lily/pitch.cc

   1 /*
   2   musical-pitch.cc -- implement Pitch
   3
   4   source file of the GNU LilyPond music typesetter
   5
   6   (c) 1998--2007 Han-Wen Nienhuys <hanwen@xs4all.nl>
   7 */
   8
   9 #include "pitch.hh"
  10
  11 #include "main.hh"
  12 #include "scale.hh"
  13 #include "string-convert.hh"
  14 #include "warn.hh"
  15
  16 #include "ly-smobs.icc"
  17
  18
  19 Pitch::Pitch (int o, int n, Rational a)
  20 {
  21   notename_ = n;
  22   alteration_ = a;
  23   octave_ = o;
  24   scale_ = default_global_scale;
  25   normalize ();
  26 }
  27
  28 /* FIXME: why is octave == 0 and default not middleC ? */
  29 Pitch::Pitch ()
  30 {
  31   notename_ = 0;
  32   scale_ = default_global_scale;
  33   octave_ = 0;
  34 }
  35
  36 int
  37 Pitch::compare (Pitch const &m1, Pitch const &m2)
  38 {
  39   int o = m1.octave_ - m2.octave_;
  40   int n = m1.notename_ - m2.notename_;
  41   Rational a = m1.alteration_ - m2.alteration_;
  42
  43   if (o)
  44     return o;
  45   if (n)
  46     return n;
  47   if (a)
  48     return a;
  49
  50   return 0;
  51 }
  52
  53 int
  54 Pitch::steps () const
  55 {
  56   return notename_ + octave_ * scale_->step_tones_.size ();
  57 }
  58
  59 Rational
  60 Pitch::tone_pitch () const
  61 {
  62   int o = octave_;
  63   int n = notename_;
  64   while (n < 0)
  65     {
  66       n += scale_->step_tones_.size ();
  67       o--;
  68     }
  69
  70   Rational tones ((o + n / scale_->step_tones_.size ()) * 6, 1);
  71   tones += scale_->step_tones_[n % scale_->step_tones_.size ()];
  72
  73   tones += alteration_;
  74
  75   return tones;
  76 }
  77
  78 /* Calculate pitch height in 12th octave steps.  Don't assume
  79    normalized pitch as this function is used to normalize the pitch.  */
  80 int
  81 Pitch::rounded_semitone_pitch () const
  82 {
  83   return int (double (tone_pitch () * Rational (2)));
  84 }
  85
  86 int
  87 Pitch::rounded_quartertone_pitch () const
  88 {
  89   return int (double (tone_pitch () * Rational (4)));
  90 }
  91
  92 void
  93 Pitch::normalize ()
  94 {
  95   Rational pitch = tone_pitch ();
  96   while (notename_ >= (int) scale_->step_tones_.size ())
  97     {
  98       notename_ -= scale_->step_tones_.size ();
  99       octave_++;
 100       alteration_ -= tone_pitch () - pitch;
 101     }
 102   while (notename_ < 0)
 103     {
 104       notename_ += scale_->step_tones_.size ();
 105       octave_--;
 106       alteration_ -= tone_pitch () - pitch;
 107     }
 108
 109   while (alteration_ > Rational (1))
 110     {
 111       if (notename_ == int (scale_->step_tones_.size ()))
 112         {
 113           notename_ = 0;
 114           octave_++;
 115         }
 116       else
 117         notename_++;
 118
 119       alteration_ = Rational (0);
 120       alteration_ -= tone_pitch () - pitch;
 121     }
 122   while (alteration_ < Rational (-1))
 123     {
 124       if (notename_ == 0)
 125         {
 126           notename_ = scale_->step_tones_.size ();
 127           octave_--;
 128         }
 129       else
 130         notename_--;
 131
 132       alteration_ = 0;
 133       alteration_ -= tone_pitch () - pitch;
 134     }
 135 }
 136
 137 void
 138 Pitch::transpose (Pitch delta)
 139 {
 140   Rational new_alter = tone_pitch () + delta.tone_pitch ();
 141
 142   octave_ += delta.octave_;
 143   notename_ += delta.notename_;
 144   alteration_ += new_alter - tone_pitch ();
 145
 146   normalize ();
 147 }
 148
 149 Pitch
 150 pitch_interval (Pitch const &from, Pitch const &to)
 151 {
 152   Rational sound = to.tone_pitch () - from.tone_pitch ();
 153   Pitch pt (to.get_octave () - from.get_octave (),
 154             to.get_notename () - from.get_notename (),
 155
 156             to.get_alteration () - from.get_alteration ());
 157
 158   return pt.transposed (Pitch (0, 0, sound - pt.tone_pitch ()));
 159 }
 160
 161 /* FIXME
 162    Merge with *pitch->text* funcs in chord-name.scm  */
 163 char const *accname[] = {"eses", "eseh", "es", "eh", "",
 164                          "ih", "is", "isih", "isis"};
 165
 166 string
 167 Pitch::to_string () const
 168 {
 169   int n = (notename_ + 2) % scale_->step_tones_.size ();
 170   string s = ::to_string (char (n + 'a'));
 171   Rational qtones = alteration_ * Rational (4,1);
 172   int qt = int (rint (Real (qtones)));
 173
 174   s += string (accname[qt + 4]);
 175   if (octave_ >= 0)
 176     {
 177       int o = octave_ + 1;
 178       while (o--)
 179         s += "'";
 180     }
 181   else if (octave_ < 0)
 182     {
 183       int o = (-octave_) - 1;
 184       while (o--)
 185         s += ::to_string (',');
 186     }
 187
 188   return s;
 189 }
 190
 191 /* Change me to relative, counting from last pitch p
 192    return copy of resulting pitch.  */
 193 Pitch
 194 Pitch::to_relative_octave (Pitch p) const
 195 {
 196   /* account for c' = octave 1 iso. 0 4 */
 197   int oct_mod = octave_ + 1;
 198   Pitch up_pitch (p);
 199   Pitch down_pitch (p);
 200
 201   up_pitch.alteration_ = alteration_;
 202   down_pitch.alteration_ = alteration_;
 203
 204   Pitch n = *this;
 205   up_pitch.up_to (notename_);
 206   down_pitch.down_to (notename_);
 207
 208   int h = p.steps ();
 209   if (abs (up_pitch.steps () - h) < abs (down_pitch.steps () - h))
 210     n = up_pitch;
 211   else
 212     n = down_pitch;
 213
 214   n.octave_ += oct_mod;
 215   return n;
 216 }
 217
 218 void
 219 Pitch::up_to (int notename)
 220 {
 221   if (notename_ > notename)
 222     octave_++;
 223   notename_ = notename;
 224 }
 225
 226 void
 227 Pitch::down_to (int notename)
 228 {
 229   if (notename_ < notename)
 230     octave_--;
 231   notename_ = notename;
 232 }
 233
 234 IMPLEMENT_TYPE_P (Pitch, "ly:pitch?");
 235 SCM
 236 Pitch::mark_smob (SCM x)
 237 {
 238   Pitch *p = (Pitch*) SCM_CELL_WORD_1 (x);
 239   return p->scale_->self_scm ();
 240 }
 241
 242 IMPLEMENT_SIMPLE_SMOBS (Pitch);
 243 int
 244 Pitch::print_smob (SCM s, SCM port, scm_print_state *)
 245 {
 246   Pitch *r = (Pitch *) SCM_CELL_WORD_1 (s);
 247   scm_puts ("#<Pitch ", port);
 248   scm_display (ly_string2scm (r->to_string ()), port);
 249   scm_puts (" >", port);
 250   return 1;
 251 }
 252
 253 SCM
 254 Pitch::equal_p (SCM a, SCM b)
 255 {
 256   Pitch *p = (Pitch *) SCM_CELL_WORD_1 (a);
 257   Pitch *q = (Pitch *) SCM_CELL_WORD_1 (b);
 258
 259   bool eq = p->notename_ == q->notename_
 260     && p->octave_ == q->octave_
 261     && p->alteration_ == q->alteration_;
 262
 263   return eq ? SCM_BOOL_T : SCM_BOOL_F;
 264 }
 265
 266 MAKE_SCHEME_CALLBACK (Pitch, less_p, 2);
 267 SCM
 268 Pitch::less_p (SCM p1, SCM p2)
 269 {
 270   Pitch *a = unsmob_pitch (p1);
 271   Pitch *b = unsmob_pitch (p2);
 272
 273   if (compare (*a, *b) < 0)
 274     return SCM_BOOL_T;
 275   else
 276     return SCM_BOOL_F;
 277 }
 278
 279 int
 280 Pitch::get_octave () const
 281 {
 282   return octave_;
 283 }
 284
 285 int
 286 Pitch::get_notename () const
 287 {
 288   return notename_;
 289 }
 290
 291 Rational
 292 Pitch::get_alteration () const
 293 {
 294   return alteration_;
 295 }
 296
 297 Pitch
 298 Pitch::transposed (Pitch d) const
 299 {
 300   Pitch p = *this;
 301   p.transpose (d);
 302   return p;
 303 }
 304
 305 Rational NATURAL_ALTERATION (0);
 306 Rational FLAT_ALTERATION (-1, 2);
 307 Rational DOUBLE_FLAT_ALTERATION (-1);
 308 Rational SHARP_ALTERATION (1, 2);
 309
 310 Pitch
 311 Pitch::negated () const
 312 {
 313   return pitch_interval (*this, Pitch ());
 314 }