Synchronization in musical ensamble

globals [tempo_medio media_quadratica scarto_n varianza min-size max-size tempi a array]
 
breed [bandisti bandista]
breed [directors director]

turtles-own[tempo sigma ]

to setup
  
clear-all
ifelse director? [schieramento2][schieramento]

ask patches [set pcolor 8]

attacco

reset-ticks
set-current-plot "distribuzione-velocità"
set min-size time - 2
set max-size time + 2
;set-plot-x-range min-size max-size
set-plot-x-range precision (min [tempo] of turtles) 1 precision (max [tempo] of turtles + 1) 1
set-plot-y-range 0 1;num_bandisti
histogram [tempo] of turtles
end 

to schieramento ; schiera la banda nel caso in cui NON ci sia il director

  set-default-shape turtles "person"
    
  create-bandisti num_bandisti
  [set color scale-color red tempo (min [tempo] of turtles) (max [tempo] of turtles + 1) ]

  
  let j 0
  let i 0
  let k 0
  loop 
  [  
    set j 0;
    while [j < column] 
    [
      ask turtle k  [setxy (min-pxcor + j + 1) (max-pycor - i - 1) ] 
      set j j + 1 set k k + 1 
      if k >= num_bandisti  [stop] 
    ]
    set i i + 1  
  ]  
end 

to schieramento2  ; schiera la banda nel caso in cui ci sia il director
  
  set-default-shape turtles "person"

  create-directors 1 
  [set color gray]
  
  create-bandisti num_bandisti
  [set color scale-color red tempo (min [tempo] of turtles) (max [tempo] of turtles + 1) ]

  
  let j 0
  let i 0
  let k 1
  ask director 0 [setxy 0 max-pycor]
  loop 
  [  
    set j 0;
    while [j < column] 
    [
      ask bandista k  [setxy (min-pxcor + j + 1) (max-pycor - i - 1) ] ;show k
      set j j + 1 
      set k k + 1 
      if k > num_bandisti  [stop]  
    ]
    set i i + 1 
  ]  
end 

to attacco

  ask turtles [set tempo time ] ; sia il maestro che i bandisti sono sincronizzati
end 

to playing
  
  wait 0.05
  
  set tempo_medio mean [tempo] of turtles ; media
  
  ifelse (director?) 
  [sincronizziamo2 fuori_tempo2] 
  [sincronizziamo fuori_tempo]
  
  ;clear-drawing
  
  ifelse (analize_behaviour_from: = "initial_tempo") 
  [colora_t_iniziale] 
  [colora_t_locale]
  
  calcoli_statistici
  istogramma

  if (all? bandisti [color = green]) [stop]
 ; if ticks >= 500 [stop]
  tick
end 

to sincronizziamo ;senza director
let j 0
  let media_classe 0
  
  ask bandisti 
  [ 
    let lista-tempi [tempo] of bandisti in-radius raggio
    
     while[j < num_classi][
       
 
    set media_classe mean [tempo] of bandisti  with [ who < (j + 1) * ceiling ( num_bandisti / num_classi)  and who >  j * ceiling( num_bandisti / num_classi) ]
       
       
       
      set lista-tempi lput media_classe lista-tempi
      set j j + 1 ]
    set tempo mean lista-tempi 
  ] 
  

  
  set tempo_medio mean [tempo] of turtles ; media
end 

to sincronizziamo2 ;con director
  let j 0
  let media_classe 0
  
  ask bandisti 
  [ 
    let lista-tempi [tempo] of bandisti in-radius raggio
    set lista-tempi lput ([tempo] of turtle 0) lista-tempi ; con lput  aggiungo alla lista di tempi dei bandisti nel raggio il tempo del director
     while[j < num_classi][
       
 
    set media_classe mean [tempo] of bandisti  with [ who < (j + 1) * ceiling ( num_bandisti / num_classi)  and who >  j * ceiling( num_bandisti / num_classi) ]
       
       
       
      set lista-tempi lput media_classe lista-tempi
      set j j + 1 ]
    set tempo mean lista-tempi 
  ] 
end 

to fuori_tempo ;out of time without director

  let k 0
  calcola_sigma
  ask bandisti  [ set tempo random-normal tempo sigma  set label-color blue set label precision tempo 1]
end 

to fuori_tempo2 ; out of time with director

  let k 0
  calcola_sigma
  ask bandisti  [ set tempo random-normal tempo sigma set label-color blue set label precision tempo 1]
  ask directors [ set tempo random-normal time sigma set label-color blue set label precision tempo 1]    ;I admit director set always his tempo to original time
end 

to calcola_sigma 

  ask turtles [set sigma  (errore * tempo / 100 )  ] 
end 

to colora_t_iniziale  ;green color for bandisti whose tempo differ  more then 10% from original time
 
  ask bandisti[ ifelse (abs(time - tempo) / time > 0.1) [ set color green ][set color scale-color red tempo (min [tempo] of turtles) (max [tempo] of turtles + 1) ]]
end 

to colora_t_locale   ;green color for bandisti whose tempo differ more then 10% from his neighbor
 ask bandisti [ ifelse ( abs(mean [tempo] of turtles in-radius raggio - tempo) / time > 0.1) [ set color green ][set color scale-color red tempo (min [tempo] of turtles) (max [tempo] of turtles + 1) ]]
end 

to calcoli_statistici
  
 
  
  let somma_quadrati 0 
  let k 0
  
  while [k < num_bandisti ] 
  [ 
    ask turtle k [ set somma_quadrati somma_quadrati + ( tempo ) ^ 2 ]
    set k k + 1 
  ]  ;media quadratica
  
  set somma_quadrati sqrt( somma_quadrati / num_bandisti )
  set media_quadratica somma_quadrati
  
  set varianza variance [tempo] of turtles  ;varianza
  
  ;type "varianza * 100 / tempo_medio = " print varianza * 100 / tempo_medio

  set scarto_n 0 
  let j 0
 
  while [j < num_bandisti ] 
  [
    ask turtle j [ set scarto_n scarto_n + ( tempo - tempo_medio ) ^ Ordine_momento_rispetto_media ]
    set j j + 1 
  ]  ;media  di ordine dato da  Ordine_momento_rispetto_media
  
  set scarto_n ((sign scarto_n) ^ (Ordine_momento_rispetto_media)) * (( abs (scarto_n / num_bandisti )) ^ ( 1 / Ordine_momento_rispetto_media ))
  
  ;show scarto_n
end 

to istogramma

set-current-plot "distribuzione-velocità"

if min-size > min [tempo] of turtles [set min-size round min [tempo] of turtles - 1]
if max-size < max [tempo] of turtles [set max-size ceiling max [tempo] of turtles]
;set-plot-x-range min-size max-size
set-plot-x-range precision (min [tempo] of turtles) 1 precision (max [tempo] of turtles + 1) 1
set-plot-y-range 0 1;num_bandisti

histogram [tempo] of turtles
end 

to-report sign [ number ]

; it return float  -1.0, 0.0, 1.0
ifelse number = 0 
[ report ( number * 0 ) ]
[ report ( number / (abs number ) ) ]
end