems);
 
   Direction d = LEFT;
   for (int i = 0; i < stems.size (); i++)
@@ -1182,26 +1160,20 @@ Beam::set_beaming (Grob *me, Beaming_info_list *beaming)
       /*
        Don't overwrite user settings.
       */
-
       do
        {
-         /* Don't set beaming for outside of outer stems */
-         if ((d == LEFT && i == 0)
-             || (d == RIGHT && i == stems.size () -1))
-           continue;
-
-         Grob *st = stems[i];
-         SCM beaming_prop = st->get_property ("beaming");
+         Grob *stem = stems[i];
+         SCM beaming_prop = stem->get_property ("beaming");
          if (beaming_prop == SCM_EOL
              || index_get_cell (beaming_prop, d) == SCM_EOL)
            {
              int b = beaming->infos_.elem (i).beams_i_drul_[d];
              if (i > 0
                  && i < stems.size () -1
-                 && Stem::is_invisible (st))
+                 && Stem::is_invisible (stem))
                b = min (b, beaming->infos_.elem (i).beams_i_drul_[-d]);
 
-             Stem::set_beaming (st, b, d);
+             Stem::set_beaming (stem, b, d);
            }
        }
       while (flip (&d) != LEFT);
@@ -1211,8 +1183,8 @@ Beam::set_beaming (Grob *me, Beaming_info_list *beaming)
 int
 Beam::forced_stem_count (Grob *me)
 {
-  Link_array<Grob> stems
-    = extract_grob_array (me, ly_symbol2scm ("stems"));
+  extract_grob_set (me, "stems", stems);
+
   int f = 0;
   for (int i = 0; i < stems.size (); i++)
     {
@@ -1223,8 +1195,11 @@ Beam::forced_stem_count (Grob *me)
 
       /* I can imagine counting those boundaries as a half forced stem,
         but let's count them full for now. */
+      Direction defdir = to_dir (s->get_property ("default-direction"));
+      
       if (abs (Stem::chord_start_y (s)) > 0.1
-         && (Stem::get_direction (s) != Stem::get_default_dir (s)))
+         && defdir
+         && get_grob_direction (s) != defdir)
        f++;
     }
   return f;
@@ -1233,8 +1208,7 @@ Beam::forced_stem_count (Grob *me)
 int
 Beam::visible_stem_count (Grob *me)
 {
-  Link_array<Grob> stems
-    = extract_grob_array (me, ly_symbol2scm ("stems"));
+  extract_grob_set (me, "stems", stems);
   int c = 0;
   for (int i = stems.size (); i--;)
     {
@@ -1247,8 +1221,7 @@ Beam::visible_stem_count (Grob *me)
 Grob *
 Beam::first_visible_stem (Grob *me)
 {
-  Link_array<Grob> stems
-    = extract_grob_array (me, ly_symbol2scm ("stems"));
+  extract_grob_set (me, "stems", stems);
 
   for (int i = 0; i < stems.size (); i++)
     {
@@ -1261,8 +1234,8 @@ Beam::first_visible_stem (Grob *me)
 Grob *
 Beam::last_visible_stem (Grob *me)
 {
-  Link_array<Grob> stems
-    = extract_grob_array (me, ly_symbol2scm ("stems"));
+  extract_grob_set (me, "stems", stems);
+
   for (int i = stems.size (); i--;)
     {
       if (!Stem::is_invisible (stems[i]))
@@ -1283,43 +1256,50 @@ Beam::last_visible_stem (Grob *me)
 */
 MAKE_SCHEME_CALLBACK (Beam, rest_collision_callback, 2);
 SCM
-Beam::rest_collision_callback (SCM element_smob, SCM axis)
+Beam::rest_collision_callback (SCM smob, SCM prev_offset)
 {
-  Grob *rest = unsmob_grob (element_smob);
-  (void) axis;
-
+  Grob *rest = unsmob_grob (smob);
   if (scm_is_number (rest->get_property ("staff-position")))
-    return scm_int2num (0);
-
-  assert (scm_to_int (axis) == Y_AXIS);
+    return scm_from_int (0);
 
-  Grob *st = unsmob_grob (rest->get_property ("stem"));
+  Real offset = robust_scm2double (prev_offset, 0.0);
+  
+  Grob *st = unsmob_grob (rest->get_object ("stem"));
   Grob *stem = st;
   if (!stem)
-    return scm_make_real (0.0);
-  Grob *beam = unsmob_grob (stem->get_property ("beam"));
+    return scm_from_double (0.0);
+  Grob *beam = unsmob_grob (stem->get_object ("beam"));
   if (!beam
       || !Beam::has_interface (beam)
       || !Beam::visible_stem_count (beam))
-    return scm_make_real (0.0);
+    return scm_from_double (0.0);
 
   Drul_array<Real> pos (0, 0);
   SCM s = beam->get_property ("positions");
   if (scm_is_pair (s) && scm_is_number (scm_car (s)))
     pos = ly_scm2interval (s);
+  else
+    programming_error ("positions property should always be pair of numbers.");
+
   Real staff_space = Staff_symbol_referencer::staff_space (rest);
 
   scale_drul (&pos, staff_space);
 
   Real dy = pos[RIGHT] - pos[LEFT];
 
-  // ugh -> use commonx
-  Real x0 = first_visible_stem (beam)->relative_coordinate (0, X_AXIS);
-  Real dx = last_visible_stem (beam)->relative_coordinate (0, X_AXIS) - x0;
+  Drul_array<Grob*> visible_stems (first_visible_stem (beam),
+                                  last_visible_stem (beam));
+  extract_grob_set (beam, "stems", stems);
+  
+  Grob *common = common_refpoint_of_array (stems, beam, X_AXIS);
+  
+  Real x0 = visible_stems[LEFT]->relative_coordinate (common, X_AXIS);
+  Real dx = visible_stems[RIGHT]->relative_coordinate (common, X_AXIS) - x0;
   Real slope = dy && dx ? dy / dx : 0;
 
-  Direction d = Stem::get_direction (stem);
-  Real stem_y = pos[LEFT] + (stem->relative_coordinate (0, X_AXIS) - x0) * slope;
+  Direction d = get_grob_direction (stem);
+  Real stem_y = pos[LEFT]
+    + (stem->relative_coordinate (common, X_AXIS) - x0) * slope;
 
   Real beam_translation = get_beam_translation (beam);
   Real beam_thickness = Beam::get_thickness (beam);
@@ -1335,11 +1315,13 @@ Beam::rest_collision_callback (SCM element_smob, SCM axis)
   Real beam_y = stem_y - d * height_of_my_beams;
 
   Grob *common_y = rest->common_refpoint (beam, Y_AXIS);
-
-  Real rest_dim = rest->extent (common_y, Y_AXIS)[d];
+  Interval rest_extent = rest->extent (common_y, Y_AXIS);
+  rest_extent.translate (offset);
+  
+  Real rest_dim = rest_extent[d];
   Real minimum_distance
-    = staff_space * (robust_scm2double (stem->get_property ("stemlet-length"), 0.0)
-                      + robust_scm2double (rest->get_property ("minimum-distance"), 0.0));
+    = staff_space * (robust_scm2double (stem->get_property ("stemlet-length"), 0.0)
+                    + robust_scm2double (rest->get_property ("minimum-distance"), 0.0));
 
   Real shift = d * min (((beam_y - d * minimum_distance) - rest_dim) * d, 0.0);
 
@@ -1350,13 +1332,13 @@ Beam::rest_collision_callback (SCM element_smob, SCM axis)
   shift = ceil (fabs (shift * 2.0)) / 2.0 * sign (shift);
 
   /* Inside staff, move by whole spaces*/
-  if ((rest->extent (common_y, Y_AXIS)[d] + staff_space * shift) * d
+  if ((rest_extent[d] + staff_space * shift) * d
       < rad
-      || (rest->extent (common_y, Y_AXIS)[-d] + staff_space * shift) * -d
+      || (rest_extent[-d] + staff_space * shift) * -d
       < rad)
     shift = ceil (fabs (shift)) * sign (shift);
 
-  return scm_make_real (staff_space * shift);
+  return scm_from_double (staff_space * shift);
 }
 
 bool
@@ -1368,9 +1350,10 @@ Beam::is_knee (Grob *me)
 
   bool knee = false;
   int d = 0;
-  for (SCM s = me->get_property ("stems"); scm_is_pair (s); s = scm_cdr (s))
+  extract_grob_set (me, "stems", stems);
+  for (int i = stems.size (); i--;)
     {
-      Direction dir = get_grob_direction (unsmob_grob (scm_car (s)));
+      Direction dir = get_grob_direction (stems[i]);
       if (d && d != dir)
        {
          knee = true;
@@ -1387,8 +1370,7 @@ Beam::is_knee (Grob *me)
 int
 Beam::get_direction_beam_count (Grob *me, Direction d)
 {
-  Link_array<Grob> stems
-    = extract_grob_array (me, ly_symbol2scm ("stems"));
+  extract_grob_set (me, "stems", stems);
   int bc = 0;
 
   for (int i = stems.size (); i--;)
@@ -1396,20 +1378,45 @@ Beam::get_direction_beam_count (Grob *me, Direction d)
       /*
        Should we take invisible stems into account?
       */
-      if (Stem::get_direction (stems[i]) == d)
+      if (get_grob_direction (stems[i]) == d)
        bc = max (bc, (Stem::beam_multiplicity (stems[i]).length () + 1));
     }
 
   return bc;
 }
 
-ADD_INTERFACE (Beam, "beam-interface",
-              "A beam. \n\n"
-              "The @code{thickness} property is the weight of beams, and is measured "
-              "in  staffspace",
-              "knee positioning-done position-callbacks "
-              "concaveness dir-function quant-score auto-knee-gap gap "
-              "gap-count chord-tremolo beamed-stem-shorten shorten least-squares-dy "
-              "damping inspect-quants flag-width-function neutral-direction positions space-function "
-              "thickness");
+ADD_INTERFACE (Beam,
+              "beam-interface",
 
+              "A beam. \n\n"
+              "The @code{thickness} property is the weight of beams, "
+              "measured in staffspace.  The @code{direction} "
+              "property is not user-serviceable. Use "
+              "the @code{direction} property of @code{Stem} instead. "
+
+              ,
+              
+              /* properties */
+              "auto-knee-gap "
+              "beamed-stem-shorten "
+              "beaming "
+              "break-overshoot "
+              "chord-tremolo "
+              "concaveness "
+              "damping "
+              "details "
+              "direction " 
+              "gap "
+              "gap-count "
+              "inspect-quants "
+              "knee "
+              "length-fraction "
+              "least-squares-dy "
+              "neutral-direction "
+              "positions "
+              "quant-score "
+              "quantized-positions "
+              "shorten "
+              "stems "
+              "thickness "
+              );