bam_tview.c

   1 #ifndef _NO_CURSES
   2 #include <curses.h>
   3 #ifdef NCURSES_VERSION
   4 #include <ctype.h>
   5 #include <assert.h>
   6 #include <string.h>
   7 #include "bam.h"
   8 #include "faidx.h"
   9 #include "bam_maqcns.h"
  10
  11 char bam_aux_getCEi(bam1_t *b, int i);
  12 char bam_aux_getCSi(bam1_t *b, int i);
  13 char bam_aux_getCQi(bam1_t *b, int i);
  14
  15 #define TV_MIN_ALNROW 2
  16 #define TV_MAX_GOTO  40
  17 #define TV_LOW_MAPQ  10
  18
  19 #define TV_COLOR_MAPQ   0
  20 #define TV_COLOR_BASEQ  1
  21 #define TV_COLOR_NUCL   2
  22 #define TV_COLOR_COL    3
  23 #define TV_COLOR_COLQ   4
  24
  25 #define TV_BASE_NUCL 0
  26 #define TV_BASE_COLOR_SPACE 1
  27
  28 typedef struct {
  29         int mrow, mcol;
  30         WINDOW *wgoto, *whelp;
  31
  32         bam_index_t *idx;
  33         bam_lplbuf_t *lplbuf;
  34         bam_header_t *header;
  35         bamFile fp;
  36         int curr_tid, left_pos;
  37         faidx_t *fai;
  38         bam_maqcns_t *bmc;
  39
  40         int ccol, last_pos, row_shift, base_for, color_for, is_dot, l_ref, ins;
  41         char *ref;
  42 } tview_t;
  43
  44 int tv_pl_func(uint32_t tid, uint32_t pos, int n, const bam_pileup1_t *pl, void *data)
  45 {
  46         tview_t *tv = (tview_t*)data;
  47         int i, j, c, rb, attr, max_ins = 0;
  48         uint32_t call = 0;
  49         if (pos < tv->left_pos || tv->ccol > tv->mcol) return 0; // out of screen
  50         // print referece
  51         rb = (tv->ref && pos - tv->left_pos < tv->l_ref)? tv->ref[pos - tv->left_pos] : 'N';
  52         for (i = tv->last_pos + 1; i < pos; ++i) {
  53                 if (i%10 == 0) mvprintw(0, tv->ccol, "%-d", i+1);
  54                 c = tv->ref? tv->ref[i - tv->left_pos] : 'N';
  55                 mvaddch(1, tv->ccol++, c);
  56         }
  57         if (pos%10 == 0) mvprintw(0, tv->ccol, "%-d", pos+1);
  58         // print consensus
  59         call = bam_maqcns_call(n, pl, tv->bmc);
  60         attr = A_UNDERLINE;
  61         c = ",ACMGRSVTWYHKDBN"[call>>28&0xf];
  62         i = (call>>8&0xff)/10+1;
  63         if (i > 4) i = 4;
  64         attr |= COLOR_PAIR(i);
  65         if (c == toupper(rb)) c = '.';
  66         attron(attr);
  67         mvaddch(2, tv->ccol, c);
  68         attroff(attr);
  69         if(tv->ins) {
  70                 // calculate maximum insert
  71                 for (i = 0; i < n; ++i) {
  72                         const bam_pileup1_t *p = pl + i;
  73                         if (p->indel > 0 && max_ins < p->indel) max_ins = p->indel;
  74                 }
  75         }
  76         // core loop
  77         for (j = 0; j <= max_ins; ++j) {
  78                 for (i = 0; i < n; ++i) {
  79                         const bam_pileup1_t *p = pl + i;
  80                         int row = TV_MIN_ALNROW + p->level - tv->row_shift;
  81                         if (j == 0) {
  82                                 if (!p->is_del) {
  83                                         if (tv->base_for == TV_BASE_COLOR_SPACE &&
  84                                                         (c = bam_aux_getCSi(p->b, p->qpos))) {
  85                                                 c = bam_aux_getCSi(p->b, p->qpos);
  86                                                 // assume that if we found one color, we will be able to get the color error
  87                                                 if (tv->is_dot && '-' == bam_aux_getCEi(p->b, p->qpos)) c = bam1_strand(p->b)? ',' : '.';
  88                                         }
  89                                         else {
  90                                                 c = bam_nt16_rev_table[bam1_seqi(bam1_seq(p->b), p->qpos)];
  91                                                 if (tv->is_dot && toupper(c) == toupper(rb)) c = bam1_strand(p->b)? ',' : '.';
  92                                         }
  93                                 } else c = '*';
  94                         } else { // padding
  95                                 if (j > p->indel) c = '*';
  96                                 else { // insertion
  97                                         if (tv->base_for ==  TV_BASE_NUCL) {
  98                                                 c = bam_nt16_rev_table[bam1_seqi(bam1_seq(p->b), p->qpos + j)];
  99                                                 if (j == 0 && tv->is_dot && toupper(c) == toupper(rb)) c = bam1_strand(p->b)? ',' : '.';
 100                                         }
 101                                         else {
 102                                                 c = bam_aux_getCSi(p->b, p->qpos + j);
 103                                                 if (tv->is_dot && '-' == bam_aux_getCEi(p->b, p->qpos + j)) c = bam1_strand(p->b)? ',' : '.';
 104                                         }
 105                                 }
 106                         }
 107                         if (row > TV_MIN_ALNROW && row < tv->mrow) {
 108                                 int x;
 109                                 attr = 0;
 110                                 if (((p->b->core.flag&BAM_FPAIRED) && !(p->b->core.flag&BAM_FPROPER_PAIR))
 111                                                 || (p->b->core.flag & BAM_FSECONDARY)) attr |= A_UNDERLINE;
 112                                 if (tv->color_for == TV_COLOR_BASEQ) {
 113                                         x = bam1_qual(p->b)[p->qpos]/10 + 1;
 114                                         if (x > 4) x = 4;
 115                                         attr |= COLOR_PAIR(x);
 116                                 } else if (tv->color_for == TV_COLOR_MAPQ) {
 117                                         x = p->b->core.qual/10 + 1;
 118                                         if (x > 4) x = 4;
 119                                         attr |= COLOR_PAIR(x);
 120                                 } else if (tv->color_for == TV_COLOR_NUCL) {
 121                                         x = bam_nt16_nt4_table[bam1_seqi(bam1_seq(p->b), p->qpos)] + 5;
 122                                         attr |= COLOR_PAIR(x);
 123                                 } else if(tv->color_for == TV_COLOR_COL) {
 124                                         x = 0;
 125                                         switch(bam_aux_getCSi(p->b, p->qpos)) {
 126                                                 case '0': x = 0; break;
 127                                                 case '1': x = 1; break;
 128                                                 case '2': x = 2; break;
 129                                                 case '3': x = 3; break;
 130                                                 case '4': x = 4; break;
 131                                                 default: x = bam_nt16_nt4_table[bam1_seqi(bam1_seq(p->b), p->qpos)]; break;
 132                                         }
 133                                         x+=5;
 134                                         attr |= COLOR_PAIR(x);
 135                                 } else if(tv->color_for == TV_COLOR_COLQ) {
 136                                         x = bam_aux_getCQi(p->b, p->qpos);
 137                                         if(0 == x) x = bam1_qual(p->b)[p->qpos];
 138                                         x = x/10 + 1;
 139                                         if (x > 4) x = 4;
 140                                         attr |= COLOR_PAIR(x);
 141                                 }
 142                                 attron(attr);
 143                                 mvaddch(row, tv->ccol, bam1_strand(p->b)? tolower(c) : toupper(c));
 144                                 attroff(attr);
 145                         }
 146                 }
 147                 c = j? '*' : rb;
 148                 if (c == '*') {
 149                         attr = COLOR_PAIR(8);
 150                         attron(attr);
 151                         mvaddch(1, tv->ccol++, c);
 152                         attroff(attr);
 153                 } else mvaddch(1, tv->ccol++, c);
 154         }
 155         tv->last_pos = pos;
 156         return 0;
 157 }
 158
 159 tview_t *tv_init(const char *fn, const char *fn_fa)
 160 {
 161         tview_t *tv = (tview_t*)calloc(1, sizeof(tview_t));
 162         tv->is_dot = 1;
 163         tv->idx = bam_index_load(fn);
 164         tv->fp = bam_open(fn, "r");
 165         bgzf_set_cache_size(tv->fp, 8 * 1024 *1024);
 166         assert(tv->fp);
 167         tv->header = bam_header_read(tv->fp);
 168         tv->lplbuf = bam_lplbuf_init(tv_pl_func, tv);
 169         if (fn_fa) tv->fai = fai_load(fn_fa);
 170         tv->bmc = bam_maqcns_init();
 171         tv->ins = 1;
 172         bam_maqcns_prepare(tv->bmc);
 173
 174         initscr();
 175         keypad(stdscr, TRUE);
 176         clear();
 177         noecho();
 178         cbreak();
 179 #ifdef NCURSES_VERSION
 180         getmaxyx(stdscr, tv->mrow, tv->mcol);
 181 #else
 182         tv->mrow = 80; tv->mcol = 40;
 183 #endif
 184         tv->wgoto = newwin(3, TV_MAX_GOTO + 10, 10, 5);
 185         tv->whelp = newwin(27, 40, 5, 5);
 186         tv->color_for = TV_COLOR_MAPQ;
 187         start_color();
 188         init_pair(1, COLOR_BLUE, COLOR_BLACK);
 189         init_pair(2, COLOR_GREEN, COLOR_BLACK);
 190         init_pair(3, COLOR_YELLOW, COLOR_BLACK);
 191         init_pair(4, COLOR_WHITE, COLOR_BLACK);
 192         init_pair(5, COLOR_GREEN, COLOR_BLACK);
 193         init_pair(6, COLOR_CYAN, COLOR_BLACK);
 194         init_pair(7, COLOR_YELLOW, COLOR_BLACK);
 195         init_pair(8, COLOR_RED, COLOR_BLACK);
 196         init_pair(9, COLOR_BLUE, COLOR_BLACK);
 197         return tv;
 198 }
 199
 200 void tv_destroy(tview_t *tv)
 201 {
 202         delwin(tv->wgoto); delwin(tv->whelp);
 203         endwin();
 204
 205         bam_lplbuf_destroy(tv->lplbuf);
 206         bam_maqcns_destroy(tv->bmc);
 207         bam_index_destroy(tv->idx);
 208         if (tv->fai) fai_destroy(tv->fai);
 209         free(tv->ref);
 210         bam_header_destroy(tv->header);
 211         bam_close(tv->fp);
 212         free(tv);
 213 }
 214
 215 int tv_fetch_func(const bam1_t *b, void *data)
 216 {
 217         tview_t *tv = (tview_t*)data;
 218         bam_lplbuf_push(b, tv->lplbuf);
 219         return 0;
 220 }
 221
 222 int tv_draw_aln(tview_t *tv, int tid, int pos)
 223 {
 224         // reset
 225         clear();
 226         tv->curr_tid = tid; tv->left_pos = pos;
 227         tv->last_pos = tv->left_pos - 1;
 228         tv->ccol = 0;
 229         // print ref and consensus
 230         if (tv->fai) {
 231                 char *str;
 232                 if (tv->ref) free(tv->ref);
 233                 str = (char*)calloc(strlen(tv->header->target_name[tv->curr_tid]) + 30, 1);
 234                 sprintf(str, "%s:%d-%d", tv->header->target_name[tv->curr_tid], tv->left_pos + 1, tv->left_pos + tv->mcol);
 235                 tv->ref = fai_fetch(tv->fai, str, &tv->l_ref);
 236                 free(str);
 237         }
 238         // draw aln
 239         bam_lplbuf_reset(tv->lplbuf);
 240         bam_fetch(tv->fp, tv->idx, tv->curr_tid, tv->left_pos, tv->left_pos + tv->mcol, tv, tv_fetch_func);
 241         bam_lplbuf_push(0, tv->lplbuf);
 242         return 0;
 243 }
 244
 245 static void tv_win_goto(tview_t *tv, int *tid, int *pos)
 246 {
 247         char str[256];
 248         int i, l = 0;
 249         wborder(tv->wgoto, '|', '|', '-', '-', '+', '+', '+', '+');
 250         mvwprintw(tv->wgoto, 1, 2, "Goto: ");
 251         for (;;) {
 252                 int c = wgetch(tv->wgoto);
 253                 wrefresh(tv->wgoto);
 254                 if (c == KEY_BACKSPACE || c == '\010' || c == '\177') {
 255                         --l;
 256                 } else if (c == KEY_ENTER || c == '\012' || c == '\015') {
 257                         int _tid = -1, _beg, _end;
 258                         bam_parse_region(tv->header, str, &_tid, &_beg, &_end);
 259                         if (_tid >= 0) {
 260                                 *tid = _tid; *pos = _beg;
 261                                 return;
 262                         }
 263                 } else if (isgraph(c)) {
 264                         if (l < TV_MAX_GOTO) str[l++] = c;
 265                 } else if (c == '\027') l = 0;
 266                 else if (c == '\033') return;
 267                 str[l] = '\0';
 268                 for (i = 0; i < TV_MAX_GOTO; ++i) mvwaddch(tv->wgoto, 1, 8 + i, ' ');
 269                 mvwprintw(tv->wgoto, 1, 8, "%s", str);
 270         }
 271 }
 272
 273 static void tv_win_help(tview_t *tv) {
 274         int r = 1;
 275         WINDOW *win = tv->whelp;
 276         wborder(win, '|', '|', '-', '-', '+', '+', '+', '+');
 277         mvwprintw(win, r++, 2, "        -=-    Help    -=- ");
 278         r++;
 279         mvwprintw(win, r++, 2, "?          This window");
 280         mvwprintw(win, r++, 2, "Arrows     Small scroll movement");
 281         mvwprintw(win, r++, 2, "h,j,k,l    Small scroll movement");
 282         mvwprintw(win, r++, 2, "H,J,K,L    Large scroll movement");
 283         mvwprintw(win, r++, 2, "ctrl-H     Scroll 1k left");
 284         mvwprintw(win, r++, 2, "ctrl-L     Scroll 1k right");
 285         mvwprintw(win, r++, 2, "space      Scroll one screen");
 286         mvwprintw(win, r++, 2, "backspace  Scroll back one screen");
 287         mvwprintw(win, r++, 2, "g          Go to specific location");
 288         mvwprintw(win, r++, 2, "m          Color for mapping qual");
 289         mvwprintw(win, r++, 2, "n          Color for nucleotide");
 290         mvwprintw(win, r++, 2, "b          Color for base quality");
 291         mvwprintw(win, r++, 2, "c          Color for cs color");
 292         mvwprintw(win, r++, 2, "z          Color for cs qual");
 293         mvwprintw(win, r++, 2, ".          Toggle on/off dot view");
 294         mvwprintw(win, r++, 2, "N          Turn on nt view");
 295         mvwprintw(win, r++, 2, "C          Turn on cs view");
 296         mvwprintw(win, r++, 2, "i          Toggle on/off ins");
 297         mvwprintw(win, r++, 2, "q          Exit");
 298         r++;
 299         mvwprintw(win, r++, 2, "Underline:      Secondary or orphan");
 300         mvwprintw(win, r++, 2, "Blue:    0-9    Green: 10-19");
 301         mvwprintw(win, r++, 2, "Yellow: 20-29   White: >=30");
 302         wrefresh(win);
 303         wgetch(win);
 304 }
 305
 306 void tv_loop(tview_t *tv)
 307 {
 308         int tid, pos;
 309         tid = tv->curr_tid; pos = tv->left_pos;
 310         while (1) {
 311                 int c = getch();
 312                 //if(256 < c) {c = 1 + (c%256);} // Terminal was displaying ctrl-H as 263 via ssh from Mac OS X 10.5 computer
 313                 switch (c) {
 314                         case '?': tv_win_help(tv); break;
 315                         case '\033':
 316                         case 'q': goto end_loop;
 317                         case 'g': tv_win_goto(tv, &tid, &pos); break;
 318                         case 'm': tv->color_for = TV_COLOR_MAPQ; break;
 319                         case 'b': tv->color_for = TV_COLOR_BASEQ; break;
 320                         case 'n': tv->color_for = TV_COLOR_NUCL; break;
 321                         case 'c': tv->color_for = TV_COLOR_COL; break;
 322                         case 'z': tv->color_for = TV_COLOR_COLQ; break;
 323                         case KEY_LEFT:
 324                         case 'h': --pos; break;
 325                         case KEY_RIGHT:
 326                         case 'l': ++pos; break;
 327                         case KEY_SLEFT:
 328                         case 'H': pos -= 20; break;
 329                         case KEY_SRIGHT:
 330                         case 'L': pos += 20; break;
 331                         case '.': tv->is_dot = !tv->is_dot; break;
 332                         case 'N': tv->base_for = TV_BASE_NUCL; break;
 333                         case 'C': tv->base_for = TV_BASE_COLOR_SPACE; break;
 334                         case 'i': tv->ins = !tv->ins; break;
 335                         case '\010': pos -= 1000; break;
 336                         case '\014': pos += 1000; break;
 337                         case ' ': pos += tv->mcol; break;
 338                         case KEY_UP:
 339                         case 'j': --tv->row_shift; break;
 340                         case KEY_DOWN:
 341                         case 'k': ++tv->row_shift; break;
 342                         case KEY_BACKSPACE:
 343                         case '\177': pos -= tv->mcol; break;
 344 #ifdef KEY_RESIZE
 345                         case KEY_RESIZE: getmaxyx(stdscr, tv->mrow, tv->mcol); break;
 346 #endif
 347                         default: continue;
 348                 }
 349                 if (pos < 0) pos = 0;
 350                 if (tv->row_shift < 0) tv->row_shift = 0;
 351                 tv_draw_aln(tv, tid, pos);
 352         }
 353 end_loop:
 354         return;
 355 }
 356
 357 int bam_tview_main(int argc, char *argv[])
 358 {
 359         tview_t *tv;
 360         if (argc == 1) {
 361                 fprintf(stderr, "Usage: bamtk tview <aln.bam> [ref.fasta]\n");
 362                 return 1;
 363         }
 364         tv = tv_init(argv[1], (argc == 2)? 0 : argv[2]);
 365         tv_draw_aln(tv, 0, 0);
 366         tv_loop(tv);
 367         tv_destroy(tv);
 368         return 0;
 369 }
 370 #else // #ifdef NCURSES_VERSION
 371 #warning "The ncurses library is unavailable; tview is disabled."
 372 int bam_tview_main(int argc, char *argv[])
 373 {
 374         fprintf(stderr, "[bam_tview_main] The ncurses library is unavailable; tview is not compiled.\n");
 375         return 1;
 376 }
 377 #endif
 378 #endif // #ifndef _NO_CURSES