]> git.donarmstrong.com Git - lilypond.git/blobdiff - lily/stem.cc
Imported Upstream version 2.19.45
[lilypond.git] / lily / stem.cc
index 7024c3dab929dad9ab6fba228e44a6fe0ed77b80..947a429c23f472770474dd10c9fb8abb8a4053e6 100644 (file)
@@ -1,54 +1,84 @@
 /*
-  stem.cc -- implement Stem
+  This file is part of LilyPond, the GNU music typesetter.
 
-  source file of the GNU LilyPond music typesetter
-
-  (c) 1996--2004 Han-Wen Nienhuys <hanwen@cs.uu.nl>
-    Jan Nieuwenhuizen <janneke@gnu.org>
+  Copyright (C) 1996--2015 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/>.
 */
 
-#include <math.h>              // rint
+/*
+  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 "lookup.hh"
+#include "stem.hh"
+#include "spanner.hh"
+
+#include <cmath>                // rint
+using namespace std;
+
+#include "beam.hh"
 #include "directional-element-interface.hh"
+#include "dot-column.hh"
+#include "font-interface.hh"
+#include "international.hh"
+#include "lookup.hh"
+#include "misc.hh"
 #include "note-head.hh"
-#include "stem.hh"
-#include "warn.hh"
 #include "output-def.hh"
-#include "rhythmic-head.hh"
-#include "font-interface.hh"
-#include "stencil.hh"
 #include "paper-column.hh"
-#include "misc.hh"
-#include "beam.hh"
+#include "pointer-group-interface.hh"
 #include "rest.hh"
-#include "group-interface.hh"
-#include "staff-symbol-referencer.hh"
-#include "spanner.hh"
+#include "rhythmic-head.hh"
 #include "side-position-interface.hh"
-#include "dot-column.hh"
+#include "staff-symbol-referencer.hh"
 #include "stem-tremolo.hh"
+#include "warn.hh"
 
 void
 Stem::set_beaming (Grob *me, int beam_count, Direction d)
 {
   SCM pair = me->get_property ("beaming");
 
-  if (!ly_c_pair_p (pair))
+  if (!scm_is_pair (pair))
     {
       pair = scm_cons (SCM_EOL, SCM_EOL);
       me->set_property ("beaming", pair);
     }
 
   SCM lst = index_get_cell (pair, d);
-  for (int i = 0; i < beam_count; i++)
-    lst = scm_cons (scm_int2num (i), lst);
+  if (beam_count)
+    for (int i = 0; i < beam_count; i++)
+      lst = scm_cons (scm_from_int (i), lst);
+  else
+    lst = SCM_BOOL_F;
+
   index_set_cell (pair, d, lst);
 }
 
@@ -56,22 +86,23 @@ int
 Stem::get_beaming (Grob *me, Direction d)
 {
   SCM pair = me->get_property ("beaming");
-  if (!ly_c_pair_p (pair))
+  if (!scm_is_pair (pair))
     return 0;
 
   SCM lst = index_get_cell (pair, d);
-  return scm_ilength (lst);
-}
 
+  int len = scm_ilength (lst); // -1 for dotted lists!
+  return max (len, 0);
+}
 
 Interval
 Stem::head_positions (Grob *me)
 {
   if (head_count (me))
     {
-      Drul_array<Grob*> e (extremal_heads (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 ();
 }
@@ -79,53 +110,59 @@ Stem::head_positions (Grob *me)
 Real
 Stem::chord_start_y (Grob *me)
 {
-  Interval hp = head_positions (me);
-  if (!hp.is_empty ())
-    return hp[get_direction (me)] * Staff_symbol_referencer::staff_space (me)
-      * 0.5;
+  if (head_count (me))
+    return Staff_symbol_referencer::get_position (last_head (me))
+      * Staff_symbol_referencer::staff_space (me) * 0.5;
+
   return 0;
 }
 
-Real
-Stem::stem_end_position (Grob *me)
+void
+Stem::set_stem_positions (Grob *me, Real se)
 {
-  SCM p = me->get_property ("stem-end-position");
-  Real pos;
-  if (!scm_is_number (p))
-    {
-      pos = get_default_stem_end_position (me);
-      me->set_property ("stem-end-position", scm_make_real (pos));
-    }
-  else
-    pos = scm_to_double (p);
+  // todo: margins
+  Direction d = get_grob_direction (me);
 
-  return pos;
-}
+  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"));
 
-Direction
-Stem::get_direction (Grob *me)
-{
-  Direction d = get_grob_direction (me);
+  // 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;
 
-  if (!d)
-    {
-      d = get_default_dir (me);
-      // urg, AAARGH!
-      set_grob_direction (me, d);
-    }
-  return d;
-}
+  Interval height;
+  height[-d] = stem_beg * half_space;
+  height[d] = se * half_space + beam_end_corrective (me);
 
-void
-Stem::set_stemend (Grob *me, Real se)
-{
-  // todo: margins
-  Direction d = get_direction (me);
+  Real stemlet_length = robust_scm2double (me->get_property ("stemlet-length"),
+                                           0.0);
+  bool stemlet = stemlet_length > 0.0;
 
-  if (d && d * head_positions (me)[get_direction (me)] >= se*d)
-    me->warning (_ ("Weird stem size; check for narrow beams"));
+  Grob *lh = get_reference_head (me);
 
-  me->set_property ("stem-end-position", scm_make_real (se));
+  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
@@ -133,16 +170,17 @@ Stem::set_stemend (Grob *me, Real se)
 Grob *
 Stem::support_head (Grob *me)
 {
-  if (head_count (me) == 1)
-    /* UGH. */
-    return unsmob_grob (ly_car (me->get_property ("note-heads")));
+  extract_grob_set (me, "note-heads", heads);
+  if (heads.size () == 1)
+    return heads[0];
+
   return first_head (me);
 }
 
 int
 Stem::head_count (Grob *me)
 {
-  return Pointer_group_interface::count (me, "note-heads");
+  return Pointer_group_interface::count (me, ly_symbol2scm ("note-heads"));
 }
 
 /* The note head which forms one end of the stem.
@@ -150,7 +188,7 @@ Stem::head_count (Grob *me)
 Grob *
 Stem::first_head (Grob *me)
 {
-  Direction d = get_direction (me);
+  Direction d = get_grob_direction (me);
   if (d)
     return extremal_heads (me)[-d];
   return 0;
@@ -160,219 +198,300 @@ Stem::first_head (Grob *me)
 Grob *
 Stem::last_head (Grob *me)
 {
-  Direction d = get_direction (me);
+  Direction d = get_grob_direction (me);
   if (d)
     return extremal_heads (me)[d];
-  return 0;  
+  return 0;
 }
 
-/* START is part where stem reaches `last' head.
-
-This function returns a drul with (bottom-head, top-head). 
+/*
+  START is part where stem reaches `last' head.
 
+  This function returns a drul with (bottom-head, top-head).
 */
-Drul_array<Grob*>
+Drul_array<Grob *>
 Stem::extremal_heads (Grob *me)
 {
-  const int inf = 1000000;
+  const int inf = INT_MAX;
   Drul_array<int> extpos;
   extpos[DOWN] = inf;
   extpos[UP] = -inf;
 
-  Drul_array<Grob *> exthead;
-  exthead[LEFT] = exthead[RIGHT] =0;
+  Drul_array<Grob *> exthead (0, 0);
+  extract_grob_set (me, "note-heads", heads);
 
-  for (SCM s = me->get_property ("note-heads"); ly_c_pair_p (s);
-       s = ly_cdr (s))
+  for (vsize i = heads.size (); i--;)
     {
-      Grob *n = unsmob_grob (ly_car (s));
+      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;
 }
 
-static int
-icmp (int const &a, int const &b)
+/* The staff positions, in ascending order.
+ * If FILTER, include the main column of noteheads only */
+vector<int>
+Stem::note_head_positions (Grob *me, bool filter)
 {
-  return a - b;
-}
+  vector<int> ps;
+  extract_grob_set (me, "note-heads", heads);
+  Grob *xref = common_refpoint_of_array (heads, me, X_AXIS);
 
-/* The positions, in ascending order.  */
-Array<int>
-Stem::note_head_positions (Grob *me)
-{
-  Array<int> ps ;
-  for (SCM s = me->get_property ("note-heads"); ly_c_pair_p (s);
-       s = ly_cdr (s))
+  for (vsize i = heads.size (); i--;)
     {
-      Grob *n = unsmob_grob (ly_car (s));
-      int p = Staff_symbol_referencer::get_rounded_position (n);
+      Grob *n = heads[i];
+      if (filter
+          && n->relative_coordinate (xref, X_AXIS) != 0.0)
+        continue;
 
-      ps.push (p);
+      int p = Staff_symbol_referencer::get_rounded_position (n);
+      ps.push_back (p);
     }
 
-  ps.sort (icmp);
+  vector_sort (ps, less<int> ());
   return ps;
 }
 
 void
 Stem::add_head (Grob *me, Grob *n)
 {
-  n->set_property ("stem", me->self_scm ());
-  n->add_dependency (me);
+  n->set_object ("stem", me->self_scm ());
 
-  /* TODO: why not store Rest pointers? */
-  if (Note_head::has_interface (n))
+  if (has_interface<Note_head> (n))
     Pointer_group_interface::add_grob (me, ly_symbol2scm ("note-heads"), n);
+  else if (has_interface<Rest> (n))
+    Pointer_group_interface::add_grob (me, ly_symbol2scm ("rests"), n);
 }
 
 bool
 Stem::is_invisible (Grob *me)
 {
-  return !(head_count (me)
-          && scm_to_int (me->get_property ("duration-log")) >= 1);
+  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);
 }
 
-Direction
-Stem::get_default_dir (Grob *me)
+bool
+Stem::is_normal_stem (Grob *me)
 {
-  int staff_center = 0;
-  Interval hp = head_positions (me);
-  if (hp.is_empty ())
-    return CENTER;
+  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 */)
+{
+  Grob *me = unsmob<Grob> (smob);
+  return ly_interval2scm (internal_pure_height (me, true));
+}
+
+Interval
+Stem::internal_pure_height (Grob *me, bool calc_beam)
+{
+  if (!is_normal_stem (me))
+    return Interval (0.0, 0.0);
+
+  Grob *beam = unsmob<Grob> (me->get_object ("beam"));
+
+  Interval iv = internal_height (me, false);
 
-  int udistance = (int) (UP * hp[UP] - staff_center);
-  int ddistance = (int) (DOWN * hp[DOWN] - staff_center);
+  if (!beam)
+    return iv;
+  if (calc_beam)
+    {
+      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;
+        }
+
+      for (vsize i = 0; i < heights.size (); i++) iv.unite (heights[i]);
+
+      for (vsize i = 0; i < my_stems.size (); i++)
+        cache_pure_height (my_stems[i], iv, heights[i]);
+      iv.intersect (overshoot);
+    }
 
-  if (sign (ddistance - udistance))
-    return Direction (sign (ddistance - udistance));
+  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];
 
-  return to_dir (me->get_property ("neutral-direction"));
+  iv.intersect (overshoot);
+  dynamic_cast<Item *> (me)->cache_pure_height (iv);
+}
+
+MAKE_SCHEME_CALLBACK (Stem, calc_stem_end_position, 1)
+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::get_default_stem_end_position (Grob *me)
+Stem::internal_calc_stem_end_position (Grob *me, bool calc_beam)
 {
+  if (!head_count (me))
+    return 0.0;
+
+  Grob *beam = get_beam (me);
   Real ss = Staff_symbol_referencer::staff_space (me);
-  int durlog = duration_log (me);
-  SCM s;
-  Array<Real> a;
+  Direction dir = get_grob_direction (me);
 
-  /* WARNING: IN HALF SPACES */
-  Real length = 7;
-  SCM scm_len = me->get_property ("length");
-  if (scm_is_number (scm_len))
-    length = scm_to_double (scm_len);
-  else
+  if (beam && calc_beam)
     {
-      s = me->get_property ("lengths");
-      if (ly_c_pair_p (s))
-       length = 2 * scm_to_double (robust_list_ref (durlog - 2, s));
+      (void) beam->get_property ("quantized-positions");
+      return robust_scm2double (me->get_property ("length"), 0.0)
+             + dir * robust_scm2double (me->get_property ("stem-begin-position"), 0.0);
     }
 
-  /* URGURGURG
-     'set-default-stemlen' sets direction too.   */
-  Direction dir = get_direction (me);
-  if (!dir)
-    {
-      dir = get_default_dir (me);
-      set_grob_direction (me, dir);
-    }
+  vector<Real> a;
+
+  /* WARNING: IN HALF SPACES */
+  SCM details = me->get_property ("details");
+  int durlog = duration_log (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));
 
   /* Stems in unnatural (forced) direction should be shortened,
      according to [Roush & Gourlay] */
   Interval hp = head_positions (me);
   if (dir && dir * hp[dir] >= 0)
     {
-      SCM sshorten = me->get_property ("stem-shorten");
-      SCM scm_shorten = ly_c_pair_p (sshorten) ?
-       robust_list_ref ((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;
+      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_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;
     }
 
+  length *= robust_scm2double (me->get_property ("length-fraction"), 1.0);
+
   /* Tremolo stuff.  */
-  Grob *t_flag = unsmob_grob (me->get_property ("tremolo-flag"));
-  if (t_flag && !unsmob_grob (me->get_property ("beam")))
+  Grob *t_flag = unsmob<Grob> (me->get_object ("tremolo-flag"));
+  if (t_flag && (!unsmob<Grob> (me->get_object ("beam")) || !calc_beam))
     {
       /* Crude hack: add extra space if tremolo flag is there.
 
-       We can't do this for the beam, since we get into a loop
-       (Stem_tremolo::raw_stencil () looks at the beam.) --hwn  */
+      We can't do this for the beam, since we get into a loop
+      (Stem_tremolo::raw_stencil () looks at the beam.) --hwn  */
 
       Real minlen = 1.0
-       + 2 * Stem_tremolo::raw_stencil (t_flag).extent (Y_AXIS).length  ()
-       / 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
+         approximation */
       if (durlog >= 3)
-       {
-         Interval flag_ext = flag (me).extent (Y_AXIS);
-         if (!flag_ext.is_empty ())
-           minlen += 2 * flag_ext.length () / ss;
-
-         /* The clash is smaller for down stems (since the tremolo is
-            angled up.) */
-         if (dir == DOWN)
-           minlen -= 1.0;
-       }
-      length = length >? (minlen + 1.0);
+        {
+          Real beam_trans = Stem_tremolo::get_beam_translation (t_flag);
+          /* the obvious choice is (durlog - 2) here, but we need a bit more space. */
+          minlen += 2 * (durlog - 1.5) * beam_trans;
+
+          /* up-stems need even a little more space to avoid collisions. This
+             needs to be in sync with the tremolo positioning code in
+             Stem_tremolo::print */
+          if (dir == UP)
+            minlen += beam_trans;
+        }
+      length = max (length, minlen + 1.0);
     }
 
-  Real st = dir ? hp[dir] + dir * length : 0;
+  Real stem_end = dir ? hp[dir] + dir * length : 0;
 
   /* TODO: change name  to extend-stems to staff/center/'()  */
-  bool no_extend_b = to_boolean (me->get_property ("no-stem-extend"));
-  if (!no_extend_b && dir * st < 0)
-    st = 0.0;
-
-  /* Make a little room if we have a upflag and there is a dot.
-     previous approach was to lengthen the stem. This is not
-     good typesetting practice.  */
-  if (!get_beam (me) && dir == UP
-      && durlog > 2)
-    {
-      Grob * closest_to_flag = extremal_heads (me)[dir];
-      Grob * dots = closest_to_flag
-       ? Rhythmic_head::get_dots (closest_to_flag ) : 0;
-
-      if (dots)
-       {
-         Real dp = Staff_symbol_referencer::get_position (dots);
-         Real flagy = flag (me).extent (Y_AXIS)[-dir] * 2 / ss;
-
-         /* Very gory: add myself to the X-support of the parent,
-            which should be a dot-column. */
-         if (dir * (st + flagy -  dp) < 0.5)
-           {
-             Grob *par = dots->get_parent (X_AXIS);
-
-             if (Dot_column::has_interface (par))
-               {
-                 Side_position_interface::add_support (par, me);
-
-                 /* TODO: apply some better logic here. The flag is
-                    curved inwards, so this will typically be too
-                    much. */
-               }
-           }
-       }
-    }
-  return st;
+  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)  */
@@ -383,238 +502,267 @@ Stem::duration_log (Grob *me)
   return (scm_is_number (s)) ? scm_to_int (s) : 2;
 }
 
-void
-Stem::position_noteheads (Grob *me)
+MAKE_SCHEME_CALLBACK (Stem, calc_positioning_done, 1);
+SCM
+Stem::calc_positioning_done (SCM smob)
 {
+  Grob *me = unsmob<Grob> (smob);
   if (!head_count (me))
-    return;
+    return SCM_BOOL_T;
 
-  Link_array<Grob> heads =
-    Pointer_group_interface__extract_grobs (me, (Grob*) 0, "note-heads");
+  me->set_property ("positioning-done", SCM_BOOL_T);
 
-  heads.sort (compare_position);
-  Direction dir = get_direction (me);
+  extract_grob_set (me, "note-heads", ro_heads);
+  vector<Grob *> heads (ro_heads);
+  vector_sort (heads, position_less);
+  Direction dir = get_grob_direction (me);
 
   if (dir < 0)
-    heads.reverse ();
+    reverse (heads);
 
   Real thick = thickness (me);
 
   Grob *hed = support_head (me);
+  if (!dir)
+    {
+      programming_error ("Stem dir must be up or down.");
+      dir = UP;
+      set_grob_direction (me, dir);
+    }
+
+  bool is_harmonic_centered = false;
+  for (vsize i = 0; i < heads.size (); i++)
+    is_harmonic_centered = is_harmonic_centered
+                           || scm_is_eq (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];
-  for (int i = 0; i < heads.size (); i++)
-    heads[i]->translate_axis (w - heads[i]->extent (heads[i], X_AXIS)[dir],
-                             X_AXIS);
+  for (vsize i = 0; i < heads.size (); i++)
+    {
+      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);
 
+      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 (int i = 1; i < heads.size (); i ++)
+  int threshold = robust_scm2int (me->get_property ("note-collision-threshold"), 1);
+  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 ();
-
-             Direction d = get_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%
-             */
-
-             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);
-
-            /* 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.
-       
-               |
+      if (dy < 0.1 + threshold)
+        {
+          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.
+
+                This leads to assymetry: Normal heads overlap the
+                stem 100% whereas reversed heads only overlaps the
+                stem 50%
+              */
+              Real reverse_overlap = 0.5;
+
+              /*
+                However, the first reverse head has to be shifted even
+                more than the full reverse overlap if it is the same
+                height as the first head or there will be a gap
+                because of the head slant (issue 346).
+              */
+
+              if (i == 1 && dy < 0.1)
+                reverse_overlap = 1.1;
+
+              if (is_invisible (me))
+                {
+                  // Semibreves and longer are tucked in considerably
+                  // to be recognizable as chorded rather than
+                  // parallel voices.  During the course of issue 346
+                  // there was a discussion to change this for unisons
+                  // (dy < 0.1) to reduce overlap but without reaching
+                  // agreement and with Gould being rather on the
+                  // overlapping front.
+                  reverse_overlap = 2;
+                }
+
+              heads[i]->translate_axis ((ell - thick * reverse_overlap) * d,
+                                        X_AXIS);
+
+              /* 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.
+
+              |
               X|
-              |X  <- kern this.
-              |
-             X
-       
-             */
-           }
-         parity = !parity;
-       }
+              |X  <- kern this.
+              |
+              X
+
+              */
+            }
+          parity = !parity;
+        }
       else
-       parity = true;
+        parity = true;
 
       lastpos = int (p);
     }
+
+  return SCM_BOOL_T;
 }
 
-MAKE_SCHEME_CALLBACK (Stem,before_line_breaking,1);
+MAKE_SCHEME_CALLBACK (Stem, calc_direction, 1);
 SCM
-Stem::before_line_breaking (SCM smob)
+Stem::calc_direction (SCM smob)
 {
-  Grob *me = unsmob_grob (smob);
-
-  /*
-    Do the calculations for visible stems, but also for invisible stems
-    with note heads (i.e. half notes.)
-   */
-  if (head_count (me))
+  Grob *me = unsmob<Grob> (smob);
+  Direction dir = CENTER;
+  if (Grob *beam = unsmob<Grob> (me->get_object ("beam")))
     {
-      stem_end_position (me);  // ugh. Trigger direction calc.
-      position_noteheads (me);
+      SCM ignore_me = beam->get_property ("direction");
+      (void) ignore_me;
+      dir = get_grob_direction (me);
     }
   else
-    me->set_property ("print-function", SCM_EOL);
-  
-  return SCM_UNSPECIFIED;
+    {
+      SCM dd = me->get_property ("default-direction");
+      dir = to_dir (dd);
+      if (!dir)
+        return me->get_property ("neutral-direction");
+    }
+
+  return scm_from_int (dir);
 }
 
-/*
-  ugh.
-  When in a beam with tuplet brackets, brew_mol is called early,
-  caching a wrong value.
- */
-MAKE_SCHEME_CALLBACK (Stem, height, 2);
+MAKE_SCHEME_CALLBACK (Stem, calc_default_direction, 1);
 SCM
-Stem::height (SCM smob, SCM ax)
+Stem::calc_default_direction (SCM smob)
 {
-  Axis a = (Axis)scm_to_int (ax);
-  Grob *me = unsmob_grob (smob);
-  assert (a == Y_AXIS);
+  Grob *me = unsmob<Grob> (smob);
 
-  /*
-    ugh. - this dependency should be automatic.
-  */
-  Grob *beam= get_beam (me);
-  if (beam)
+  Direction dir = CENTER;
+  int staff_center = 0;
+  if (head_count (me))
     {
-      Beam::after_line_breaking (beam->self_scm ());
-    }
-  
+      Interval hp = head_positions (me);
+      int udistance = (int) (UP * hp[UP] - staff_center);
+      int ddistance = (int) (DOWN * hp[DOWN] - staff_center);
 
-  SCM mol = me->get_uncached_stencil ();
-  Interval iv;
-  if (mol != SCM_EOL)
-    iv = unsmob_stencil (mol)->extent (a);
-  if (Grob *b =get_beam (me))
-    {
-      Direction d = get_direction (me);
-      iv[d] += d * Beam::get_thickness (b) * 0.5 ;
+      dir = Direction (sign (ddistance - udistance));
     }
 
-  return ly_interval2scm (iv);
+  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);
+  return ly_interval2scm (internal_height (me, true));
+}
 
-Stencil
-Stem::flag (Grob *me)
+Grob *
+Stem::get_reference_head (Grob *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 ();
-
-  bool adjust = true;
-
-  String staffline_offs;
-  if (String::compare (flag_style, "mensural") == 0)
-    /* 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_staffline (me, p) ? "0" : "1";
-       }
-      else
-       {
-         staffline_offs = "2";
-       }
-    }
-  else
+  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)
     {
-      staffline_offs = "";
+      if (dir == CENTER)
+        {
+          programming_error ("no stem direction");
+          dir = UP;
+        }
+      return dir * Beam::get_beam_thickness (beam) * 0.5;
     }
+  return 0.0;
+}
+
+Interval
+Stem::internal_height (Grob *me, bool calc_beam)
+{
+  Grob *beam = get_beam (me);
+  if (!is_valid_stem (me) && !beam)
+    return Interval ();
 
-  char dir = (get_direction (me) == UP) ? 'u' : 'd';
-  String font_char = flag_style
-    + to_string (dir) + staffline_offs + to_string (duration_log (me));
-  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));
+  Direction dir = get_grob_direction (me);
 
-  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.is_empty ())
-       {
-         String font_char = to_string (dir) + stroke_style;
-         Stencil 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;
+  /*
+    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;
+
+  Interval stem_y = Interval (min (y1, y2), max (y2, y1)) * half_space;
+
+  return stem_y;
 }
 
-MAKE_SCHEME_CALLBACK (Stem,dim_callback,2);
+MAKE_SCHEME_CALLBACK (Stem, width, 1);
 SCM
-Stem::dim_callback (SCM e, SCM ax)
+Stem::width (SCM e)
 {
-  Axis a = (Axis) scm_to_int (ax);
-  assert (a == X_AXIS);
-  Grob *me = unsmob_grob (e);
+  Grob *me = unsmob<Grob> (e);
 
   Interval r;
-  
+
   if (is_invisible (me))
-    {
-      r.set_empty ();
-    }    
-  else if (unsmob_grob (me->get_property ("beam")) || abs (duration_log (me)) <= 2)
-    {
-      r = Interval (-1,1);
-      r *= thickness (me)/2; 
-    }
+    r.set_empty ();
   else
     {
-      r = flag (me).extent (X_AXIS)
-       + thickness (me)/2;
-    }  
+      r = Interval (-1, 1);
+      r *= thickness (me) / 2;
+    }
+
   return ly_interval2scm (r);
 }
 
@@ -622,269 +770,431 @@ 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);
-  Stencil mol;
-  Direction d = get_direction (me);
+  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);
+  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);
 
+  if (!lh)
+    return 0.0;
+
+  Real pos = Staff_symbol_referencer::get_position (lh);
+
+  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);
+
+      y_attach = head_height.linear_combination (y_attach);
+      if (!isinf (y_attach) && !isnan (y_attach)) // empty heads
+        pos += d * y_attach * 2 / ss;
+    }
+
+  return pos;
+}
+
+
+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);
+}
+
+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")))
+    {
+      me->programming_error ("ly:stem::calc-length called but will not be used for beamed stem.");
+      return scm_from_double (0.0);
+    }
+
+  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);
+}
+
+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 = to_boolean (me->get_property ("avoid-note-head"))
-    ? last_head (me) :  lh = first_head (me);
+  if (!me)
+    return false;
+  Grob *lh = get_reference_head (me);
+  Grob *beam = unsmob<Grob> (me->get_object ("beam"));
 
-  if (!lh)
-    return SCM_EOL;
+  if (!lh && !beam)
+    return false;
 
   if (is_invisible (me))
-    return SCM_EOL;
+    return false;
 
-  Real y1 = Staff_symbol_referencer::get_position (lh);
-  Real y2 = stem_end_position (me);
+  return true;
+}
 
-  Interval stem_y (y1 <? y2,y2 >? y1);
+MAKE_SCHEME_CALLBACK (Stem, print, 1);
+SCM
+Stem::print (SCM smob)
+{
+  Grob *me = unsmob<Grob> (smob);
+  if (!is_valid_stem (me))
+    return SCM_EOL;
 
-  // dy?
-  Real dy = Staff_symbol_referencer::staff_space (me) * 0.5;
+  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;
 
-  if (Grob *hed = support_head (me))
-    {
-      /*
-       must not take ledgers into account.
-       */
-      Interval head_height = hed->extent (hed,Y_AXIS);
-      Real y_attach = Note_head::stem_attachment_coordinate (hed, Y_AXIS);
+  Real half_space = Staff_symbol_referencer::staff_space (me) * 0.5;
 
-      y_attach = head_height.linear_combination (y_attach);
-      stem_y[Direction (-d)] += d * y_attach/dy;
-    }
+  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);
-  Real blot =
-       me->get_paper ()->get_dimension (ly_symbol2scm ("blotdiameter"));
+  Real blot
+    = me->layout ()->get_dimension (ly_symbol2scm ("blot-diameter"));
 
-  Box b = Box (Interval (-stem_width/2, stem_width/2),
-              Interval (stem_y[DOWN]*dy, stem_y[UP]*dy));
+  Box b = Box (Interval (-stem_width / 2, stem_width / 2),
+               stem_y);
 
+  Stencil mol;
   Stencil ss = Lookup::round_filled_box (b, blot);
   mol.add_stencil (ss);
 
-  if (!get_beam (me) && abs (duration_log (me)) > 2)
-    {
-      Stencil fl = flag (me);
-      fl.translate_axis (stem_y[d]*dy - d * blot/2, Y_AXIS);
-      fl.translate_axis (stem_width/2, X_AXIS);
-      mol.add_stencil (fl);
-    }
-
   return mol.smobbed_copy ();
 }
 
 /*
   move the stem to right of the notehead if it is up.
- */
-MAKE_SCHEME_CALLBACK (Stem, off_callback, 2);
+*/
+MAKE_SCHEME_CALLBACK (Stem, offset_callback, 1);
 SCM
-Stem::off_callback (SCM element_smob, SCM)
+Stem::offset_callback (SCM smob)
 {
-  Grob *me = unsmob_grob (element_smob);
-  Real r = 0.0;
-  
-  if (head_count (me))
-    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;
-       else
-       attach = Note_head::stem_attachment_coordinate (f, X_AXIS);
-       
-       Direction d = get_direction (me);
-       Real real_attach = head_wid.linear_combination (d * attach);
-       r = real_attach;
-       
-       /* If not centered: correct for stem thickness.  */
-       if (attach)
-         {
-           Real rule_thick = thickness (me);
-           r += - d * rule_thick * 0.5;
-         }
-      }
-  return scm_make_real (r);
+  Grob *me = unsmob<Grob> (smob);
+
+  extract_grob_set (me, "rests", rests);
+  if (rests.size ())
+    {
+      Grob *rest = rests.back ();
+      Real r = robust_relative_extent (rest, rest, X_AXIS).center ();
+      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;
+      else
+        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 = isnan(real_attach)? 0.0: real_attach;
+
+      /* If not centered: correct for stem thickness.  */
+      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);
+    }
+
+  programming_error ("Weird stem.");
+  return scm_from_double (0.0);
 }
 
 Spanner *
 Stem::get_beam (Grob *me)
 {
-  SCM b = me->get_property ("beam");
-  return dynamic_cast<Spanner*> (unsmob_grob (b));
+  SCM b = me->get_object ("beam");
+  return unsmob<Spanner> (b);
 }
 
 Stem_info
 Stem::get_stem_info (Grob *me)
 {
-  /* Return cached info if available */
-  SCM scm_info = me->get_property ("stem-info");
-  if (!ly_c_pair_p (scm_info))
-    {
-      calc_stem_info (me);
-      scm_info = me->get_property ("stem-info");
-    }
-
   Stem_info si;
   si.dir_ = get_grob_direction (me);
-  si.ideal_y_ = scm_to_double (ly_car (scm_info));
-  si.shortest_y_ = scm_to_double (ly_cadr (scm_info));
+
+  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));
   return si;
 }
 
-
-/* TODO: add extra space for tremolos!  */
-void
-Stem::calc_stem_info (Grob *me)
+MAKE_SCHEME_CALLBACK (Stem, calc_stem_info, 1);
+SCM
+Stem::calc_stem_info (SCM smob)
 {
+  Grob *me = unsmob<Grob> (smob);
   Direction my_dir = get_grob_direction (me);
 
   if (!my_dir)
     {
-      programming_error ("No stem dir set?");
-      my_dir  = UP;
+      programming_error ("no stem dir set");
+      my_dir = UP;
     }
 
   Real staff_space = Staff_symbol_referencer::staff_space (me);
   Grob *beam = get_beam (me);
+
+  if (beam)
+    {
+      (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);
 
   /* Simple standard stem length */
-  SCM lengths = me->get_property ("beamed-lengths");
-  Real ideal_length =
-    scm_to_double (robust_list_ref (beam_count - 1,lengths))
-               
-    * staff_space
-    /* stem only extends to center of beam
-    */
-    - 0.5 * beam_thickness
-    ;
+  SCM details = me->get_property ("details");
+  SCM lengths = ly_assoc_get (ly_symbol2scm ("beamed-lengths"), details, SCM_EOL);
+
+  Real ideal_length
+    = (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 = me->get_property ("beamed-minimum-free-lengths");
-  Real ideal_minimum_free =
-    scm_to_double (robust_list_ref (beam_count - 1, lengths))
-    * staff_space;
-
+  lengths = ly_assoc_get (ly_symbol2scm ("beamed-minimum-free-lengths"),
+                          details, SCM_EOL);
+
+  Real ideal_minimum_free
+    = (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;
+    }
 
   /* 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
-    /* 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 = ideal_length >? ideal_minimum_length;
+  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;
+  Real note_start
+    =     /* staff positions */
+      head_positions (me)[my_dir] * 0.5
+      * my_dir * staff_space;
   Real ideal_y = note_start + ideal_length;
 
-
   /* Conditions for Y position */
 
   /* Lowest beam of (UP) beam must never be lower than second staffline
 
-     Reference?
+  Reference?
 
-     Although this (additional) rule is probably correct,
-     I expect that highest beam (UP) should also never be lower
-     than middle staffline, just as normal stems.
+  Although this (additional) rule is probably correct,
+  I expect that highest beam (UP) should also never be lower
+  than middle staffline, just as normal stems.
 
-     Reference?
+  Reference?
 
-     Obviously not for grace beams.
+  Obviously not for grace beams.
 
-     Also, not for knees.  Seems to be a good thing. */
-  bool no_extend_b = to_boolean (me->get_property ("no-stem-extend"));
-  bool is_knee = to_boolean (beam->get_property ("knee"));
-  if (!no_extend_b && !is_knee)
+  Also, not for knees.  Seems to be a good thing. */
+  bool no_extend = to_boolean (me->get_property ("no-stem-extend"));
+  bool is_knee = Beam::is_knee (beam);
+  if (!no_extend && !is_knee)
     {
       /* Highest beam of (UP) beam must never be lower than middle
-        staffline */
-      ideal_y =        ideal_y >? 0;
+         staffline */
+      ideal_y = max (ideal_y, 0.0);
       /* Lowest beam of (UP) beam must never be lower than second staffline */
-      ideal_y =        ideal_y >? (-staff_space
-                           - beam_thickness + height_of_my_beams);
+      ideal_y = max (ideal_y, (-staff_space
+                               - beam_thickness + height_of_my_beams));
     }
 
-
   ideal_y -= robust_scm2double (beam->get_property ("shorten"), 0);
 
-  Real minimum_free =
-    scm_to_double (robust_list_ref
-                  (beam_count - 1,
-                   me->get_property
-                   ("beamed-extreme-minimum-free-lengths")))
-    * staff_space;
+  SCM bemfl = ly_assoc_get (ly_symbol2scm ("beamed-extreme-minimum-free-lengths"),
+                            details, SCM_EOL);
+
+  Real minimum_free
+    = (scm_is_pair (bemfl)
+       ? (scm_to_double (robust_list_ref (beam_count - 1, bemfl))
+          * staff_space
+          * length_fraction)
+       : 0.0);
 
-  Real minimum_length = minimum_free
-    + height_of_my_beams
-    /* stem only extends to center of beam */
-    - 0.5 * beam_thickness;
+  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;
 
   ideal_y *= my_dir;
   Real minimum_y = note_start + minimum_length;
   Real shortest_y = minimum_y * my_dir;
 
-  me->set_property ("stem-info",
-                   scm_list_2 (scm_make_real (ideal_y),
-                               scm_make_real (shortest_y)));
+  return scm_list_2 (scm_from_double (ideal_y),
+                     scm_from_double (shortest_y));
 }
 
 Slice
 Stem::beam_multiplicity (Grob *stem)
 {
-  SCM beaming= stem->get_property ("beaming");
-  Slice le = int_list_to_slice (ly_car (beaming));
-  Slice ri = int_list_to_slice (ly_cdr (beaming));
+  SCM beaming = stem->get_property ("beaming");
+  Slice le = int_list_to_slice (scm_car (beaming));
+  Slice ri = int_list_to_slice (scm_cdr (beaming));
   le.unite (ri);
   return le;
 }
 
+bool
+Stem::is_cross_staff (Grob *stem)
+{
+  Grob *beam = unsmob<Grob> (stem->get_object ("beam"));
+  return beam && Beam::is_cross_staff (beam);
+}
+
+MAKE_SCHEME_CALLBACK (Stem, calc_cross_staff, 1)
+SCM
+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, "stem-interface",
-              "The stem represent the graphical stem.  "
-              "In addition, it internally connects note heads, beams and"
-              "tremolos. "
-              "Rests and whole notes have invisible stems.",
-              "tremolo-flag french-beaming "
-              "avoid-note-head thickness "
-              "stem-info beamed-lengths beamed-minimum-free-lengths "
-              "beamed-extreme-minimum-free-lengths lengths beam stem-shorten "
-              "duration-log beaming neutral-direction stem-end-position "
-              "note-heads direction length flag-style "
-              "no-stem-extend stroke-style");
+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 "
+               "double-stem-separation "
+               "duration-log "
+               "flag "
+               "french-beaming "
+               "length "
+               "length-fraction "
+               "max-beam-connect "
+               "melody-spanner "
+               "neutral-direction "
+               "no-stem-extend "
+               "note-heads "
+               "note-collision-threshold "
+               "positioning-done "
+               "rests "
+               "stem-begin-position "
+               "stem-info "
+               "stemlet-length "
+               "thickness "
+               "tremolo-flag "
+               "tuplet-start "
+              );
 
 /****************************************************************/