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[lilypond.git] / lily / bezier.cc
index 9a8d5ab87925d6bfe9666b7479eb15e133f5b848..eacd4fe6a44e95f224d6a9f4894455198167710a 100644 (file)
@@ -1,7 +1,7 @@
 /*
   This file is part of LilyPond, the GNU music typesetter.
 
-  Copyright (C) 1998--2010 Jan Nieuwenhuizen <janneke@gnu.org>
+  Copyright (C) 1998--2015 Jan Nieuwenhuizen <janneke@gnu.org>
 
   LilyPond is free software: you can redistribute it and/or modify
   it under the terms of the GNU General Public License as published by
@@ -21,7 +21,9 @@
 #include "warn.hh"
 #include "libc-extension.hh"
 
-Real binomial_coefficient_3[] = {
+Real binomial_coefficient_3[]
+=
+{
   1, 3, 3, 1
 };
 
@@ -36,9 +38,9 @@ scale (vector<Offset> *array, Real x, Real y)
 }
 
 void
-rotate (vector<Offset> *array, Real phi)
+rotate (vector<Offset> *array, Real deg)
 {
-  Offset rot (complex_exp (Offset (0, phi)));
+  Offset rot (offset_directed (deg));
   for (vsize i = 0; i < array->size (); i++)
     (*array)[i] = complex_multiply (rot, (*array)[i]);
 }
@@ -62,7 +64,7 @@ translate (vector<Offset> *array, Offset o)
 Real
 Bezier::get_other_coordinate (Axis a, Real x) const
 {
-  Axis other = Axis ((a +1) % NO_AXES);
+  Axis other = Axis ((a + 1) % NO_AXES);
   vector<Real> ts = solve_point (a, x);
 
   if (ts.size () == 0)
@@ -80,6 +82,17 @@ Bezier::get_other_coordinate (Axis a, Real x) const
   return curve_coordinate (ts[0], other);
 }
 
+vector<Real>
+Bezier::get_other_coordinates (Axis a, Real x) const
+{
+  Axis other = other_axis (a);
+  vector<Real> ts = solve_point (a, x);
+  vector<Real> sols;
+  for (vsize i = 0; i < ts.size (); i++)
+    sols.push_back (curve_coordinate (ts[i], other));
+  return sols;
+}
+
 Real
 Bezier::curve_coordinate (Real t, Axis a) const
 {
@@ -93,7 +106,7 @@ Bezier::curve_coordinate (Real t, Axis a) const
   for (int j = 0; j < 4; j++)
     {
       r += control_[j][a] * binomial_coefficient_3[j]
-       * tj * one_min_tj[3 - j];
+           * tj * one_min_tj[3 - j];
 
       tj *= t;
     }
@@ -114,7 +127,7 @@ Bezier::curve_point (Real t) const
   for (int j = 0; j < 4; j++)
     {
       o += control_[j] * binomial_coefficient_3[j]
-       * tj * one_min_tj[3 - j];
+           * tj * one_min_tj[3 - j];
 
       tj *= t;
     }
@@ -127,18 +140,35 @@ Bezier::curve_point (Real t) const
   return o;
 }
 
+// The return value is normalized unless zero or indefinite.
+Offset
+Bezier::dir_at_point (Real t) const
+{
+  Offset second_order[3];
+  Offset third_order[2];
+
+  for (vsize i = 0; i < 3; i++)
+    second_order[i] = ((control_[i + 1] - control_[i]) * t) + control_[i];
+
+  for (vsize i = 0; i < 2; i++)
+    third_order[i] = ((second_order[i + 1] - second_order[i]) * t) + second_order[i];
+
+  return (third_order[1] - third_order[0]).direction ();
+}
+
 /*
   Cache binom (3, j) t^j (1-t)^{3-j}
 */
-struct Polynomial_cache {
+struct Polynomial_cache
+{
   Polynomial terms_[4];
   Polynomial_cache ()
   {
     for (int j = 0; j <= 3; j++)
       terms_[j]
-       = binomial_coefficient_3[j]
-       * Polynomial::power (j, Polynomial (0, 1))
-       * Polynomial::power (3 - j, Polynomial (1, -1));
+        = binomial_coefficient_3[j]
+          * Polynomial::power (j, Polynomial (0, 1))
+          * Polynomial::power (3 - j, Polynomial (1, -1));
   }
 };
 
@@ -200,13 +230,60 @@ Bezier::solve_point (Axis ax, Real coordinate) const
   return filter_solutions (sol);
 }
 
+/**
+   For the portion of the curve between L and R along axis AX,
+   return the bounding box limit in direction D along the cross axis to AX.
+   If there is no portion between L and R, return 0.0 and report error.
+*/
+Real
+Bezier::minmax (Axis ax, Real l, Real r, Direction d) const
+{
+  Axis bx = other_axis (ax);
+
+  // The curve could hit its bounding box limit along BX at:
+  //  points where the curve is parallel to AX,
+  Offset vec (0.0, 0.0);
+  vec[ax] = 1.0;
+  vector<Real> sols (solve_derivative (vec));
+  //  or endpoints of the curve,
+  sols.push_back (0.999);
+  sols.push_back (0.001);
+  // (using points just inside the ends, so that an endpoint is evaulated
+  //  if it falls within rounding error of L or R and the curve lies inside)
+
+  Interval iv;
+  for (vsize i = sols.size (); i--;)
+    {
+      Offset p (curve_point (sols[i]));
+      if (p[ax] >= l && p[ax] <= r)
+        iv.add_point (p[bx]);
+    }
+
+  //  or intersections of the curve with the bounding lines at L and R.
+  Interval lr (l, r);
+  for (LEFT_and_RIGHT (dir))
+    {
+      vector<Real> v = get_other_coordinates (ax, lr[dir]);
+      for (vsize i = v.size (); i--;)
+        iv.add_point (v[i]);
+    }
+
+  if (iv.is_empty ())
+    {
+      programming_error ("Bezier curve does not cross region of concern");
+      return 0.0;
+    }
+
+  return iv.at (d);
+}
+
 /**
    Compute the bounding box dimensions in direction of A.
 */
 Interval
 Bezier::extent (Axis a) const
 {
-  int o = (a + 1)%NO_AXES;
+  int o = (a + 1) % NO_AXES;
   Offset d;
   d[Axis (o)] = 1.0;
   Interval iv;
@@ -228,10 +305,9 @@ Bezier::control_point_extent (Axis a) const
   for (int i = CONTROL_COUNT; i--;)
     ext.add_point (control_[i][a]);
 
-  return ext;      
+  return ext;
 }
 
-
 /**
    Flip around axis A
 */
@@ -246,9 +322,9 @@ Bezier::scale (Real x, Real y)
 }
 
 void
-Bezier::rotate (Real phi)
+Bezier::rotate (Real deg)
 {
-  Offset rot (complex_exp (Offset (0, phi)));
+  Offset rot (offset_directed (deg));
   for (int i = 0; i < CONTROL_COUNT; i++)
     control_[i] = complex_multiply (rot, control_[i]);
 }
@@ -265,7 +341,7 @@ Bezier::assert_sanity () const
 {
   for (int i = 0; i < CONTROL_COUNT; i++)
     assert (!isnan (control_[i].length ())
-           && !isinf (control_[i].length ()));
+            && !isinf (control_[i].length ()));
 }
 
 void
@@ -277,7 +353,6 @@ Bezier::reverse ()
   *this = b2;
 }
 
-
 /*
   Subdivide a bezier at T into LEFT_PART and RIGHT_PART
   using deCasteljau's algorithm.
@@ -287,15 +362,15 @@ Bezier::subdivide (Real t, Bezier *left_part, Bezier *right_part) const
 {
   Offset p[CONTROL_COUNT][CONTROL_COUNT];
 
-  for (int i = 0; i < CONTROL_COUNT ; i++)
+  for (int i = 0; i < CONTROL_COUNT; i++)
     p[i][CONTROL_COUNT - 1 ] = control_[i];
-  for (int j = CONTROL_COUNT - 2; j >= 0 ; j--)
-  for (int i = 0; i < CONTROL_COUNT -1; i++)
-    p[i][j] = p[i][j+1] + t * (p[i+1][j+1] - p[i][j+1]);
+  for (int j = CONTROL_COUNT - 2; j >= 0; j--)
+    for (int i = 0; i < CONTROL_COUNT - 1; i++)
+      p[i][j] = p[i][j + 1] + t * (p[i + 1][j + 1] - p[i][j + 1]);
   for (int i = 0; i < CONTROL_COUNT; i++)
     {
-      left_part->control_[i]=p[0][CONTROL_COUNT - 1 - i];
-      right_part->control_[i]=p[i][i];
+      left_part->control_[i] = p[0][CONTROL_COUNT - 1 - i];
+      right_part->control_[i] = p[i][i];
     }
 }
 
@@ -308,20 +383,20 @@ Bezier::extract (Real t_min, Real t_max) const
 {
   if ((t_min < 0) || (t_max) > 1)
     programming_error
-      ("bezier extract arguments outside of limits: curve may have bad shape");
+    ("bezier extract arguments outside of limits: curve may have bad shape");
   if (t_min >= t_max)
-    programming_error 
-      ("lower bezier extract value not less than upper value: curve may have bad shape");
+    programming_error
+    ("lower bezier extract value not less than upper value: curve may have bad shape");
   Bezier bez1, bez2, bez3, bez4;
   if (t_min == 0.0)
     bez2 = *this;
   else
-      subdivide (t_min, &bez1, &bez2);
+    subdivide (t_min, &bez1, &bez2);
   if (t_max == 1.0)
-      return bez2;
+    return bez2;
   else
-   {
-     bez2.subdivide ((t_max-t_min)/(1-t_min), &bez3, &bez4);
-     return bez3;
-  }
+    {
+      bez2.subdivide ((t_max - t_min) / (1 - t_min), &bez3, &bez4);
+      return bez3;
+    }
 }