bam_tview.c

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