src/jalview/schemes/AnnotationColourGradient.java

   1 /*
   2  * Jalview - A Sequence Alignment Editor and Viewer ($$Version-Rel$$)
   3  * Copyright (C) $$Year-Rel$$ The Jalview Authors
   4  *
   5  * This file is part of Jalview.
   6  *
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  11  *
  12  * Jalview is distributed in the hope that it will be useful, but
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  14  * of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR
  15  * PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  18  * along with Jalview.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  19  * The Jalview Authors are detailed in the 'AUTHORS' file.
  20  */
  21 package jalview.schemes;
  22
  23 import jalview.datamodel.AlignmentAnnotation;
  24 import jalview.datamodel.AlignmentI;
  25 import jalview.datamodel.AnnotatedCollectionI;
  26 import jalview.datamodel.Annotation;
  27 import jalview.datamodel.GraphLine;
  28 import jalview.datamodel.SequenceCollectionI;
  29 import jalview.datamodel.SequenceI;
  30 import jalview.renderer.AnnotationRenderer;
  31 import jalview.util.Comparison;
  32
  33 import java.awt.Color;
  34 import java.util.IdentityHashMap;
  35 import java.util.Map;
  36
  37 public class AnnotationColourGradient extends FollowerColourScheme
  38 {
  39   /**
  40    * map positional scores to transparency rather than colour
  41    */
  42   boolean positionToTransparency = true;
  43
  44   /**
  45    * compute shade based on annotation row score
  46    */
  47   boolean perLineScore = true;
  48
  49   public static final int NO_THRESHOLD = -1;
  50
  51   public static final int BELOW_THRESHOLD = 0;
  52
  53   public static final int ABOVE_THRESHOLD = 1;
  54
  55   private final AlignmentAnnotation annotation;
  56
  57   private final int aboveAnnotationThreshold;
  58
  59   public boolean thresholdIsMinMax = false;
  60
  61   private GraphLine annotationThreshold;
  62
  63   private int redMin;
  64
  65   private int greenMin;
  66
  67   private int blueMin;
  68
  69   private int redRange;
  70
  71   private int greenRange;
  72
  73   private int blueRange;
  74
  75   private boolean predefinedColours = false;
  76
  77   private boolean seqAssociated = false;
  78
  79   /**
  80    * false if the scheme was constructed without a minColour and maxColour used
  81    * to decide if existing colours should be taken from annotation elements when
  82    * they exist
  83    */
  84   private boolean noGradient = false;
  85
  86   private IdentityHashMap<SequenceI, AlignmentAnnotation> seqannot = null;
  87
  88   @Override
  89   public ColourSchemeI getInstance(AnnotatedCollectionI sg,
  90           Map<SequenceI, SequenceCollectionI> hiddenRepSequences)
  91   {
  92     AnnotationColourGradient acg = new AnnotationColourGradient(annotation,
  93             getColourScheme(), aboveAnnotationThreshold);
  94     acg.thresholdIsMinMax = thresholdIsMinMax;
  95     acg.annotationThreshold = (annotationThreshold == null) ? null
  96             : new GraphLine(annotationThreshold);
  97     acg.redMin = redMin;
  98     acg.greenMin = greenMin;
  99     acg.blueMin = blueMin;
 100     acg.redRange = redRange;
 101     acg.greenRange = greenRange;
 102     acg.blueRange = blueRange;
 103     acg.predefinedColours = predefinedColours;
 104     acg.seqAssociated = seqAssociated;
 105     acg.noGradient = noGradient;
 106     acg.positionToTransparency = positionToTransparency;
 107     acg.perLineScore = perLineScore;
 108     return acg;
 109   }
 110
 111   /**
 112    * Creates a new AnnotationColourGradient object.
 113    */
 114   public AnnotationColourGradient(AlignmentAnnotation annotation,
 115           ColourSchemeI originalColour, int aboveThreshold)
 116   {
 117     if (originalColour instanceof AnnotationColourGradient)
 118     {
 119       setColourScheme(((AnnotationColourGradient) originalColour)
 120               .getColourScheme());
 121     }
 122     else
 123     {
 124       setColourScheme(originalColour);
 125     }
 126
 127     this.annotation = annotation;
 128
 129     aboveAnnotationThreshold = aboveThreshold;
 130
 131     if (aboveThreshold != NO_THRESHOLD && annotation.threshold != null)
 132     {
 133       annotationThreshold = annotation.threshold;
 134     }
 135     // clear values so we don't get weird black bands...
 136     redMin = 254;
 137     greenMin = 254;
 138     blueMin = 254;
 139     redRange = 0;
 140     greenRange = 0;
 141     blueRange = 0;
 142
 143     noGradient = true;
 144     checkLimits();
 145   }
 146
 147   /**
 148    * Creates a new AnnotationColourGradient object.
 149    */
 150   public AnnotationColourGradient(AlignmentAnnotation annotation,
 151           Color minColour, Color maxColour, int aboveThreshold)
 152   {
 153     this.annotation = annotation;
 154
 155     aboveAnnotationThreshold = aboveThreshold;
 156
 157     if (aboveThreshold != NO_THRESHOLD && annotation.threshold != null)
 158     {
 159       annotationThreshold = annotation.threshold;
 160     }
 161
 162     redMin = minColour.getRed();
 163     greenMin = minColour.getGreen();
 164     blueMin = minColour.getBlue();
 165
 166     redRange = maxColour.getRed() - redMin;
 167     greenRange = maxColour.getGreen() - greenMin;
 168     blueRange = maxColour.getBlue() - blueMin;
 169
 170     noGradient = false;
 171     checkLimits();
 172   }
 173
 174   private void checkLimits()
 175   {
 176     aamax = annotation.graphMax;
 177     aamin = annotation.graphMin;
 178     if (annotation.isRNA())
 179     {
 180       // reset colour palette
 181       ColourSchemeProperty.resetRnaHelicesShading();
 182       ColourSchemeProperty.initRnaHelicesShading(1 + (int) aamax);
 183     }
 184   }
 185
 186   @Override
 187   public void alignmentChanged(AnnotatedCollectionI alignment,
 188           Map<SequenceI, SequenceCollectionI> hiddenReps)
 189   {
 190     super.alignmentChanged(alignment, hiddenReps);
 191
 192     if (seqAssociated && annotation.getCalcId() != null)
 193     {
 194       if (seqannot != null)
 195       {
 196         seqannot.clear();
 197       }
 198       else
 199       {
 200         seqannot = new IdentityHashMap<>();
 201       }
 202       // resolve the context containing all the annotation for the sequence
 203       AnnotatedCollectionI alcontext = alignment instanceof AlignmentI
 204               ? alignment
 205               : alignment.getContext();
 206       boolean f = true, sf = true, rna = false;
 207       long plcount = 0, ancount = 0;
 208       for (AlignmentAnnotation alan : alcontext.findAnnotation(annotation
 209               .getCalcId()))
 210       {
 211         if (alan.sequenceRef != null
 212                 && (alan.label != null && annotation != null
 213                         && alan.label.equals(annotation.label)))
 214         {
 215           ancount++;
 216           if (!rna && alan.isRNA())
 217           {
 218             rna = true;
 219           }
 220           seqannot.put(alan.sequenceRef, alan);
 221           if (f || alan.graphMax > aamax)
 222           {
 223             aamax = alan.graphMax;
 224           }
 225           if (f || alan.graphMin < aamin)
 226           {
 227             aamin = alan.graphMin;
 228           }
 229           f = false;
 230           if (alan.score == alan.score)
 231           {
 232             if (sf || alan.score < plmin)
 233             {
 234               plmin = alan.score;
 235             }
 236             if (sf || alan.score > plmax)
 237             {
 238               plmax = alan.score;
 239             }
 240             sf = false;
 241             plcount++;
 242           }
 243         }
 244       }
 245       if (plcount > 0 && plcount == ancount)
 246       {
 247         perLineScore = plcount == ancount;
 248         aamax=plmax;
 249       }
 250       if (rna)
 251       {
 252         ColourSchemeProperty.initRnaHelicesShading(1 + (int) aamax);
 253       }
 254     }
 255   }
 256
 257   /**
 258    * positional annotation max/min
 259    */
 260   double aamin = 0.0, aamax = 0.0;
 261
 262   /**
 263    * per line score max/min
 264    */
 265   double plmin = Double.NaN, plmax = Double.NaN;
 266
 267   public AlignmentAnnotation getAnnotation()
 268   {
 269     return annotation;
 270   }
 271
 272   public int getAboveThreshold()
 273   {
 274     return aboveAnnotationThreshold;
 275   }
 276
 277   public float getAnnotationThreshold()
 278   {
 279     if (annotationThreshold == null)
 280     {
 281       return 0;
 282     }
 283     else
 284     {
 285       return annotationThreshold.value;
 286     }
 287   }
 288
 289   public Color getMinColour()
 290   {
 291     return new Color(redMin, greenMin, blueMin);
 292   }
 293
 294   public Color getMaxColour()
 295   {
 296     return new Color(redMin + redRange, greenMin + greenRange,
 297             blueMin + blueRange);
 298   }
 299
 300   /**
 301    * DOCUMENT ME!
 302    *
 303    * @param n
 304    *          DOCUMENT ME!
 305    *
 306    * @return DOCUMENT ME!
 307    */
 308   @Override
 309   public Color findColour(char c)
 310   {
 311     return Color.red;
 312   }
 313
 314   /**
 315    * Returns the colour for a given character and position in a sequence
 316    *
 317    * @param c
 318    *          the residue character
 319    * @param j
 320    *          the aligned position
 321    * @param seq
 322    *          the sequence
 323    * @return
 324    */
 325   @Override
 326   public Color findColour(char c, int j, SequenceI seq)
 327   {
 328     /*
 329      * locate the annotation we are configured to colour by
 330      */
 331     AlignmentAnnotation ann = (seqAssociated && seqannot != null
 332             ? seqannot.get(seq)
 333             : this.annotation);
 334
 335     /*
 336      * if gap or no annotation at position, no colour (White)
 337      */
 338     if (ann == null || ann.annotations == null
 339             || j >= ann.annotations.length || ann.annotations[j] == null
 340             || Comparison.isGap(c))
 341     {
 342       return Color.white;
 343     }
 344
 345     Annotation aj = ann.annotations[j];
 346     // 'use original colours' => colourScheme != null
 347     // -> look up colour to be used
 348     // predefined colours => preconfigured shading
 349     // -> only use original colours reference if thresholding enabled &
 350     // minmax exists
 351     // annotation.hasIcons => null or black colours replaced with glyph
 352     // colours
 353     // -> reuse original colours if present
 354     // -> if thresholding enabled then return colour on non-whitespace glyph
 355
 356     /*
 357      * if threshold applies, and annotation fails the test - no colour (white)
 358      */
 359     if (annotationThreshold != null)
 360     {
 361       if ((aboveAnnotationThreshold == ABOVE_THRESHOLD
 362               && aj.value < annotationThreshold.value)
 363               || (aboveAnnotationThreshold == BELOW_THRESHOLD
 364                       && aj.value > annotationThreshold.value))
 365       {
 366         return Color.white;
 367       }
 368     }
 369
 370     /*
 371      * If 'use original colours' then return the colour of the annotation
 372      * at the aligned position - computed using the background colour scheme
 373      */
 374     if (predefinedColours && aj.colour != null
 375             && !aj.colour.equals(Color.black))
 376     {
 377       return aj.colour;
 378     }
 379
 380     Color result = Color.white;
 381     if (ann.hasIcons && ann.graph == AlignmentAnnotation.NO_GRAPH)
 382     {
 383       /*
 384        * secondary structure symbol colouring
 385        */
 386       if (aj.secondaryStructure > ' ' && aj.secondaryStructure != '.'
 387               && aj.secondaryStructure != '-')
 388       {
 389         if (getColourScheme() != null)
 390         {
 391           result = getColourScheme().findColour(c, j, seq, null, 0f);
 392         }
 393         else
 394         {
 395           if (ann.isRNA())
 396           {
 397             result = ColourSchemeProperty.rnaHelices[(int) aj.value];
 398           }
 399           else
 400           {
 401             result = ann.annotations[j].secondaryStructure == 'H'
 402                     ? AnnotationRenderer.HELIX_COLOUR
 403                     : ann.annotations[j].secondaryStructure == 'E'
 404                             ? AnnotationRenderer.SHEET_COLOUR
 405                             : AnnotationRenderer.STEM_COLOUR;
 406           }
 407         }
 408       }
 409       else
 410       {
 411         return Color.white;
 412       }
 413     }
 414     else if (noGradient)
 415     {
 416       if (getColourScheme() != null)
 417       {
 418         result = getColourScheme().findColour(c, j, seq, null, 0f);
 419       }
 420       else
 421       {
 422         if (aj.colour != null)
 423         {
 424           result = aj.colour;
 425         }
 426       }
 427     }
 428     else
 429     {
 430       result = shadeCalculation(ann, j);
 431     }
 432
 433     return result;
 434   }
 435
 436   /**
 437    * Returns a graduated colour for the annotation at the given column. If there
 438    * is a threshold value, and it is used as the top/bottom of the colour range,
 439    * and the value satisfies the threshold condition, then a colour
 440    * proportionate to the range from the threshold is calculated. For all other
 441    * cases, a colour proportionate to the annotation's min-max range is
 442    * calulated. Note that thresholding is _not_ done here (a colour is computed
 443    * even if threshold is not passed).
 444    *
 445    * @param ann
 446    * @param col
 447    * @return
 448    */
 449   Color shadeCalculation(AlignmentAnnotation ann, int col)
 450   {
 451     float range = 1f;
 452     float value = ann.annotations[col].value;
 453     if (thresholdIsMinMax && ann.threshold != null
 454             && aboveAnnotationThreshold == ABOVE_THRESHOLD
 455             && value >= ann.threshold.value)
 456     {
 457       range = (value - ann.threshold.value)
 458               / (ann.graphMax - ann.threshold.value);
 459     }
 460     else if (thresholdIsMinMax && ann.threshold != null
 461             && aboveAnnotationThreshold == BELOW_THRESHOLD
 462             && value <= ann.threshold.value)
 463     {
 464       range = (value - ann.graphMin) / (ann.threshold.value - ann.graphMin);
 465     }
 466     else
 467     {
 468       if (ann.graphMax != ann.graphMin)
 469       {
 470         range = (value - ann.graphMin) / (ann.graphMax - ann.graphMin);
 471       }
 472       else
 473       {
 474         range = 0f;
 475       }
 476     }
 477
 478     // midtr sets the ceiling for bleaching out the shading
 479     int trans = 0, midtr = 239;
 480     if (perLineScore)
 481     {
 482       trans = (int) ((1f - range) * midtr);
 483       range = (float) ((annotation.score - plmin) / (plmax - aamin));
 484     }
 485     int dr = (int) (redRange * range + redMin),
 486             dg = (int) (greenRange * range + greenMin),
 487             db = (int) (blueRange * range + blueMin);
 488     if (annotation.score == annotation.score && positionToTransparency)
 489     {
 490       return new Color(Math.min(dr + trans, midtr), Math.min(dg
 491               + trans, midtr), Math.min(db + trans, midtr));
 492     }
 493     else
 494     {
 495       return new Color(dr, dg, db);
 496     }
 497   }
 498
 499   public boolean isPredefinedColours()
 500   {
 501     return predefinedColours;
 502   }
 503
 504   public void setPredefinedColours(boolean predefinedColours)
 505   {
 506     this.predefinedColours = predefinedColours;
 507   }
 508
 509   public boolean isSeqAssociated()
 510   {
 511     return seqAssociated;
 512   }
 513
 514   public void setSeqAssociated(boolean sassoc)
 515   {
 516     seqAssociated = sassoc;
 517   }
 518
 519   public boolean isThresholdIsMinMax()
 520   {
 521     return thresholdIsMinMax;
 522   }
 523
 524   public void setThresholdIsMinMax(boolean minMax)
 525   {
 526     this.thresholdIsMinMax = minMax;
 527   }
 528
 529   @Override
 530   public String getSchemeName()
 531   {
 532     return "Annotation";
 533   }
 534
 535   @Override
 536   public boolean isSimple()
 537   {
 538     return false;
 539   }
 540 }