bam_tview.c

   1 #undef _HAVE_CURSES
   2
   3 #if _CURSES_LIB == 0
   4 #elif _CURSES_LIB == 1
   5 #include <curses.h>
   6 #ifndef NCURSES_VERSION
   7 #warning "_CURSES_LIB=1 but NCURSES_VERSION not defined; tview is NOT compiled"
   8 #else
   9 #define _HAVE_CURSES
  10 #endif
  11 #elif _CURSES_LIB == 2
  12 #include <xcurses.h>
  13 #define _HAVE_CURSES
  14 #else
  15 #warning "_CURSES_LIB is not 0, 1 or 2; tview is NOT compiled"
  16 #endif
  17
  18 #ifdef _HAVE_CURSES
  19 #include <ctype.h>
  20 #include <assert.h>
  21 #include <string.h>
  22 #include "bam.h"
  23 #include "faidx.h"
  24 #include "bam_maqcns.h"
  25
  26 char bam_aux_getCEi(bam1_t *b, int i);
  27 char bam_aux_getCSi(bam1_t *b, int i);
  28 char bam_aux_getCQi(bam1_t *b, int i);
  29
  30 #define TV_MIN_ALNROW 2
  31 #define TV_MAX_GOTO  40
  32 #define TV_LOW_MAPQ  10
  33
  34 #define TV_COLOR_MAPQ   0
  35 #define TV_COLOR_BASEQ  1
  36 #define TV_COLOR_NUCL   2
  37 #define TV_COLOR_COL    3
  38 #define TV_COLOR_COLQ   4
  39
  40 #define TV_BASE_NUCL 0
  41 #define TV_BASE_COLOR_SPACE 1
  42
  43 typedef struct {
  44         int mrow, mcol;
  45         WINDOW *wgoto, *whelp;
  46
  47         bam_index_t *idx;
  48         bam_lplbuf_t *lplbuf;
  49         bam_header_t *header;
  50         bamFile fp;
  51         int curr_tid, left_pos;
  52         faidx_t *fai;
  53         bam_maqcns_t *bmc;
  54
  55         int ccol, last_pos, row_shift, base_for, color_for, is_dot, l_ref, ins, no_skip, show_name;
  56         char *ref;
  57 } tview_t;
  58
  59 int tv_pl_func(uint32_t tid, uint32_t pos, int n, const bam_pileup1_t *pl, void *data)
  60 {
  61         tview_t *tv = (tview_t*)data;
  62         int i, j, c, rb, attr, max_ins = 0;
  63         uint32_t call = 0;
  64         if (pos < tv->left_pos || tv->ccol > tv->mcol) return 0; // out of screen
  65         // print referece
  66         rb = (tv->ref && pos - tv->left_pos < tv->l_ref)? tv->ref[pos - tv->left_pos] : 'N';
  67         for (i = tv->last_pos + 1; i < pos; ++i) {
  68                 if (i%10 == 0 && tv->mcol - tv->ccol >= 10) mvprintw(0, tv->ccol, "%-d", i+1);
  69                 c = tv->ref? tv->ref[i - tv->left_pos] : 'N';
  70                 mvaddch(1, tv->ccol++, c);
  71         }
  72         if (pos%10 == 0 && tv->mcol - tv->ccol >= 10) mvprintw(0, tv->ccol, "%-d", pos+1);
  73         // print consensus
  74         call = bam_maqcns_call(n, pl, tv->bmc);
  75         attr = A_UNDERLINE;
  76         c = ",ACMGRSVTWYHKDBN"[call>>28&0xf];
  77         i = (call>>8&0xff)/10+1;
  78         if (i > 4) i = 4;
  79         attr |= COLOR_PAIR(i);
  80         if (c == toupper(rb)) c = '.';
  81         attron(attr);
  82         mvaddch(2, tv->ccol, c);
  83         attroff(attr);
  84         if(tv->ins) {
  85                 // calculate maximum insert
  86                 for (i = 0; i < n; ++i) {
  87                         const bam_pileup1_t *p = pl + i;
  88                         if (p->indel > 0 && max_ins < p->indel) max_ins = p->indel;
  89                 }
  90         }
  91         // core loop
  92         for (j = 0; j <= max_ins; ++j) {
  93                 for (i = 0; i < n; ++i) {
  94                         const bam_pileup1_t *p = pl + i;
  95                         int row = TV_MIN_ALNROW + p->level - tv->row_shift;
  96                         if (j == 0) {
  97                                 if (!p->is_del) {
  98                                         if (tv->base_for == TV_BASE_COLOR_SPACE &&
  99                                                         (c = bam_aux_getCSi(p->b, p->qpos))) {
 100                                                 c = bam_aux_getCSi(p->b, p->qpos);
 101                                                 // assume that if we found one color, we will be able to get the color error
 102                                                 if (tv->is_dot && '-' == bam_aux_getCEi(p->b, p->qpos)) c = bam1_strand(p->b)? ',' : '.';
 103                                         } else {
 104                                                 if (tv->show_name) {
 105                                                         char *name = bam1_qname(p->b);
 106                                                         c = (p->qpos + 1 >= p->b->core.l_qname)? ' ' : name[p->qpos];
 107                                                 } else {
 108                                                         c = bam_nt16_rev_table[bam1_seqi(bam1_seq(p->b), p->qpos)];
 109                                                         if (tv->is_dot && toupper(c) == toupper(rb)) c = bam1_strand(p->b)? ',' : '.';
 110                                                 }
 111                                         }
 112                                 } else c = p->is_refskip? (bam1_strand(p->b)? '<' : '>') : '*';
 113                         } else { // padding
 114                                 if (j > p->indel) c = '*';
 115                                 else { // insertion
 116                                         if (tv->base_for ==  TV_BASE_NUCL) {
 117                                                 if (tv->show_name) {
 118                                                         char *name = bam1_qname(p->b);
 119                                                         c = (p->qpos + j + 1 >= p->b->core.l_qname)? ' ' : name[p->qpos + j];
 120                                                 } else {
 121                                                         c = bam_nt16_rev_table[bam1_seqi(bam1_seq(p->b), p->qpos + j)];
 122                                                         if (j == 0 && tv->is_dot && toupper(c) == toupper(rb)) c = bam1_strand(p->b)? ',' : '.';
 123                                                 }
 124                                         } else {
 125                                                 c = bam_aux_getCSi(p->b, p->qpos + j);
 126                                                 if (tv->is_dot && '-' == bam_aux_getCEi(p->b, p->qpos + j)) c = bam1_strand(p->b)? ',' : '.';
 127                                         }
 128                                 }
 129                         }
 130                         if (row > TV_MIN_ALNROW && row < tv->mrow) {
 131                                 int x;
 132                                 attr = 0;
 133                                 if (((p->b->core.flag&BAM_FPAIRED) && !(p->b->core.flag&BAM_FPROPER_PAIR))
 134                                                 || (p->b->core.flag & BAM_FSECONDARY)) attr |= A_UNDERLINE;
 135                                 if (tv->color_for == TV_COLOR_BASEQ) {
 136                                         x = bam1_qual(p->b)[p->qpos]/10 + 1;
 137                                         if (x > 4) x = 4;
 138                                         attr |= COLOR_PAIR(x);
 139                                 } else if (tv->color_for == TV_COLOR_MAPQ) {
 140                                         x = p->b->core.qual/10 + 1;
 141                                         if (x > 4) x = 4;
 142                                         attr |= COLOR_PAIR(x);
 143                                 } else if (tv->color_for == TV_COLOR_NUCL) {
 144                                         x = bam_nt16_nt4_table[bam1_seqi(bam1_seq(p->b), p->qpos)] + 5;
 145                                         attr |= COLOR_PAIR(x);
 146                                 } else if(tv->color_for == TV_COLOR_COL) {
 147                                         x = 0;
 148                                         switch(bam_aux_getCSi(p->b, p->qpos)) {
 149                                                 case '0': x = 0; break;
 150                                                 case '1': x = 1; break;
 151                                                 case '2': x = 2; break;
 152                                                 case '3': x = 3; break;
 153                                                 case '4': x = 4; break;
 154                                                 default: x = bam_nt16_nt4_table[bam1_seqi(bam1_seq(p->b), p->qpos)]; break;
 155                                         }
 156                                         x+=5;
 157                                         attr |= COLOR_PAIR(x);
 158                                 } else if(tv->color_for == TV_COLOR_COLQ) {
 159                                         x = bam_aux_getCQi(p->b, p->qpos);
 160                                         if(0 == x) x = bam1_qual(p->b)[p->qpos];
 161                                         x = x/10 + 1;
 162                                         if (x > 4) x = 4;
 163                                         attr |= COLOR_PAIR(x);
 164                                 }
 165                                 attron(attr);
 166                                 mvaddch(row, tv->ccol, bam1_strand(p->b)? tolower(c) : toupper(c));
 167                                 attroff(attr);
 168                         }
 169                 }
 170                 c = j? '*' : rb;
 171                 if (c == '*') {
 172                         attr = COLOR_PAIR(8);
 173                         attron(attr);
 174                         mvaddch(1, tv->ccol++, c);
 175                         attroff(attr);
 176                 } else mvaddch(1, tv->ccol++, c);
 177         }
 178         tv->last_pos = pos;
 179         return 0;
 180 }
 181
 182 tview_t *tv_init(const char *fn, const char *fn_fa)
 183 {
 184         tview_t *tv = (tview_t*)calloc(1, sizeof(tview_t));
 185         tv->is_dot = 1;
 186         tv->fp = bam_open(fn, "r");
 187         bgzf_set_cache_size(tv->fp, 8 * 1024 *1024);
 188         assert(tv->fp);
 189         tv->header = bam_header_read(tv->fp);
 190         tv->idx = bam_index_load(fn);
 191         if (tv->idx == 0) exit(1);
 192         tv->lplbuf = bam_lplbuf_init(tv_pl_func, tv);
 193         if (fn_fa) tv->fai = fai_load(fn_fa);
 194         tv->bmc = bam_maqcns_init();
 195         tv->ins = 1;
 196         bam_maqcns_prepare(tv->bmc);
 197
 198         initscr();
 199         keypad(stdscr, TRUE);
 200         clear();
 201         noecho();
 202         cbreak();
 203         tv->mrow = 24; tv->mcol = 80;
 204         getmaxyx(stdscr, tv->mrow, tv->mcol);
 205         tv->wgoto = newwin(3, TV_MAX_GOTO + 10, 10, 5);
 206         tv->whelp = newwin(29, 40, 5, 5);
 207         tv->color_for = TV_COLOR_MAPQ;
 208         start_color();
 209         init_pair(1, COLOR_BLUE, COLOR_BLACK);
 210         init_pair(2, COLOR_GREEN, COLOR_BLACK);
 211         init_pair(3, COLOR_YELLOW, COLOR_BLACK);
 212         init_pair(4, COLOR_WHITE, COLOR_BLACK);
 213         init_pair(5, COLOR_GREEN, COLOR_BLACK);
 214         init_pair(6, COLOR_CYAN, COLOR_BLACK);
 215         init_pair(7, COLOR_YELLOW, COLOR_BLACK);
 216         init_pair(8, COLOR_RED, COLOR_BLACK);
 217         init_pair(9, COLOR_BLUE, COLOR_BLACK);
 218         return tv;
 219 }
 220
 221 void tv_destroy(tview_t *tv)
 222 {
 223         delwin(tv->wgoto); delwin(tv->whelp);
 224         endwin();
 225
 226         bam_lplbuf_destroy(tv->lplbuf);
 227         bam_maqcns_destroy(tv->bmc);
 228         bam_index_destroy(tv->idx);
 229         if (tv->fai) fai_destroy(tv->fai);
 230         free(tv->ref);
 231         bam_header_destroy(tv->header);
 232         bam_close(tv->fp);
 233         free(tv);
 234 }
 235
 236 int tv_fetch_func(const bam1_t *b, void *data)
 237 {
 238         tview_t *tv = (tview_t*)data;
 239         if (tv->no_skip) {
 240                 uint32_t *cigar = bam1_cigar(b); // this is cheating...
 241                 int i;
 242                 for (i = 0; i <b->core.n_cigar; ++i) {
 243                         if ((cigar[i]&0xf) == BAM_CREF_SKIP)
 244                                 cigar[i] = cigar[i]>>4<<4 | BAM_CDEL;
 245                 }
 246         }
 247         bam_lplbuf_push(b, tv->lplbuf);
 248         return 0;
 249 }
 250
 251 int tv_draw_aln(tview_t *tv, int tid, int pos)
 252 {
 253         // reset
 254         clear();
 255         tv->curr_tid = tid; tv->left_pos = pos;
 256         tv->last_pos = tv->left_pos - 1;
 257         tv->ccol = 0;
 258         // print ref and consensus
 259         if (tv->fai) {
 260                 char *str;
 261                 if (tv->ref) free(tv->ref);
 262                 str = (char*)calloc(strlen(tv->header->target_name[tv->curr_tid]) + 30, 1);
 263                 sprintf(str, "%s:%d-%d", tv->header->target_name[tv->curr_tid], tv->left_pos + 1, tv->left_pos + tv->mcol);
 264                 tv->ref = fai_fetch(tv->fai, str, &tv->l_ref);
 265                 free(str);
 266         }
 267         // draw aln
 268         bam_lplbuf_reset(tv->lplbuf);
 269         bam_fetch(tv->fp, tv->idx, tv->curr_tid, tv->left_pos, tv->left_pos + tv->mcol, tv, tv_fetch_func);
 270         bam_lplbuf_push(0, tv->lplbuf);
 271
 272         while (tv->ccol < tv->mcol) {
 273                 int pos = tv->last_pos + 1;
 274                 if (pos%10 == 0 && tv->mcol - tv->ccol >= 10) mvprintw(0, tv->ccol, "%-d", pos+1);
 275                 mvaddch(1, tv->ccol++, (tv->ref && pos < tv->l_ref)? tv->ref[pos - tv->left_pos] : 'N');
 276                 ++tv->last_pos;
 277         }
 278         return 0;
 279 }
 280
 281 static void tv_win_goto(tview_t *tv, int *tid, int *pos)
 282 {
 283         char str[256], *p;
 284         int i, l = 0;
 285         wborder(tv->wgoto, '|', '|', '-', '-', '+', '+', '+', '+');
 286         mvwprintw(tv->wgoto, 1, 2, "Goto: ");
 287         for (;;) {
 288                 int c = wgetch(tv->wgoto);
 289                 wrefresh(tv->wgoto);
 290                 if (c == KEY_BACKSPACE || c == '\010' || c == '\177') {
 291                         --l;
 292                 } else if (c == KEY_ENTER || c == '\012' || c == '\015') {
 293                         int _tid = -1, _beg, _end;
 294                         if (str[0] == '=') {
 295                                 _beg = strtol(str+1, &p, 10) - 1;
 296                                 if (_beg > 0) {
 297                                         *pos = _beg;
 298                                         return;
 299                                 }
 300                         } else {
 301                                 bam_parse_region(tv->header, str, &_tid, &_beg, &_end);
 302                                 if (_tid >= 0) {
 303                                         *tid = _tid; *pos = _beg;
 304                                         return;
 305                                 }
 306                         }
 307                 } else if (isgraph(c)) {
 308                         if (l < TV_MAX_GOTO) str[l++] = c;
 309                 } else if (c == '\027') l = 0;
 310                 else if (c == '\033') return;
 311                 str[l] = '\0';
 312                 for (i = 0; i < TV_MAX_GOTO; ++i) mvwaddch(tv->wgoto, 1, 8 + i, ' ');
 313                 mvwprintw(tv->wgoto, 1, 8, "%s", str);
 314         }
 315 }
 316
 317 static void tv_win_help(tview_t *tv) {
 318         int r = 1;
 319         WINDOW *win = tv->whelp;
 320         wborder(win, '|', '|', '-', '-', '+', '+', '+', '+');
 321         mvwprintw(win, r++, 2, "        -=-    Help    -=- ");
 322         r++;
 323         mvwprintw(win, r++, 2, "?          This window");
 324         mvwprintw(win, r++, 2, "Arrows     Small scroll movement");
 325         mvwprintw(win, r++, 2, "h,j,k,l    Small scroll movement");
 326         mvwprintw(win, r++, 2, "H,J,K,L    Large scroll movement");
 327         mvwprintw(win, r++, 2, "ctrl-H     Scroll 1k left");
 328         mvwprintw(win, r++, 2, "ctrl-L     Scroll 1k right");
 329         mvwprintw(win, r++, 2, "space      Scroll one screen");
 330         mvwprintw(win, r++, 2, "backspace  Scroll back one screen");
 331         mvwprintw(win, r++, 2, "g          Go to specific location");
 332         mvwprintw(win, r++, 2, "m          Color for mapping qual");
 333         mvwprintw(win, r++, 2, "n          Color for nucleotide");
 334         mvwprintw(win, r++, 2, "b          Color for base quality");
 335         mvwprintw(win, r++, 2, "c          Color for cs color");
 336         mvwprintw(win, r++, 2, "z          Color for cs qual");
 337         mvwprintw(win, r++, 2, ".          Toggle on/off dot view");
 338         mvwprintw(win, r++, 2, "s          Toggle on/off ref skip");
 339         mvwprintw(win, r++, 2, "r          Toggle on/off rd name");
 340         mvwprintw(win, r++, 2, "N          Turn on nt view");
 341         mvwprintw(win, r++, 2, "C          Turn on cs view");
 342         mvwprintw(win, r++, 2, "i          Toggle on/off ins");
 343         mvwprintw(win, r++, 2, "q          Exit");
 344         r++;
 345         mvwprintw(win, r++, 2, "Underline:      Secondary or orphan");
 346         mvwprintw(win, r++, 2, "Blue:    0-9    Green: 10-19");
 347         mvwprintw(win, r++, 2, "Yellow: 20-29   White: >=30");
 348         wrefresh(win);
 349         wgetch(win);
 350 }
 351
 352 void tv_loop(tview_t *tv)
 353 {
 354         int tid, pos;
 355         tid = tv->curr_tid; pos = tv->left_pos;
 356         while (1) {
 357                 int c = getch();
 358                 switch (c) {
 359                         case '?': tv_win_help(tv); break;
 360                         case '\033':
 361                         case 'q': goto end_loop;
 362                         case '/':
 363                         case 'g': tv_win_goto(tv, &tid, &pos); break;
 364                         case 'm': tv->color_for = TV_COLOR_MAPQ; break;
 365                         case 'b': tv->color_for = TV_COLOR_BASEQ; break;
 366                         case 'n': tv->color_for = TV_COLOR_NUCL; break;
 367                         case 'c': tv->color_for = TV_COLOR_COL; break;
 368                         case 'z': tv->color_for = TV_COLOR_COLQ; break;
 369                         case 's': tv->no_skip = !tv->no_skip; break;
 370                         case 'r': tv->show_name = !tv->show_name; break;
 371                         case KEY_LEFT:
 372                         case 'h': --pos; break;
 373                         case KEY_RIGHT:
 374                         case 'l': ++pos; break;
 375                         case KEY_SLEFT:
 376                         case 'H': pos -= 20; break;
 377                         case KEY_SRIGHT:
 378                         case 'L': pos += 20; break;
 379                         case '.': tv->is_dot = !tv->is_dot; break;
 380                         case 'N': tv->base_for = TV_BASE_NUCL; break;
 381                         case 'C': tv->base_for = TV_BASE_COLOR_SPACE; break;
 382                         case 'i': tv->ins = !tv->ins; break;
 383                         case '\010': pos -= 1000; break;
 384                         case '\014': pos += 1000; break;
 385                         case ' ': pos += tv->mcol; break;
 386                         case KEY_UP:
 387                         case 'j': --tv->row_shift; break;
 388                         case KEY_DOWN:
 389                         case 'k': ++tv->row_shift; break;
 390                         case KEY_BACKSPACE:
 391                         case '\177': pos -= tv->mcol; break;
 392                         case KEY_RESIZE: getmaxyx(stdscr, tv->mrow, tv->mcol); break;
 393                         default: continue;
 394                 }
 395                 if (pos < 0) pos = 0;
 396                 if (tv->row_shift < 0) tv->row_shift = 0;
 397                 tv_draw_aln(tv, tid, pos);
 398         }
 399 end_loop:
 400         return;
 401 }
 402
 403 int bam_tview_main(int argc, char *argv[])
 404 {
 405         tview_t *tv;
 406         if (argc == 1) {
 407                 fprintf(stderr, "Usage: bamtk tview <aln.bam> [ref.fasta]\n");
 408                 return 1;
 409         }
 410         tv = tv_init(argv[1], (argc == 2)? 0 : argv[2]);
 411         tv_draw_aln(tv, 0, 0);
 412         tv_loop(tv);
 413         tv_destroy(tv);
 414         return 0;
 415 }
 416 #else // #ifdef _HAVE_CURSES
 417 #include <stdio.h>
 418 #warning "No curses library is available; tview is disabled."
 419 int bam_tview_main(int argc, char *argv[])
 420 {
 421         fprintf(stderr, "[bam_tview_main] The ncurses library is unavailable; tview is not compiled.\n");
 422         return 1;
 423 }
 424 #endif // #ifdef _HAVE_CURSES