]> git.donarmstrong.com Git - lilypond.git/blobdiff - lily/spacing-spanner.cc
release: 1.5.4
[lilypond.git] / lily / spacing-spanner.cc
index e69de29bb2d1d6434b8b29ae775ad8c2e48c5391..636757b94d611417921ce30880521fbb6d5f0b24 100644 (file)
@@ -0,0 +1,616 @@
+/*   
+  spacing-spanner.cc --  implement Spacing_spanner
+  
+  source file of the GNU LilyPond music typesetter
+  
+  (c) 1999--2001 Han-Wen Nienhuys <hanwen@cs.uu.nl>
+  
+ */
+
+#include "spacing-spanner.hh"
+#include "paper-column.hh"
+#include "dimensions.hh"
+#include "paper-def.hh"
+#include "warn.hh"
+#include "paper-score.hh"
+#include "line-of-score.hh"
+#include "misc.hh"
+
+void
+Spacing_spanner::set_interface (Grob*me)
+{
+  me->set_extent_callback (SCM_EOL, X_AXIS);
+  me->set_extent_callback (SCM_EOL, Y_AXIS) ; 
+}
+
+#if 0  
+struct Note_run
+{
+  Array<int> idxes;
+  int start, end;
+  Moment duration;
+  int count;
+};
+
+int
+column_compare (Grob  *const &t1, Grob *const &t2)
+{
+  return Moment::compare (Paper_column::when_mom (t1),
+                         Paper_column::when_mom (t2));
+}
+
+
+Note_run
+run_length (Moment dt, int i, Array<Moment> const &moms,
+           Link_array<Note_run> runs)
+{
+  int k = 0;
+  Array<int> idxes;
+
+  idxes.push (i);
+  while (1)
+    {
+      Moment next = moms[i] + dt;
+      while (i < moms.size () && moms[i] < next)
+       i++;
+      if (i == moms.size () || moms[i] != next)
+       break;
+
+      idxes.push (i);
+      k++;
+    }
+
+  Moment dur = idxes.size ()
+}
+
+void
+find_runs (Grob*me, Link_array<Grob> cols) 
+{
+  Link_array<Grob> filter_cols;
+  Array<Moment> col_moments;
+  for (int i = 0; i < cols.size (); i++)
+    {
+      Moment w =  Paper_column::when_mom (cols[i]);
+      
+      if (!w.grace_part_ && Paper_column::musical_b (cols[i]))
+       {
+         filter_cols.push (cols[i]);
+         col_moments.push (w);
+       }
+    }
+
+  Moment end_mom = col_moments.top ();
+  for (int i = 0; i < col_moments.size () ; i++)
+    {
+      for (int j = i+1; j < col_moments.size (); j++)
+       {
+         Moment dt = Paper_column::col_momentsfilter_cols 
+       }
+    }
+}
+#endif  
+
+/*
+
+  The algorithm is partly taken from :
+
+  John S. Gourlay. ``Spacing a Line of Music,'' Technical Report
+  OSU-CISRC-10/87-TR35, Department of Computer and Information
+  Science, The Ohio State University, 1987.
+
+  TOO HAIRY.
+
+  TODO: write comments 
+  
+ */
+void
+Spacing_spanner::do_measure (Grob*me, Link_array<Grob> const & cols) 
+{
+  Moment shortest;
+  Moment mean_shortest;
+
+  /*
+    space as if this duration  is present. 
+   */
+  Moment base_shortest_duration = *unsmob_moment (me->get_grob_property ("maximum-duration-for-spacing"));
+  shortest.set_infinite (1);
+
+  int n = 0;
+  for (int i =0 ; i < cols.size (); i++)  
+    {
+      if (Paper_column::musical_b (cols[i]))
+       {
+         Moment *when = unsmob_moment (cols[i]->get_grob_property  ("when"));
+
+         /*
+           ignore grace notes for shortest notes.
+          */
+         if (when && when->grace_part_)
+           continue;
+         
+         SCM  st = cols[i]->get_grob_property ("shortest-starter-duration");
+         Moment this_shortest = *unsmob_moment (st);
+         shortest = shortest <? this_shortest;
+         if (!mean_shortest.main_part_.infty_b ())
+           {
+             n++;
+             mean_shortest += this_shortest;
+           }
+       }
+    }
+  mean_shortest /= n;
+
+  Array<Spring> springs;
+  for (int i= 0; i < cols.size () - 1; i++)
+    {
+      Item * l = dynamic_cast<Item*> (cols[i]);
+      Item * r =  dynamic_cast<Item*> (cols[i+1]);
+      Item * lb = dynamic_cast<Item*> (l->find_prebroken_piece (RIGHT));
+      Item * rb = dynamic_cast<Item*> (r->find_prebroken_piece (LEFT));
+
+      Item* combinations[4][2]={{l,r}, {lb,r}, {l,rb},{lb,rb}};
+
+
+      /*
+       left refers to the space that is associated with items of the left column, so you have
+
+         LC  <- left_space -><- right_space -> RC
+              <-    total space              ->
+             
+
+        typically, right_space is non-zero when there are
+        accidentals in RC
+         
+       */
+      for (int j=0; j < 4; j++)
+       {
+         Paper_column * lc = dynamic_cast<Paper_column*> (combinations[j][0]);
+         Paper_column *rc = dynamic_cast<Paper_column*> (combinations[j][1]);
+         if (!lc || !rc)
+           continue;
+
+         Spring s;
+         s.item_l_drul_[LEFT] = lc;
+         s.item_l_drul_[RIGHT] = rc;
+         
+         SCM hint = lc->get_grob_property ("extra-space");
+         SCM next_hint = rc->get_grob_property ("extra-space");
+         SCM stretch_hint = lc->get_grob_property ("stretch-distance");
+         SCM next_stretch_hint = rc->get_grob_property ("stretch-distance");     
+
+         Real left_distance = 0;
+         if (gh_pair_p (hint))
+           {
+             left_distance = gh_scm2double (gh_cdr (hint)); 
+           }
+          // 2nd condition should be (i+1 < col_count ()), ie. not the last column in score.  FIXME
+         else if (!Paper_column::musical_b (lc) && i+1 < cols.size ()) 
+           {
+             left_distance= default_bar_spacing (me,lc,rc,shortest <? base_shortest_duration);
+           }
+         else if (Paper_column::musical_b ( lc))
+           {
+             left_distance  = note_spacing (me,lc, rc, shortest <? base_shortest_duration);
+           }
+         else
+             programming_error ("uninitialised left_distance");
+         
+         s.distance_f_ = left_distance;
+
+         /*
+           Only do tight spaces *after* barlines (breakable columns),
+           not before.
+
+           We want the space before barline to be like the note
+           spacing in the measure.
+         */
+         SCM sfac =lc->get_grob_property ("space-factor");
+         if (gh_number_p (lc->get_grob_property ("column-space-strength"))
+             && (Item::breakable_b (lc) || lc->original_l_))
+           {
+             s.strength_f_ =
+               gh_scm2double (lc->get_grob_property ("column-space-strength"));
+           }
+         else if (gh_number_p (sfac))
+           left_distance *= gh_scm2double (sfac);
+
+         
+         Real right_dist = 0.0;
+         if (gh_pair_p (next_hint))
+           {
+             right_dist += - gh_scm2double (gh_car (next_hint));
+           }
+         else
+           {
+             Interval ext (rc->extent (rc, X_AXIS));
+             right_dist =  ext.empty_b () ? 0.0 : - ext [LEFT];
+           }
+
+         /*
+           don't want to create too much extra space for accidentals
+         */
+         if (Paper_column::musical_b (rc))
+          {
+             if (to_boolean (rc->get_grob_property ("contains-grace")))
+               right_dist *= gh_scm2double (rc->get_grob_property ("before-grace-spacing-factor")); // fixme.
+             else
+               right_dist *= gh_scm2double (lc->get_grob_property ("before-musical-spacing-factor"));
+          }
+
+         s.distance_f_ = left_distance + right_dist;
+           
+         Real stretch_dist = 0.;
+         if (gh_number_p (stretch_hint))
+           stretch_dist += gh_scm2double (stretch_hint);
+         else
+           stretch_dist += left_distance;
+         
+         if (gh_pair_p (next_stretch_hint))
+           // see regtest spacing-tight
+           stretch_dist += - gh_scm2double (gh_car (next_stretch_hint));
+         else
+           stretch_dist += right_dist;
+
+         if (s.distance_f_ <0)
+           {
+             programming_error ("Negative dist, setting to 1.0 PT");
+             s.distance_f_ = 1.0;
+           }
+         if (stretch_dist == 0.0)
+           {
+             /*
+               \bar "".  We give it 0 space, with high strength. 
+              */
+             s.strength_f_ = 20.0; 
+           }
+         else
+           s.strength_f_ /= stretch_dist;
+         
+         springs.push (s);
+       }
+    }
+
+  Spacing_spanner::stretch_to_regularity (me, &springs, cols);
+  for (int i=springs.size (); i --;)
+    springs[i].add_to_cols ();
+}
+
+/*
+  Look at COLS, searching for columns that have 'regular-distance-to
+  set. A sequence of columns that have this property set should have
+  an equal distance (an equispaced run). Extract the projected
+  distance from SPRINGS, and scale SPRINGS for the equispaced run, to the
+  widest space necessary.
+
+
+  TODO:
+  
+  -- inefficient code; maybe it is easier to twiddle with the springs
+  after they've become grob properties (ie. have their
+  minimum-distances set)
+
+  -- does not adjust strength field of the springs very well: result
+  awkward spacing at the start of a line. (?)
+
+  -- will be confused when there are multiple equispaced runs in a measure.
+
+  -- dealing with springs for line breaks is a little tricky; in any
+  case, we will only space per measure.
+
+  -- we scale to actual distances, not to optical effects. Eg. if the
+  equispaced run contains optical corrections, then the scaling will
+  cancel those.
+
+  -- Regular_spacing_engraver doesn't mark the first column of the
+  next bar, making the space before a barline too short, in this case
+
+
+       x<- 16ths--> x(8th)
+       x(8th)       x(8th)      <- equispaced run.      
+  
+*/
+
+void
+Spacing_spanner::stretch_to_regularity (Grob *me,
+                                       Array<Spring> * springs,
+                                       Link_array<Grob> const & cols)
+{
+  /*
+    Find the starting column of the run. REGULAR-DISTANCE-TO points
+    back to a previous column, so we look ahead to find a column
+    pointing back to the first one.
+    
+   */
+  Grob    * first_regular_spaced_col = 0;
+  for (int i = 0 ;  i <  cols.size () && !first_regular_spaced_col; i++)
+    {
+      SCM rdt = cols[i]->get_grob_property ("regular-distance-to");
+      if (cols.find_l (unsmob_grob (rdt)))
+       first_regular_spaced_col = unsmob_grob (rdt);
+    }
+  for (int i = springs->size ();  i-- ;)
+    springs->elem (i).set_to_cols ();
+  
+  int i;
+  for (i = 0; i < springs->size ()
+        && springs->elem (i).item_l_drul_[RIGHT] != first_regular_spaced_col;
+       i++)
+    ;
+
+
+  if (i==springs->size ())
+    return ;
+    
+  Real maxdist = 0.0;
+  Real dist  =0.0;
+  Grob *last_col = first_regular_spaced_col;
+  Grob *last_regular_spaced_col = first_regular_spaced_col;
+  
+
+  /*
+    find the max distance for this run. 
+   */
+  for (int j = i;  j < springs->size (); j++)
+    {
+      Spring *s = &(springs->elem_ref (j));
+      if (s->item_l_drul_[LEFT] != last_col)
+       continue;
+      
+      dist += s->distance_f_;
+
+      last_col = s->item_l_drul_[RIGHT];
+      SCM rdt = last_col->get_grob_property ("regular-distance-to");
+      if (unsmob_grob (rdt) == last_regular_spaced_col)
+       {
+         maxdist = maxdist >? dist;
+         dist = 0.0;
+         last_regular_spaced_col = last_col;
+       }
+
+    }
+
+  /*
+    Scale the springs
+   */
+  dist =0.0;
+  last_col =  first_regular_spaced_col;
+  last_regular_spaced_col = first_regular_spaced_col;
+  for (int j = i;   j < springs->size (); j++)
+    {
+      Spring *s = &springs->elem_ref (j);
+      if (s->item_l_drul_[LEFT] != last_col)
+       continue;
+      dist += s->distance_f_;
+
+      last_col = s->item_l_drul_[RIGHT];
+      SCM rdt = last_col->get_grob_property ("regular-distance-to");
+      if (unsmob_grob (rdt) == last_regular_spaced_col)
+       {
+         do {
+           springs->elem_ref (i).distance_f_ *= maxdist / dist;
+           springs->elem_ref (i).strength_f_ *= dist / maxdist;            
+         } while (i++ < j);
+         last_regular_spaced_col = last_col;
+         dist =0.0;
+       }
+    }
+}
+
+/**
+   Do something if breakable column has no spacing hints set.
+ */
+Real
+Spacing_spanner::default_bar_spacing (Grob*me, Grob *lc, Grob *rc,
+                                     Moment shortest) 
+{
+  Real symbol_distance = lc->extent (lc,X_AXIS)[RIGHT] ;
+  Real durational_distance = 0;
+  Moment delta_t = Paper_column::when_mom (rc) - Paper_column::when_mom (lc);
+
+  /*
+               ugh should use shortest_playing distance
+  */
+  if (delta_t)
+    {
+      durational_distance =  get_duration_space (me, delta_t, shortest);
+    }
+
+  return  symbol_distance >? durational_distance;
+}
+
+
+/**
+  Get the measure wide ant for arithmetic spacing.
+
+  @see
+  John S. Gourlay. ``Spacing a Line of Music,'' Technical Report
+  OSU-CISRC-10/87-TR35, Department of Computer and Information Science,
+  The Ohio State University, 1987.
+
+  */
+Real
+Spacing_spanner::get_duration_space (Grob*me, Moment d, Moment shortest) 
+{
+  Real log =  log_2 (shortest);
+  Real k = gh_scm2double (me->get_grob_property ("arithmetic-basicspace"))
+    - log;
+  
+  return (log_2 (d) + k) * gh_scm2double (me->get_grob_property ("arithmetic-multiplier"));
+}
+
+
+Real
+Spacing_spanner::note_spacing (Grob*me, Grob *lc, Grob *rc,
+                              Moment shortest) 
+{
+  Moment shortest_playing_len = 0;
+  SCM s = lc->get_grob_property ("shortest-playing-duration");
+
+  //  SCM s = lc->get_grob_property ("mean-playing-duration");  
+  if (unsmob_moment (s))
+    shortest_playing_len = *unsmob_moment (s);
+  
+  if (! shortest_playing_len)
+    {
+      programming_error ("can't find a ruling note at " + Paper_column::when_mom (lc).str ());
+      shortest_playing_len = 1;
+    }
+  
+  if (! shortest)
+    {
+      programming_error ("no minimum in measure at " + Paper_column::when_mom (lc).str ());
+      shortest = 1;
+    }
+  Moment delta_t = Paper_column::when_mom (rc) - Paper_column::when_mom (lc);
+  Real dist = get_duration_space (me, shortest_playing_len, shortest);
+
+
+  /*
+    ugh: 0.1 is an arbitrary distance.
+   */
+  dist *= (double) (delta_t.main_part_ / shortest_playing_len.main_part_)
+    + 0.1 * (double) (delta_t.grace_part_ / shortest_playing_len.main_part_);
+
+
+
+  /*
+    UGH: KLUDGE!
+  */
+  
+  if (delta_t > Moment (1,32))
+    dist += stem_dir_correction (me, lc,rc);
+
+
+  Moment *lm = unsmob_moment (lc->get_grob_property ("when"));
+  Moment *rm = unsmob_moment (rc->get_grob_property ("when"));
+
+  if (lm && rm)
+    {
+      if (lm->grace_part_ && rm->grace_part_)
+       dist *= 0.5;
+      else if (!rm->grace_part_ && lm->grace_part_)
+       dist *= 0.7;
+    }
+
+  
+  return dist;
+}
+
+
+/**
+   Correct for optical illusions. See [Wanske] p. 138. The combination
+   up-stem + down-stem should get extra space, the combination
+   down-stem + up-stem less.
+
+   This should be more advanced, since relative heights of the note
+   heads also influence required correction.
+
+   Also might not work correctly in case of multi voices or staff
+   changing voices
+
+   TODO: lookup correction distances?  More advanced correction?
+   Possibly turn this off?
+
+   TODO: have to check wether the stems are in the same staff.
+
+   This routine reads the DIR-LIST property of both its L and R arguments.  */
+Real
+Spacing_spanner::stem_dir_correction (Grob*me, Grob*l, Grob*r) 
+{
+  SCM dl = l->get_grob_property ("dir-list");
+  SCM dr = r->get_grob_property ("dir-list");
+  
+  if (scm_ilength (dl) != 1 || scm_ilength (dr) != 1)
+    return 0.;
+
+  dl = gh_car (dl);
+  dr = gh_car (dr);
+
+  assert (gh_number_p (dl) && gh_number_p (dr));
+  int d1 = gh_scm2int (dl);
+  int d2 = gh_scm2int (dr);
+
+  if (d1 == d2)
+    return 0.0;
+
+
+  Real correction = 0.0;
+  Real ssc = gh_scm2double (me->get_grob_property ("stem-spacing-correction"));
+
+  if (d1 && d2 && d1 * d2 == -1)
+    {
+      correction = d1 * ssc;
+    }
+  else
+    programming_error ("Stem directions not set correctly for optical correction");
+  return correction;
+}
+  
+
+MAKE_SCHEME_CALLBACK (Spacing_spanner, set_springs,1);
+SCM
+Spacing_spanner::set_springs (SCM smob)
+{
+  Grob *me = unsmob_grob (smob);
+  Link_array<Grob> all (me->pscore_l_->line_l_->column_l_arr ()) ;
+
+  int j = 0;
+
+  for (int i = 1; i < all.size (); i++)
+    {
+      Grob *sc = all[i];
+      if (Item::breakable_b (sc))
+        {
+         Link_array<Grob> measure (all.slice (j, i+1));          
+          do_measure (me, measure);
+         j = i;
+        }
+    }
+
+  /*
+    farewell, cruel world
+   */
+  me->suicide ();
+  return SCM_UNSPECIFIED;
+}
+
+
+
+/*
+  maximum-duration-for-spacing
+From: bf250@freenet.carleton.ca (John Sankey)
+To: gnu-music-discuss@gnu.org
+Subject: note spacing suggestion
+Date: Mon, 10 Jul 2000 11:28:03 -0400 (EDT)
+
+Currently, Lily spaces notes by starting with a basic distance,
+arithmetic_multiplier, which it applies to the minimum duration note
+of the bar. Then she adds a logarithmic increment, scaled from
+arithmetic_basicspace, for longer notes. (Then, columns are aligned
+and justified.) Fundamentally, this matches visual spacing to musical
+weight and works well.
+
+A lot of the time in music, I see a section basically in melodic
+notes that occasionally has a rapid ornamental run (scale). So, there
+will be a section in 1/4 notes, then a brief passage in 1/32nds, then
+a return to long notes. Currently, Lily gives the same horizontal
+space to the 1/32nd notes in their bar (even if set in small size as
+is commonly done for cadenzii) as she gives to 1/4 notes in bars
+where 1/4 note is the minimum duration. The resulting visual weight
+does not match the musical weight over the page.
+
+Looking at the music I am typesetting, I feel that Lily's spacing
+could be significantly improved if, with no change in the basic
+method used, arithmetic_multiplier could be applied referred to the
+same duration throughout a piece. Of course, the current method
+should be retained for those who have already set music in it, so I
+suggest a property called something like arithmetic_base=16 to fix
+1/16 duration as the reference for arithmetic_multiplier; the default
+would be a dynamic base is it is now.
+
+Does anyone else feel that this would be a useful improvement for
+their music? (Of course, if arithmetic_multiplier became a regular
+property, this could be used to achieve a similar result by
+tweaking.)
+  
+ */