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