libs/canvas/wave_view.cc

   1 /*
   2     Copyright (C) 2011-2013 Paul Davis
   3     Author: Carl Hetherington <cth@carlh.net>
   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 2 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, write to the Free Software
  17     Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  18
  19 */
  20
  21 #include <cmath>
  22 #include <cairomm/cairomm.h>
  23
  24 #include "gtkmm2ext/utils.h"
  25
  26 #include "pbd/compose.h"
  27 #include "pbd/signals.h"
  28 #include "pbd/stacktrace.h"
  29
  30 #include "ardour/types.h"
  31 #include "ardour/dB.h"
  32 #include "ardour/audioregion.h"
  33
  34 #include "canvas/wave_view.h"
  35 #include "canvas/utils.h"
  36 #include "canvas/canvas.h"
  37
  38 #include <gdkmm/general.h>
  39
  40 using namespace std;
  41 using namespace ARDOUR;
  42 using namespace ArdourCanvas;
  43
  44 double WaveView::_global_gradient_depth = 0.6;
  45 bool WaveView::_global_logscaled = false;
  46 WaveView::Shape WaveView::_global_shape = WaveView::Normal;
  47 bool WaveView::_global_show_waveform_clipping = true;
  48 double WaveView::_clip_level = 0.98853;
  49
  50 PBD::Signal0<void> WaveView::VisualPropertiesChanged;
  51 PBD::Signal0<void> WaveView::ClipLevelChanged;
  52
  53 WaveView::WaveView (Group* parent, boost::shared_ptr<ARDOUR::AudioRegion> region)
  54         : Item (parent)
  55         , Outline (parent)
  56         , Fill (parent)
  57         , _region (region)
  58         , _channel (0)
  59         , _samples_per_pixel (0)
  60         , _height (64)
  61         , _wave_color (0xffffffff)
  62         , _show_zero (true)
  63         , _zero_color (0xff0000ff)
  64         , _clip_color (0xff0000ff)
  65         , _logscaled (_global_logscaled)
  66         , _shape (_global_shape)
  67         , _gradient_depth (_global_gradient_depth)
  68         , _shape_independent (false)
  69         , _logscaled_independent (false)
  70         , _gradient_depth_independent (false)
  71         , _amplitude_above_axis (1.0)
  72         , _region_start (region->start())
  73         , _sample_start (-1)
  74         , _sample_end (-1)
  75 {
  76         VisualPropertiesChanged.connect_same_thread (invalidation_connection, boost::bind (&WaveView::handle_visual_property_change, this));
  77 }
  78
  79 WaveView::~WaveView ()
  80 {
  81 }
  82
  83 void
  84 WaveView::handle_visual_property_change ()
  85 {
  86         bool changed = false;
  87
  88         if (!_shape_independent && (_shape != global_shape())) {
  89                 _shape = global_shape();
  90                 changed = true;
  91         }
  92
  93         if (!_logscaled_independent && (_logscaled != global_logscaled())) {
  94                 _logscaled = global_logscaled();
  95                 changed = true;
  96         }
  97
  98         if (!_gradient_depth_independent && (_gradient_depth != global_gradient_depth())) {
  99                 _gradient_depth = global_gradient_depth();
 100                 changed = true;
 101         }
 102
 103         if (changed) {
 104                 invalidate_image ();
 105         }
 106 }
 107
 108 void
 109 WaveView::set_fill_color (Color c)
 110 {
 111         if (c != _fill_color) {
 112                 invalidate_image ();
 113                 Fill::set_fill_color (c);
 114         }
 115 }
 116
 117 void
 118 WaveView::set_outline_color (Color c)
 119 {
 120         if (c != _outline_color) {
 121                 invalidate_image ();
 122                 Outline::set_outline_color (c);
 123         }
 124 }
 125
 126 void
 127 WaveView::set_samples_per_pixel (double samples_per_pixel)
 128 {
 129         if (samples_per_pixel != _samples_per_pixel) {
 130                 begin_change ();
 131
 132                 _samples_per_pixel = samples_per_pixel;
 133
 134                 _bounding_box_dirty = true;
 135
 136                 end_change ();
 137
 138                 invalidate_image ();
 139         }
 140 }
 141
 142 static inline double
 143 image_to_window (double wave_origin, double image_start)
 144 {
 145         return wave_origin + image_start;
 146 }
 147
 148 static inline double
 149 window_to_image (double wave_origin, double image_start)
 150 {
 151         return image_start - wave_origin;
 152 }
 153
 154 static inline float
 155 _log_meter (float power, double lower_db, double upper_db, double non_linearity)
 156 {
 157         return (power < lower_db ? 0.0 : pow((power-lower_db)/(upper_db-lower_db), non_linearity));
 158 }
 159
 160 static inline float
 161 alt_log_meter (float power)
 162 {
 163         return _log_meter (power, -192.0, 0.0, 8.0);
 164 }
 165
 166 void
 167 WaveView::set_clip_level (double dB)
 168 {
 169         _clip_level = dB_to_coefficient (dB);
 170         ClipLevelChanged ();
 171 }
 172
 173 struct LineTips {
 174     double top;
 175     double bot;
 176     bool clip_max;
 177     bool clip_min;
 178
 179     LineTips() : top (0.0), bot (0.0), clip_max (false), clip_min (false) {}
 180 };
 181
 182 void
 183 WaveView::draw_image (PeakData* _peaks, int n_peaks) const
 184 {
 185         _image = Cairo::ImageSurface::create (Cairo::FORMAT_ARGB32, n_peaks, _height);
 186
 187         Cairo::RefPtr<Cairo::Context> context = Cairo::Context::create (_image);
 188
 189         boost::scoped_array<LineTips> tips (new LineTips[n_peaks]);
 190
 191         /* Clip level nominally set to -0.9dBFS to account for inter-sample
 192            interpolation possibly clipping (value may be too low).
 193
 194            We adjust by the region's own gain (but note: not by any gain
 195            automation or its gain envelope) so that clip indicators are closer
 196            to providing data about on-disk data. This multiplication is
 197            needed because the data we get from AudioRegion::read_peaks()
 198            has been scaled by scale_amplitude() already.
 199         */
 200
 201         const double clip_level = _clip_level * _region->scale_amplitude();
 202
 203         if (_shape == WaveView::Rectified) {
 204
 205                 /* each peak is a line from the bottom of the waveview
 206                  * to a point determined by max (_peaks[i].max,
 207                  * _peaks[i].min)
 208                  */
 209
 210                 if (_logscaled) {
 211                         for (int i = 0; i < n_peaks; ++i) {
 212                                 tips[i].bot = height();
 213                                 tips[i].top = position (alt_log_meter (fast_coefficient_to_dB (max (fabs (_peaks[i].max), fabs (_peaks[i].min)))));
 214
 215                                 if (fabs (_peaks[i].max) >= clip_level) {
 216                                         tips[i].clip_max = true;
 217                                 }
 218
 219                                 if (fabs (_peaks[i].min) >= clip_level) {
 220                                         tips[i].clip_min = true;
 221                                 }
 222                         }
 223                 } else {for (int i = 0; i < n_peaks; ++i) {
 224                                 tips[i].bot = height();
 225                                 tips[i].top = position (max (fabs (_peaks[i].max), fabs (_peaks[i].min)));
 226
 227                                 if (fabs (_peaks[i].max) >= clip_level) {
 228                                         tips[i].clip_max = true;
 229                                 }
 230
 231                                 if (fabs (_peaks[i].min) >= clip_level) {
 232                                         tips[i].clip_min = true;
 233                                 }
 234                         }
 235                 }
 236
 237         } else {
 238
 239                 if (_logscaled) {
 240                         for (int i = 0; i < n_peaks; ++i) {
 241                                 Coord top = _peaks[i].min;
 242                                 Coord bot = _peaks[i].max;
 243
 244                                 if (fabs (top) >= clip_level) {
 245                                         tips[i].clip_max = true;
 246                                 }
 247
 248                                 if (fabs (bot) >= clip_level) {
 249                                         tips[i].clip_min = true;
 250                                 }
 251
 252                                 if (top > 0.0) {
 253                                         top = position (alt_log_meter (fast_coefficient_to_dB (top)));
 254                                 } else if (top < 0.0) {
 255                                         top = position (-alt_log_meter (fast_coefficient_to_dB (-top)));
 256                                 } else {
 257                                         top = position (0.0);
 258                                 }
 259
 260                                 if (bot > 0.0) {
 261                                         bot = position (alt_log_meter (fast_coefficient_to_dB (bot)));
 262                                 } else if (bot < 0.0) {
 263                                         bot = position (-alt_log_meter (fast_coefficient_to_dB (-bot)));
 264                                 } else {
 265                                         bot = position (0.0);
 266                                 }
 267
 268                                 tips[i].top = top;
 269                                 tips[i].bot = bot;
 270                         }
 271
 272                 } else {
 273                         for (int i = 0; i < n_peaks; ++i) {
 274
 275                                 if (fabs (_peaks[i].max) >= clip_level) {
 276                                         tips[i].clip_max = true;
 277                                 }
 278
 279                                 if (fabs (_peaks[i].min) >= clip_level) {
 280                                         tips[i].clip_min = true;
 281                                 }
 282
 283                                 tips[i].top = position (_peaks[i].min);
 284                                 tips[i].bot = position (_peaks[i].max);
 285
 286
 287                         }
 288                 }
 289         }
 290
 291         if (gradient_depth() != 0.0) {
 292
 293                 Cairo::RefPtr<Cairo::LinearGradient> gradient (Cairo::LinearGradient::create (0, 0, 0, _height));
 294
 295                 double stops[3];
 296
 297                 double r, g, b, a;
 298
 299                 if (_shape == Rectified) {
 300                         stops[0] = 0.1;
 301                         stops[0] = 0.3;
 302                         stops[0] = 0.9;
 303                 } else {
 304                         stops[0] = 0.1;
 305                         stops[1] = 0.5;
 306                         stops[2] = 0.9;
 307                 }
 308
 309                 color_to_rgba (_fill_color, r, g, b, a);
 310                 gradient->add_color_stop_rgba (stops[0], r, g, b, a);
 311                 gradient->add_color_stop_rgba (stops[2], r, g, b, a);
 312
 313                 /* generate a new color for the middle of the gradient */
 314                 double h, s, v;
 315                 color_to_hsv (_fill_color, h, s, v);
 316                 /* change v towards white */
 317                 v *= 1.0 - gradient_depth();
 318                 Color center = hsv_to_color (h, s, v, a);
 319                 color_to_rgba (center, r, g, b, a);
 320                 gradient->add_color_stop_rgba (stops[1], r, g, b, a);
 321
 322                 context->set_source (gradient);
 323         } else {
 324                 set_source_rgba (context, _fill_color);
 325         }
 326
 327         /* ensure single-pixel lines */
 328
 329         context->set_line_width (0.5);
 330         context->translate (0.5, 0.0);
 331
 332         /* draw the lines */
 333
 334         if (_shape == WaveView::Rectified) {
 335                 for (int i = 0; i < n_peaks; ++i) {
 336                         context->move_to (i, tips[i].top); /* down 1 pixel */
 337                         context->line_to (i, tips[i].bot);
 338                         context->stroke ();
 339                 }
 340         } else {
 341                 for (int i = 0; i < n_peaks; ++i) {
 342                         context->move_to (i, tips[i].top);
 343                         context->line_to (i, tips[i].bot);
 344                         context->stroke ();
 345                 }
 346         }
 347
 348         /* now add dots to the top and bottom of each line (this is
 349          * modelled on pyramix, except that we add clipping indicators.
 350          */
 351
 352         if (_global_show_waveform_clipping) {
 353
 354                 context->set_source_rgba (0, 0, 0, 1.0);
 355
 356                 /* the height of the clip-indicator should be at most 7 pixels,
 357                    or 5% of the height of the waveview item.
 358                 */
 359                 const double clip_height = min (7.0, ceil (_height * 0.05));
 360
 361                 for (int i = 0; i < n_peaks; ++i) {
 362                         context->move_to (i, tips[i].top);
 363
 364                         bool show_top_clip = (_shape == WaveView::Rectified && (tips[i].clip_max || tips[i].clip_min)) ||
 365                                 tips[i].clip_max;
 366
 367                         if (show_top_clip) {
 368                                 context->set_source_rgba (1.0, 0, 0, 1.0);
 369                                 context->rel_line_to (0, clip_height);
 370                                 context->stroke ();
 371                                 context->set_source_rgba (0.0, 0, 0, 1.0);
 372                         } else {
 373                                 context->rel_line_to (0, 1.0);
 374                                 context->stroke ();
 375                         }
 376
 377                         if (_shape != WaveView::Rectified) {
 378                                 context->move_to (i, tips[i].bot);
 379                                 if (tips[i].clip_min) {
 380                                         context->set_source_rgba (1.0, 0, 0, 1.0);
 381                                         context->rel_line_to (0, -clip_height);
 382                                         context->stroke ();
 383                                         context->set_source_rgba (0.0, 0, 0, 1.0);
 384                                 } else {
 385                                         context->rel_line_to (0, -1.0);
 386                                         context->stroke ();
 387                                 }
 388                         }
 389                 }
 390         }
 391
 392         if (show_zero_line()) {
 393                 set_source_rgba (context, _zero_color);
 394                 context->move_to (0, position (0.0));
 395                 context->line_to (n_peaks, position (0.0));
 396                 context->stroke ();
 397         }
 398 }
 399
 400 void
 401 WaveView::ensure_cache (framepos_t start, framepos_t end) const
 402 {
 403         if (_image && _sample_start <= start && _sample_end >= end) {
 404                 /* cache already covers required range, do nothing */
 405                 return;
 406         }
 407
 408         /* sample position is canonical here, and we want to generate
 409          * an image that spans about twice the canvas width
 410          */
 411
 412         const framepos_t center = start + ((end - start) / 2);
 413         const framecnt_t canvas_samples = 2 * (_canvas->visible_area().width() * _samples_per_pixel);
 414
 415         /* we can request data from anywhere in the Source, between 0 and its length
 416          */
 417
 418         _sample_start = max ((framepos_t) 0, (center - canvas_samples));
 419         _sample_end = min (center + canvas_samples, _region->source_length (0));
 420
 421         double pixel_start = floor (_sample_start / (double) _samples_per_pixel);
 422         double pixel_end = ceil (_sample_end / (double) _samples_per_pixel);
 423         int n_peaks = llrintf (pixel_end - pixel_start);
 424
 425         boost::scoped_array<ARDOUR::PeakData> peaks (new PeakData[n_peaks]);
 426
 427         _region->read_peaks (peaks.get(), n_peaks,
 428                              _sample_start, _sample_end - _sample_start,
 429                              _channel,
 430                              _samples_per_pixel);
 431
 432         draw_image (peaks.get(), n_peaks);
 433 }
 434
 435 void
 436 WaveView::render (Rect const & area, Cairo::RefPtr<Cairo::Context> context) const
 437 {
 438         assert (_samples_per_pixel != 0);
 439
 440         if (!_region) {
 441                 return;
 442         }
 443
 444         Rect self = item_to_window (Rect (0.0, 0.0, floor (_region->length() / _samples_per_pixel), _height));
 445         boost::optional<Rect> d = self.intersection (area);
 446
 447         if (!d) {
 448                 return;
 449         }
 450
 451         Rect draw = d.get();
 452
 453         /* window coordinates - pixels where x=0 is the left edge of the canvas
 454          * window. We round up and down in case we were asked to
 455          * draw "between" pixels at the start and/or end.
 456          */
 457
 458         const double draw_start = floor (draw.x0);
 459         const double draw_end = ceil (draw.x1);
 460
 461         // cerr << "Need to draw " << draw_start << " .. " << draw_end << endl;
 462
 463         /* image coordnates: pixels where x=0 is the start of this waveview,
 464          * wherever it may be positioned. thus image_start=N means "an image
 465          * that beings N pixels after the start of region that this waveview is
 466          * representing.
 467          */
 468
 469         const framepos_t image_start = window_to_image (self.x0, draw_start);
 470         const framepos_t image_end = window_to_image (self.x0, draw_end);
 471
 472         // cerr << "Image/WV space: " << image_start << " .. " << image_end << endl;
 473
 474         /* sample coordinates - note, these are not subject to rounding error */
 475         framepos_t sample_start = _region_start + (image_start * _samples_per_pixel);
 476         framepos_t sample_end   = _region_start + (image_end * _samples_per_pixel);
 477
 478         // cerr << "Sample space: " << sample_start << " .. " << sample_end << endl;
 479
 480         ensure_cache (sample_start, sample_end);
 481
 482         // cerr << "Cache contains " << _cache->pixel_start() << " .. " << _cache->pixel_end() << " / "
 483         // << _cache->sample_start() << " .. " << _cache->sample_end()
 484         // << endl;
 485
 486         double image_offset = (_sample_start - _region->start()) / _samples_per_pixel;
 487
 488         // cerr << "Offset into image to place at zero: " << image_offset << endl;
 489
 490         context->rectangle (draw_start, draw.y0, draw_end - draw_start, draw.height());
 491
 492         /* round image origin position to an exact pixel in device space to
 493          * avoid blurring
 494          */
 495
 496         double x  = self.x0 + image_offset;
 497         double y  = self.y0;
 498         context->user_to_device (x, y);
 499         x = round (x);
 500         y = round (y);
 501         context->device_to_user (x, y);
 502
 503         context->set_source (_image, x, y);
 504         context->fill ();
 505 }
 506
 507 void
 508 WaveView::compute_bounding_box () const
 509 {
 510         if (_region) {
 511                 _bounding_box = Rect (0.0, 0.0, _region->length() / _samples_per_pixel, _height);
 512         } else {
 513                 _bounding_box = boost::optional<Rect> ();
 514         }
 515
 516         _bounding_box_dirty = false;
 517 }
 518
 519 void
 520 WaveView::set_height (Distance height)
 521 {
 522         if (height != _height) {
 523                 begin_change ();
 524
 525                 _height = height;
 526
 527                 _bounding_box_dirty = true;
 528                 end_change ();
 529
 530                 invalidate_image ();
 531         }
 532 }
 533
 534 void
 535 WaveView::set_channel (int channel)
 536 {
 537         if (channel != _channel) {
 538                 begin_change ();
 539
 540                 _channel = channel;
 541
 542                 _bounding_box_dirty = true;
 543                 end_change ();
 544
 545                 invalidate_image ();
 546         }
 547 }
 548
 549 void
 550 WaveView::invalidate_image ()
 551 {
 552         begin_visual_change ();
 553
 554         _image.clear ();
 555         _sample_start  = -1;
 556         _sample_end = -1;
 557
 558         end_visual_change ();
 559 }
 560
 561
 562 void
 563 WaveView::set_logscaled (bool yn)
 564 {
 565         if (_logscaled != yn) {
 566                 _logscaled = yn;
 567                 invalidate_image ();
 568         }
 569 }
 570
 571 void
 572 WaveView::gain_changed ()
 573 {
 574         invalidate_image ();
 575 }
 576
 577 void
 578 WaveView::set_zero_color (Color c)
 579 {
 580         if (_zero_color != c) {
 581                 _zero_color = c;
 582                 invalidate_image ();
 583         }
 584 }
 585
 586 void
 587 WaveView::set_clip_color (Color c)
 588 {
 589         if (_clip_color != c) {
 590                 _clip_color = c;
 591                 invalidate_image ();
 592         }
 593 }
 594
 595 void
 596 WaveView::set_show_zero_line (bool yn)
 597 {
 598         if (_show_zero != yn) {
 599                 _show_zero = yn;
 600                 invalidate_image ();
 601         }
 602 }
 603
 604 void
 605 WaveView::set_shape (Shape s)
 606 {
 607         if (_shape != s) {
 608                 _shape = s;
 609                 invalidate_image ();
 610         }
 611 }
 612
 613 void
 614 WaveView::set_amplitude_above_axis (double a)
 615 {
 616         if (_amplitude_above_axis != a) {
 617                 _amplitude_above_axis = a;
 618                 invalidate_image ();
 619         }
 620 }
 621
 622 void
 623 WaveView::set_global_shape (Shape s)
 624 {
 625         if (_global_shape != s) {
 626                 _global_shape = s;
 627                 VisualPropertiesChanged (); /* EMIT SIGNAL */
 628         }
 629 }
 630
 631 void
 632 WaveView::set_global_logscaled (bool yn)
 633 {
 634         if (_global_logscaled != yn) {
 635                 _global_logscaled = yn;
 636                 VisualPropertiesChanged (); /* EMIT SIGNAL */
 637         }
 638 }
 639
 640 void
 641 WaveView::region_resized ()
 642 {
 643         if (!_region) {
 644                 return;
 645         }
 646
 647         /* special: do not use _region->length() here to compute
 648            bounding box because it will already have changed.
 649
 650            if we have a bounding box, use it.
 651         */
 652
 653         _pre_change_bounding_box = _bounding_box;
 654
 655         _bounding_box_dirty = true;
 656         compute_bounding_box ();
 657
 658         end_change ();
 659 }
 660
 661 Coord
 662 WaveView::position (double s) const
 663 {
 664         /* it is important that this returns an integral value, so that we
 665            can ensure correct single pixel behaviour.
 666          */
 667
 668         Coord pos;
 669
 670         switch (_shape) {
 671         case Rectified:
 672                 pos = floor (_height - (s * _height));
 673         default:
 674                 pos = floor ((1.0-s) * (_height / 2.0));
 675                 break;
 676         }
 677
 678         return min (_height, (max (0.0, pos)));
 679 }
 680
 681 void
 682 WaveView::set_global_gradient_depth (double depth)
 683 {
 684         if (_global_gradient_depth != depth) {
 685                 _global_gradient_depth = depth;
 686                 VisualPropertiesChanged (); /* EMIT SIGNAL */
 687         }
 688 }
 689
 690 void
 691 WaveView::set_global_show_waveform_clipping (bool yn)
 692 {
 693         if (_global_show_waveform_clipping != yn) {
 694                 _global_show_waveform_clipping = yn;
 695                 VisualPropertiesChanged (); /* EMIT SIGNAL */
 696         }
 697 }
 698