git.cworth.org Git - scherzo/blob - scherzo.c

   1 /* scherzo - Music notation training
   2  *
   3  * Copyright © 2010 Carl Worth
   4  *
   5  * This program is free software: you can redistribute it and/or modify
   6  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7  * the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   8  * (at your option) any later version.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13  * GNU General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  16  * along with this program.  If not, see http://www.gnu.org/licenses/ .
  17  */
  18
  19 #include <gtk/gtk.h>
  20 #include <gdk/gdkkeysyms.h>
  21
  22 #include <asoundlib.h>
  23
  24 #include "score.h"
  25 #include "mnemon.h"
  26
  27 #define ARRAY_SIZE(arr) (sizeof(arr) / sizeof(arr[0]))
  28
  29 #define unused(foo) foo __attribute__((unused))
  30
  31 #define MIDI_BUF_SIZE 4096
  32
  33 typedef struct challenge
  34 {
  35     bin_t *bin;
  36     int item_index;
  37     score_staff_t *staff;
  38     score_note_t *note;
  39
  40     int satisfied;
  41     int mistaken;
  42 } challenge_t;
  43
  44 typedef struct note_group
  45 {
  46     void *ctx;
  47     score_note_t **notes;
  48     int size;
  49     int num_notes;
  50 } note_group_t;
  51
  52 typedef struct scherzo
  53 {
  54     void *ctx;
  55
  56     GtkWidget *window;
  57     score_t *score;
  58     int staff_height;
  59     score_staff_t *treble;
  60     score_staff_t *bass;
  61     score_chord_t *chord;
  62
  63     /* The word "keyboard" here is referring to a "computer
  64      * keyboard". Any "piano keyboard" key knows its own octave and
  65      * accidental already. */
  66     int keyboard_octave;
  67     score_pitch_accidental_t keyboard_accidental;
  68
  69     int midi_fd;
  70     snd_midi_event_t *snd_midi_event;
  71
  72     mnemon_t mnemon;
  73     challenge_t challenge;
  74
  75     note_group_t notes_pressed;
  76     note_group_t notes_pedaled;
  77
  78     int pedal_pressed;
  79 } scherzo_t;
  80
  81 /* Forward declarations. */
  82 static score_note_t *
  83 scherzo_press_note (scherzo_t *scherzo, score_pitch_t pitch, int octave);
  84
  85 static void
  86 scherzo_release_note (scherzo_t *scherzo, score_pitch_t pitch, int octave);
  87
  88 static void
  89 scherzo_press_pedal (scherzo_t *scherzo);
  90
  91 static void
  92 scherzo_release_pedal (scherzo_t *scherzo);
  93
  94 static void
  95 _judge_note (scherzo_t *scherzo, score_note_t *note);
  96
  97 static void
  98 _score_challenge (scherzo_t *scherzo);
  99
 100 static int
 101 on_delete_event_quit (unused (GtkWidget *widget),
 102                       unused (GdkEvent *event),
 103                       unused (gpointer user_data))
 104 {
 105     gtk_main_quit ();
 106
 107     /* Returning FALSE allows the default handler for delete-event
 108      * to proceed to cleanup the widget. */
 109     return FALSE;
 110 }
 111
 112 static int
 113 on_expose_event_draw (GtkWidget *widget,
 114                       unused (GdkEventExpose *expose),
 115                       void * user_data)
 116 {
 117     scherzo_t *scherzo = user_data;
 118     score_t *score = scherzo->score;
 119     cairo_t *cr;
 120     GtkAllocation allocation;
 121     static const int pad = 10;
 122     int widget_width;
 123
 124     gtk_widget_get_allocation (widget, &allocation);
 125     widget_width = allocation.width;
 126
 127     cr = gdk_cairo_create (widget->window);
 128
 129     /* White background */
 130     cairo_set_source_rgb (cr, 1.0, 1.0, 1.0);
 131     cairo_paint (cr);
 132
 133     /* Add some padding on the sides and top */
 134     cairo_translate (cr, pad, scherzo->staff_height);
 135     score_set_staff_height (score, scherzo->staff_height);
 136     score_set_width (score, widget_width - 2 * pad);
 137
 138     score_draw (score, cr);
 139
 140     return TRUE;
 141 }
 142
 143 static int
 144 on_key_press_event (GtkWidget *widget,
 145                     GdkEventKey *key,
 146                     void *user_data)
 147 {
 148     scherzo_t *scherzo = user_data;
 149     int octave;
 150     /* Initialize to keep the compiler quiet. */
 151     score_pitch_name_t pitch_name = SCORE_PITCH_C;
 152     score_pitch_t pitch;
 153
 154     if (scherzo->challenge.note)
 155         octave = scherzo->challenge.note->octave;
 156     else
 157         octave = scherzo->keyboard_octave;
 158
 159     switch (key->keyval) {
 160     case GDK_KEY_plus:
 161     case GDK_KEY_KP_Add:
 162     case GDK_KEY_equal:
 163     case GDK_KEY_KP_Equal:
 164         scherzo->staff_height += 4;
 165         gtk_widget_queue_draw (widget);
 166         return TRUE;
 167         break;
 168     case GDK_KEY_minus:
 169     case GDK_KEY_KP_Subtract:
 170         scherzo->staff_height -= 4;
 171         gtk_widget_queue_draw (widget);
 172         return TRUE;
 173         break;
 174     case GDK_KEY_q:
 175     case GDK_KEY_Q:
 176     case GDK_KEY_Escape:
 177         gtk_main_quit ();
 178         return FALSE;
 179     case GDK_KEY_c:
 180     case GDK_KEY_C:
 181         pitch_name = SCORE_PITCH_NAME_C;
 182         break;
 183     case GDK_KEY_d:
 184     case GDK_KEY_D:
 185         pitch_name = SCORE_PITCH_NAME_D;
 186         break;
 187     case GDK_KEY_e:
 188     case GDK_KEY_E:
 189         pitch_name = SCORE_PITCH_NAME_E;
 190         break;
 191     case GDK_KEY_f:
 192     case GDK_KEY_F:
 193         pitch_name = SCORE_PITCH_NAME_F;
 194         break;
 195     case GDK_KEY_g:
 196     case GDK_KEY_G:
 197         pitch_name = SCORE_PITCH_NAME_G;
 198         break;
 199     case GDK_KEY_a:
 200     case GDK_KEY_A:
 201         pitch_name = SCORE_PITCH_NAME_A;
 202         break;
 203     case GDK_KEY_b:
 204     case GDK_KEY_B:
 205         pitch_name = SCORE_PITCH_NAME_B;
 206         break;
 207     case GDK_KEY_0:
 208     case GDK_KEY_1:
 209     case GDK_KEY_2:
 210     case GDK_KEY_3:
 211     case GDK_KEY_4:
 212     case GDK_KEY_5:
 213     case GDK_KEY_6:
 214     case GDK_KEY_7:
 215     case GDK_KEY_8:
 216         scherzo->keyboard_octave = key->keyval - GDK_KEY_0;
 217         break;
 218     case GDK_KEY_space:
 219         scherzo_press_pedal (scherzo);
 220         break;
 221     case GDK_KEY_Up:
 222         if (scherzo->keyboard_accidental < SCORE_PITCH_ACCIDENTAL_DOUBLE_SHARP)
 223             scherzo->keyboard_accidental++;
 224         break;
 225     case GDK_KEY_Down:
 226         if (scherzo->keyboard_accidental > SCORE_PITCH_ACCIDENTAL_DOUBLE_FLAT)
 227             scherzo->keyboard_accidental--;
 228         break;
 229     }
 230
 231     pitch = SCORE_PITCH (pitch_name, scherzo->keyboard_accidental);
 232
 233     if ((key->keyval >= GDK_KEY_A && key->keyval <= GDK_KEY_G) ||
 234         (key->keyval >= GDK_KEY_a && key->keyval <= GDK_KEY_g))
 235     {
 236         score_note_t *note;
 237
 238         note = scherzo_press_note (scherzo, pitch, octave);
 239         _judge_note (scherzo, note);
 240         gtk_widget_queue_draw (scherzo->window);
 241
 242         return TRUE;
 243     }
 244
 245
 246     /* Allow an unhandled event to propagate to other handlers. */
 247     return FALSE;
 248 }
 249
 250 static int
 251 on_key_release_event (unused (GtkWidget *widget),
 252                       GdkEventKey *key,
 253                       void *user_data)
 254 {
 255     scherzo_t *scherzo = user_data;
 256     int octave;
 257     /* Initialize to keep the compiler quiet. */
 258     score_pitch_name_t pitch_name = SCORE_PITCH_NAME_C;
 259     score_pitch_t pitch;
 260
 261     if (scherzo->challenge.note)
 262         octave = scherzo->challenge.note->octave;
 263     else
 264         octave = scherzo->keyboard_octave;
 265
 266     switch (key->keyval) {
 267     case GDK_KEY_c:
 268     case GDK_KEY_C:
 269         pitch_name = SCORE_PITCH_NAME_C;
 270         break;
 271     case GDK_KEY_d:
 272     case GDK_KEY_D:
 273         pitch_name = SCORE_PITCH_NAME_D;
 274         break;
 275     case GDK_KEY_e:
 276     case GDK_KEY_E:
 277         pitch_name = SCORE_PITCH_NAME_E;
 278         break;
 279     case GDK_KEY_f:
 280     case GDK_KEY_F:
 281         pitch_name = SCORE_PITCH_NAME_F;
 282         break;
 283     case GDK_KEY_g:
 284     case GDK_KEY_G:
 285         pitch_name = SCORE_PITCH_NAME_G;
 286         break;
 287     case GDK_KEY_a:
 288     case GDK_KEY_A:
 289         pitch_name = SCORE_PITCH_NAME_A;
 290         break;
 291     case GDK_KEY_b:
 292     case GDK_KEY_B:
 293         pitch_name = SCORE_PITCH_NAME_B;
 294         break;
 295     case GDK_KEY_space:
 296         scherzo_release_pedal (scherzo);
 297         break;
 298     }
 299
 300     pitch = SCORE_PITCH (pitch_name, scherzo->keyboard_accidental);
 301
 302     if ((key->keyval >= GDK_KEY_A && key->keyval <= GDK_KEY_G) ||
 303         (key->keyval >= GDK_KEY_a && key->keyval <= GDK_KEY_g))
 304     {
 305         scherzo_release_note (scherzo, pitch, octave);
 306         _score_challenge (scherzo);
 307         gtk_widget_queue_draw (scherzo->window);
 308
 309         return TRUE;
 310     }
 311
 312
 313     /* Allow an unhandled event to propagate to other handlers. */
 314     return FALSE;
 315 }
 316
 317 static unsigned char
 318 _score_pitch_and_octave_to_midi (score_pitch_t pitch,
 319                                  int octave)
 320 {
 321     unsigned char midi_note = 12 * (octave + 1);
 322
 323     switch (SCORE_PITCH_NAME (pitch)) {
 324     case SCORE_PITCH_NAME_C:
 325         break;
 326     case SCORE_PITCH_NAME_D:
 327         midi_note += 2;
 328         break;
 329     case SCORE_PITCH_NAME_E:
 330         midi_note += 4;
 331         break;
 332     case SCORE_PITCH_NAME_F:
 333         midi_note += 5;
 334         break;
 335     case SCORE_PITCH_NAME_G:
 336         midi_note += 7;
 337         break;
 338     case SCORE_PITCH_NAME_A:
 339         midi_note += 9;
 340         break;
 341     case SCORE_PITCH_NAME_B:
 342         midi_note += 11;
 343         break;
 344     }
 345
 346     switch (SCORE_PITCH_ACCIDENTAL (pitch)) {
 347     case SCORE_PITCH_ACCIDENTAL_DOUBLE_FLAT:
 348         midi_note -= 2;
 349         break;
 350     case SCORE_PITCH_ACCIDENTAL_FLAT:
 351         midi_note -= 1;
 352         break;
 353     case SCORE_PITCH_ACCIDENTAL_NATURAL:
 354         break;
 355     case SCORE_PITCH_ACCIDENTAL_SHARP:
 356         midi_note += 1;
 357         break;
 358     case SCORE_PITCH_ACCIDENTAL_DOUBLE_SHARP:
 359         midi_note += 2;
 360         break;
 361     }
 362
 363     return midi_note;
 364 }
 365
 366 static void
 367 _midi_to_score_pitch_and_octave (unsigned char midi_note,
 368                                  score_pitch_t *pitch,
 369                                  int *octave)
 370 {
 371     *octave = midi_note / 12 - 1;
 372
 373     switch (midi_note % 12)
 374     {
 375     case 0:
 376         *pitch = SCORE_PITCH_C;
 377         break;
 378     case 1:
 379         *pitch = SCORE_PITCH_Cs;
 380         break;
 381     case 2:
 382         *pitch = SCORE_PITCH_D;
 383         break;
 384     case 3:
 385         *pitch = SCORE_PITCH_Ds;
 386         break;
 387     case 4:
 388         *pitch = SCORE_PITCH_E;
 389         break;
 390     case 5:
 391         *pitch = SCORE_PITCH_F;
 392         break;
 393     case 6:
 394         *pitch = SCORE_PITCH_Fs;
 395         break;
 396     case 7:
 397         *pitch = SCORE_PITCH_G;
 398         break;
 399     case 8:
 400         *pitch = SCORE_PITCH_Gs;
 401         break;
 402     case 9:
 403         *pitch = SCORE_PITCH_A;
 404         break;
 405     case 10:
 406         *pitch = SCORE_PITCH_As;
 407         break;
 408     case 11:
 409         *pitch = SCORE_PITCH_B;
 410         break;
 411     }
 412 }
 413
 414 /* Determine a chord name (if any) from the current notes pressed */
 415
 416 typedef struct analyzed_note {
 417     /* Original note being analzyed. */
 418     score_note_t *note;
 419
 420     /* Absolute pitch (expressed as midi number). */
 421     int midi_pitch;
 422
 423     /* Pitch relative to bass note. */
 424     int relative_pitch;
 425 } analyzed_note_t;
 426
 427 static int
 428 _compare_analyzed_note_by_midi_pitch (const void *va, const void *vb)
 429 {
 430     const analyzed_note_t *a = va, *b = vb;
 431
 432     return a->midi_pitch - b->midi_pitch;
 433 }
 434
 435 static int
 436 _compare_analyzed_note_by_relative_pitch (const void *va, const void *vb)
 437 {
 438     const analyzed_note_t *a = va, *b = vb;
 439
 440     return a->relative_pitch - b->relative_pitch;
 441 }
 442
 443 typedef struct modified_degree
 444 {
 445     int degree;
 446     int modification;
 447 } modified_degree_t;
 448
 449 static int
 450 _modified_degree_to_half_steps (const modified_degree_t *degree)
 451 {
 452     int half_steps;
 453
 454     /* Number of half steps from root to specified degree within a
 455      * diatonic scaled. */
 456     switch (degree->degree) {
 457     case 1:
 458         half_steps = 0;
 459         break;
 460     case 2:
 461         half_steps = 2;
 462         break;
 463     case 3:
 464         half_steps = 4;
 465         break;
 466     case 4:
 467         half_steps = 5;
 468         break;
 469     case 5:
 470         half_steps = 7;
 471         break;
 472     case 6:
 473         half_steps = 9;
 474         break;
 475     case 7:
 476         half_steps = 11;
 477         break;
 478     default:
 479         fprintf (stderr, "Internal: Invalid degree %d\n", degree->degree);
 480         exit (1);
 481         break;
 482     }
 483
 484     return half_steps + degree->modification;
 485 }
 486
 487 static int
 488 _chord_signature_matches (analyzed_note_t *notes,
 489                           int num_notes,
 490                           modified_degree_t *degrees,
 491                           int num_degrees,
 492                           int *inversion_ret)
 493 {
 494 #define MAX_DEGREES 4
 495     int relative_pitches[MAX_DEGREES];
 496     int inversion, max_inversions;
 497     int i;
 498
 499     assert (num_degrees <= MAX_DEGREES);
 500
 501     if (num_notes != num_degrees)
 502             return 0;
 503
 504     max_inversions = num_degrees;
 505
 506     /* We never spell simple intervals as inversions. */
 507     if (num_degrees == 2)
 508         max_inversions = 1;
 509
 510     for (inversion = 0; inversion < max_inversions; inversion++) {
 511         for (i = 0; i < num_degrees; i++) {
 512             /* The num_degrees is in the addition just to ensure all
 513              * inputs to the modulus operator remain positive. */
 514             int index = (i + num_degrees - inversion) % num_degrees;
 515
 516             /* Again, adding a 12 to keep things positive. */
 517             relative_pitches[index] =
 518                 (12 +
 519                  _modified_degree_to_half_steps (&degrees[i]) -
 520                  _modified_degree_to_half_steps (&degrees[inversion])) % 12;
 521
 522         }
 523
 524         for (i = 0; i < num_notes; i++)
 525             if (notes[i].relative_pitch != relative_pitches[i])
 526                 goto NEXT_INVERSION;
 527
 528         *inversion_ret = inversion;
 529
 530         return 1;
 531
 532     NEXT_INVERSION:
 533         ;
 534     }
 535
 536     return 0;
 537 }
 538
 539 static void
 540 scherzo_analyze_chord (scherzo_t *scherzo)
 541 {
 542     void *local = talloc_new (NULL);
 543     analyzed_note_t *notes;
 544     note_group_t *note_group;
 545     unsigned i, j, num_notes;
 546     int bass_pitch, inversion;
 547     const char *chord_name = NULL;
 548
 549     if (scherzo->pedal_pressed)
 550         note_group = &scherzo->notes_pedaled;
 551     else
 552         note_group = &scherzo->notes_pressed;
 553
 554     num_notes = note_group->num_notes;
 555
 556     struct { modified_degree_t degrees[1]; const char *name; } octaves[] = {
 557         { {{1, 0}}, "Octave"}
 558     };
 559
 560     struct { modified_degree_t degrees[2]; const char *name; } intervals[] = {
 561         { {{1, 0}, {2, -1}}, "Minor 2nd"},
 562         { {{1, 0}, {2,  0}}, "Major 2nd"},
 563         { {{1, 0}, {3, -1}}, "Minor 3rd"},
 564         { {{1, 0}, {3,  0}}, "Major 3rd"},
 565         { {{1, 0}, {4,  0}}, "Perfect 4th"},
 566         { {{1, 0}, {5, -1}}, "Diminished 5th"},
 567         { {{1, 0}, {5,  0}}, "Perfect 5th"},
 568         { {{1, 0}, {6, -1}}, "Minor 6th"},
 569         { {{1, 0}, {6,  0}}, "Major 6th"},
 570         { {{1, 0}, {7, -1}}, "Minor 7th"},
 571         { {{1, 0}, {7,  0}}, "Major 7th"}
 572     };
 573
 574     struct { modified_degree_t degrees[3]; const char *name; } triads[] = {
 575         { {{1, 0}, {3,  0}, {5, +1}}, "Augmented triad" },
 576         { {{1, 0}, {3,  0}, {5,  0}}, "Major triad" },
 577         { {{1, 0}, {3, -1}, {5,  0}}, "Minor triad" },
 578         { {{1, 0}, {3, -1}, {5, -1}}, "Diminished triad" }
 579     };
 580
 581     struct { modified_degree_t degrees[4]; const char *name; } sevenths[] = {
 582         { {{1, 0}, {3,  0}, {5, +1}, {7,  0}}, "Augmented/major 7" },
 583         { {{1, 0}, {3,  0}, {5, +1}, {7, -1}}, "Augmented 7" },
 584         { {{1, 0}, {3,  0}, {5,  0}, {7,  0}}, "Major 7" },
 585         { {{1, 0}, {3,  0}, {5,  0}, {7, -1}}, "Dominant 7" },
 586         { {{1, 0}, {3, -1}, {5,  0}, {7,  0}}, "Minor/major 7" },
 587         { {{1, 0}, {3, -1}, {5,  0}, {7, -1}}, "Minor 7" },
 588         { {{1, 0}, {3, -1}, {5, -1}, {7,  0}}, "Diminished/major 7" },
 589         { {{1, 0}, {3, -1}, {5, -1}, {7, -1}}, "Half-diminished 7" },
 590         { {{1, 0}, {3, -1}, {5, -1}, {7, -2}}, "Diminished 7" }
 591     };
 592
 593     if (scherzo->chord) {
 594         score_remove_chord (scherzo->chord);
 595         scherzo->chord = NULL;
 596     }
 597
 598     if (num_notes <= 1)
 599         goto DONE;
 600
 601     notes = talloc_array (local, analyzed_note_t, num_notes);
 602     if (notes == NULL)
 603         goto DONE;
 604
 605     for (i = 0; i < num_notes; i++) {
 606         score_note_t *note = note_group->notes[i];
 607         notes[i].note = note;
 608         notes[i].midi_pitch = _score_pitch_and_octave_to_midi (note->pitch,
 609                                                                note->octave);
 610         /* Relative pitch will be filled in after sorting. */
 611         notes[i].relative_pitch = 0;
 612     }
 613
 614     /* First, sort by midi pitch to find the bass note. */
 615     qsort (notes, num_notes, sizeof (analyzed_note_t),
 616            _compare_analyzed_note_by_midi_pitch);
 617
 618     bass_pitch = notes[0].midi_pitch;
 619
 620     /* With the bass note identified, we can find all relative pitches. */
 621     for (i = 0; i < num_notes; i++) {
 622         notes[i].relative_pitch = notes[i].midi_pitch - bass_pitch;
 623         while (notes[i].relative_pitch >= 12)
 624             notes[i].relative_pitch -= 12;
 625     }
 626
 627     /* Now, sort again by relative pitch. */
 628     qsort (notes, num_notes, sizeof (analyzed_note_t),
 629            _compare_analyzed_note_by_relative_pitch);
 630
 631     /* Finally, eliminate all duplicate notes. */
 632     for (i = 0; i < num_notes - 1; i++) {
 633             if (notes[i+1].relative_pitch == notes[i].relative_pitch) {
 634                     j = i+1;
 635                     while (j < num_notes &&
 636                            notes[j].relative_pitch == notes[i].relative_pitch)
 637                     {
 638                             j++;
 639                     }
 640                     /* The loop incremented j one past the last
 641                      * duplicate. Decrement so that it points to the
 642                      * last duplicate (and is guaranteed to not exceed
 643                      * the array bounds).*/
 644                     j--;
 645
 646                     if (j < num_notes - 1) {
 647                             memmove (&notes[i+1], &notes[j+1],
 648                                      (num_notes - j) * sizeof (analyzed_note_t));
 649                     }
 650
 651                     num_notes -= (j - i);
 652             }
 653     }
 654
 655     switch (num_notes) {
 656     case 1:
 657         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE (octaves); i++) {
 658             if (_chord_signature_matches (notes, num_notes,
 659                                           octaves[i].degrees, 1, &inversion))
 660             {
 661                 chord_name = octaves[i].name;
 662                 break;
 663             }
 664         }
 665         break;
 666     case 2:
 667         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE (intervals); i++) {
 668             if (_chord_signature_matches (notes, num_notes,
 669                                           intervals[i].degrees, 2, &inversion))
 670             {
 671                 chord_name = intervals[i].name;
 672                 break;
 673             }
 674         }
 675         break;
 676     case 3:
 677         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE (triads); i++) {
 678             if (_chord_signature_matches (notes, num_notes,
 679                                           triads[i].degrees, 3, &inversion))
 680             {
 681                 chord_name = triads[i].name;
 682                 break;
 683             }
 684         }
 685         break;
 686     case 4:
 687         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(sevenths); i++) {
 688             if (_chord_signature_matches (notes, num_notes,
 689                                           sevenths[i].degrees, 4, &inversion))
 690             {
 691                 chord_name = sevenths[i].name;
 692                 break;
 693             }
 694         }
 695         break;
 696     }
 697
 698     if (chord_name) {
 699         if (inversion) {
 700             const char *inversion_str;
 701             switch (inversion) {
 702             case 1:
 703                 inversion_str = "1st inversion";
 704                 break;
 705             case 2:
 706                 inversion_str = "2nd inversion";
 707                 break;
 708             case 3:
 709                 inversion_str = "3rd inversion";
 710                 break;
 711             default:
 712                 fprintf (stderr, "Internal error: Unexpected inversion: %d\n",
 713                          inversion);
 714                 exit(1);
 715             }
 716             chord_name = talloc_asprintf (local, "%s %s",
 717                                           chord_name, inversion_str);
 718         } else {
 719             chord_name = talloc_strdup (local, chord_name);
 720         }
 721     } else {
 722         chord_name = talloc_strdup (local, "Unknown chord");
 723     }
 724
 725     scherzo->chord = score_add_chord (scherzo->treble, chord_name);
 726
 727 DONE:
 728     talloc_free (local);
 729 }
 730
 731 static void
 732 note_group_init (void *ctx, note_group_t *group)
 733 {
 734     group->ctx = ctx;
 735     group->notes = NULL;
 736     group->size = 0;
 737     group->num_notes = 0;
 738 }
 739
 740 static void
 741 note_group_add_note (note_group_t *group, score_note_t *note)
 742 {
 743     int i;
 744
 745     /* Do nothing if note is already in group. */
 746     for (i = 0; i < group->num_notes; i++) {
 747         if (group->notes[i]->pitch == note->pitch &&
 748             group->notes[i]->octave == note->octave)
 749         {
 750             return;
 751         }
 752     }
 753
 754     group->num_notes++;
 755
 756     if (group->num_notes > group->size) {
 757         group->size++;
 758         group->notes = talloc_realloc (group->ctx, group->notes,
 759                                        score_note_t*, group->size);
 760
 761         if (group->notes == NULL) {
 762             fprintf (stderr, "Out of memory.\n");
 763             exit (1);
 764         }
 765     }
 766
 767     group->notes[group->num_notes - 1] = note;
 768 }
 769
 770 static void
 771 note_group_remove_note_at (note_group_t *group, int i)
 772 {
 773     if (i >= group->num_notes) {
 774         fprintf (stderr, "Internal error: No note to remove at index %d\n", i);
 775         exit (1);
 776     }
 777
 778     if (i < group->num_notes - 1) {
 779         memmove (group->notes + i, group->notes + i + 1,
 780                  (group->num_notes - 1 - i) * sizeof (score_note_t*));
 781     }
 782     group->num_notes--;
 783 }
 784
 785 static score_note_t *
 786 scherzo_press_note (scherzo_t *scherzo, score_pitch_t pitch, int octave)
 787 {
 788     score_staff_t *staff;
 789     score_note_t *note;
 790     int i;
 791
 792     if (scherzo->challenge.note) {
 793         staff = scherzo->challenge.staff;
 794     } else if (octave >= 4) {
 795         staff = scherzo->treble;
 796     } else {
 797         staff = scherzo->bass;
 798     }
 799
 800     /* Do nothing if this note is already pressed. */
 801     for (i = 0; i < scherzo->notes_pressed.num_notes; i++) {
 802         if (scherzo->notes_pressed.notes[i]->pitch == pitch &&
 803             scherzo->notes_pressed.notes[i]->octave == octave)
 804         {
 805             return scherzo->notes_pressed.notes[i];
 806         }
 807     }
 808
 809     note = score_add_note (staff, pitch, octave, SCORE_DURATION_WHOLE);
 810
 811     note_group_add_note (&scherzo->notes_pressed, note);
 812
 813     if (scherzo->pedal_pressed)
 814         note_group_add_note (&scherzo->notes_pedaled, note);
 815
 816     scherzo_analyze_chord (scherzo);
 817
 818     return note;
 819 }
 820
 821 static void
 822 scherzo_release_note (scherzo_t *scherzo, score_pitch_t pitch, int octave)
 823 {
 824     score_note_t *note;
 825     int i;
 826     int found = 0;
 827
 828     for (i = scherzo->notes_pressed.num_notes - 1; i >=0; i--) {
 829         note = scherzo->notes_pressed.notes[i];
 830         if (note->pitch == pitch && note->octave == octave) {
 831             found = 1;
 832             if (! scherzo->pedal_pressed)
 833                 score_remove_note (note);
 834             note_group_remove_note_at (&scherzo->notes_pressed, i);
 835         }
 836     }
 837
 838     if (found == 0) {
 839         fprintf (stderr, "Internal error: Failed to find note to release.\n");
 840     }
 841
 842     scherzo_analyze_chord (scherzo);
 843 }
 844
 845 static score_note_t *
 846 scherzo_press_note_midi (scherzo_t *scherzo, unsigned char midi_note)
 847 {
 848     score_pitch_t pitch;
 849     int octave;
 850
 851     _midi_to_score_pitch_and_octave (midi_note, &pitch, &octave);
 852
 853     return scherzo_press_note (scherzo, pitch, octave);
 854 }
 855
 856 static void
 857 scherzo_release_note_midi (scherzo_t *scherzo, unsigned char midi_note)
 858 {
 859     score_pitch_t pitch;
 860     int octave;
 861
 862     _midi_to_score_pitch_and_octave (midi_note, &pitch, &octave);
 863
 864     scherzo_release_note (scherzo, pitch, octave);
 865 }
 866
 867 static void
 868 scherzo_press_pedal (scherzo_t *scherzo)
 869 {
 870     int i;
 871
 872     scherzo->pedal_pressed = 1;
 873
 874     /* Copy all pressed notes to pedaled notes */
 875     for (i = 0; i < scherzo->notes_pressed.num_notes; i++)
 876         note_group_add_note (&scherzo->notes_pedaled, scherzo->notes_pressed.notes[i]);
 877 }
 878
 879 static void
 880 scherzo_release_pedal (scherzo_t *scherzo)
 881 {
 882     score_note_t *note, *new_note;
 883     int i;
 884
 885     /* Make new notes in score for all pressed notes. */
 886     for (i = 0; i < scherzo->notes_pressed.num_notes; i++) {
 887         note = scherzo->notes_pressed.notes[i];
 888         new_note = score_add_note (note->staff, note->pitch, note->octave, note->duration);
 889         scherzo->notes_pressed.notes[i] = new_note;
 890     }
 891
 892     /* Then remove all previously pedaled notes from the score. */
 893     for (i = scherzo->notes_pedaled.num_notes - 1; i >=0; i--) {
 894         note = scherzo->notes_pedaled.notes[i];
 895         score_remove_note (note);
 896         note_group_remove_note_at (&scherzo->notes_pedaled, i);
 897     }
 898
 899     scherzo->pedal_pressed = 0;
 900
 901     scherzo_analyze_chord (scherzo);
 902
 903     gtk_widget_queue_draw (scherzo->window);
 904 }
 905
 906 void
 907 _select_challenge (scherzo_t *scherzo)
 908 {
 909     category_t *category_unused;
 910     bool_t introduced_unused;
 911     item_t *item;
 912     challenge_t *challenge = &scherzo->challenge;
 913     score_pitch_t pitch;
 914     int octave;
 915     char *s;
 916
 917     if (challenge->note) {
 918         score_remove_note (challenge->note);
 919         challenge->note = NULL;
 920     }
 921
 922     mnemon_select_item (&scherzo->mnemon,
 923                         &challenge->bin,
 924                         &challenge->item_index,
 925                         &category_unused,
 926                         &introduced_unused);
 927
 928     item = challenge->bin->items[challenge->item_index];
 929
 930     s = item->challenge;
 931     if (strncmp (s, "treble:", 7) == 0) {
 932         s += 7;
 933         challenge->staff = scherzo->treble;
 934     } else if (strncmp (s, "bass:", 5) == 0) {
 935         s += 5;
 936         challenge->staff = scherzo->bass;
 937     } else {
 938         fprintf (stderr,
 939                  "Malformed staff name: %s (expected 'treble:' or 'bass:')\n",
 940                  s);
 941         exit (1);
 942     }
 943
 944     switch (*s) {
 945     case 'C':
 946         pitch = SCORE_PITCH_C;
 947         break;
 948     case 'D':
 949         pitch = SCORE_PITCH_D;
 950         break;
 951     case 'E':
 952         pitch = SCORE_PITCH_E;
 953         break;
 954     case 'F':
 955         pitch = SCORE_PITCH_F;
 956         break;
 957     case 'G':
 958         pitch = SCORE_PITCH_G;
 959         break;
 960     case 'A':
 961         pitch = SCORE_PITCH_A;
 962         break;
 963     case 'B':
 964         pitch = SCORE_PITCH_B;
 965         break;
 966     default:
 967         fprintf (stderr, "Malformed pitch name: %s (expected 'A' - 'G')\n", s);
 968         exit (1);
 969     }
 970     s++;
 971
 972     if (*s < '0' || *s > '9') {
 973         fprintf (stderr, "Malformed octave number: %s (expected '0' - '9')\n", s);
 974         exit (1);
 975     }
 976
 977     octave = *s - '0';
 978
 979     challenge->note = score_add_note (challenge->staff, pitch, octave,
 980                                       SCORE_DURATION_WHOLE);
 981     challenge->satisfied = 0;
 982     challenge->mistaken = 0;
 983 }
 984
 985 /* Determine whether the user hit the correct note. */
 986 static void
 987 _judge_note (scherzo_t *scherzo, score_note_t *note)
 988 {
 989     challenge_t *challenge = &scherzo->challenge;
 990
 991     if (! scherzo->challenge.note) {
 992         score_set_note_color_rgb (note, 0.0, 0.0, 0.0); /* black */
 993         return;
 994     }
 995
 996     if (note->pitch == challenge->note->pitch &&
 997         note->octave == challenge->note->octave)
 998     {
 999         challenge->satisfied = 1;
1000         score_set_note_color_rgb (note, 18/256., 130/256., 28/256.); /* green */
1001     }
1002     else
1003     {
1004         challenge->mistaken = 1;
1005         score_set_note_color_rgb (note, 184/256., 4/256., 22/256.); /* red */
1006     }
1007 }
1008
1009 /* If the user got the right note (eventually), then score it in
1010  * mnemon and show the next note. */
1011 static void
1012 _score_challenge (scherzo_t *scherzo)
1013 {
1014     challenge_t *challenge = &scherzo->challenge;
1015
1016     if (! challenge->note)
1017         return;
1018
1019     if (! challenge->satisfied)
1020         return;
1021
1022     mnemon_score_item (&scherzo->mnemon, challenge->bin, challenge->item_index,
1023                        ! challenge->mistaken);
1024
1025     _select_challenge (scherzo);
1026 }
1027
1028 static int
1029 on_midi_input (unused (GIOChannel *channel),
1030                unused (GIOCondition condition),
1031                void *user_data)
1032 {
1033     unsigned char buf[MIDI_BUF_SIZE], *next;
1034     scherzo_t *scherzo = user_data;
1035     ssize_t remaining;
1036     snd_seq_event_t event;
1037     score_note_t *note;
1038     int need_redraw = FALSE;
1039
1040     remaining = read (scherzo->midi_fd, buf, MIDI_BUF_SIZE);
1041
1042     next = buf;
1043     while (remaining) {
1044         long consumed;
1045
1046         consumed = snd_midi_event_encode (scherzo->snd_midi_event,
1047                                           next, remaining, &event);
1048
1049         remaining -= consumed;
1050         next += consumed;
1051
1052         switch (event.type) {
1053         case SND_SEQ_EVENT_NONE:
1054             /* Incomplete event. Nothing to do. */
1055             break;
1056         case SND_SEQ_EVENT_NOTEON:
1057             note = scherzo_press_note_midi (scherzo, event.data.note.note);
1058             _judge_note (scherzo, note);
1059             need_redraw = TRUE;
1060             break;
1061         case SND_SEQ_EVENT_NOTEOFF:
1062             scherzo_release_note_midi (scherzo, event.data.note.note);
1063             _score_challenge (scherzo);
1064             need_redraw = TRUE;
1065             break;
1066         case SND_SEQ_EVENT_CLOCK:
1067             /* Ignore for now as my piano sends a constant stream of these. */
1068             break;
1069         case SND_SEQ_EVENT_SENSING:
1070             /* Ignore for now as my piano sends a constant stream of these. */
1071             break;
1072         case SND_SEQ_EVENT_CONTROLLER:
1073             /* XXX: My piano gives me 64 for the sustain pedal, is
1074              * that universal? */
1075             if (event.data.control.param == 64) {
1076                 if (event.data.control.value == 0)
1077                     scherzo_release_pedal (scherzo);
1078                 else
1079                     scherzo_press_pedal (scherzo);
1080             } else {
1081                 fprintf (stderr, "Fixme: Unhandled MIDI Control event (param=%d, value=%d)\n",
1082                          event.data.control.param, event.data.control.value);
1083             }
1084             break;
1085         default:
1086             fprintf (stderr, "Fixme: Do not yet know how to handle MIDI event %d\n",
1087                      event.type);
1088             break;
1089         }
1090     }
1091
1092     if (need_redraw)
1093         gtk_widget_queue_draw (scherzo->window);
1094
1095     /* Return TRUE to continue to get called in the future. */
1096     return TRUE;
1097 }
1098
1099 int
1100 main (int argc, char *argv[])
1101 {
1102     GtkWidget *drawing_area;
1103     scherzo_t scherzo;
1104     int err;
1105
1106     srand (time (NULL));
1107
1108     gtk_init (&argc, &argv);
1109
1110     scherzo.ctx = talloc_new (NULL);
1111
1112     scherzo.score = score_create (scherzo.ctx);
1113     scherzo.staff_height = 100;
1114     score_set_staff_height (scherzo.score, scherzo.staff_height);
1115
1116     score_add_brace (scherzo.score, 2);
1117     scherzo.treble = score_add_staff (scherzo.score, SCORE_CLEF_G);
1118     scherzo.bass = score_add_staff (scherzo.score, SCORE_CLEF_F);
1119
1120     scherzo.chord = NULL;
1121
1122     /* Default to octave 4 and natural for computer keyboard keypresses. */
1123     scherzo.keyboard_octave = 4;
1124     scherzo.keyboard_accidental = SCORE_PITCH_ACCIDENTAL_NATURAL;
1125
1126     note_group_init (scherzo.ctx, &scherzo.notes_pressed);
1127     note_group_init (scherzo.ctx, &scherzo.notes_pedaled);
1128
1129     scherzo.pedal_pressed = 0;
1130
1131     mnemon_init (&scherzo.mnemon);
1132     /* XXX: Should create a default file if one cannot be loaded. */
1133     mnemon_load_category (&scherzo.mnemon, "scherzo-notes");
1134
1135     scherzo.challenge.note = NULL;
1136 /*
1137     _select_challenge (&scherzo);
1138 */
1139
1140     err = snd_midi_event_new (MIDI_BUF_SIZE, &scherzo.snd_midi_event);
1141     if (err) {
1142         fprintf (stderr, "Out of memory.\n");
1143         return 1;
1144     }
1145
1146 #define MIDI_DEVICE "/dev/midi1"
1147     scherzo.midi_fd = open (MIDI_DEVICE, O_RDONLY);
1148     if (scherzo.midi_fd < 0) {
1149         printf ("failed to open " MIDI_DEVICE ". Midi input will not be available.\n");
1150     } else {
1151         GIOChannel *channel;
1152
1153         channel = g_io_channel_unix_new (scherzo.midi_fd);
1154         g_io_channel_set_encoding (channel, NULL, NULL);
1155         g_io_add_watch (channel, G_IO_IN, on_midi_input, &scherzo);
1156     }
1157
1158     scherzo.window = gtk_window_new (GTK_WINDOW_TOPLEVEL);
1159
1160     gtk_window_set_default_size (GTK_WINDOW (scherzo.window), 1000, 600);
1161
1162     g_signal_connect (scherzo.window, "delete-event",
1163                       G_CALLBACK (on_delete_event_quit), NULL);
1164
1165     drawing_area = gtk_drawing_area_new ();
1166
1167     gtk_container_add (GTK_CONTAINER (scherzo.window), drawing_area);
1168
1169     g_signal_connect (drawing_area, "expose-event",
1170                       G_CALLBACK (on_expose_event_draw),
1171                       &scherzo);
1172
1173     g_signal_connect (scherzo.window, "key-press-event",
1174                       G_CALLBACK (on_key_press_event),
1175                       &scherzo);
1176
1177     g_signal_connect (scherzo.window, "key-release-event",
1178                       G_CALLBACK (on_key_release_event),
1179                       &scherzo);
1180
1181     gtk_widget_show_all (scherzo.window);
1182
1183     gtk_main ();
1184
1185     mnemon_save (&scherzo.mnemon);
1186
1187     snd_midi_event_free (scherzo.snd_midi_event);
1188
1189     talloc_free (scherzo.ctx);
1190
1191     return 0;
1192 }