]> git.donarmstrong.com Git - lilypond.git/commitdiff
lilypond-1.1.21
authorfred <fred>
Tue, 5 Jan 1999 12:57:01 +0000 (12:57 +0000)
committerfred <fred>
Tue, 5 Jan 1999 12:57:01 +0000 (12:57 +0000)
Documentation/tex/lilypond-overview.doc [new file with mode: 0644]

diff --git a/Documentation/tex/lilypond-overview.doc b/Documentation/tex/lilypond-overview.doc
new file mode 100644 (file)
index 0000000..f5eea5a
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,389 @@
+%-*-LaTeX-*-
+
+\documentclass{article}
+\usepackage{a4}
+\def\postMudelaExample{\setlength{\parindent}{1em}}
+\title{LilyPond, a Music Typesetter}
+\author{HWN}
+\usepackage{musicnotes}
+\usepackage{graphics}
+
+
+\begin{document}
+\maketitle
+
+% -*-LaTeX-*-
+\section{Introduction}
+
+The Internet has become a popular medium for collaborative work on
+information.  Its success is partly due to its use of simple, text-based
+formats.  Examples of these formats are HTML and \LaTeX.  Anyone can
+produce or modify such files using nothing but a text editor, they are
+easily processed with run-of-the-mill text tools, and they can be
+integrated into other text-based formats.
+
+Software for processing this information and presenting these formats
+in an elegant form is available freely (Netscape, \LaTeX, etc.).
+Ubiquitousness of the software and simplicity of the formats have
+revolutionised the way people publish text-based information
+nowadays.
+
+In the field of performed music, where the presentation takes the form
+of sheet music, such a revolution has not started yet.  Let us review
+some alternatives that have been available for transmitting sheet
+music until now:
+\begin{itemize}
+\item MIDI\cite{midi}.  This format was designed for interchanging performances
+  of music; one should think of it as a glorified tape recorder
+  format.  It needs dedicated editors, since it is binary.  It does
+  not provide enough information for producing musical scores: some of
+  the abstract musical content of what is performed is thrown away.
+  
+\item PostScript\cite{Postscript}. This format is a printer control
+  language.  Printed musical scores can be transmitted in PostScript,
+  but once a score is converted to PostScript, it is virtually
+  impossible to modify the score in a meaningful way.
+  
+\item Formats for various notation programs.  Notation programs either
+  work with binary formats (e.g., NIFF\cite{niff-web}), need specific
+  platforms (e.g., Sibelius\cite{sibelius}, Score\cite{score}), are
+  proprietary or non-portable tools themselves (idem), produce
+  inadequate output (e.g., MUP\cite{mup}), are based on graphical
+  content (e.g., MusixTeX\cite{musixtex1}), or limit themselves to
+  specific subdomains (e.g., ABC\cite{abc2mtex}).
+  
+\item SMDL\cite{smdl-web}.  This is a very rich ASCII format, that is
+  designed for storing many types of music.  Unfortunately, there is
+  no implementation of a program to print music from SMDL available.
+  Moreover, SMDL is so verbose, that it is not suitable for human
+  production.
+  
+\item TAB\cite{tablature-web}.  Tab (short for tablature) is a popular
+  format, for interchanging music over e-mail, but it can only be used
+  for guitar music.
+\end{itemize}
+
+In summary, sheet music is not published and edited on a wide scale
+across the internet  because no format for music
+interchange exists that is:
+\begin{itemize}
+\item open, i.e., with publically available specifications.
+\item based on ASCII, and therefore suitable for human consumption and
+  production.
+\item rich enough for producing publication quality sheet music from
+  it.
+\item based on musical content (unlike, for example, PostScript), and
+  therefore suitable for making modifications.
+\item accompanied by tools for processing it that are freely available
+  across multiple platforms.
+\end{itemize}
+
+
+With the creation of LilyPond, we have tried to create both a
+convenient format for storing sheet music, and a portable,
+high-quality implementation of a compiler, that compiles the input
+into a printable score.  You can find a small example of LilyPond
+input along with output in Figure~\ref{fig:intro-fig}.
+%
+\begin{figure}[htbp]
+  \begin{center}
+\begin{mudela}[verbatim]
+      \score {
+        \notes
+          \type GrandStaff <
+             \transpose c'' { c4 c4 g4 g4 a4 a4 g2 }
+             { \clef "bass"; c4 c'4
+               \type Staff <e'2 {\stemdown c'4 c'4}> f'4 c'4 e'4 c'4 }
+           >
+           \paper { 
+             linewidth = -1.0\cm ;
+           }
+        }      
+\end{mudela}
+    \caption{A small example of LilyPond input}
+    \label{fig:intro-fig}
+  \end{center}
+\end{figure}
+%
+
+The input language encodes musical events (such as notes and rests) on
+the basis of their time-ordering.  For example, the grammar includes
+constructs that specify that notes start simultaneous and that notes
+are to be played in sequence.  In this encoding some context that is
+present in sheet music is lost.
+
+The compiler reconstructs the notation from the encoded music.  Its
+operation comprises four different steps (see
+Figure~\ref{fig:intro-steps}).
+
+\begin{description}
+\item[Parsing] During parsing, the input is converted in a syntax tree.
+  
+\item[Interpreting] In the \emph{interpreting} step, it is determined
+  which symbols have to be printed.  Objects that correspond to
+  notation (\emph{Graphical objects}) are created from the syntax tree
+  in this phase. Generally speaking, for every symbol printed there is
+  one graphical object.  These objects are incomplete: their position
+  and their final shape is unknown.
+  
+  The context that was lost by encoding the input in a language is
+  reconstructed during this conversion.
+\item[Formatting] The next step is determing where symbols are to be
+  placed, this is called \emph{formatting}.
+\item[Outputting]   
+  Finally, all Graphical objects are outputted as PostScript or \TeX\ code.
+\end{description}
+
+\def\staffsym{\vbox to 16pt{
+    \hbox{\vrule width 1cm depth .2pt height .2pt}\nointerlineskip
+    \vfil
+    \hbox{\vrule width 1cm depth .2pt height .2pt}\nointerlineskip
+    \vfil
+    \hbox{\vrule width 1cm depth .2pt height .2pt}\nointerlineskip
+    \vfil
+    \hbox{\vrule width 1cm depth .2pt height .2pt}\nointerlineskip
+    \vfil
+    \hbox{\vrule width 1cm depth .2pt height .2pt}\nointerlineskip
+}}
+
+\def\vspacer{\vbox to 20pt{\vss}}
+\begin{figure}[h]
+\def\spacedhbox#1{\hbox{\ #1\ }}
+\begin{eqnarray*}
+  {\spacedhbox{Input}\atop \hbox{\texttt{\{c8 c8\}}}} {\spacedhbox{Parsing}\atop\longrightarrow}
+  {\spacedhbox{Syntax tree}\atop\spacedhbox{\textsf{Sequential(Note,Note)}}}
+  {\spacedhbox{Interpreting}\atop\longrightarrow}\\
+  \vspacer\\
+  {\spacedhbox{Graphic objects}\atop\spacedhbox{\texttrebleclef \textquarterhead\texteighthflag\textquarterhead\texteighthflag \staffsym }}
+  {\spacedhbox{Formatting}\atop\longrightarrow}
+  {\spacedhbox{Formatted objects}\atop\hbox{
+    \mudela{c''8 c''8}
+    }}\\
+\vspacer\\
+  {\spacedhbox{Outputting}\atop\longrightarrow}
+  {\spacedhbox{PostScript code}\atop\hbox{\texttt{\%!PS-Adobe}\ldots}}
+\end{eqnarray*}
+  \caption{Parsing, Interpreting, Formatting and Outputting}
+    \label{fig:intro-steps}
+\end{figure}
+
+
+The second step, the interpretation phase of the compiler, can be
+manipulated as a separate entity: the interpretation process is
+composed of many separate modules, and the behaviour of the modules is
+parameterised.  By recombining these interpretation modules,
+and changing parameter settings, the same piece of music can be
+printed differently, as is shown in Figure~\ref{fig:intro-interpret}.
+
+This makes it easy to extend the program. Moreover, this enables the
+same music to be printed in different versions, e.g., in a conductors
+score and in extracted parts.
+
+
+\begin{figure}[h]
+  \begin{center}
+    \begin{mudela}
+      \score {
+        \notes
+          \type GrandStaff <
+             \transpose c'' { c4 c4 g4 g4 a4 a4 g2 }
+             { \clef "bass"; c4 c'4
+               \type Staff <e'2 {\stemdown c'4 c'4}> f'4 c'4 e'4 c'4 }
+           >
+           \paper { 
+             linewidth = -1.0\cm ;
+             \translator {  
+                \VoiceContext
+                \remove "Stem_engraver";
+             }
+           \translator {
+             \StaffContext
+               numberOfStaffLines = 3;
+           }
+          }
+        }
+    \end{mudela}
+    \caption{The interpretation phase can be manipulated: the same
+      music as in Figure~\ref{fig:intro-fig} is interpreted
+      differently: three staff lines and no stems.}
+    \label{fig:intro-interpret}
+  \end{center}
+\end{figure}
+
+
+
+\section{Preliminaries}
+
+To understand the rest of the article, it is necessary to know
+something about music notation and music typography.  Since both
+communicate music, we will explain some characteristics of instruments
+and western music that motivate some notational constructs.
+
+\subsection{Music}
+
+Music notation is meant to be read by human performers.  They sing or
+play instruments that can produce sounds of different pitches.  These
+sounds are called \emph{notes}. Additionally, the sounds can be
+articulated in differents ways, e.g., staccato (short and separated)
+or legato (fluently bound together).  The loudness of the notes can
+also be varied.  Changes in loudness are called \emph{dynamics}.
+
+Silence is also an element of music.  The musical terminology for
+silence within music is \emph{rest}.
+
+The basic unit of pitch is the \emph{octave}.  The octave corresponds
+to a frequency ratio of 1:2. For example the pitch denoted by a'
+(frequency: 440 hertz) is one octave lower than a'' (frequency: 880
+hertz).  Various instruments have a limited \emph{pitch range}, for
+example, a trumpet has a range of about 2.5 octaves.  Not all
+instruments have ranges in the same register: a tuba also has a range
+of 2.5 octaves, but the range of the tuba is much lower.
+
+Musicology has a confusing mix of relative and absolute measures for
+pitches: the term `octave' refers to both a difference between two
+pitches (the frequency ratio of 1:2), and to a range of pitches.  For
+example, the term `[eengestreept] octave' refers to the pitch range
+between 261.6 Hz and 523.3 Hz.
+
+
+The octave is divided into smaller pitch steps.  In modern western
+music, every octave is divided into twelve approximately equidistant
+pitch steps, and each step is called a \emph{semitone}.  Usually, the
+pitches in a musical piece come from a smaller subset of these twelve
+possible pitches.  This smaller subset along with the musical
+functions fo the pitches is called the
+\emph{tonality}\footnote{Tonality also refers to the relations between
+  and functions of certain pitches.  Since these do not have any
+  impact on notation, we ignore this} of the piece.
+
+
+The standard tonality that forms the basis of music notation 
+(the key of C major) is a set of seven pitches within every octave.
+Each of these seven is denoted by a name. In English, these are names
+are (in rising pitch) denoted by c, d, e, f, g, a and b.  Pitches that
+are a semitone higher or lower than one of these seven can be
+represented by suffixing the name with `sharp' or `flat'
+respectively (this is called an \emph{chromatic alteration}).
+
+A pitch therefore can be fully specified by a combination of the
+octave number, the note name and a chromatic alteration.
+Figure~\ref{fig:intro-pitches} shows the relation between names and
+frequencies.
+
+
+
+
+\begin{figure}[h]
+  \begin{center}
+    [te doen]
+  \end{center}
+  \caption{Pitches in western music.  The octave number is denoted
+    by a superscript.}
+  \label{fig:intro-pitches}
+\end{figure}
+
+
+Many instruments can produce more than one note at the same time, e.g.
+pianos and guitars.  When more notes are played simultaneously, they
+form a so-called \emph{chord}.
+
+The unit of duration is the \emph{beat}. When playing, the tempo is
+determined by setting the number of beats per minute.  In western
+music, beats are often stressed in a regular pattern: for example
+Waltzes have a stress pattern that is strong-weak-weak, i.e. every
+note that starts on a `strong' beat is louder and has more pronounced
+articulation.  This stress pattern is called \emph{meter}.
+
+\subsection{Music notation}
+
+In music notation, sounds and silences are represented by symbols that
+are called note and rest respectively.\footnote{These names serve a
+  double purpose: the same terms are used to denote the musical
+  concepts.}  The shape of notes and rests indicates their duration
+(See figure~\ref{noteshapes}) relative to the whole note.
+
+\begin{figure}[h]
+  \begin{center}
+\begin{mudela}
+  \score {
+    \notes \transpose c''{ c\longa*1/4 c\breve*1/2 c1 c2 c4 c8 c16 c32 c64 }
+    \paper {
+     \translator {
+       \StaffContext
+       \remove "Staff_symbol_engraver";
+        \remove "Time_signature_engraver";
+        \remove "Bar_engraver";
+        \remove "Clef_engraver";
+ }
+linewidth = -1.;
+    }
+}
+\end{mudela}
+\begin{mudela}
+  \score {
+    \notes \transpose c''{ r\longa*1/4 r\breve*1/2 r1 r2 r4 r8 r16 r32 r64 }
+    \paper {
+      \translator {
+        \StaffContext
+        \remove "Staff_symbol_engraver";
+        \remove "Time_signature_engraver";
+        \remove "Bar_engraver";
+        \remove "Clef_engraver";
+        }
+      linewidth = -1.;
+    }
+}
+\end{mudela}
+    \caption{Note and rest shapes encode the length.  At the top notes
+      are shown, at the bottom rests.  From left to right a quadruple
+      note (\emph{longa}), double (\emph{breve}), whole, half,
+      quarter, eigth, sixteenth, thirtysecond and sixtyfourth. Each
+      note has half of the duration of its predecessor.}
+    \label{fig:noteshapes}
+\end{center}
+\end{figure}
+      
+
+Notes are printed in a grid of horizontal lines called \emph{staff} to
+denote their pitch: each line represents the pitch of from the 
+
+\subsection{Music typography}
+
+
+
+
+
+
+
+\bibliographystyle{hw-plain}
+\bibliography{engraving,boeken,colorado,computer-notation,other-packages}
+
+
+
+\end{document}
+
+The complexity of  music notation was tackled by adopting a modular
+design: both the formatting system (which encodes the esthetic rules of
+notation), and the interpretation system (which encodes the semantic
+rules) are highly modular.
+
+
+The difficulty in creating a format for music notation is rooted in
+the fact that music is multi dimensional: each sound has its own
+duration, pitch, loudness and articulation. Additionally, multiple
+sounds may be played simultaneously.  Because of this, there is no
+obvious way to ``flatten'' music into a context-free language.
+
+The difficulty in creating a printing engine is rooted in the fact
+that music notation complicated: it is very large graphical
+``language'' with many arbitrary esthetic and semantic conventions.
+Building a system that formats full fledged musical notation is a
+challenge in itself, regardless of whether it is part of a compiler or
+an editor.
+
+The fact that music and its notation are of a different nature,
+implies that the conversion between input notation is non-trivial.
+
+In LilyPond we solved the above problem in the following way:
+