Merge branch 'develop' into features/JAL-250_hideredundantseqs
[jalview.git] / src / jalview / renderer / ResidueShader.java
diff --git a/src/jalview/renderer/ResidueShader.java b/src/jalview/renderer/ResidueShader.java
new file mode 100644 (file)
index 0000000..7e4f211
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,411 @@
+/*
+ * Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer ($$Version-Rel$$)
+ * Copyright (C) $$Year-Rel$$ The Jalview Authors
+ * 
+ * This file is part of Jalview.
+ * 
+ * Jalview is free software: you can redistribute it and/or
+ * modify it under the terms of the GNU General Public License 
+ * as published by the Free Software Foundation, either version 3
+ * of the License, or (at your option) any later version.
+ *  
+ * Jalview is distributed in the hope that it will be useful, but 
+ * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty 
+ * of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR 
+ * PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
+ * 
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with Jalview.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
+ * The Jalview Authors are detailed in the 'AUTHORS' file.
+ */
+package jalview.renderer;
+
+import jalview.analysis.Conservation;
+import jalview.api.ViewStyleI;
+import jalview.datamodel.AnnotatedCollectionI;
+import jalview.datamodel.ProfileI;
+import jalview.datamodel.ProfilesI;
+import jalview.datamodel.SequenceCollectionI;
+import jalview.datamodel.SequenceI;
+import jalview.schemes.ColourSchemeI;
+import jalview.util.ColorUtils;
+import jalview.util.Comparison;
+
+import java.awt.Color;
+import java.util.Map;
+
+/**
+ * A class that computes the colouring of an alignment (or subgroup). Currently
+ * the factors that may influence residue colouring are
+ * <ul>
+ * <li>the colour scheme that provides a colour for each aligned residue</li>
+ * <li>any threshold for colour, based on percentage identity with
+ * consensus</li>
+ * <li>any graduation based on conservation of physico-chemical properties</li>
+ * </ul>
+ * 
+ * @author gmcarstairs
+ *
+ */
+public class ResidueShader implements ResidueShaderI
+{
+  private static final int INITIAL_CONSERVATION = 30;
+
+  /*
+   * the colour scheme that gives the colour of each residue
+   * before applying any conservation or PID shading
+   */
+  private ColourSchemeI colourScheme;
+
+  /*
+   * the consensus data for each column
+   */
+  private ProfilesI consensus;
+
+  /*
+   * if true, apply shading of colour by conservation
+   */
+  private boolean conservationColouring;
+
+  /*
+   * the physico-chemical property conservation scores for columns, with values
+   * 0-9, '+' (all properties conserved), '*' (residue fully conserved) or '-' (gap)
+   * (may be null if colour by conservation is not selected)
+   */
+  private char[] conservation;
+
+  /*
+   * minimum percentage identity for colour to be applied;
+   * if above zero, residue must match consensus (or joint consensus)
+   * and column have >= pidThreshold identity with the residue
+   */
+  private int pidThreshold;
+
+  /*
+   * if true, ignore gaps in percentage identity calculation
+   */
+  private boolean ignoreGaps;
+
+  /*
+   * setting of the By Conservation slider
+   */
+  private int conservationIncrement = INITIAL_CONSERVATION;
+
+  public ResidueShader(ColourSchemeI cs)
+  {
+    colourScheme = cs;
+  }
+
+  /**
+   * Default constructor
+   */
+  public ResidueShader()
+  {
+  }
+
+  /**
+   * Constructor given view style settings
+   * 
+   * @param viewStyle
+   */
+  public ResidueShader(ViewStyleI viewStyle)
+  {
+    // TODO remove duplicated storing of conservation / pid thresholds?
+    this();
+    setConservationApplied(viewStyle.isConservationColourSelected());
+    // setThreshold(viewStyle.getThreshold());
+  }
+
+  /**
+   * Copy constructor
+   */
+  public ResidueShader(ResidueShader rs)
+  {
+    this.colourScheme = rs.colourScheme;
+    this.consensus = rs.consensus;
+    this.conservation = rs.conservation;
+    this.conservationColouring = rs.conservationColouring;
+    this.conservationIncrement = rs.conservationIncrement;
+    this.ignoreGaps = rs.ignoreGaps;
+    this.pidThreshold = rs.pidThreshold;
+  }
+
+  /**
+   * @see jalview.renderer.ResidueShaderI#setConsensus(jalview.datamodel.ProfilesI)
+   */
+  @Override
+  public void setConsensus(ProfilesI cons)
+  {
+    consensus = cons;
+  }
+
+  /**
+   * @see jalview.renderer.ResidueShaderI#conservationApplied()
+   */
+  @Override
+  public boolean conservationApplied()
+  {
+    return conservationColouring;
+  }
+
+  /**
+   * @see jalview.renderer.ResidueShaderI#setConservationApplied(boolean)
+   */
+  @Override
+  public void setConservationApplied(boolean conservationApplied)
+  {
+    conservationColouring = conservationApplied;
+  }
+
+  /**
+   * @see jalview.renderer.ResidueShaderI#setConservation(jalview.analysis.Conservation)
+   */
+  @Override
+  public void setConservation(Conservation cons)
+  {
+    if (cons == null)
+    {
+      conservationColouring = false;
+      conservation = null;
+    }
+    else
+    {
+      conservationColouring = true;
+      conservation = cons.getConsSequence().getSequenceAsString()
+              .toCharArray();
+    }
+
+  }
+
+  /**
+   * @see jalview.renderer.ResidueShaderI#alignmentChanged(jalview.datamodel.AnnotatedCollectionI,
+   *      java.util.Map)
+   */
+  @Override
+  public void alignmentChanged(AnnotatedCollectionI alignment,
+          Map<SequenceI, SequenceCollectionI> hiddenReps)
+  {
+    if (colourScheme != null)
+    {
+      colourScheme.alignmentChanged(alignment, hiddenReps);
+    }
+  }
+
+  /**
+   * @see jalview.renderer.ResidueShaderI#setThreshold(int, boolean)
+   */
+  @Override
+  public void setThreshold(int consensusThreshold, boolean ignoreGaps)
+  {
+    pidThreshold = consensusThreshold;
+    this.ignoreGaps = ignoreGaps;
+  }
+
+  /**
+   * @see jalview.renderer.ResidueShaderI#setConservationInc(int)
+   */
+  @Override
+  public void setConservationInc(int i)
+  {
+    conservationIncrement = i;
+  }
+
+  /**
+   * @see jalview.renderer.ResidueShaderI#getConservationInc()
+   */
+  @Override
+  public int getConservationInc()
+  {
+    return conservationIncrement;
+  }
+
+  /**
+   * @see jalview.renderer.ResidueShaderI#getThreshold()
+   */
+  @Override
+  public int getThreshold()
+  {
+    return pidThreshold;
+  }
+
+  /**
+   * @see jalview.renderer.ResidueShaderI#findColour(char, int,
+   *      jalview.datamodel.SequenceI)
+   */
+  @Override
+  public Color findColour(char symbol, int position, SequenceI seq)
+  {
+    /*
+     * get 'base' colour
+     */
+    ProfileI profile = consensus == null ? null : consensus.get(position);
+    String modalResidue = profile == null ? null
+            : profile.getModalResidue();
+    float pid = profile == null ? 0f
+            : profile.getPercentageIdentity(ignoreGaps);
+    Color colour = colourScheme == null ? Color.white
+            : colourScheme.findColour(symbol, position, seq, modalResidue,
+                    pid);
+
+    /*
+     * apply PID threshold and consensus fading if in force
+     */
+    colour = adjustColour(symbol, position, colour);
+
+    return colour;
+  }
+
+  /**
+   * Adjusts colour by applying thresholding or conservation shading, if in
+   * force. That is
+   * <ul>
+   * <li>if there is a threshold set for colouring, and the residue doesn't
+   * match the consensus (or a joint consensus) residue, or the consensus score
+   * is not above the threshold, then the colour is set to white</li>
+   * <li>if conservation colouring is selected, the colour is faded by an amount
+   * depending on the conservation score for the column, and the conservation
+   * colour threshold</li>
+   * </ul>
+   * 
+   * @param symbol
+   * @param column
+   * @param colour
+   * @return
+   */
+  protected Color adjustColour(char symbol, int column, Color colour)
+  {
+    if (!aboveThreshold(symbol, column))
+    {
+      colour = Color.white;
+    }
+
+    if (conservationColouring)
+    {
+      colour = applyConservation(colour, column);
+    }
+    return colour;
+  }
+
+  /**
+   * Answers true if there is a consensus profile for the specified column, and
+   * the given residue matches the consensus (or joint consensus) residue for
+   * the column, and the percentage identity for the profile is equal to or
+   * greater than the current threshold; else answers false. The percentage
+   * calculation depends on whether or not we are ignoring gapped sequences.
+   * 
+   * @param residue
+   * @param column
+   *          (index into consensus profiles)
+   * 
+   * @return
+   * @see #setThreshold(int, boolean)
+   */
+  protected boolean aboveThreshold(char residue, int column)
+  {
+    if (pidThreshold == 0)
+    {
+      return true;
+    }
+    if ('a' <= residue && residue <= 'z')
+    {
+      // TO UPPERCASE !!!
+      // Faster than toUpperCase
+      residue -= ('a' - 'A');
+    }
+
+    if (consensus == null)
+    {
+      return false;
+    }
+
+    ProfileI profile = consensus.get(column);
+
+    /*
+     * test whether this is the consensus (or joint consensus) residue
+     */
+    if (profile != null
+            && profile.getModalResidue().contains(String.valueOf(residue)))
+    {
+      if (profile.getPercentageIdentity(ignoreGaps) >= pidThreshold)
+      {
+        return true;
+      }
+    }
+
+    return false;
+  }
+
+  /**
+   * Applies a combination of column conservation score, and conservation
+   * percentage slider, to 'bleach' out the residue colours towards white.
+   * <p>
+   * If a column is fully conserved (identical residues, conservation score 11,
+   * shown as *), or all 10 physico-chemical properties are conserved
+   * (conservation score 10, shown as +), then the colour is left unchanged.
+   * <p>
+   * Otherwise a 'bleaching' factor is computed and applied to the colour. This
+   * is designed to fade colours for scores of 0-9 completely to white at slider
+   * positions ranging from 18% - 100% respectively.
+   * 
+   * @param currentColour
+   * @param column
+   * 
+   * @return bleached (or unmodified) colour
+   */
+  protected Color applyConservation(Color currentColour, int column)
+  {
+    if (conservation == null || conservation.length <= column)
+    {
+      return currentColour;
+    }
+    char conservationScore = conservation[column];
+
+    /*
+     * if residues are fully conserved (* or 11), or all properties
+     * are conserved (+ or 10), leave colour unchanged
+     */
+    if (conservationScore == '*' || conservationScore == '+'
+            || conservationScore == (char) 10
+            || conservationScore == (char) 11)
+    {
+      return currentColour;
+    }
+
+    if (Comparison.isGap(conservationScore))
+    {
+      return Color.white;
+    }
+
+    /*
+     * convert score 0-9 to a bleaching factor 1.1 - 0.2
+     */
+    float bleachFactor = (11 - (conservationScore - '0')) / 10f;
+
+    /*
+     * scale this up by 0-5 (percentage slider / 20)
+     * as a result, scores of:         0  1  2  3  4  5  6  7  8  9
+     * fade to white at slider value: 18 20 22 25 29 33 40 50 67 100%
+     */
+    bleachFactor *= (conservationIncrement / 20f);
+
+    return ColorUtils.bleachColour(currentColour, bleachFactor);
+  }
+
+  /**
+   * @see jalview.renderer.ResidueShaderI#getColourScheme()
+   */
+  @Override
+  public ColourSchemeI getColourScheme()
+  {
+    return this.colourScheme;
+  }
+
+  /**
+   * @see jalview.renderer.ResidueShaderI#setColourScheme(jalview.schemes.ColourSchemeI)
+   */
+  @Override
+  public void setColourScheme(ColourSchemeI cs)
+  {
+    colourScheme = cs;
+  }
+}