lily/midi-item.cc

   1 /*
   2   This file is part of LilyPond, the GNU music typesetter.
   3
   4   Copyright (C) 1997--2012 Jan Nieuwenhuizen <janneke@gnu.org>
   5
   6   LilyPond is free software: you can redistribute it and/or modify
   7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   9   (at your option) any later version.
  10
  11   LilyPond is distributed in the hope that it will be useful,
  12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14   GNU General Public License for more details.
  15
  16   You should have received a copy of the GNU General Public License
  17   along with LilyPond.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18 */
  19
  20 #include "midi-item.hh"
  21
  22 #include "duration.hh"
  23 #include "international.hh"
  24 #include "libc-extension.hh"
  25 #include "main.hh"
  26 #include "midi-stream.hh"
  27 #include "misc.hh"
  28 #include "program-option.hh"
  29 #include "string-convert.hh"
  30 #include "warn.hh"
  31
  32 #define PITCH_WHEEL_CENTER 0x2000
  33 #define PITCH_WHEEL_SEMITONE 0X1000
  34
  35 Midi_item *
  36 Midi_item::get_midi (Audio_item *a)
  37 {
  38   if (Audio_key *i = dynamic_cast<Audio_key *> (a))
  39     return new Midi_key (i);
  40   else if (Audio_instrument *i = dynamic_cast<Audio_instrument *> (a))
  41     return i->str_.length () ? new Midi_instrument (i) : 0;
  42   else if (Audio_note *i = dynamic_cast<Audio_note *> (a))
  43     return new Midi_note (i);
  44   else if (Audio_dynamic *i = dynamic_cast<Audio_dynamic *> (a))
  45     return new Midi_dynamic (i);
  46   else if (Audio_piano_pedal *i = dynamic_cast<Audio_piano_pedal *> (a))
  47     return new Midi_piano_pedal (i);
  48   else if (Audio_tempo *i = dynamic_cast<Audio_tempo *> (a))
  49     return new Midi_tempo (i);
  50   else if (Audio_time_signature *i = dynamic_cast<Audio_time_signature *> (a))
  51     return new Midi_time_signature (i);
  52   else if (Audio_text *i = dynamic_cast<Audio_text *> (a))
  53     return new Midi_text (i);
  54   else if (Audio_control_function_value_change *i
  55            = dynamic_cast<Audio_control_function_value_change *> (a))
  56     return new Midi_control_function_value_change (i);
  57   else
  58     assert (0);
  59
  60   return 0;
  61 }
  62
  63 Midi_duration::Midi_duration (Real seconds_f)
  64 {
  65   seconds_ = seconds_f;
  66 }
  67
  68 string
  69 Midi_duration::to_string () const
  70 {
  71   return string ("<duration: ") + ::to_string (seconds_) + ">";
  72 }
  73
  74 Midi_instrument::Midi_instrument (Audio_instrument *a)
  75   : Midi_channel_item (a),
  76     audio_ (a)
  77 {
  78   audio_->str_ = String_convert::to_lower (audio_->str_);
  79 }
  80
  81 string
  82 Midi_instrument::to_string () const
  83 {
  84   Byte program_byte = 0;
  85   bool found = false;
  86
  87   SCM proc = ly_lily_module_constant ("midi-program");
  88   SCM program = scm_call_1 (proc, ly_symbol2scm (audio_->str_.c_str ()));
  89   found = (program != SCM_BOOL_F);
  90   if (found)
  91     program_byte = (Byte) scm_to_int (program);
  92   else
  93     warning (_f ("no such MIDI instrument: `%s'", audio_->str_.c_str ()));
  94
  95   string str = ::to_string ((char) (0xc0 + channel_)); //YIKES! FIXME : Should be track. -rz
  96   str += ::to_string ((char)program_byte);
  97   return str;
  98 }
  99
 100 Midi_item::Midi_item ()
 101 {
 102 }
 103
 104 Midi_channel_item::Midi_channel_item (Audio_item *ai)
 105   : channel_ (ai->channel_)
 106 {
 107 }
 108
 109 Midi_control_function_value_change
 110 ::Midi_control_function_value_change (Audio_control_function_value_change *ai)
 111   : Midi_channel_item (ai), control_ (ai->control_), value_ (ai->value_)
 112 {
 113 }
 114
 115 Midi_item::~Midi_item ()
 116 {
 117 }
 118
 119 Midi_channel_item::~Midi_channel_item ()
 120 {
 121 }
 122
 123 Midi_control_function_value_change::~Midi_control_function_value_change ()
 124 {
 125 }
 126
 127 string
 128 int2midi_varint_string (int i)
 129 {
 130   int buffer = i & 0x7f;
 131   while ((i >>= 7) > 0)
 132     {
 133       buffer <<= 8;
 134       buffer |= 0x80;
 135       buffer += (i & 0x7f);
 136     }
 137
 138   string str;
 139   while (1)
 140     {
 141       str += ::to_string ((char)buffer);
 142       if (buffer & 0x80)
 143         buffer >>= 8;
 144       else
 145         break;
 146     }
 147   return str;
 148 }
 149
 150 Midi_key::Midi_key (Audio_key *a)
 151   : audio_ (a)
 152 {
 153 }
 154
 155 string
 156 Midi_key::to_string () const
 157 {
 158   string str = "ff5902";
 159   str += String_convert::int2hex (audio_->accidentals_, 2, '0');
 160   if (audio_->major_)
 161     str += String_convert::int2hex (0, 2, '0');
 162   else
 163     str += String_convert::int2hex (1, 2, '0');
 164   return String_convert::hex2bin (str);
 165 }
 166
 167 Midi_time_signature::Midi_time_signature (Audio_time_signature *a)
 168   : audio_ (a),
 169     clocks_per_1_ (18)
 170 {
 171 }
 172
 173 string
 174 Midi_time_signature::to_string () const
 175 {
 176   int num = abs (audio_->beats_);
 177   if (num > 255)
 178     {
 179       warning (_ ("Time signature with more than 255 beats.  Truncating"));
 180       num = 255;
 181     }
 182
 183   int den = audio_->one_beat_;
 184
 185   string str = "ff5804";
 186   str += String_convert::int2hex (num, 2, '0');
 187   str += String_convert::int2hex (intlog2 (den), 2, '0');
 188   str += String_convert::int2hex (clocks_per_1_, 2, '0');
 189   str += String_convert::int2hex (8, 2, '0');
 190   return String_convert::hex2bin (str);
 191 }
 192
 193 Midi_note::Midi_note (Audio_note *a)
 194   : Midi_channel_item (a),
 195     audio_ (a),
 196     dynamic_byte_ (min (max (Byte ((a->dynamic_ && a->dynamic_->volume_ >= 0
 197                                     ? a->dynamic_->volume_ * 0x7f : 0x5a)
 198                                    + a->extra_velocity_),
 199                              Byte (0)), Byte (0x7f)))
 200 {
 201 }
 202
 203 int
 204 Midi_note::get_fine_tuning () const
 205 {
 206   Rational tune = (audio_->pitch_.tone_pitch ()
 207                    + audio_->transposing_.tone_pitch ()) * Rational (2);
 208   tune -= Rational (get_semitone_pitch ());
 209
 210   tune *= PITCH_WHEEL_SEMITONE;
 211   return (int) double (tune);
 212 }
 213
 214 int
 215 Midi_note::get_semitone_pitch () const
 216 {
 217   double tune = double ((audio_->pitch_.tone_pitch ()
 218                          + audio_->transposing_.tone_pitch ()) * Rational (2));
 219   return int (rint (tune));
 220 }
 221
 222 string
 223 Midi_note::to_string () const
 224 {
 225   Byte status_byte = (char) (0x90 + channel_);
 226   string str = "";
 227   int finetune;
 228
 229   // print warning if fine tuning was needed, HJJ
 230   if (get_fine_tuning () != 0)
 231     {
 232       finetune = PITCH_WHEEL_CENTER + get_fine_tuning ();
 233
 234       str += ::to_string ((char) (0xE0 + channel_));
 235       str += ::to_string ((char) (finetune & 0x7F));
 236       str += ::to_string ((char) (finetune >> 7));
 237       str += ::to_string ((char) (0x00));
 238     }
 239
 240   str += ::to_string ((char) status_byte);
 241   str += ::to_string ((char) (get_semitone_pitch () + c0_pitch_));
 242   str += ::to_string ((char) dynamic_byte_);
 243
 244   return str;
 245 }
 246
 247 Midi_note_off::Midi_note_off (Midi_note *n)
 248   : Midi_note (n->audio_)
 249 {
 250   on_ = n;
 251   channel_ = n->channel_;
 252
 253   // use note_on with velocity=0 instead of note_off
 254   aftertouch_byte_ = 0;
 255 }
 256
 257 string
 258 Midi_note_off::to_string () const
 259 {
 260   Byte status_byte = (char) (0x90 + channel_);
 261
 262   string str = ::to_string ((char)status_byte);
 263   str += ::to_string ((char) (get_semitone_pitch () + Midi_note::c0_pitch_));
 264   str += ::to_string ((char)aftertouch_byte_);
 265
 266   if (get_fine_tuning () != 0)
 267     {
 268       // Move pitch wheel back to the central position.
 269       str += ::to_string ((char) 0x00);
 270       str += ::to_string ((char) (0xE0 + channel_));
 271       str += ::to_string ((char) (PITCH_WHEEL_CENTER & 0x7F));
 272       str += ::to_string ((char) (PITCH_WHEEL_CENTER >> 7));
 273     }
 274
 275   return str;
 276 }
 277
 278 Midi_dynamic::Midi_dynamic (Audio_dynamic *a)
 279   : Midi_channel_item (a),
 280     audio_ (a)
 281 {
 282 }
 283
 284 string
 285 Midi_dynamic::to_string () const
 286 {
 287   Byte status_byte = (char) (0xB0 + channel_);
 288   string str = ::to_string ((char)status_byte);
 289
 290   /*
 291     Main volume controller (per channel):
 292     07 MSB
 293     27 LSB
 294   */
 295   static Real const full_scale = 127;
 296
 297   int volume = (int) (audio_->volume_ * full_scale);
 298   if (volume <= 0)
 299     volume = 1;
 300   if (volume > full_scale)
 301     volume = (int)full_scale;
 302
 303   int const volume_default = 100;
 304   if (audio_->volume_ < 0 || audio_->silent_)
 305     volume = volume_default;
 306
 307   str += ::to_string ((char)0x07);
 308   str += ::to_string ((char)volume);
 309   return str;
 310 }
 311
 312 Midi_piano_pedal::Midi_piano_pedal (Audio_piano_pedal *a)
 313   : Midi_channel_item (a),
 314     audio_ (a)
 315 {
 316 }
 317
 318 string
 319 Midi_piano_pedal::to_string () const
 320 {
 321   Byte status_byte = (char) (0xB0 + channel_);
 322   string str = ::to_string ((char)status_byte);
 323
 324   if (audio_->type_string_ == "Sostenuto")
 325     str += ::to_string ((char)0x42);
 326   else if (audio_->type_string_ == "Sustain")
 327     str += ::to_string ((char)0x40);
 328   else if (audio_->type_string_ == "UnaCorda")
 329     str += ::to_string ((char)0x43);
 330
 331   int pedal = ((1 - audio_->dir_) / 2) * 0x7f;
 332   str += ::to_string ((char)pedal);
 333   return str;
 334 }
 335
 336 Midi_tempo::Midi_tempo (Audio_tempo *a)
 337   : audio_ (a)
 338 {
 339 }
 340
 341 string
 342 Midi_tempo::to_string () const
 343 {
 344   int useconds_per_4 = 60 * (int)1e6 / audio_->per_minute_4_;
 345   string str = "ff5103";
 346   str += String_convert::int2hex (useconds_per_4, 6, '0');
 347   return String_convert::hex2bin (str);
 348 }
 349
 350 Midi_text::Midi_text (Audio_text *a)
 351   : audio_ (a)
 352 {
 353 }
 354
 355 string
 356 Midi_text::to_string () const
 357 {
 358   string str = "ff" + String_convert::int2hex (audio_->type_, 2, '0');
 359   str = String_convert::hex2bin (str);
 360   str += int2midi_varint_string (audio_->text_string_.length ());
 361   str += audio_->text_string_;
 362   return str;
 363 }
 364
 365 string
 366 Midi_control_function_value_change::to_string () const
 367 {
 368   // MIDI control function information.  A MIDI control function may have one
 369   // or two assigned control numbers depending on whether it supports coarse
 370   // (7-bit) or fine (14-bit) resolution.  If the control function supports
 371   // fine resolution, the first (respectively, second) member of the structure
 372   // represents the control number for setting the most (least) significant 7
 373   // bits of the control function's value.
 374   struct Control_function
 375   {
 376     int msb_control_number_;
 377     int lsb_control_number_;
 378   };
 379
 380   // Mapping from supported control functions (enumeration values defined in
 381   // Audio_controller_value_change::Control) to the corresponding MIDI control
 382   // numbers.
 383   static const Control_function control_functions[] =
 384     {
 385       // When adding support for new control functions, please note the
 386       // following:
 387       // - The order of the control number definitions should be kept
 388       //   consistent with the order of the enumeration values defined in
 389       //   Audio_control_function_value_change::Control.
 390       // - If the control function has only coarse resolution, the function's
 391       //   control number should be stored in the MSB member of the array
 392       //   element, and the LSB member should be set to a negative value.
 393
 394       {  8, 40 }, // balance
 395       { 10, 42 }, // pan position
 396       { 91, -1 }, // reverb level (only coarse resolution available)
 397       { 93, -1 }  // chorus level (only coarse resolution available)
 398     };
 399
 400   string str;
 401   const Control_function *control_function = &control_functions[control_];
 402   static const Real full_fine_scale = 0x3FFF;
 403   static const Real full_coarse_scale = 0x7F;
 404   bool fine_resolution = (control_function->lsb_control_number_ >= 0);
 405   // value_ is in range [0.0 .. 1.0].  For directional value ranges,
 406   // #CENTER will correspond to 0.5 exactly, and my_round rounds
 407   // upwards when in case of doubt.  That means that center position
 408   // will round to 0x40 or 0x2000 by a hair's breadth.
 409   int value = (int) my_round (value_ * (fine_resolution ?
 410                                         full_fine_scale : full_coarse_scale));
 411   Byte status_byte = (char) (0xB0 + channel_);
 412   str += ::to_string ((char)status_byte);
 413   str += ::to_string ((char)(control_function->msb_control_number_));
 414   str += ::to_string ((char)(fine_resolution ? (value >> 7) : value));
 415   if (fine_resolution)
 416     {
 417       str += ::to_string ((char)0x00);
 418       str += ::to_string ((char)status_byte);
 419       str += ::to_string ((char)(control_function->lsb_control_number_));
 420       str += ::to_string ((char)(value & 0x7F));
 421     }
 422   return str;
 423 }
 424
 425 char const *
 426 Midi_item::name () const
 427 {
 428   return this->class_name ();
 429 }