rill_patchbay/

control.rs

//! # Управление и автоматизация (Control + Automation)
//!
//! `rill-patchbay::control` объединяет функциональность:
//! - Маппинг событий (MIDI/OSC) на параметры узлов (из rill-control)
//! - Автоматизацию через LFO, огибающие и другие генераторы (из rill-automation)
//! - Двухпоточную модель с неблокирующими очередями
//!
//! Все операции выполняются в **потоке управления** (soft RT) и
//! отправляют команды в аудиопоток через `RtQueue<ParameterCommand>`.

use std::collections::HashMap;
use std::fmt::Debug;
use std::sync::Arc;

use rill_core::prelude::*;
use rill_core::queues::MpscQueue;

pub use crate::automaton::Range;
use crate::automaton::{EnvelopeAutomaton, LfoAutomaton, LfoWaveform};

// =============================================================================
// 1. Паттерны событий (из rill-control)
// =============================================================================

/// Паттерн для сопоставления событий
#[derive(Debug, Clone, PartialEq, Eq, Hash)]
pub enum EventPattern {
    /// Любая кнопка
    AnyButton,
    /// Кнопка с конкретным ID
    ButtonId(u32),

    /// Любая ручка
    AnyKnob,
    /// Ручка с конкретным ID
    KnobId(u32),

    /// Любой фейдер
    AnyFader,
    /// Фейдер с конкретным ID
    FaderId(u32),

    /// Любое MIDI сообщение
    AnyMidi,
    /// MIDI Control Change
    MidiControl { channel: Option<u8>, controller: u8 },
    /// MIDI Note
    MidiNote {
        channel: Option<u8>,
        note: Option<u8>,
    },

    /// OSC сообщение по адресу
    OscAddress(String),

    /// OSC с паттерном (содержит)
    OscPattern(String),
}

impl EventPattern {
    /// Проверить, соответствует ли событие паттерну
    pub fn matches(&self, event: &ControlEvent) -> bool {
        match (self, event) {
            (EventPattern::AnyButton, ControlEvent::Button { .. }) => true,
            (EventPattern::ButtonId(id), ControlEvent::Button { id: eid, .. }) => *id == *eid,

            (EventPattern::AnyKnob, ControlEvent::Knob { .. }) => true,
            (EventPattern::KnobId(id), ControlEvent::Knob { id: eid, .. }) => *id == *eid,

            (EventPattern::AnyFader, ControlEvent::Fader { .. }) => true,
            (EventPattern::FaderId(id), ControlEvent::Fader { id: eid, .. }) => *id == *eid,

            (
                EventPattern::MidiControl {
                    channel,
                    controller,
                },
                ControlEvent::MidiControl {
                    channel: ech,
                    controller: ectr,
                    ..
                },
            ) => (channel.is_none() || channel.unwrap() == *ech) && *controller == *ectr,

            (EventPattern::OscAddress(addr), ControlEvent::Osc { address, .. }) => addr == address,

            (EventPattern::OscPattern(pat), ControlEvent::Osc { address, .. }) => {
                address.contains(pat)
            }

            _ => false,
        }
    }
}

// =============================================================================
// 2. Типы событий (из rill-control)
// =============================================================================

/// Событие контроллера
#[derive(Debug, Clone, PartialEq)]
pub enum ControlEvent {
    /// Кнопка (нажата/отпущена)
    Button { id: u32, pressed: bool },

    /// Поворотная ручка (энкодер)
    Knob {
        id: u32,
        value: f32,      // 0.0 - 1.0
        normalized: f32, // то же, для совместимости
    },

    /// Фейдер (линейный ползунок)
    Fader {
        id: u32,
        value: f32, // 0.0 - 1.0
        normalized: f32,
    },

    /// MIDI Control Change
    MidiControl {
        channel: u8,
        controller: u8,
        value: u8,       // 0-127
        normalized: f32, // 0.0 - 1.0
    },

    /// MIDI Note
    MidiNote {
        channel: u8,
        note: u8,
        velocity: u8,
        on: bool,
    },

    /// OSC сообщение
    Osc { address: String, args: Vec<f32> },
}

impl ControlEvent {
    /// Получить нормализованное значение (0.0-1.0), если применимо
    pub fn normalized_value(&self) -> Option<f32> {
        match self {
            ControlEvent::Knob { normalized, .. } => Some(*normalized),
            ControlEvent::Fader { normalized, .. } => Some(*normalized),
            ControlEvent::MidiControl { normalized, .. } => Some(*normalized),
            ControlEvent::Button { pressed, .. } => Some(if *pressed { 1.0 } else { 0.0 }),
            _ => None,
        }
    }

    /// Получить ID элемента управления, если применимо
    pub fn id(&self) -> Option<u32> {
        match self {
            ControlEvent::Button { id, .. } => Some(*id),
            ControlEvent::Knob { id, .. } => Some(*id),
            ControlEvent::Fader { id, .. } => Some(*id),
            _ => None,
        }
    }
}

// =============================================================================
// 3. Трансформации значений (из rill-control)
// =============================================================================

/// Тип преобразования значения
#[derive(Clone)]
pub enum Transform {
    /// Линейное: out = min + value * (max - min)
    Linear,

    /// Экспоненциальное: out = min + value^2 * (max - min)
    Exponential,

    /// Логарифмическое: out = min + log(1 + value * 9) / log(10) * (max - min)
    Logarithmic,

    /// Инвертированное: out = max - value * (max - min)
    Inverted,

    /// Пользовательское
    Custom(Arc<dyn Fn(f32) -> f32 + Send + Sync>),
}

impl Debug for Transform {
    fn fmt(&self, f: &mut std::fmt::Formatter<'_>) -> std::fmt::Result {
        match self {
            Transform::Linear => write!(f, "Linear"),
            Transform::Exponential => write!(f, "Exponential"),
            Transform::Logarithmic => write!(f, "Logarithmic"),
            Transform::Inverted => write!(f, "Inverted"),
            Transform::Custom(_) => write!(f, "Custom"),
        }
    }
}

impl Transform {
    /// Применить преобразование к нормализованному значению (0-1)
    pub fn apply(&self, value: f32, min: f32, max: f32) -> f32 {
        let range = max - min;
        let normalized = value.clamp(0.0, 1.0);

        let mapped = match self {
            Transform::Linear => min + normalized * range,
            Transform::Exponential => min + normalized * normalized * range,
            Transform::Logarithmic => min + (1.0 + normalized * 9.0).log10() * range,
            Transform::Inverted => max - normalized * range,
            Transform::Custom(f) => min + f(normalized) * range,
        };

        mapped.clamp(min, max)
    }
}

// =============================================================================
// 4. Маппинг событий (из rill-control)
// =============================================================================

/// Целевой параметр узла
#[derive(Debug, Clone)]
pub struct Target {
    /// ID узла в графе
    pub node_id: NodeId,
    /// Имя параметра
    pub param_name: String,
    /// Минимальное значение
    pub min: f32,
    /// Максимальное значение
    pub max: f32,
}

/// Маппинг события на параметр
#[derive(Debug, Clone)]
pub struct Mapping {
    /// Паттерн события
    pub pattern: EventPattern,
    /// Целевой параметр
    pub target: Target,
    /// Преобразование
    pub transform: Transform,
    /// Название (для отладки)
    pub name: String,
    /// Активен ли маппинг
    pub enabled: bool,
}

impl Mapping {
    /// Создать новый маппинг
    pub fn new(pattern: EventPattern, target: Target, transform: Transform) -> Self {
        let name = format!("{:?} -> {}", pattern, target.param_name);
        Self {
            pattern,
            target,
            transform,
            name,
            enabled: true,
        }
    }

    /// Проверить, подходит ли событие под этот маппинг
    pub fn matches(&self, event: &ControlEvent) -> bool {
        self.enabled && self.pattern.matches(event)
    }

    /// Применить событие и получить команду для параметра
    pub fn apply(&self, event: &ControlEvent) -> Option<ParameterCommand> {
        if !self.matches(event) {
            return None;
        }

        event.normalized_value().map(|norm| {
            let value = self.transform.apply(norm, self.target.min, self.target.max);
            ParameterCommand {
                node_id: self.target.node_id,
                param: self.target.param_name.clone(),
                value,
            }
        })
    }
}

// =============================================================================
// 5. Автоматы (из rill-automation)
// =============================================================================

/// Тип времени для автоматов
pub type Time = f64;

/// Маркер "нет действия" (для автоматов без внешнего управления)
#[derive(Debug, Clone, Default)]
pub struct NoAction;

/// Базовый трейт для всех автоматов
///
/// Автомат — это контейнер/исполнитель для чистой функции (`Action`),
/// которая применяется к изменяемому состоянию (`State`) на каждом шаге.
/// Автомат управляет диапазоном значений, интерполяцией и прочими
/// аспектами выполнения, а `Action` — это чистое вычисление.
pub trait Automaton: Send + Sync + Debug {
    /// Тип состояния
    type State: Clone + Send + Sync + 'static + Debug;

    /// Тип действия (чистая функция, применяемая к состоянию)
    type Action: Debug + Clone + Send + Sync + Default + 'static;

    /// Выполнить один шаг автомата
    ///
    /// # Arguments
    /// * `time` — текущее время
    /// * `action` — действие/функция, применяемая к состоянию
    /// * `state` — текущее состояние
    ///
    /// Возвращает (новое_состояние, опциональное_значение)
    fn step(
        &self,
        time: Time,
        action: &Self::Action,
        state: &Self::State,
    ) -> (Self::State, Option<f64>);

    /// Начальное состояние
    fn initial_state(&self) -> Self::State;

    /// Имя автомата
    fn name(&self) -> &str;

    /// Извлечь значение из состояния
    fn extract_value(&self, state: &Self::State) -> f64;

    /// Сбросить автомат (создать новое начальное состояние)
    fn reset(&self) -> Self::State {
        self.initial_state()
    }
}

// =============================================================================
// 6. Сервоприводы (связь автоматов с параметрами)
// =============================================================================

// =============================================================================
// 6. Сервоприводы (связь автоматов с параметрами)
// =============================================================================

/// Тип маппинга значений для сервопривода
#[derive(Clone)]
pub enum ParameterMapping {
    Linear,
    Exponential,
    Logarithmic,
    Inverted,
    Custom(Arc<dyn Fn(f64) -> f64 + Send + Sync>),
}

impl std::fmt::Debug for ParameterMapping {
    fn fmt(&self, f: &mut std::fmt::Formatter<'_>) -> std::fmt::Result {
        match self {
            ParameterMapping::Linear => write!(f, "Linear"),
            ParameterMapping::Exponential => write!(f, "Exponential"),
            ParameterMapping::Logarithmic => write!(f, "Logarithmic"),
            ParameterMapping::Inverted => write!(f, "Inverted"),
            ParameterMapping::Custom(_) => write!(f, "Custom(<fn>)"),
        }
    }
}

impl ParameterMapping {
    pub fn apply(&self, raw: f64) -> f64 {
        match self {
            ParameterMapping::Linear => raw,
            ParameterMapping::Exponential => raw * raw,
            ParameterMapping::Logarithmic => (1.0 + raw * 9.0).log10(),
            ParameterMapping::Inverted => 1.0 - raw,
            ParameterMapping::Custom(f) => f(raw),
        }
    }
}

/// Сервопривод — связывает автомат с параметром узла
pub struct Servo<A: Automaton> {
    /// Идентификатор
    id: String,
    /// Автомат
    automaton: A,
    /// Состояние автомата
    state: A::State,
    /// Целевой узел
    target_node: NodeId,
    /// Целевой параметр
    target_param: String,
    /// Маппинг значения
    mapping: ParameterMapping,
    /// Минимальное значение
    min: f64,
    /// Максимальное значение
    max: f64,
    /// Последнее отправленное значение
    last_value: f64,
    /// Активен ли сервопривод
    enabled: bool,
    /// Время последнего обновления
    last_time: Time,
}

impl<A: Automaton> Servo<A> {
    pub fn new(
        id: impl Into<String>,
        automaton: A,
        target_node: NodeId,
        target_param: impl Into<String>,
        mapping: ParameterMapping,
        min: f64,
        max: f64,
    ) -> Self {
        let state = automaton.initial_state();
        Self {
            id: id.into(),
            automaton,
            state,
            target_node,
            target_param: target_param.into(),
            mapping,
            min,
            max,
            last_value: 0.0,
            enabled: true,
            last_time: 0.0,
        }
    }

    /// Обновить сервопривод и вернуть команду, если значение изменилось
    pub fn update(&mut self, time: Time) -> Option<ParameterCommand> {
        if !self.enabled {
            return None;
        }

        let (new_state, value_opt) = self
            .automaton
            .step(time, &A::Action::default(), &self.state);
        self.state = new_state;

        if let Some(raw_value) = value_opt {
            let mapped = self.mapping.apply(raw_value);
            let clamped = mapped.clamp(self.min, self.max);

            // Отправляем только если значение изменилось значительно
            if (clamped - self.last_value).abs() > 1e-6 {
                self.last_value = clamped;
                self.last_time = time;

                return Some(ParameterCommand {
                    node_id: self.target_node,
                    param: self.target_param.clone(),
                    value: clamped as f32,
                });
            }
        }

        None
    }

    /// Включить/выключить сервопривод
    pub fn set_enabled(&mut self, enabled: bool) {
        self.enabled = enabled;
    }

    /// Получить ID сервопривода
    pub fn id(&self) -> &str {
        &self.id
    }
}

// Тип для хранения разнородных сервоприводов
pub type BoxedServo = Box<dyn AnyServo>;

pub trait AnyServo: Send + Sync {
    fn update(&mut self, time: Time) -> Option<ParameterCommand>;
    fn id(&self) -> &str;
    fn set_enabled(&mut self, enabled: bool);
}

impl<A: Automaton + 'static> AnyServo for Servo<A> {
    fn update(&mut self, time: Time) -> Option<ParameterCommand> {
        Servo::update(self, time)
    }

    fn id(&self) -> &str {
        &self.id
    }

    fn set_enabled(&mut self, enabled: bool) {
        self.enabled = enabled;
    }
}

// =============================================================================
// 7. Команды для аудиопотока
// =============================================================================

/// Команда изменения параметра (отправляется в аудиопоток)
#[derive(Debug, Clone)]
pub struct ParameterCommand {
    /// ID узла
    pub node_id: NodeId,
    /// Имя параметра
    pub param: String,
    /// Новое значение
    pub value: f32,
}

impl ParameterCommand {
    /// Создать новую команду
    pub fn new(node_id: NodeId, param: impl Into<String>, value: f32) -> Self {
        Self {
            node_id,
            param: param.into(),
            value,
        }
    }
}

// =============================================================================
// 8. Главный контроллер (Patchbay Control)
// =============================================================================

/// Главный контроллер патчбэя
///
/// Работает в **потоке управления** (soft RT) и отправляет команды
/// в аудиопоток через `MpscQueue<ParameterCommand>`.
pub struct PatchbayControl {
    /// Маппинги событий
    mappings: Vec<Mapping>,

    /// Сервоприводы (автоматы)
    servos: HashMap<String, BoxedServo>,

    /// Очередь для отправки команд в аудиопоток
    command_queue: Arc<MpscQueue<ParameterCommand>>,

    /// Внутреннее время (секунды)
    time: Time,
}

impl PatchbayControl {
    /// Создать новый контроллер
    pub fn new(command_queue: Arc<MpscQueue<ParameterCommand>>) -> Self {
        Self {
            mappings: Vec::new(),
            servos: HashMap::new(),
            command_queue,
            time: 0.0,
        }
    }

    /// Добавить маппинг события
    pub fn add_mapping(&mut self, mapping: Mapping) {
        self.mappings.push(mapping);
    }

    /// Добавить маппинг из строк (удобно для скриптов)
    pub fn add_mapping_str(
        &mut self,
        pattern: &str,
        target_node: NodeId,
        target_param: &str,
        min: f32,
        max: f32,
        transform: Transform,
    ) -> Result<(), &'static str> {
        let pattern = match pattern {
            p if p.starts_with("button:") => {
                let id = p[7..].parse().map_err(|_| "Invalid button ID")?;
                EventPattern::ButtonId(id)
            }
            p if p.starts_with("knob:") => {
                let id = p[5..].parse().map_err(|_| "Invalid knob ID")?;
                EventPattern::KnobId(id)
            }
            p if p.starts_with("fader:") => {
                let id = p[6..].parse().map_err(|_| "Invalid fader ID")?;
                EventPattern::FaderId(id)
            }
            p if p.starts_with("midi:") => {
                let parts: Vec<&str> = p[5..].split(':').collect();
                if parts.len() == 2 {
                    let channel = parts[0].parse().ok();
                    let controller = parts[1].parse().map_err(|_| "Invalid controller")?;
                    EventPattern::MidiControl {
                        channel,
                        controller,
                    }
                } else {
                    EventPattern::AnyMidi
                }
            }
            p if p.starts_with("osc:") => EventPattern::OscAddress(p[4..].to_string()),
            _ => return Err("Unknown pattern"),
        };

        let target = Target {
            node_id: target_node,
            param_name: target_param.to_string(),
            min,
            max,
        };

        self.add_mapping(Mapping::new(pattern, target, transform));
        Ok(())
    }

    /// Добавить сервопривод (автомат)
    pub fn add_servo<A: Automaton + 'static>(&mut self, servo: Servo<A>) {
        self.servos.insert(servo.id().to_string(), Box::new(servo));
    }

    /// Добавить LFO как сервопривод
    pub fn add_lfo(
        &mut self,
        id: &str,
        frequency: f64,
        amplitude: f64,
        offset: f64,
        waveform: LfoWaveform,
        target_node: NodeId,
        target_param: &str,
        min: f64,
        max: f64,
    ) {
        let automaton = LfoAutomaton::new(id, frequency, amplitude, offset, waveform);
        let servo = Servo::new(
            id,
            automaton,
            target_node,
            target_param,
            ParameterMapping::Linear,
            min,
            max,
        );
        self.add_servo(servo);
    }

    /// Добавить огибающую как сервопривод
    pub fn add_envelope(
        &mut self,
        id: &str,
        attack: f64,
        decay: f64,
        sustain: f64,
        release: f64,
        target_node: NodeId,
        target_param: &str,
        min: f64,
        max: f64,
    ) {
        let automaton = EnvelopeAutomaton::adsr(id, attack, decay, sustain, release);
        let servo = Servo::new(
            id,
            automaton,
            target_node,
            target_param,
            ParameterMapping::Linear,
            min,
            max,
        );
        self.add_servo(servo);
    }

    /// Обработать внешнее событие (MIDI/OSC)
    pub fn handle_event(&mut self, event: ControlEvent) {
        for mapping in &self.mappings {
            if let Some(cmd) = mapping.apply(&event) {
                let _ = self.command_queue.push(cmd);
            }
        }
    }

    /// Обновить состояние (вызывается регулярно из потока управления)
    pub fn update(&mut self, dt: f32) {
        self.time += dt as f64;

        // Обновляем все сервоприводы
        for servo in self.servos.values_mut() {
            if let Some(cmd) = servo.update(self.time) {
                let _ = self.command_queue.push(cmd);
            }
        }
    }

    /// Получить все маппинги
    pub fn mappings(&self) -> &[Mapping] {
        &self.mappings
    }

    /// Получить сервопривод по ID
    pub fn get_servo(&self, id: &str) -> Option<&dyn AnyServo> {
        self.servos.get(id).map(|b| b.as_ref())
    }

    /// Получить мутабельный сервопривод по ID
    pub fn get_servo_mut(&mut self, id: &str) -> Option<&mut BoxedServo> {
        self.servos.get_mut(id)
    }

    /// Удалить сервопривод
    pub fn remove_servo(&mut self, id: &str) -> bool {
        self.servos.remove(id).is_some()
    }

    /// Очистить все маппинги и сервоприводы
    pub fn clear(&mut self) {
        self.mappings.clear();
        self.servos.clear();
    }

    /// Сбросить время
    pub fn reset_time(&mut self) {
        self.time = 0.0;
    }

    /// Текущее время
    pub fn current_time(&self) -> Time {
        self.time
    }
}

// =============================================================================
// 9. Вспомогательные функции для создания маппингов
// =============================================================================

/// Создать маппинг MIDI CC на параметр
pub fn midi_cc(
    controller: u8,
    channel: Option<u8>,
    target_node: NodeId,
    target_param: &str,
    min: f32,
    max: f32,
    transform: Transform,
) -> Mapping {
    let pattern = EventPattern::MidiControl {
        channel,
        controller,
    };
    let target = Target {
        node_id: target_node,
        param_name: target_param.to_string(),
        min,
        max,
    };
    Mapping::new(pattern, target, transform)
}

/// Создать маппинг OSC адреса на параметр
pub fn osc_address(
    address: &str,
    target_node: NodeId,
    target_param: &str,
    min: f32,
    max: f32,
    transform: Transform,
) -> Mapping {
    let pattern = EventPattern::OscAddress(address.to_string());
    let target = Target {
        node_id: target_node,
        param_name: target_param.to_string(),
        min,
        max,
    };
    Mapping::new(pattern, target, transform)
}

// =============================================================================
// 10. Тесты
// =============================================================================

#[cfg(test)]
mod tests {
    use super::*;
    use rill_core::queues::MpscQueue;

    #[test]
    fn test_midi_mapping() {
        let node = NodeId(1);
        let mapping = midi_cc(7, Some(1), node, "volume", 0.0, 1.0, Transform::Linear);

        let event = ControlEvent::MidiControl {
            channel: 1,
            controller: 7,
            value: 64,
            normalized: 0.5,
        };

        assert!(mapping.matches(&event));

        let cmd = mapping.apply(&event).unwrap();
        assert_eq!(cmd.node_id, node);
        assert_eq!(cmd.param, "volume");
        assert!((cmd.value - 0.5).abs() < 1e-6);
    }

    #[test]
    fn test_lfo_servo() {
        let node = NodeId(1);
        let queue = Arc::new(MpscQueue::with_capacity(64));
        let mut control = PatchbayControl::new(queue);

        control.add_lfo(
            "test_lfo",
            1.0,
            0.5,
            0.0,
            LfoWaveform::Sine,
            node,
            "cutoff",
            100.0,
            1000.0,
        );

        assert!(control.get_servo("test_lfo").is_some());

        // Несколько обновлений должны генерировать команды
        for _i in 0..10 {
            control.update(0.1);
        }
    }

    #[test]
    fn test_envelope_servo() {
        let node = NodeId(1);
        let queue = Arc::new(MpscQueue::with_capacity(64));
        let mut control = PatchbayControl::new(queue.clone());

        control.add_envelope("test_env", 0.1, 0.2, 0.7, 0.3, node, "gain", 0.0, 1.0);

        // Находим сервопривод и триггерим его
        if let Some(_servo) = control.get_servo_mut("test_env") {
            // В реальном коде здесь нужно вызвать trigger
            // Для теста просто обновляем время
        }

        control.update(0.05);
        control.update(0.05);

        // Должны быть команды в очереди
        // assert!(queue.len() > 0); // В реальном тесте
    }
}