]> git.donarmstrong.com Git - lilypond.git/blobdiff - lily/stem.cc
Run grand-replace (issue 3765)
[lilypond.git] / lily / stem.cc
index 8ba6f2b6c9cdba33022481ba5b0113d4abdecfbe..39a77a3858fea8ab3d6a7da92df1f26182830439 100644 (file)
@@ -1,9 +1,7 @@
 /*
-  stem.cc -- implement Stem
+  This file is part of LilyPond, the GNU music typesetter.
 
-  source file of the GNU LilyPond music typesetter
-
-  (c) 1996--2009 Han-Wen Nienhuys <hanwen@xs4all.nl>
+  Copyright (C) 1996--2014 Han-Wen Nienhuys <hanwen@xs4all.nl>
   Jan Nieuwenhuizen <janneke@gnu.org>
 
   TODO: This is way too hairy
   TODO: fix naming.
 
   Stem-end, chord-start, etc. is all confusing naming.
+
+  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/>.
+*/
+
+/*
+  Note that several internal functions have a calc_beam bool argument.
+  This argument means: "If set, acknowledge the fact that there is a beam
+  and deal with it.  If not, give me the measurements as if there is no beam."
+  Most pure functions are called WITHOUT calc_beam, whereas non-pure functions
+  are called WITH calc_beam.
+
+  The only exception to this is ::pure_height, which calls internal_pure_height
+  with "true" for calc_beam in order to trigger the calculations of other
+  pure heights in case there is a beam.  It passes false, however, to
+  internal_height and internal_pure_height for all subsequent iterations.
 */
 
 #include "stem.hh"
 #include "spanner.hh"
 
-#include <cmath>               // rint
+#include <cmath>                // rint
 using namespace std;
 
 #include "beam.hh"
@@ -54,7 +78,7 @@ Stem::set_beaming (Grob *me, int beam_count, Direction d)
       lst = scm_cons (scm_from_int (i), lst);
   else
     lst = SCM_BOOL_F;
-  
+
   index_set_cell (pair, d, lst);
 }
 
@@ -78,7 +102,7 @@ Stem::head_positions (Grob *me)
     {
       Drul_array<Grob *> e (extremal_heads (me));
       return Interval (Staff_symbol_referencer::get_position (e[DOWN]),
-                      Staff_symbol_referencer::get_position (e[UP]));
+                       Staff_symbol_referencer::get_position (e[UP]));
     }
   return Interval ();
 }
@@ -89,22 +113,56 @@ Stem::chord_start_y (Grob *me)
   Interval hp = head_positions (me);
   if (!hp.is_empty ())
     return hp[get_grob_direction (me)] * Staff_symbol_referencer::staff_space (me)
-      * 0.5;
+           * 0.5;
   return 0;
 }
 
-
-
 void
-Stem::set_stemend (Grob *me, Real se)
+Stem::set_stem_positions (Grob *me, Real se)
 {
   // todo: margins
   Direction d = get_grob_direction (me);
 
+  Grob *beam = unsmob_grob (me->get_object ("beam"));
   if (d && d * head_positions (me)[get_grob_direction (me)] >= se * d)
     me->warning (_ ("weird stem size, check for narrow beams"));
 
-  me->set_property ("stem-end-position", scm_from_double (se));
+  // trigger note collision mechanisms
+  Real stem_beg = internal_calc_stem_begin_position (me, false);
+  Real staff_space = Staff_symbol_referencer::staff_space (me);
+  Real half_space = staff_space * 0.5;
+
+  Interval height;
+  height[-d] = stem_beg * half_space;
+  height[d] = se * half_space + beam_end_corrective (me);
+
+  Real stemlet_length = robust_scm2double (me->get_property ("stemlet-length"),
+                                           0.0);
+  bool stemlet = stemlet_length > 0.0;
+
+  Grob *lh = get_reference_head (me);
+
+  if (!lh)
+    {
+      if (stemlet && beam)
+        {
+          Real beam_translation = Beam::get_beam_translation (beam);
+          Real beam_thickness = Beam::get_beam_thickness (beam);
+          int beam_count = beam_multiplicity (me).length () + 1;
+
+          height[-d] = (height[d] - d
+                        * (0.5 * beam_thickness
+                           + beam_translation * max (0, (beam_count - 1))
+                           + stemlet_length));
+        }
+      else if (!stemlet && beam)
+        height[-d] = height[d];
+      else if (stemlet && !beam)
+        me->programming_error ("Can't have a stemlet without a beam.");
+    }
+
+  me->set_property ("stem-begin-position", scm_from_double (height[-d] * 2 / staff_space));
+  me->set_property ("length", scm_from_double (height.length () * 2 / staff_space));
 }
 
 /* Note head that determines hshift for upstems
@@ -167,32 +225,35 @@ Stem::extremal_heads (Grob *me)
       Grob *n = heads[i];
       int p = Staff_symbol_referencer::get_rounded_position (n);
 
-      Direction d = LEFT;
-      do
-       {
-         if (d * p > d * extpos[d])
-           {
-             exthead[d] = n;
-             extpos[d] = p;
-           }
-       }
-      while (flip (&d) != DOWN);
+      for (LEFT_and_RIGHT (d))
+        {
+          if (d * p > d * extpos[d])
+            {
+              exthead[d] = n;
+              extpos[d] = p;
+            }
+        }
     }
   return exthead;
 }
 
-/* The positions, in ascending order.  */
+/* The staff positions, in ascending order.
+ * If FILTER, include the main column of noteheads only */
 vector<int>
-Stem::note_head_positions (Grob *me)
+Stem::note_head_positions (Grob *me, bool filter)
 {
   vector<int> ps;
   extract_grob_set (me, "note-heads", heads);
+  Grob *xref = common_refpoint_of_array (heads, me, X_AXIS);
 
   for (vsize i = heads.size (); i--;)
     {
       Grob *n = heads[i];
-      int p = Staff_symbol_referencer::get_rounded_position (n);
+      if (filter
+          && n->relative_coordinate (xref, X_AXIS) != 0.0)
+        continue;
 
+      int p = Staff_symbol_referencer::get_rounded_position (n);
       ps.push_back (p);
     }
 
@@ -214,58 +275,103 @@ Stem::add_head (Grob *me, Grob *n)
 bool
 Stem::is_invisible (Grob *me)
 {
-  return !is_normal_stem (me)
-    && (robust_scm2double (me->get_property ("stemlet-length"),
-                          0.0) == 0.0);
+  if (is_normal_stem (me))
+    return false;
+  else if (head_count (me))
+    return true;
+  else // if there are no note-heads, we might want stemlets
+    return 0.0 == robust_scm2double (me->get_property ("stemlet-length"), 0.0);
 }
 
-
 bool
 Stem::is_normal_stem (Grob *me)
 {
-  return head_count (me) && scm_to_int (me->get_property ("duration-log")) >= 1;
-}
+  if (!head_count (me))
+    return false;
 
+  return scm_to_int (me->get_property ("duration-log")) >= 1;
+}
 
 MAKE_SCHEME_CALLBACK (Stem, pure_height, 3)
 SCM
 Stem::pure_height (SCM smob,
-                  SCM /* start */,
-                  SCM /* end */)
+                   SCM /* start */,
+                   SCM /* end */)
 {
   Grob *me = unsmob_grob (smob);
-  Interval iv;
+  return ly_interval2scm (internal_pure_height (me, true));
+}
 
+Interval
+Stem::internal_pure_height (Grob *me, bool calc_beam)
+{
   if (!is_normal_stem (me))
-    return ly_interval2scm (iv);
+    return Interval (0.0, 0.0);
 
-  Real ss = Staff_symbol_referencer::staff_space (me);
-  Real rad = Staff_symbol_referencer::staff_radius (me);
+  Grob *beam = unsmob_grob (me->get_object ("beam"));
+
+  Interval iv = internal_height (me, false);
 
-  if (!to_boolean (me->get_property ("cross-staff")))
+  if (!beam)
+    return iv;
+  if (calc_beam)
     {
-      Real len = scm_to_double (calc_length (smob)) * ss / 2;
+      Interval overshoot;
       Direction dir = get_grob_direction (me);
+      for (DOWN_and_UP (d))
+        overshoot[d] = d == dir ? dir * infinity_f : iv[d];
+
+      vector<Interval> heights;
+      vector<Grob *> my_stems;
+      extract_grob_set (beam, "normal-stems", normal_stems);
+      for (vsize i = 0; i < normal_stems.size (); i++)
+        if (get_grob_direction (normal_stems[i]) == dir)
+          {
+            if (normal_stems[i] != me)
+              heights.push_back (Stem::internal_pure_height (normal_stems[i], false));
+            else
+              heights.push_back (iv);
+            my_stems.push_back (normal_stems[i]);
+          }
+      //iv.unite (heights.back ());
+      // look for cross staff effects
+      vector<Real> coords;
+      Grob *common = common_refpoint_of_array (my_stems, me, Y_AXIS);
+      Real min_pos = infinity_f;
+      Real max_pos = -infinity_f;
+      for (vsize i = 0; i < my_stems.size (); i++)
+        {
+          coords.push_back (my_stems[i]->pure_relative_y_coordinate (common, 0, INT_MAX));
+          min_pos = min (min_pos, coords[i]);
+          max_pos = max (max_pos, coords[i]);
+        }
+      for (vsize i = 0; i < heights.size (); i++)
+        {
+          heights[i][dir] += dir == DOWN
+                             ? coords[i] - max_pos
+                             : coords[i] - min_pos;
+        }
 
-      Interval hp = head_positions (me);
-      if (dir == UP)
-       iv = Interval (0, len);
-      else
-       iv = Interval (-len, 0);
-
-      if (!hp.is_empty ())
-       iv.translate (hp[dir] * ss / 2);
+      for (vsize i = 0; i < heights.size (); i++) iv.unite (heights[i]);
 
-      /* extend the stem (away from the head) to cover the staff */
-      if (dir == UP)
-       iv[UP] = max (iv[UP], rad * ss);
-      else
-       iv[DOWN] = min (iv[DOWN], -rad * ss);
+      for (vsize i = 0; i < my_stems.size (); i++)
+        cache_pure_height (my_stems[i], iv, heights[i]);
+      iv.intersect (overshoot);
     }
-  else
-    iv = Interval (-rad * ss, rad * ss);
 
-  return ly_interval2scm (iv);
+  return iv;
+}
+
+void
+Stem::cache_pure_height (Grob *me, Interval iv, Interval my_iv)
+{
+  Interval overshoot;
+  Direction dir = get_grob_direction (me);
+  for (DOWN_and_UP (d))
+    overshoot[d] = d == dir ? dir * infinity_f : my_iv[d];
+
+  iv.intersect (overshoot);
+  dynamic_cast<Item *> (me)->cache_pure_height (iv);
 }
 
 MAKE_SCHEME_CALLBACK (Stem, calc_stem_end_position, 1)
@@ -273,51 +379,48 @@ SCM
 Stem::calc_stem_end_position (SCM smob)
 {
   Grob *me = unsmob_grob (smob);
+  return scm_from_double (internal_calc_stem_end_position (me, true));
+}
 
+MAKE_SCHEME_CALLBACK (Stem, pure_calc_stem_end_position, 3)
+SCM
+Stem::pure_calc_stem_end_position (SCM smob,
+                                   SCM, /* start */
+                                   SCM /* end */)
+{
+  Grob *me = unsmob_grob (smob);
+  return scm_from_double (internal_calc_stem_end_position (me, false));
+}
+
+Real
+Stem::internal_calc_stem_end_position (Grob *me, bool calc_beam)
+{
   if (!head_count (me))
-    return scm_from_double (0.0);
+    return 0.0;
+
+  Grob *beam = get_beam (me);
+  Real ss = Staff_symbol_referencer::staff_space (me);
+  Direction dir = get_grob_direction (me);
 
-  if (Grob *beam = get_beam (me))
+  if (beam && calc_beam)
     {
       (void) beam->get_property ("quantized-positions");
-      return me->get_property ("stem-end-position");
+      return robust_scm2double (me->get_property ("length"), 0.0)
+             + dir * robust_scm2double (me->get_property ("stem-begin-position"), 0.0);
     }
-  
+
   vector<Real> a;
 
   /* WARNING: IN HALF SPACES */
-  Real length = robust_scm2double (me->get_property ("length"), 7);
-
-  Direction dir = get_grob_direction (me);
-  Interval hp = head_positions (me);
-  Real stem_end = dir ? hp[dir] + dir * length : 0;
-
-  /* TODO: change name  to extend-stems to staff/center/'()  */
-  bool no_extend = to_boolean (me->get_property ("no-stem-extend"));
-  if (!no_extend && dir * stem_end < 0)
-    stem_end = 0.0;
-
-  return scm_from_double (stem_end);
-}
-
-/* Length is in half-spaces (or: positions) here. */
-MAKE_SCHEME_CALLBACK (Stem, calc_length, 1)
-SCM
-Stem::calc_length (SCM smob)
-{
-  Grob *me = unsmob_grob (smob);
-  
   SCM details = me->get_property ("details");
   int durlog = duration_log (me);
 
-  Real ss = Staff_symbol_referencer::staff_space (me);
+  Real staff_rad = Staff_symbol_referencer::staff_radius (me);
   Real length = 7;
   SCM s = ly_assoc_get (ly_symbol2scm ("lengths"), details, SCM_EOL);
   if (scm_is_pair (s))
     length = 2 * scm_to_double (robust_list_ref (durlog - 2, s));
 
-  Direction dir = get_grob_direction (me);
-
   /* Stems in unnatural (forced) direction should be shortened,
      according to [Roush & Gourlay] */
   Interval hp = head_positions (me);
@@ -325,12 +428,26 @@ Stem::calc_length (SCM smob)
     {
       SCM sshorten = ly_assoc_get (ly_symbol2scm ("stem-shorten"), details, SCM_EOL);
       SCM scm_shorten = scm_is_pair (sshorten)
-       ? robust_list_ref (max (duration_log (me) - 2, 0), sshorten) : SCM_EOL;
-      Real shorten = 2* robust_scm2double (scm_shorten, 0);
-
-      /* On boundary: shorten only half */
-      if (abs (head_positions (me)[dir]) <= 1)
-       shorten *= 0.5;
+                        ? robust_list_ref (max (duration_log (me) - 2, 0), sshorten) : SCM_EOL;
+      Real shorten_property = 2 * robust_scm2double (scm_shorten, 0);
+      /*  change in length between full-size and shortened stems is executed gradually.
+          "transition area" = stems between full-sized and fully-shortened.
+          */
+      Real quarter_stem_length = 2 * scm_to_double (robust_list_ref (0, s));
+      /*  shortening_step = difference in length between consecutive stem lengths
+          in transition area. The bigger the difference between full-sized
+          and shortened stems, the bigger shortening_step is.
+          (but not greater than 1/2 and not smaller than 1/4).
+          value 6 is heuristic; it determines the suggested transition slope steepnesas.
+          */
+      Real shortening_step = min (max (0.25, (shorten_property / 6)), 0.5);
+      /*  Shortening of unflagged stems should begin on the first stem that sticks
+          more than 1 staffspace (2 units) out of the staff.
+          Shortening of flagged stems begins in the same moment as unflagged ones,
+          but not earlier than on the middle line note.
+          */
+      Real which_step = (min (1.0, quarter_stem_length - (2 * staff_rad) - 2.0)) + abs (hp[dir]);
+      Real shorten = min (max (0.0, (shortening_step * which_step)), shorten_property);
 
       length -= shorten;
     }
@@ -339,7 +456,7 @@ Stem::calc_length (SCM smob)
 
   /* Tremolo stuff.  */
   Grob *t_flag = unsmob_grob (me->get_object ("tremolo-flag"));
-  if (t_flag && !unsmob_grob (me->get_object ("beam")))
+  if (t_flag && (!unsmob_grob (me->get_object ("beam")) || !calc_beam))
     {
       /* Crude hack: add extra space if tremolo flag is there.
 
@@ -347,7 +464,7 @@ Stem::calc_length (SCM smob)
       (Stem_tremolo::raw_stencil () looks at the beam.) --hwn  */
 
       Real minlen = 1.0
-       + 2 * Stem_tremolo::vertical_length (t_flag) / ss;
+                    + 2 * Stem_tremolo::vertical_length (t_flag) / ss;
 
       /* We don't want to add the whole extent of the flag because the trem
          and the flag can overlap partly. beam_translation gives a good
@@ -366,9 +483,17 @@ Stem::calc_length (SCM smob)
         }
       length = max (length, minlen + 1.0);
     }
-  
-  return scm_from_double (length);
+
+  Real stem_end = dir ? hp[dir] + dir * length : 0;
+
+  /* TODO: change name  to extend-stems to staff/center/'()  */
+  bool no_extend = to_boolean (me->get_property ("no-stem-extend"));
+  if (!no_extend && dir * stem_end < 0)
+    stem_end = 0.0;
+
+  return stem_end;
 }
+
 /* The log of the duration (Number of hooks on the flag minus two)  */
 int
 Stem::duration_log (Grob *me)
@@ -381,14 +506,14 @@ MAKE_SCHEME_CALLBACK (Stem, calc_positioning_done, 1);
 SCM
 Stem::calc_positioning_done (SCM smob)
 {
-  Grob *me = unsmob_grob (smob);  
+  Grob *me = unsmob_grob (smob);
   if (!head_count (me))
     return SCM_BOOL_T;
 
   me->set_property ("positioning-done", SCM_BOOL_T);
-  
+
   extract_grob_set (me, "note-heads", ro_heads);
-  vector<Grob*> heads (ro_heads);
+  vector<Grob *> heads (ro_heads);
   vector_sort (heads, position_less);
   Direction dir = get_grob_direction (me);
 
@@ -407,8 +532,8 @@ Stem::calc_positioning_done (SCM smob)
 
   bool is_harmonic_centered = false;
   for (vsize i = 0; i < heads.size (); i++)
-    is_harmonic_centered = is_harmonic_centered 
-      || heads[i]->get_property ("style") == ly_symbol2scm ("harmonic");
+    is_harmonic_centered = is_harmonic_centered
+                           || heads[i]->get_property ("style") == ly_symbol2scm ("harmonic");
   is_harmonic_centered = is_harmonic_centered && is_invisible (me);
 
   Real w = hed->extent (hed, X_AXIS)[dir];
@@ -417,65 +542,66 @@ Stem::calc_positioning_done (SCM smob)
       Real amount = w - heads[i]->extent (heads[i], X_AXIS)[dir];
 
       if (is_harmonic_centered)
-       amount =
-         hed->extent (hed, X_AXIS).linear_combination (CENTER)
-         - heads[i]->extent (heads[i], X_AXIS).linear_combination (CENTER);
-      
-      heads[i]->translate_axis (amount, X_AXIS);
+        amount
+          = hed->extent (hed, X_AXIS).linear_combination (CENTER)
+            - heads[i]->extent (heads[i], X_AXIS).linear_combination (CENTER);
+
+      if (!isnan (amount)) // empty heads can produce NaN
+        heads[i]->translate_axis (amount, X_AXIS);
     }
   bool parity = true;
   Real lastpos = Real (Staff_symbol_referencer::get_position (heads[0]));
   for (vsize i = 1; i < heads.size (); i++)
     {
       Real p = Staff_symbol_referencer::get_position (heads[i]);
-      Real dy = fabs (lastpos- p);
+      Real dy = fabs (lastpos - p);
 
       /*
-       dy should always be 0.5, 0.0, 1.0, but provide safety margin
-       for rounding errors.
+        dy should always be 0.5, 0.0, 1.0, but provide safety margin
+        for rounding errors.
       */
       if (dy < 1.1)
-       {
-         if (parity)
-           {
-             Real ell = heads[i]->extent (heads[i], X_AXIS).length ();
+        {
+          if (parity)
+            {
+              Real ell = heads[i]->extent (heads[i], X_AXIS).length ();
 
-             Direction d = get_grob_direction (me);
-             /*
-               Reversed head should be shifted ell-thickness, but this
-               looks too crowded, so we only shift ell-0.5*thickness.
+              Direction d = get_grob_direction (me);
+              /*
+                Reversed head should be shifted ell-thickness, but this
+                looks too crowded, so we only shift ell-0.5*thickness.
 
-               This leads to assymetry: Normal heads overlap the
-               stem 100% whereas reversed heads only overlaps the
-               stem 50%
-             */
+                This leads to assymetry: Normal heads overlap the
+                stem 100% whereas reversed heads only overlaps the
+                stem 50%
+              */
 
-             Real reverse_overlap = 0.5;
-             heads[i]->translate_axis ((ell - thick * reverse_overlap) * d,
-                                       X_AXIS);
+              Real reverse_overlap = 0.5;
+              heads[i]->translate_axis ((ell - thick * reverse_overlap) * d,
+                                        X_AXIS);
 
-             if (is_invisible (me))
-               heads[i]->translate_axis (-thick * (2 - reverse_overlap) * d,
-                                         X_AXIS);
+              if (is_invisible (me))
+                heads[i]->translate_axis (-thick * (2 - reverse_overlap) * d,
+                                          X_AXIS);
 
-             /* TODO:
+              /* TODO:
 
-             For some cases we should kern some more: when the
-             distance between the next or prev note is too large, we'd
-             get large white gaps, eg.
+              For some cases we should kern some more: when the
+              distance between the next or prev note is too large, we'd
+              get large white gaps, eg.
 
-             |
+              |
               X|
-             |X  <- kern this.
-             |
-             X
-
-             */
-           }
-         parity = !parity;
-       }
+              |X  <- kern this.
+              |
+              X
+
+              */
+            }
+          parity = !parity;
+        }
       else
-       parity = true;
+        parity = true;
 
       lastpos = int (p);
     }
@@ -500,9 +626,9 @@ Stem::calc_direction (SCM smob)
       SCM dd = me->get_property ("default-direction");
       dir = to_dir (dd);
       if (!dir)
-       return me->get_property ("neutral-direction");
+        return me->get_property ("neutral-direction");
     }
-  
+
   return scm_from_int (dir);
 }
 
@@ -519,152 +645,86 @@ Stem::calc_default_direction (SCM smob)
     {
       int udistance = (int) (UP * hp[UP] - staff_center);
       int ddistance = (int) (DOWN * hp[DOWN] - staff_center);
-      
+
       dir = Direction (sign (ddistance - udistance));
     }
-  
+
   return scm_from_int (dir);
 }
 
-
+// note - height property necessary to trigger quantized beam positions
+// otherwise, we could just use Grob::stencil_height_proc
 MAKE_SCHEME_CALLBACK (Stem, height, 1);
 SCM
 Stem::height (SCM smob)
 {
   Grob *me = unsmob_grob (smob);
-  if (!is_normal_stem (me))
-    return ly_interval2scm (Interval ());
-  
-  Direction dir = get_grob_direction (me);
-  
-  Grob *beam = get_beam (me);
-  if (beam)
-    {
-      /* trigger set-stem-lengths. */
-      beam->get_property ("quantized-positions");
-    }
+  return ly_interval2scm (internal_height (me, true));
+}
 
-  /*
-    Can't get_stencil (), since that would cache stencils too early.
-    This causes problems with beams.
-   */
-  Stencil *stencil = unsmob_stencil (print (smob));
-  Interval iv = stencil ? stencil->extent (Y_AXIS) : Interval ();
+Grob *
+Stem::get_reference_head (Grob *me)
+{
+  return to_boolean (me->get_property ("avoid-note-head"))
+         ? last_head (me)
+         : first_head (me);
+}
+
+Real
+Stem::beam_end_corrective (Grob *me)
+{
+  Grob *beam = unsmob_grob (me->get_object ("beam"));
+  Direction dir = get_grob_direction (me);
   if (beam)
     {
       if (dir == CENTER)
-       {
-         programming_error ("no stem direction");
-         dir = UP;
-       }
-      iv[dir] += dir * Beam::get_thickness (beam) * 0.5;
+        {
+          programming_error ("no stem direction");
+          dir = UP;
+        }
+      return dir * Beam::get_beam_thickness (beam) * 0.5;
     }
-
-  return ly_interval2scm (iv);
+  return 0.0;
 }
 
-Real
-Stem::stem_end_position (Grob *me)
+Interval
+Stem::internal_height (Grob *me, bool calc_beam)
 {
-  return robust_scm2double (me->get_property ("stem-end-position"), 0);
-}
+  Grob *beam = get_beam (me);
+  if (!is_valid_stem (me) && !beam)
+    return Interval ();
 
-MAKE_SCHEME_CALLBACK (Stem, calc_flag, 1);
-SCM
-Stem::calc_flag (SCM smob)
-{
-  Grob *me = unsmob_grob (smob);
+  Direction dir = get_grob_direction (me);
 
-  int log = duration_log (me);
-  /*
-    TODO: maybe property stroke-style should take different values,
-    e.g. "" (i.e. no stroke), "single" and "double" (currently, it's
-    '() or "grace").  */
-  string flag_style;
-
-   SCM flag_style_scm = me->get_property ("flag-style");
-  if (scm_is_symbol (flag_style_scm))
-    flag_style = ly_symbol2string (flag_style_scm);
-
-  if (flag_style == "no-flag")
-    return Stencil ().smobbed_copy ();
-
-  bool adjust = true;
-
-  string staffline_offs;
-  if (flag_style == "mensural")
-    /* Mensural notation: For notes on staff lines, use different
-       flags than for notes between staff lines.  The idea is that
-       flags are always vertically aligned with the staff lines,
-       regardless if the note head is on a staff line or between two
-       staff lines.  In other words, the inner end of a flag always
-       touches a staff line.
-    */
-    {
-      if (adjust)
-        {
-          int p = (int) (rint (stem_end_position (me)));
-          staffline_offs
-            = Staff_symbol_referencer::on_line (me, p) ? "0" : "1";
-        }
-      else
-        staffline_offs = "2";
-     }
-  else
-    staffline_offs = "";
-
-  char dir = (get_grob_direction (me) == UP) ? 'u' : 'd';
-  string font_char = flag_style
-    + to_string (dir) + staffline_offs + to_string (log);
-  Font_metric *fm = Font_interface::get_default_font (me);
-  Stencil flag = fm->find_by_name ("flags." + font_char);
-  if (flag.is_empty ())
-    me->warning (_f ("flag `%s' not found", font_char));
-
-  SCM stroke_style_scm = me->get_property ("stroke-style");
-  if (scm_is_string (stroke_style_scm))
+  if (beam && calc_beam)
     {
-      string stroke_style = ly_scm2string (stroke_style_scm);
-      if (!stroke_style.empty ())
-        {
-          string font_char = flag_style + to_string (dir) + stroke_style;
-          Stencil stroke = fm->find_by_name ("flags." + font_char);
-          if (stroke.is_empty ())
-            {
-              font_char = to_string (dir) + stroke_style;
-              stroke = fm->find_by_name ("flags." + font_char);
-            }
-          if (stroke.is_empty ())
-            me->warning (_f ("flag stroke `%s' not found", font_char));
-          else
-            flag.add_stencil (stroke);
-        }
-     }
+      /* trigger set-stem-lengths. */
+      (void) beam->get_property ("quantized-positions");
+    }
 
-  return flag.smobbed_copy ();
-}
+  /*
+    If there is a beam but no stem, slope calculations depend on this
+    routine to return where the stem end /would/ be.
+  */
+  if (calc_beam && !beam && !unsmob_stencil (me->get_property ("stencil")))
+    return Interval ();
+
+  Real y1 = robust_scm2double ((calc_beam
+                                ? me->get_property ("stem-begin-position")
+                                : me->get_pure_property ("stem-begin-position", 0, INT_MAX)),
+                               0.0);
+
+  Real y2 = dir * robust_scm2double ((calc_beam
+                                      ? me->get_property ("length")
+                                      : me->get_pure_property ("length", 0, INT_MAX)),
+                                     0.0)
+            + y1;
 
+  Real half_space = Staff_symbol_referencer::staff_space (me) * 0.5;
 
-Stencil
-Stem::flag (Grob *me)
-{
-  int log = duration_log (me);
-  if (log < 3
-      || unsmob_grob (me->get_object ("beam")))
-    return Stencil ();
+  Interval stem_y = Interval (min (y1, y2), max (y2, y1)) * half_space;
 
-  if (!is_normal_stem (me))
-    return Stencil ();
-
-  // This get_property call already evaluates the scheme function with
-  // the grob passed as argument! Thus, we only have to check if a valid
-  // stencil is returned.
-  SCM flag_style_scm = me->get_property ("flag");
-  if (Stencil *flag = unsmob_stencil (flag_style_scm)) {
-    return *flag;
-  } else {
-    return Stencil ();
-  }
+  return stem_y;
 }
 
 MAKE_SCHEME_CALLBACK (Stem, width, 1);
@@ -677,17 +737,12 @@ Stem::width (SCM e)
 
   if (is_invisible (me))
     r.set_empty ();
-  else if (unsmob_grob (me->get_object ("beam"))
-          || abs (duration_log (me)) <= 2)
+  else
     {
       r = Interval (-1, 1);
       r *= thickness (me) / 2;
     }
-  else
-    {
-      r = Interval (-1, 1) * thickness (me) * 0.5;
-      r.unite (flag (me).extent (X_AXIS));
-    }
+
   return ly_interval2scm (r);
 }
 
@@ -695,73 +750,120 @@ Real
 Stem::thickness (Grob *me)
 {
   return scm_to_double (me->get_property ("thickness"))
-    * Staff_symbol_referencer::line_thickness (me);
+         * Staff_symbol_referencer::line_thickness (me);
 }
 
-MAKE_SCHEME_CALLBACK (Stem, print, 1);
+MAKE_SCHEME_CALLBACK (Stem, calc_stem_begin_position, 1);
 SCM
-Stem::print (SCM smob)
+Stem::calc_stem_begin_position (SCM smob)
+{
+  Grob *me = unsmob_grob (smob);
+  return scm_from_double (internal_calc_stem_begin_position (me, true));
+}
+
+MAKE_SCHEME_CALLBACK (Stem, pure_calc_stem_begin_position, 3);
+SCM
+Stem::pure_calc_stem_begin_position (SCM smob,
+                                     SCM, /* start */
+                                     SCM /* end */)
 {
   Grob *me = unsmob_grob (smob);
+  return scm_from_double (internal_calc_stem_begin_position (me, false));
+}
+
+Real
+Stem::internal_calc_stem_begin_position (Grob *me, bool calc_beam)
+{
   Grob *beam = get_beam (me);
-    
-  Stencil mol;
+  Real ss = Staff_symbol_referencer::staff_space (me);
+  if (beam && calc_beam)
+    {
+      (void) beam->get_property ("quantized-positions");
+      return robust_scm2double (me->get_property ("stem-begin-position"), 0.0);
+    }
+
   Direction d = get_grob_direction (me);
+  Grob *lh = get_reference_head (me);
 
-  Real stemlet_length = robust_scm2double (me->get_property ("stemlet-length"),
-                                          0.0);
-  bool stemlet = stemlet_length > 0.0;
+  if (!lh)
+    return 0.0;
 
-  /* TODO: make the stem start a direction ?
-     This is required to avoid stems passing in tablature chords.  */
-  Grob *lh
-    = to_boolean (me->get_property ("avoid-note-head"))
-    ? last_head (me)
-    : first_head (me);
+  Real pos = Staff_symbol_referencer::get_position (lh);
 
-  if (!lh && !stemlet)
-    return SCM_EOL;
+  if (Grob *head = support_head (me))
+    {
+      Interval head_height = head->extent (head, Y_AXIS);
+      Real y_attach = Note_head::stem_attachment_coordinate (head, Y_AXIS);
 
-  if (!lh && stemlet && !beam)
-    return SCM_EOL;
+      y_attach = head_height.linear_combination (y_attach);
+      if (!isinf (y_attach) && !isnan (y_attach)) // empty heads
+        pos += d * y_attach * 2 / ss;
+    }
 
-  if (lh && robust_scm2int (lh->get_property ("duration-log"), 0) < 1) 
-    return SCM_EOL;
+  return pos;
+}
 
-  if (is_invisible (me))
-    return SCM_EOL;
 
-  Real y2 = robust_scm2double (me->get_property ("stem-end-position"), 0.0);
-  Real y1 = y2;
-  Real half_space = Staff_symbol_referencer::staff_space (me) * 0.5;
+MAKE_SCHEME_CALLBACK (Stem, pure_calc_length, 3);
+SCM
+Stem::pure_calc_length (SCM smob, SCM /*start*/, SCM /*end*/)
+{
+  Grob *me = unsmob_grob (smob);
+  Real beg = robust_scm2double (me->get_pure_property ("stem-begin-position", 0, INT_MAX), 0.0);
+  Real res = fabs (internal_calc_stem_end_position (me, false) - beg);
+  return scm_from_double (res);
+}
 
-  if (lh)
-    y2 = Staff_symbol_referencer::get_position (lh);
-  else if (stemlet)
+MAKE_SCHEME_CALLBACK (Stem, calc_length, 1);
+SCM
+Stem::calc_length (SCM smob)
+{
+  Grob *me = unsmob_grob (smob);
+  if (unsmob_grob (me->get_object ("beam")))
     {
-      Real beam_translation = Beam::get_beam_translation (beam);
-      Real beam_thickness = Beam::get_thickness (beam);
-      int beam_count = beam_multiplicity (me).length () + 1;
-
-      y2 -= d
-       * (0.5 * beam_thickness
-          + beam_translation * max (0, (beam_count - 1))
-          + stemlet_length) / half_space;
+      me->programming_error ("ly:stem::calc-length called but will not be used for beamed stem.");
+      return scm_from_double (0.0);
     }
 
-  Interval stem_y (min (y1, y2), max (y2, y1));
+  Real beg = robust_scm2double (me->get_property ("stem-begin-position"), 0.0);
+  Real res = fabs (internal_calc_stem_end_position (me, true) - beg);
+  return scm_from_double (res);
+}
 
-  if (Grob *head = support_head (me))
-    {
-      /*
-       must not take ledgers into account.
-      */
-      Interval head_height = head->extent (head, Y_AXIS);
-      Real y_attach = Note_head::stem_attachment_coordinate (head, Y_AXIS);
+bool
+Stem::is_valid_stem (Grob *me)
+{
+  /* TODO: make the stem start a direction ?
+     This is required to avoid stems passing in tablature chords.  */
+  Grob *lh = get_reference_head (me);
+  Grob *beam = unsmob_grob (me->get_object ("beam"));
 
-      y_attach = head_height.linear_combination (y_attach);
-      stem_y[Direction (-d)] += d * y_attach / half_space;
-    }
+  if (!lh && !beam)
+    return false;
+
+  if (is_invisible (me))
+    return false;
+
+  return true;
+}
+
+MAKE_SCHEME_CALLBACK (Stem, print, 1);
+SCM
+Stem::print (SCM smob)
+{
+  Grob *me = unsmob_grob (smob);
+  if (!is_valid_stem (me))
+    return SCM_EOL;
+
+  Direction dir = get_grob_direction (me);
+  Real y1 = robust_scm2double (me->get_property ("stem-begin-position"), 0.0);
+  Real y2 = dir * robust_scm2double (me->get_property ("length"), 0.0) + y1;
+
+  Real half_space = Staff_symbol_referencer::staff_space (me) * 0.5;
+
+  Interval stem_y = Interval (min (y1, y2), max (y2, y1)) * half_space;
+
+  stem_y[dir] -= beam_end_corrective (me);
 
   // URG
   Real stem_width = thickness (me);
@@ -769,35 +871,15 @@ Stem::print (SCM smob)
     = me->layout ()->get_dimension (ly_symbol2scm ("blot-diameter"));
 
   Box b = Box (Interval (-stem_width / 2, stem_width / 2),
-              Interval (stem_y[DOWN] * half_space, stem_y[UP] * half_space));
+               stem_y);
 
+  Stencil mol;
   Stencil ss = Lookup::round_filled_box (b, blot);
   mol.add_stencil (ss);
 
-  mol.add_stencil (get_translated_flag (me));
-
   return mol.smobbed_copy ();
 }
 
-Stencil
-Stem::get_translated_flag (Grob *me)
-{
-  Stencil fl = flag (me);
-  if (!fl.is_empty ())
-    {
-      Direction d = get_grob_direction (me);
-      Real blot
-       = me->layout ()->get_dimension (ly_symbol2scm ("blot-diameter"));
-      Real stem_width = thickness (me);
-      Real half_space = Staff_symbol_referencer::staff_space (me) * 0.5;
-      Real y2 = robust_scm2double (me->get_property ("stem-end-position"), 0.0);
-      fl.translate_axis (y2 * half_space - d * blot / 2, Y_AXIS);
-      fl.translate_axis (stem_width / 2, X_AXIS);
-    }
-  return fl;
-}
-
-
 /*
   move the stem to right of the notehead if it is up.
 */
@@ -815,27 +897,29 @@ Stem::offset_callback (SCM smob)
       return scm_from_double (r);
     }
 
-  
   if (Grob *f = first_head (me))
     {
       Interval head_wid = f->extent (f, X_AXIS);
       Real attach = 0.0;
 
       if (is_invisible (me))
-       attach = 0.0;
+        attach = 0.0;
       else
-       attach = Note_head::stem_attachment_coordinate (f, X_AXIS);
+        attach = Note_head::stem_attachment_coordinate (f, X_AXIS);
 
       Direction d = get_grob_direction (me);
       Real real_attach = head_wid.linear_combination (d * attach);
-      Real r = real_attach;
+      Real r = isnan(real_attach)? 0.0: real_attach;
 
       /* If not centered: correct for stem thickness.  */
-      if (attach)
-       {
-         Real rule_thick = thickness (me);
-         r += -d * rule_thick * 0.5;
-       }
+      string style = robust_symbol2string (f->get_property ("style"), "default");
+      if (attach && style != "mensural"
+          && style != "neomensural"
+          && style != "petrucci")
+        {
+          Real rule_thick = thickness (me);
+          r += -d * rule_thick * 0.5;
+        }
       return scm_from_double (r);
     }
 
@@ -855,7 +939,7 @@ Stem::get_stem_info (Grob *me)
 {
   Stem_info si;
   si.dir_ = get_grob_direction (me);
-  
+
   SCM scm_info = me->get_property ("stem-info");
   si.ideal_y_ = scm_to_double (scm_car (scm_info));
   si.shortest_y_ = scm_to_double (scm_cadr (scm_info));
@@ -882,9 +966,9 @@ Stem::calc_stem_info (SCM smob)
     {
       (void) beam->get_property ("beaming");
     }
-  
+
   Real beam_translation = Beam::get_beam_translation (beam);
-  Real beam_thickness = Beam::get_thickness (beam);
+  Real beam_thickness = Beam::get_beam_thickness (beam);
   int beam_count = Beam::get_direction_beam_count (beam, my_dir);
   Real length_fraction
     = robust_scm2double (me->get_property ("length-fraction"), 1.0);
@@ -892,58 +976,62 @@ Stem::calc_stem_info (SCM smob)
   /* Simple standard stem length */
   SCM details = me->get_property ("details");
   SCM lengths = ly_assoc_get (ly_symbol2scm ("beamed-lengths"), details, SCM_EOL);
-  
+
   Real ideal_length
-    = scm_to_double (robust_list_ref (beam_count - 1, lengths))
-    * staff_space
-    * length_fraction
-    
-    /* stem only extends to center of beam
-     */
-    - 0.5 * beam_thickness;
+    = (scm_is_pair (lengths)
+       ? (scm_to_double (robust_list_ref (beam_count - 1, lengths))
+          * staff_space
+          * length_fraction
+          /*
+            stem only extends to center of beam
+          */
+          - 0.5 * beam_thickness)
+       : 0.0);
 
   /* Condition: sane minimum free stem length (chord to beams) */
-  lengths = ly_assoc_get (ly_symbol2scm ("beamed-minimum-free-lengths"), details, SCM_EOL);
+  lengths = ly_assoc_get (ly_symbol2scm ("beamed-minimum-free-lengths"),
+                          details, SCM_EOL);
 
   Real ideal_minimum_free
-    = scm_to_double (robust_list_ref (beam_count - 1, lengths))
-    * staff_space
-    * length_fraction;
+    = (scm_is_pair (lengths)
+       ? (scm_to_double (robust_list_ref (beam_count - 1, lengths))
+          * staff_space
+          * length_fraction)
+       : 0.0);
 
   Real height_of_my_trem = 0.0;
   Grob *trem = unsmob_grob (me->get_object ("tremolo-flag"));
   if (trem)
     {
       height_of_my_trem
-       = Stem_tremolo::vertical_length (trem)
-        /* hack a bit of space around the trem. */
-        + beam_translation;
+        = Stem_tremolo::vertical_length (trem)
+          /* hack a bit of space around the trem. */
+          + beam_translation;
     }
 
-  
   /* UGH
      It seems that also for ideal minimum length, we must use
      the maximum beam count (for this direction):
 
-     \score{ \notes\relative c''{ [a8 a32] }}
+     \score { \relative c'' { a8[ a32] } }
 
      must be horizontal. */
   Real height_of_my_beams = beam_thickness
-    + (beam_count - 1) * beam_translation;
+                            + (beam_count - 1) * beam_translation;
 
   Real ideal_minimum_length = ideal_minimum_free
-    + height_of_my_beams
-    + height_of_my_trem
-    /* stem only extends to center of beam */
-    - 0.5 * beam_thickness;
+                              + height_of_my_beams
+                              + height_of_my_trem
+                              /* stem only extends to center of beam */
+                              - 0.5 * beam_thickness;
 
   ideal_length = max (ideal_length, ideal_minimum_length);
 
   /* Convert to Y position, calculate for dir == UP */
   Real note_start
     =     /* staff positions */
-    head_positions (me)[my_dir] * 0.5
-    * my_dir * staff_space;
+      head_positions (me)[my_dir] * 0.5
+      * my_dir * staff_space;
   Real ideal_y = note_start + ideal_length;
 
   /* Conditions for Y position */
@@ -962,38 +1050,40 @@ Stem::calc_stem_info (SCM smob)
 
   Also, not for knees.  Seems to be a good thing. */
   bool no_extend = to_boolean (me->get_property ("no-stem-extend"));
-  bool is_knee = to_boolean (beam->get_property ("knee"));
+  bool is_knee = Beam::is_knee (beam);
   if (!no_extend && !is_knee)
     {
       /* Highest beam of (UP) beam must never be lower than middle
-        staffline */
+         staffline */
       ideal_y = max (ideal_y, 0.0);
       /* Lowest beam of (UP) beam must never be lower than second staffline */
       ideal_y = max (ideal_y, (-staff_space
-                              - beam_thickness + height_of_my_beams));
+                               - beam_thickness + height_of_my_beams));
     }
 
   ideal_y -= robust_scm2double (beam->get_property ("shorten"), 0);
 
   SCM bemfl = ly_assoc_get (ly_symbol2scm ("beamed-extreme-minimum-free-lengths"),
-                           details, SCM_EOL);
-  
+                            details, SCM_EOL);
+
   Real minimum_free
-    = scm_to_double (robust_list_ref (beam_count - 1, bemfl))
-    * staff_space
-    * length_fraction;
+    = (scm_is_pair (bemfl)
+       ? (scm_to_double (robust_list_ref (beam_count - 1, bemfl))
+          * staff_space
+          * length_fraction)
+       : 0.0);
 
   Real minimum_length = max (minimum_free, height_of_my_trem)
-    + height_of_my_beams
-    /* stem only extends to center of beam */
-    - 0.5 * beam_thickness;
+                        + height_of_my_beams
+                        /* stem only extends to center of beam */
+                        - 0.5 * beam_thickness;
 
   ideal_y *= my_dir;
   Real minimum_y = note_start + minimum_length;
   Real shortest_y = minimum_y * my_dir;
 
   return scm_list_2 (scm_from_double (ideal_y),
-                    scm_from_double (shortest_y));
+                     scm_from_double (shortest_y));
 }
 
 Slice
@@ -1020,61 +1110,67 @@ Stem::calc_cross_staff (SCM smob)
   return scm_from_bool (is_cross_staff (unsmob_grob (smob)));
 }
 
+Grob *
+Stem::flag (Grob *me)
+{
+  return unsmob_grob (me->get_object ("flag"));
+}
+
 /* FIXME:  Too many properties  */
 ADD_INTERFACE (Stem,
-              "The stem represents the graphical stem.  In addition, it"
-              " internally connects note heads, beams, and tremolos.  Rests"
-              " and whole notes have invisible stems.\n"
-              "\n"
-              "The following properties may be set in the @code{details}"
-              " list.\n"
-              "\n"
-              "@table @code\n"
-              "@item beamed-lengths\n"
-              "List of stem lengths given beam multiplicity.\n"
-              "@item beamed-minimum-free-lengths\n"
-              "List of normal minimum free stem lengths (chord to beams)"
-              " given beam multiplicity.\n"
-              "@item beamed-extreme-minimum-free-lengths\n"
-              "List of extreme minimum free stem lengths (chord to beams)"
-              " given beam multiplicity.\n"
-              "@item lengths\n"
-              "Default stem lengths.  The list gives a length for each"
-              " flag count.\n"
-              "@item stem-shorten\n"
-              "How much a stem in a forced direction should be shortened."
-              "  The list gives an amount depending on the number of flags"
-              " and beams.\n"
-              "@end table\n",
-
-              /* properties */
-              "avoid-note-head "
-              "beam "
-              "beaming "
-              "beamlet-default-length "
-              "beamlet-max-length-proportion "
-              "default-direction "
-              "details "
-              "direction "
-              "duration-log "
-              "flag "
-              "flag-style "
-              "french-beaming "
-              "length "
-              "length-fraction "
-              "max-beam-connect "
-              "neutral-direction "
-              "no-stem-extend "
-              "note-heads "
-              "positioning-done "
-              "rests "
-              "stem-end-position "
-              "stem-info "
-              "stemlet-length "
-              "stroke-style "
-              "thickness "
-              "tremolo-flag "
-              );
+               "The stem represents the graphical stem.  In addition, it"
+               " internally connects note heads, beams, and tremolos.  Rests"
+               " and whole notes have invisible stems.\n"
+               "\n"
+               "The following properties may be set in the @code{details}"
+               " list.\n"
+               "\n"
+               "@table @code\n"
+               "@item beamed-lengths\n"
+               "List of stem lengths given beam multiplicity.\n"
+               "@item beamed-minimum-free-lengths\n"
+               "List of normal minimum free stem lengths (chord to beams)"
+               " given beam multiplicity.\n"
+               "@item beamed-extreme-minimum-free-lengths\n"
+               "List of extreme minimum free stem lengths (chord to beams)"
+               " given beam multiplicity.\n"
+               "@item lengths\n"
+               "Default stem lengths.  The list gives a length for each"
+               " flag count.\n"
+               "@item stem-shorten\n"
+               "How much a stem in a forced direction should be shortened."
+               "  The list gives an amount depending on the number of flags"
+               " and beams.\n"
+               "@end table\n",
+
+               /* properties */
+               "avoid-note-head "
+               "beam "
+               "beaming "
+               "beamlet-default-length "
+               "beamlet-max-length-proportion "
+               "default-direction "
+               "details "
+               "direction "
+               "duration-log "
+               "flag "
+               "french-beaming "
+               "length "
+               "length-fraction "
+               "max-beam-connect "
+               "melody-spanner "
+               "neutral-direction "
+               "no-stem-extend "
+               "note-heads "
+               "positioning-done "
+               "rests "
+               "stem-begin-position "
+               "stem-info "
+               "stemlet-length "
+               "thickness "
+               "tremolo-flag "
+               "tuplet-start "
+              );
 
 /****************************************************************/