]> git.donarmstrong.com Git - lilypond.git/blobdiff - lily/spacing-spanner.cc
Doc-de: update scheme tutorial
[lilypond.git] / lily / spacing-spanner.cc
index e69de29bb2d1d6434b8b29ae775ad8c2e48c5391..1af0ba372075b8746c3eb7c438d03b61129fc088 100644 (file)
@@ -0,0 +1,577 @@
+/*
+  This file is part of LilyPond, the GNU music typesetter.
+
+  Copyright (C) 1999--2012 Han-Wen Nienhuys <hanwen@xs4all.nl>
+
+  LilyPond is free software: you can redistribute it and/or modify
+  it under the terms of the GNU General Public License as published by
+  the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
+  (at your option) any later version.
+
+  LilyPond is distributed in the hope that it will be useful,
+  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+  GNU General Public License for more details.
+
+  You should have received a copy of the GNU General Public License
+  along with LilyPond.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
+*/
+
+#include "spacing-spanner.hh"
+
+#include <math.h>
+#include <cstdio>
+
+#include "spacing-options.hh"
+#include "international.hh"
+#include "main.hh"
+#include "moment.hh"
+#include "note-spacing.hh"
+#include "output-def.hh"
+#include "paper-column.hh"
+#include "paper-score.hh"
+#include "pointer-group-interface.hh"
+#include "separation-item.hh"
+#include "skyline-pair.hh"
+#include "spaceable-grob.hh"
+#include "spacing-interface.hh"
+#include "staff-spacing.hh"
+#include "system.hh"
+#include "warn.hh"
+
+vector<Grob *>
+Spacing_spanner::get_columns (Grob *me_grob)
+{
+  Spanner *me = dynamic_cast<Spanner *> (me_grob);
+  vector<Grob *> all (get_root_system (me)->used_columns ());
+  vsize start = binary_search (all, (Grob *)me->get_bound (LEFT),
+                               &Paper_column::less_than);
+  vsize end = binary_search (all, (Grob *) me->get_bound (RIGHT),
+                             &Paper_column::less_than);
+
+  all = vector<Grob *> (all.begin () + start,
+                        all.begin () + end + 1);
+  return all;
+}
+
+MAKE_SCHEME_CALLBACK (Spacing_spanner, set_springs, 1);
+SCM
+Spacing_spanner::set_springs (SCM smob)
+{
+  Spanner *me = unsmob_spanner (smob);
+
+  /*
+    can't use get_system () ? --hwn.
+  */
+  Spacing_options options;
+  options.init_from_grob (me);
+  vector<Grob *> cols = Spacing_spanner::get_columns (me);
+  set_explicit_neighbor_columns (cols);
+
+  prune_loose_columns (me, &cols, &options);
+  set_implicit_neighbor_columns (cols);
+  generate_springs (me, cols, &options);
+
+  return SCM_UNSPECIFIED;
+}
+
+/*
+  We want the shortest note that is also "common" in the piece, so we
+  find the shortest in each measure, and take the most frequently
+  found duration.
+
+  This probably gives weird effects with modern music, where every
+  note has a different duration, but hey, don't write that kind of
+  stuff, then.
+*/
+
+MAKE_SCHEME_CALLBACK (Spacing_spanner, calc_common_shortest_duration, 1);
+SCM
+Spacing_spanner::calc_common_shortest_duration (SCM grob)
+{
+  Spanner *me = unsmob_spanner (grob);
+
+  vector<Grob *> cols (get_columns (me));
+
+  /*
+    ascending in duration
+  */
+  vector<Rational> durations;
+  vector<int> counts;
+
+  Rational shortest_in_measure;
+  shortest_in_measure.set_infinite (1);
+
+  for (vsize i = 0; i < cols.size (); i++)
+    {
+      if (Paper_column::is_musical (cols[i]))
+        {
+          Moment *when = unsmob_moment (cols[i]->get_property ("when"));
+
+          /*
+            ignore grace notes for shortest notes.
+          */
+          if (when && when->grace_part_)
+            continue;
+
+          SCM st = cols[i]->get_property ("shortest-starter-duration");
+          Moment this_shortest = *unsmob_moment (st);
+          assert (this_shortest.to_bool ());
+          shortest_in_measure = min (shortest_in_measure, this_shortest.main_part_);
+        }
+      else if (!shortest_in_measure.is_infinity ()
+               && Paper_column::is_breakable (cols[i]))
+        {
+          vsize j = 0;
+          for (; j < durations.size (); j++)
+            {
+              if (durations[j] > shortest_in_measure)
+                {
+                  counts.insert (counts.begin () + j, 1);
+                  durations.insert (durations.begin () + j, shortest_in_measure);
+                  break;
+                }
+              else if (durations[j] == shortest_in_measure)
+                {
+                  counts[j]++;
+                  break;
+                }
+            }
+
+          if (durations.size () == j)
+            {
+              durations.push_back (shortest_in_measure);
+              counts.push_back (1);
+            }
+
+          shortest_in_measure.set_infinite (1);
+        }
+    }
+
+  vsize max_idx = VPOS;
+  int max_count = 0;
+  for (vsize i = durations.size (); i--;)
+    {
+      if (counts[i] >= max_count)
+        {
+          max_idx = i;
+          max_count = counts[i];
+        }
+    }
+
+  SCM bsd = me->get_property ("base-shortest-duration");
+  Rational d = Rational (1, 8);
+  if (Moment *m = unsmob_moment (bsd))
+    d = m->main_part_;
+
+  if (max_idx != VPOS)
+    d = min (d, durations[max_idx]);
+
+  return Moment (d).smobbed_copy ();
+}
+
+void
+Spacing_spanner::generate_pair_spacing (Grob *me,
+                                        Paper_column *left_col, Paper_column *right_col,
+                                        Paper_column *after_right_col,
+                                        Spacing_options const *options)
+{
+  if (Paper_column::is_musical (left_col))
+    {
+      if (!Paper_column::is_musical (right_col)
+          && (options->float_nonmusical_columns_ || to_boolean (right_col->get_property ("maybe-loose")))
+          && after_right_col
+          && Paper_column::is_musical (after_right_col))
+        {
+          /*
+            TODO: should generate rods to prevent collisions.
+          */
+          musical_column_spacing (me, left_col, after_right_col, options);
+          right_col->set_object ("between-cols", scm_cons (left_col->self_scm (),
+                                                           after_right_col->self_scm ()));
+        }
+      else
+        musical_column_spacing (me, left_col, right_col, options);
+
+      if (Item *rb = right_col->find_prebroken_piece (LEFT))
+        musical_column_spacing (me, left_col, rb, options);
+    }
+  else
+    {
+      /*
+        The case that the right part is broken as well is rather
+        rare, but it is possible, eg. with a single empty measure,
+        or if one staff finishes a tad earlier than the rest.
+      */
+      Item *lb = left_col->find_prebroken_piece (RIGHT);
+      Item *rb = right_col->find_prebroken_piece (LEFT);
+
+      if (left_col && right_col)
+        breakable_column_spacing (me, left_col, right_col, options);
+
+      if (lb && right_col)
+        breakable_column_spacing (me, lb, right_col, options);
+
+      if (left_col && rb)
+        breakable_column_spacing (me, left_col, rb, options);
+
+      if (lb && rb)
+        breakable_column_spacing (me, lb, rb, options);
+    }
+}
+
+static void
+set_column_rods (vector<Grob *> const &cols, Real padding)
+{
+  /* distances[i] will be the minimum distance between column i and column i+1 */
+  vector<Real> distances;
+
+  for (vsize i = 1; i < cols.size (); i++)
+    {
+      assert (distances.size () == i - 1);
+
+      Item *r = dynamic_cast<Item *> (cols[i]);
+      Item *rb = r->find_prebroken_piece (LEFT);
+
+      if (Separation_item::is_empty (r) && (!rb || Separation_item::is_empty (rb)))
+        {
+          distances.push_back (0);
+          continue;
+        }
+
+      Skyline_pair *skys = Skyline_pair::unsmob (r->get_property ("horizontal-skylines"));
+      Real right_stickout = skys ? (*skys)[LEFT].max_height () : 0.0;
+
+      /* min rather than max because right-stickout will be negative if the right-hand column
+         sticks out a lot to the left */
+      right_stickout = min (right_stickout,
+                            Separation_item::conditional_skyline (r, cols[i - 1]).max_height ());
+
+      Drul_array<Item *> r_cols (r, rb);
+      Drul_array<Real> cur_dist (0.0, 0.0);
+
+      /* This is an inner loop and hence it is potentially quadratic. However, we only continue
+         as long as there is a rod to insert. Therefore, this loop will usually only execute
+         a constant number of times per iteration of the outer loop. */
+      for (vsize j = i; j--;)
+        {
+          Item *l = dynamic_cast<Item *> (cols[j]);
+          Item *lb = l->find_prebroken_piece (RIGHT);
+          Skyline_pair *skys = Skyline_pair::unsmob (l->get_property ("horizontal-skylines"));
+          Real left_stickout = skys ? (*skys)[RIGHT].max_height () : 0.0;
+          bool done = true;
+
+          Direction d = LEFT;
+          do
+            {
+              if (j < i - 1)
+                cur_dist[d] += distances[j];
+
+              Item *r_col = r_cols[d];
+              bool touches = right_stickout - left_stickout + cur_dist[d] < 0.0;
+              Real dist = 0.0;
+
+              /* we set a distance for the line-starter column even if its non-broken counterpart
+                 doesn't touch the right column. */
+              if (lb)
+                Separation_item::set_distance (lb, r_col, padding);
+
+              if (touches || j == i - 1)
+                dist = Separation_item::set_distance (l, r_col, padding);
+
+              if (j == i - 1 && d == LEFT)
+                distances.push_back (dist);
+
+              if (j == i - 1)
+                cur_dist[d] = distances[j];
+
+              cur_dist[d] = max (cur_dist[d], dist);
+              done = done && !touches;
+            }
+          while (flip (&d) != LEFT && rb);
+
+          /* we need the empty check for gregorian notation, where there are a lot of
+             extraneous paper-columns that we need to skip over */
+          if (done && !Separation_item::is_empty (l))
+            break;
+        }
+    }
+}
+
+void
+Spacing_spanner::generate_springs (Grob *me,
+                                   vector<Grob *> const &cols,
+                                   Spacing_options const *options)
+{
+  Paper_column *prev = dynamic_cast<Paper_column *> (cols[0]);
+  for (vsize i = 1; i < cols.size (); i++)
+    {
+      Paper_column *col = dynamic_cast<Paper_column *> (cols[i]);
+      Paper_column *next = (i + 1 < cols.size ()) ? dynamic_cast<Paper_column *> (cols[i + 1]) : 0;
+
+      generate_pair_spacing (me, prev, col, next, options);
+
+      prev = col;
+    }
+
+  Real padding = robust_scm2double (prev->get_property ("padding"), 0.1);
+  set_column_rods (cols, padding);
+}
+
+/*
+  Generate the space between two musical columns LEFT_COL and RIGHT_COL.
+*/
+void
+Spacing_spanner::musical_column_spacing (Grob *me,
+                                         Item *left_col,
+                                         Item *right_col,
+                                         Spacing_options const *options)
+{
+  Real base_note_space = note_spacing (me, left_col, right_col, options);
+  Spring spring;
+
+  if (options->stretch_uniformly_)
+    spring = Spring (base_note_space, 0.0);
+  else
+    {
+      vector<Spring> springs;
+      extract_grob_set (left_col, "spacing-wishes", wishes);
+
+      for (vsize i = 0; i < wishes.size (); i++)
+        {
+          Grob *wish = wishes[i];
+          if (Spacing_interface::left_column (wish) != left_col)
+            {
+              /* This shouldn't really happen, but the ancient music
+                 stuff really messes up the spacing code, grrr
+              */
+              continue;
+            }
+
+          extract_grob_set (wish, "right-items", right_items);
+          bool found_matching_column = false;
+          for (vsize j = 0; j < right_items.size (); j++)
+            {
+              Item *it = dynamic_cast<Item *> (right_items[j]);
+              if (it && (right_col == it->get_column ()
+                         || right_col->original () == it->get_column ()))
+                found_matching_column = true;
+            }
+
+          /*
+            This is probably a waste of time in the case of polyphonic
+            music.  */
+          if (found_matching_column && Note_spacing::has_interface (wish))
+            {
+              Real inc = options->increment_;
+              Grob *gsp = unsmob_grob (left_col->get_object ("grace-spacing"));
+              if (gsp && Paper_column::when_mom (left_col).grace_part_)
+                {
+                  Spacing_options grace_opts;
+                  grace_opts.init_from_grob (gsp);
+                  inc = grace_opts.increment_;
+                }
+              springs.push_back (Note_spacing::get_spacing (wish, right_col, base_note_space, inc));
+            }
+        }
+
+      if (springs.empty ())
+        {
+
+          if (!Paper_column::is_musical (right_col))
+            {
+              /*
+                There used to be code that examined left_col->extent
+                (X_AXIS), but this is resulted in unexpected wide
+                spacing, because the width of s^"text" output is also
+                taken into account here.
+               */
+              spring = Spring (max (base_note_space, options->increment_),
+                               options->increment_);
+            }
+          else
+            {
+              /*
+                Min distance should be 0.0. If there are no spacing
+                wishes, we're probably dealing with polyphonic spacing
+                of hemiolas.
+              */
+              spring = Spring (base_note_space, 0.0);
+            }
+        }
+      else
+        spring = merge_springs (springs);
+    }
+
+  if (Paper_column::when_mom (right_col).grace_part_
+      && !Paper_column::when_mom (left_col).grace_part_)
+    {
+      /*
+        Ugh. 0.8 is arbitrary.
+      */
+      spring *= 0.8;
+    }
+
+  /*
+    TODO: make sure that the space doesn't exceed the right margin.
+  */
+  if (options->packed_)
+    {
+      /*
+        In packed mode, pack notes as tight as possible.  This makes
+        sense mostly in combination with ragged-right mode: the notes
+        are then printed at minimum distance.  This is mostly useful
+        for ancient notation, but may also be useful for some flavours
+        of contemporary music.  If not in ragged-right mode, lily will
+        pack as many bars of music as possible into a line, but the
+        line will then be stretched to fill the whole linewidth.
+
+        Note that we don't actually pack things as tightly as possible:
+        we don't allow the next column to begin before this one ends.
+      */
+      /* FIXME: the else clause below is the "right" thing to do,
+         but we can't do it because of all the empty columns that the
+         ligature-engravers leave lying around. In that case, the extent of
+         the column is incorrect because it includes note-heads that aren't
+         there. We get around this by only including the column extent if
+         the left-hand column is "genuine". This is a dirty hack and it
+         should be fixed in the ligature-engravers. --jneem
+      */
+      if (Paper_column::is_extraneous_column_from_ligature (left_col))
+        spring.set_distance (spring.min_distance ());
+      else
+        spring.set_distance (max (left_col->extent (left_col, X_AXIS)[RIGHT],
+                                  spring.min_distance ()));
+
+      spring.set_inverse_stretch_strength (1.0);
+    }
+
+  Spaceable_grob::add_spring (left_col, right_col, spring);
+}
+
+/*
+  Check if COL fills the whole measure.
+ */
+bool
+Spacing_spanner::fills_measure (Grob *me, Item *left, Item *col)
+{
+  System *sys = get_root_system (me);
+  Item *next = sys->column (col->get_column ()->get_rank () + 1);
+  if (!next)
+    return false;
+
+  if (Paper_column::is_musical (next)
+      || Paper_column::is_musical (left)
+      || !Paper_column::is_musical (col)
+      || !Paper_column::is_used (next))
+    return false;
+
+  Moment dt
+    = Paper_column::when_mom (next) - Paper_column::when_mom (col);
+
+  Moment *len = unsmob_moment (left->get_property ("measure-length"));
+  if (!len)
+    return false;
+
+  /*
+    Don't check for exact measure length, since ending measures are
+    often shortened due to pickups.
+   */
+  if (dt.main_part_ > len->main_part_ / Rational (2)
+      && (next->is_broken ()
+          || next->break_status_dir ()))
+    return true;
+
+  return false;
+}
+
+/*
+  Read hints from L and generate springs.
+*/
+void
+Spacing_spanner::breakable_column_spacing (Grob *me, Item *l, Item *r,
+                                           Spacing_options const *options)
+{
+  vector<Spring> springs;
+  Spring spring;
+
+  Real full_measure_space = 0.0;
+  if (Paper_column::is_musical (r)
+      && l->break_status_dir () == CENTER
+      && fills_measure (me, l, r))
+    full_measure_space = robust_scm2double (l->get_property ("full-measure-extra-space"), 1.0);
+
+  Moment dt = Paper_column::when_mom (r) - Paper_column::when_mom (l);
+
+  if (dt == Moment (0, 0))
+    {
+      extract_grob_set (l, "spacing-wishes", wishes);
+
+      for (vsize i = 0; i < wishes.size (); i++)
+        {
+          Item *spacing_grob = dynamic_cast<Item *> (wishes[i]);
+
+          if (!spacing_grob || !Staff_spacing::has_interface (spacing_grob))
+            continue;
+
+          /*
+            column for the left one settings should be ok due automatic
+            pointer munging.
+          */
+          assert (spacing_grob->get_column () == l);
+
+          springs.push_back (Staff_spacing::get_spacing (spacing_grob, r,
+                                                         full_measure_space));
+        }
+    }
+
+  if (springs.empty ())
+    spring = standard_breakable_column_spacing (me, l, r, options);
+  else
+    spring = merge_springs (springs);
+
+  if (Paper_column::when_mom (r).grace_part_)
+    {
+      /*
+        Correct for grace notes.
+
+        Ugh. The 0.8 is arbitrary.
+      */
+      spring *= 0.8;
+    }
+
+  if (options->stretch_uniformly_ && l->break_status_dir () != RIGHT)
+    {
+      spring.set_min_distance (0.0);
+      spring.set_default_strength ();
+    }
+
+  Spaceable_grob::add_spring (l, r, spring);
+}
+
+ADD_INTERFACE (Spacing_spanner,
+               "The space taken by a note is dependent on its duration."
+               "  Doubling a duration adds @code{spacing-increment} to the"
+               " space.  The most common shortest note gets"
+               " @code{shortest-duration-space}.  Notes that are even shorter"
+               " are spaced proportonial to their duration.\n"
+               "\n"
+               "Typically, the increment is the width of a black note head."
+               "  In a piece with lots of 8th notes, and some 16th notes, the"
+               " eighth note gets a 2@tie{}note heads width (i.e., the space"
+               " following a note is a 1@tie{}note head width).  A 16th note"
+               " is followed by 0.5 note head width.  The quarter note is"
+               " followed by 3@tie{}NHW, the half by 4@tie{}NHW, etc.",
+
+               /* properties */
+               "average-spacing-wishes "
+               "base-shortest-duration "
+               "common-shortest-duration "
+               "packed-spacing "
+               "shortest-duration-space "
+               "spacing-increment "
+               "strict-grace-spacing "
+               "strict-note-spacing "
+               "uniform-stretching "
+              );
+