]> git.sesse.net Git - mlt/blob - docs/framework.txt
Minor optimisations, consumer avformat experimentation
[mlt] / docs / framework.txt
1 Framework Documentation
2
3 Copyright (C) 2004 Ushodaya Enterprises Limited
4 Author: Charles Yates <charles.yates@pandora.be>
5 Last Revision: 2004-03-20
6
7
8 MLT FRAMEWORK
9 -------------
10
11 Preamble:
12
13         MLT is a multimedia framework designed for television broadcasting. As such, 
14         it provides a pluggable architecture for the inclusion of new audio/video 
15         sources, filters, transitions and playback devices.
16
17         The framework provides the structure and utility functionality on which
18         all of the MLT applications and services are defined. 
19
20         On its own, the framework provides little more than 'abstract classes' and
21         utilities for managing resources, such as memory, properties, dynamic object
22         loading and service instantiation. 
23
24         This document is split roughly into 3 sections. The first section provides a
25         basic overview of MLT, the second section shows how it's used and the final
26         section shows shows structure and design, with an emphasis on how the system
27         is extended.
28
29
30 Target Audience:
31
32         This document is provided as a 'road map' for the framework and should be
33         considered mandatory reading for anyone wishing to develop code at the MLT
34         level. 
35
36         This includes:
37
38         1. framework maintainers;
39         2. module developers;
40         3. application developers;
41         4. anyone interested in MLT.
42
43         The emphasis of the document is in explaining the public interfaces, as
44         opposed to the implementation details.
45
46         It is not required reading for the MLT client/server integration - please
47         refer to valerie.txt and dvcp.txt for more details on this area.
48
49
50 SECTION 1 - BASIC OVERVIEW
51 --------------------------
52
53 Basic Design Information:
54
55         MLT is written in C. 
56         
57         The framework has no dependencies other than the standard C99 and POSIX 
58         libraries. 
59
60         It follows a basic Object Oriented design paradigm, and as such, much of the
61         design is loosely based on the Producer/Consumer design pattern. 
62         
63         It employs Reverse Polish Notation for the application of audio and video FX.
64
65         The framework is designed to be colour space neutral - the currently
66         implemented modules, however, are very much 8bit YUV422 oriented. In theory,
67         the modules could be entirely replaced.
68
69         A vague understanding of these terms is assumed throughout the remainder of
70         this document.
71
72
73 Structure and Flow:
74
75         The general structure of an MLT 'network' is simply the connection of a
76         'producer' to a 'consumer':
77
78         +--------+   +--------+
79         |Producer|-->|Consumer|
80         +--------+   +--------+
81
82         A typical consumer requests MLT Frame objects from the producer, does 
83         something with them and when finished with a frame, closes it. 
84         
85          /\  A common confusion with the producer/consumer terminology used here is 
86         /!!\ that a consumer may 'produce' something. For example, the libdv consumer
87         \!!/ produces DV and the libdv producer seems to consume DV. However, the
88          \/  naming conventions refer only to producers and consumers of MLT Frames.
89
90         To put it another way - a producer produces MLT Frame objects and a consumer 
91         consumes MLT Frame objects.
92
93         An MLT Frame essentially provides an uncompressed image and its associated
94         audio samples.
95
96         Filters may also be placed between the producer and the consumer:
97
98         +--------+   +------+   +--------+
99         |Producer|-->|Filter|-->|Consumer|
100         +--------+   +------+   +--------+
101
102         A service is the collective name for producers, filters, transitions and
103         consumers. 
104
105         The communications between a connected consumer and producer or service are 
106         carried out in 3 phases:
107
108         * get the frame
109         * get the image
110         * get the audio
111
112         MLT employs 'lazy evaluation' - the image and audio need not be extracted
113         from the source until the get image and audio methods are invoked. 
114
115         In essence, the consumer pulls from what it's connected to - this means that
116         threading is typically in the domain of the consumer implementation and some
117         basic functionality is provided on the consumer class to ensure realtime
118         throughput.
119
120
121 SECTION 2 - USAGE
122 -----------------
123
124 Hello World:
125
126         Before we go in to the specifics of the framework architecture, a working
127         example of usage is provided. 
128         
129         The following simply provides a media player:
130
131         #include <stdio.h>
132         #include <unistd.h>
133         #include <framework/mlt.h>
134
135         int main( int argc, char *argv[] )
136         {
137             // Initialise the factory
138             if ( mlt_factory_init( NULL ) == 0 )
139             {
140                 // Create the default consumer
141                 mlt_consumer hello = mlt_factory_consumer( NULL, NULL );
142
143                 // Create via the default producer
144                 mlt_producer world = mlt_factory_producer( NULL, argv[ 1 ] );
145
146                 // Connect the producer to the consumer
147                 mlt_consumer_connect( hello, mlt_producer_service( world ) );
148
149                 // Start the consumer
150                 mlt_consumer_start( hello );
151
152                 // Wait for the consumer to terminate
153                 while( !mlt_consumer_is_stopped( hello ) )
154                     sleep( 1 );
155
156                 // Close the consumer
157                 mlt_consumer_close( hello );
158
159                 // Close the producer
160                 mlt_producer_close( world );
161
162                 // Close the factory
163                 mlt_factory_close( );
164             }
165             else
166             {
167                 // Report an error during initialisation
168                 fprintf( stderr, "Unable to locate factory modules\n" );
169             }
170
171             // End of program
172             return 0;
173         }
174
175         This is a simple example - it doesn't provide any seeking capabilities or
176         runtime configuration options. 
177
178         The first step of any MLT application is the factory initialisation - this
179         ensures that the environment is configured and MLT can function. The factory
180         is covered in more detail below.
181
182         All services are instantiated via the factories, as shown by the
183         mlt_factory_consumer and mlt_factory_producer calls above. There are similar
184         factories for filters and transitions. There are details on all the standard
185         services in services.txt. 
186
187         The defaults requested here are a special case - the NULL usage requests
188         that we use the default producers and consumers. 
189         
190         The default producer is "fezzik". This producer matches file names to 
191         locate a service to use and attaches 'normalising filters' (such as scalers,
192         deinterlacers, resamplers and field normalisers) to the loaded content -
193         these filters ensure that the consumer gets what it asks for.
194
195         The default consumer is "sdl". The combination of fezzik and sdl will
196         provide a media player.
197
198         In this example, we connect the producer and then start the consumer. We
199         then wait until the consumer is stopped (in this case, by the action of the
200         user closing the SDL window) and finally close the consumer, producer and
201         factory before exiting the application.
202
203         Note that the consumer is threaded - waiting for an event of some sort is 
204         always required after starting and before stopping or closing the consumer.
205
206         Also note, you can override the defaults as follows:
207
208         $ MLT_CONSUMER=westley ./hello file.avi
209
210         This will create a westley xml document on stdout.
211
212         $ MLT_CONSUMER=westley MLT_PRODUCER=avformat ./hello file.avi
213
214         This will play the video using the avformat producer directly, thus it will
215         bypass the normalising functions.
216
217         $ MLT_CONSUMER=libdv ./hello file.avi > /dev/dv1394
218
219         This might, if you're lucky, do on the fly, realtime conversions of file.avi
220         to DV and broadcast it to your DV device.
221
222
223 Factories:
224
225         As shown in the 'Hello World' example, factories create service objects.
226
227         The framework itself provides no services - they are provided in the form of
228         a plugin structure. A plugin is organised in the form of a 'module' and a
229         module can provide many services of different types. 
230
231         Once the factory is initialised, all the configured services are available
232         for use.
233
234         The complete set of methods associated to the factory are as follows:
235
236         int mlt_factory_init( char *prefix );
237         const char *mlt_factory_prefix( );
238         char *mlt_environment( char *name );
239         mlt_producer mlt_factory_producer( char *name, void *input );
240         mlt_filter mlt_factory_filter( char *name, void *input );
241         mlt_transition mlt_factory_transition( char *name, void *input );
242         mlt_consumer mlt_factory_consumer( char *name, void *input );
243         void mlt_factory_close( );
244
245         The mlt_factory_prefix returns the path to the location of the installed
246         modules directory. This can be specified in the mlt_factory_init call
247         itself, or it can be specified via the MLT_REPOSITORY environment variable,
248         or in the absence of either of those, it will default to the install
249         prefix/shared/mlt/modules. 
250
251         The mlt_environment provides read only access to a collection of name=value
252         pairs as shown in the following table:
253
254         +------------------+------------------------------------+------------------+
255         |Name              |Description                         |Values            |
256         +------------------+------------------------------------+------------------+
257         |MLT_NORMALISATION |The normalisation of the system     |PAL or NTSC       |
258         +------------------+------------------------------------+------------------+
259         |MLT_PRODUCER      |The default producer                |"fezzik" or other |
260         +------------------+------------------------------------+------------------+
261         |MLT_CONSUMER      |The default consumer                |"sdl" or other    |
262         +------------------+------------------------------------+------------------+
263
264         These values are initialised from the environment variables of the same
265         name.
266
267         As shown above, a producer can be created using the 'default normalising'
268         producer, and they can also be requested by name. Filters and transitions 
269         are always requested by name - there is no concept of a 'default' for these.
270
271
272 Service Properties:
273
274         As shown in the services.txt document, all services have their own set of
275         properties than can be manipulated to affect their behaviour.
276
277         In order to set properties on a service, we need to retrieve the properties
278         object associated to it. For producers, this is done by invoking:
279
280             mlt_properties properties = mlt_producer_properties( producer );
281
282         All services have a similar method associated to them.
283
284         Once retrieved, setting and getting properties can be done directly on this
285         object, for example:
286
287             mlt_properties_set( properties, "name", "value" );
288         
289         A more complete description of the properties object is found below.
290
291
292 Playlists:
293
294         So far, we've shown a simple producer/consumer configuration - the next
295         phase is to organise producers in playlists.
296
297         Let's assume that we're adapting the Hello World example, and wish to queue
298         a number of files for playout, ie:
299
300             hello *.avi
301
302         Instead of invoking mlt_factory_producer directly, we'll create a new
303         function called create_playlist. This function is responsible for creating
304         the playlist, creating each producer, appending to the playlist and ensuring
305         that all the producers are cleaned up when the playlist is destroyed. The
306         last point is important - a close on the playlist won't explicitly close these 
307         producers. In this example, we use unique "data" properties with destructors
308         to ensure closing.
309
310         mlt_producer create_playlist( int argc, char **argv )
311         {
312             // We're creating a playlist here
313             mlt_playlist playlist = mlt_playlist_init( );
314
315             // We need the playlist properties to ensure clean up
316             mlt_properties properties = mlt_playlist_properties( playlist );
317
318             // Loop through each of the arguments
319             int i = 0;
320             for ( i = 1; i < argc; i ++ )
321             {
322                 // Define the unique key
323                 char key[ 256 ];
324
325                 // Create the producer
326                 mlt_producer producer = mlt_factory_producer( NULL, argv[ i ] );
327
328                 // Add it to the playlist
329                 mlt_playlist_append( playlist, producer );
330
331                 // Create a unique key for this producer
332                 sprintf( key, "producer%d", i );
333
334                 // Now we need to ensure the producers are destroyed
335                 mlt_properties_set_data( properties, key, producer, 0, ( mlt_destructor )mlt_producer_close, NULL );
336             }
337
338             // Return the playlist as a producer
339             return mlt_playlist_producer( playlist );
340         }
341
342         Now all we need do is to replace these lines in the main function:
343
344             // Create a normalised producer
345             mlt_producer world = mlt_factory_producer( NULL, argv[ 1 ] );
346
347         with:
348
349             // Create a playlist
350             mlt_producer world = create_playlist( argc, argv );
351
352         and we have a means to play multiple clips.
353
354
355 Filters:
356
357         Inserting filters between the producer and consumer is just a case of
358         instantiating the filters, connecting the first to the producer, the next
359         to the previous filter and the last filter to the consumer.
360
361         For example:
362
363             // Create a producer from something
364             mlt_producer producer = mlt_factory_producer( ... );
365
366             // Create a consumer from something
367             mlt_consumer consumer = mlt_factory_consumer( ... );
368
369             // Create a greyscale filter
370             mlt_filter filter = mlt_factory_filter( "greyscale", NULL );
371
372             // Connect the filter to the producer
373             mlt_filter_connect( filter, mlt_producer_service( producer ), 0 );
374
375             // Connect the consumer to filter
376             mlt_consumer_connect( consumer, mlt_filter_service( filter ) );
377
378         As with producers and consumers, filters can be manipulated via their
379         properties object - the mlt_filter_properties method can be invoked and
380         properties can be set as needed.
381
382         The additional argument in the filter connection is an important one as it
383         dictates the 'track' on which the filter operates. For basic producers and
384         playlists, there's only one track (0), and as you will see in the next
385         section, even multiple tracks have a single track output.
386
387
388 Multiple Tracks and Transitions:
389
390         MLT's approach to multiple tracks is governed by two requirements:
391
392         1) The need for a consumer and producer to communicate with one another via
393         a single frame;
394         2) The desire to be able to serialise and manipulate a 'network' (or filter
395         graph if you prefer).
396
397         We can visualise a multitrack in the way that an NLE presents it:
398
399            +-----------------+                          +-----------------------+
400         0: |a1               |                          |a2                     |
401            +---------------+-+--------------------------+-+---------------------+
402         1:                 |b1                            |
403                            +------------------------------+
404
405         The overlapping areas of track 0 and 1 would (presumably) have some kind of
406         transition - without a transition, the frames from a1 and a2 would be shown 
407         during the areas of overlap.
408
409         MLT has a multitrack object, but it is not a producer in the sense that it
410         can be connected directly to a consumer and everything will work correctly.
411         A consumer would treat it precisely as it would a normal producer, and, in
412         the case of the multitrack above, you would never see anything from track 1
413         other than the transitions between the clips - the gap between a1 and a2 
414         would show test frames.
415
416         This happens because a consumer pulls one frame from the producer it's 
417         connected to while a multitrack will provide one frame per track.
418         Something, somewhere, must ensure that all frames are pulled from the
419         multitrack and elect the correct frame to pass on.
420
421         Hence, MLT provides a wrapper for the multitrack, which is called a
422         'tractor', and its the tractors task to ensure that all tracks are pulled
423         evenly, the correct frame is output and that we have 'producer like'
424         behaviour.
425
426         Thus, a multitrack is conceptually 'pulled' by a tractor as shown here:
427
428         +----------+
429         |multitrack|
430         | +------+ |    +-------+
431         | |track0|-|--->|tractor|
432         | +------+ |    |\      |
433         |          |    | \     |
434         | +------+ |    |  \    |
435         | |track1|-|--->|---o---|--->
436         | +------+ |    |  /    |
437         |          |    | /     |
438         | +------+ |    |/      |
439         | |track2|-|--->|       |
440         | +------+ |    +-------+
441         +----------+
442
443         With a combination of the two, we can now connect multitracks to consumers.
444         The first non-test card will be retrieved and passed on. 
445
446         The tracks can be producers, playlists, or even other tractors. 
447
448         Now we wish to insert filters and transitions between the multitrack and the
449         tractor. We can do this directly by inserting filters directly between the
450         tractor and the multitrack, but this involves a lot of connecting and
451         reconnecting left and right producers and consumers, and it seemed only fair
452         that we should be able to automate that process. 
453         
454         So in keeping with our agricultural theme, the concept of the 'field' was 
455         born. We 'plant' filters and transitions in the field and the tractor pulls 
456         the multitrack (think of a combine harvester :-)) over the field and 
457         produces a 'bail' (sorry - kidding - frame :-)).
458
459         Conceptually, we can see it like this:
460
461         +----------+
462         |multitrack|
463         | +------+ |    +-------------+    +-------+
464         | |track0|-|--->|field        |--->|tractor|
465         | +------+ |    |             |    |\      |
466         |          |    |   filters   |    | \     |
467         | +------+ |    |     and     |    |  \    |
468         | |track1|-|--->| transitions |--->|---o---|--->
469         | +------+ |    |             |    |  /    |
470         |          |    |             |    | /     |
471         | +------+ |    |             |    |/      |
472         | |track2|-|--->|             |--->|       |
473         | +------+ |    +-------------+    +-------+
474         +----------+
475
476         In reality, we create a field first, and from that we obtain a multitrack
477         and a tractor. We can then populate the multitrack, field and finally,
478         connect the tractor to the consumer. 
479         
480         The reasoning behind this is possibly flawed - it might have made more 
481         sense to produce the tractor and have it encapsulate the field and the
482         multitrack as that is how it looks to a connected consumer:
483
484         +-----------------------------------------------+
485         |tractor          +--------------------------+  |
486         | +----------+    | +-+    +-+    +-+    +-+ |  |
487         | |multitrack|    | |f|    |f|    |t|    |t| |  |
488         | | +------+ |    | |i|    |i|    |r|    |r| |  |
489         | | |track0|-|--->| |l|- ->|l|- ->|a|--->|a|\|  |
490         | | +------+ |    | |t|    |t|    |n|    |n| |  |
491         | |          |    | |e|    |e|    |s|    |s| |\ |
492         | | +------+ |    | |r|    |r|    |i|    |i| | \|
493         | | |track1|-|- ->| |0|--->|1|--->|t|--->|t|-|--o--->
494         | | +------+ |    | | |    | |    |i|    |i| | /|
495         | |          |    | | |    | |    |o|    |o| |/ |
496         | | +------+ |    | | |    | |    |n|    |n| |  |
497         | | |track2|-|- ->| | |- ->| |--->|0|- ->|1|/|  |
498         | | +------+ |    | | |    | |    | |    | | |  |
499         | +----------+    | +-+    +-+    +-+    +-+ |  |
500         |                 +--------------------------+  |
501         +-----------------------------------------------+
502
503         An example will hopefully clarify this. 
504         
505         Let's assume that we want to provide a 'watermark' to our hello world 
506         example. We have already extended the example to play multiple clips,
507         and now we will place a text based watermark, reading 'Hello World' in 
508         the top left hand corner:
509
510         mlt_producer create_tracks( int argc, char **argv )
511         {
512             // Create the field
513             mlt_field field = mlt_field_init( );
514         
515             // Obtain the multitrack
516             mlt_multitrack multitrack = mlt_field_multitrack( field );
517         
518             // Obtain the tractor
519             mlt_tractor tractor = mlt_field_tractor( field );
520         
521             // Obtain a composite transition
522             mlt_transition transition = mlt_factory_transition( "composite", "10%,10%:15%x15%" );
523         
524             // Create track 0
525             mlt_producer track0 = create_playlist( argc, argv );
526         
527             // Create the watermark track - note we NEED fezzik for scaling here
528             mlt_producer track1 = mlt_factory_producer( "fezzik", "pango" );
529         
530             // Get the length of track0
531             mlt_position length = mlt_producer_get_playtime( track0 );
532         
533             // Set the properties of track1
534             mlt_properties properties = mlt_producer_properties( track1 );
535             mlt_properties_set( properties, "text", "Hello\nWorld" );
536             mlt_properties_set_position( properties, "in", 0 );
537             mlt_properties_set_position( properties, "out", length - 1 );
538             mlt_properties_set_position( properties, "length", length );
539         
540             // Now set the properties on the transition
541             properties = mlt_transition_properties( transition );
542             mlt_properties_set_position( properties, "in", 0 );
543             mlt_properties_set_position( properties, "out", length - 1 );
544         
545             // Add our tracks to the multitrack
546             mlt_multitrack_connect( multitrack, track0, 0 );
547             mlt_multitrack_connect( multitrack, track1, 1 );
548         
549             // Now plant the transition
550             mlt_field_plant_transition( field, transition, 0, 1 );
551         
552             // Now set the properties on the tractor
553             properties = mlt_tractor_properties( tractor );
554             mlt_properties_set_data( properties, "multitrack", multitrack, 0, ( mlt_destructor )mlt_multitrack_close, NULL );
555             mlt_properties_set_data( properties, "field", field, 0, ( mlt_destructor )mlt_field_close, NULL );
556             mlt_properties_set_data( properties, "track0", track0, 0, ( mlt_destructor )mlt_producer_close, NULL );
557             mlt_properties_set_data( properties, "track1", track1, 0, ( mlt_destructor )mlt_producer_close, NULL );
558             mlt_properties_set_data( properties, "transition", transition, 0, ( mlt_destructor )mlt_transition_close, NULL );
559         
560             // Return the tractor
561             return mlt_tractor_producer( tractor );
562         }
563
564         Now all we need do is to replace these lines in the main function:
565
566             // Create a playlist
567             mlt_producer world = create_playlist( argc, argv );
568
569         with:
570
571             // Create a watermarked playlist
572             mlt_producer world = create_tracks( argc, argv );
573
574         and we have a means to play multiple clips with a horribly obtrusive
575         watermark - just what the world needed, right? ;-)
576
577
578 SECTION 3 - STRUCTURE AND DESIGN
579 --------------------------------
580
581 Class Hierarchy:
582
583         The mlt framework consists of an OO class hierarchy which consists of the
584         following public classes and abstractions:
585
586         mlt_properties
587           mlt_frame
588           mlt_service
589             mlt_producer
590               mlt_playlist
591               mlt_tractor
592             mlt_filter
593             mlt_transition
594             mlt_consumer
595         mlt_deque
596         mlt_pool
597         mlt_factory
598
599         Each class defined above can be read as extending the classes above and to
600         the left.
601
602         The following sections describe the properties, stacking/queuing and memory 
603         pooling functionality provided by the framework - these are key components 
604         and a basic understanding of these is required for the remainder of the
605         documentation.
606
607
608 mlt_properties:
609
610         The properties class is the base class for the frame and service classes.
611
612         It is designed to provide an efficient lookup table for various types of
613         information, such as strings, integers, floating points values and pointers
614         to data and data structures. 
615
616         All properties are indexed by a unique string. 
617         
618         The most basic use of properties is as follows:
619
620             // 1. Create a new, empty properties set;
621             mlt_properties properties = mlt_properties_new( );
622
623             // 2. Assign the value "world" to the property "hello";
624             mlt_properties_set( properties, "hello", "world" );
625
626             // 3. Retrieve and print the value of "hello";
627             printf( "%s\n", mlt_properties_get( properties, "hello" ) );
628
629             // 4. Reassign "hello" to "world!";
630             mlt_properties_set( properties, "hello", "world!" );
631
632             // 5. Retrieve and print the value of "hello";
633             printf( "%s\n", mlt_properties_get( properties, "hello" ) );
634
635             // 6. Assign the value "0" to "int";
636             mlt_properties_set( properties, "int", "0" );
637
638             // 7. Retrieve and print the integer value of "int";
639             printf( "%d\n", mlt_properties_get_int( properties, "int" ) );
640
641             // 8. Assign the integer value 50 to "int2";
642             mlt_properties_set_int( properties, "int2", 50 );
643
644             // 9. Retrieve and print the double value of "int2";
645             printf( "%s\n", mlt_properties_get( properties, "int2" ) );
646
647         Steps 2 through 5 demonstrate that the "name" is unique - set operations on 
648         an existing "name" change the value. They also free up memory associated to 
649         the previous value. Note that it also possible to change type in this way
650         too.
651
652         Steps 6 and 7 demonstrate that the properties object handles deserialisation
653         from strings. The string value of "0" is set, the integer value of 0 is
654         retrieved.
655
656         Steps 8 and 9 demonstrate that the properties object handles serialisation
657         to strings.
658
659         To show all the name/value pairs in a properties, it is possible to iterate
660         through them:
661
662             for ( i = 0; i < mlt_properties_count( properties ); i ++ )
663                 printf( "%s = %s\n", mlt_properties_get_name( properties, i ),
664                                      mlt_properties_get_value( properties, i ) );
665
666         Note that properties are retrieved in the order in which they are set. 
667
668         Properties are also used to hold pointers to memory. This is done via the
669         set_data call:
670
671         uint8_t *image = malloc( size );
672         mlt_properties_set_data( properties, "image", image, size, NULL, NULL );
673
674         In this example, we specify that the pointer can be retrieved from
675         properties by a subsequent request to get_data:
676
677             image = mlt_properties_get_data( properties, "image", &size );
678
679         or:
680
681             image = mlt_properties_get_data( properties, "image", NULL );
682
683         if we don't wish to retrieve the size.
684
685         Two points here:
686
687         1) The allocated memory remains after the properties object is closed unless
688            you specify a destructor. In the case above, this can be done with:
689
690            mlt_properties_set_data( properties, "image", image, size, free, NULL );
691
692            When the properties are closed, or the value of "image" is changed, the 
693            destructor is invoked.
694         
695         2) The string value returned by mlt_properties_get is NULL. Typically, you
696            wouldn't wish to serialise an image as a string, but other structures
697            might need such functionality - you can specify a serialiser as the last
698            argument if required (declaration is char *serialise( void * )).
699
700         Properties also provides some more advanced usage capabilities. 
701         
702         It has the ability to inherit all serialisable values from another properties 
703         object:
704
705             mlt_properties_inherit( this, that );
706
707         It has the ability to mirror properties set on this on another set of
708         properties:
709
710             mlt_properties_mirror( this, that );
711
712         After this call, all serialisable values set on this are passed on to that.
713
714
715 mlt_deque:
716
717         Stacks and queues are essential components in the MLT framework. Being of a
718         lazy disposition, we elected to implement a 'Double Ended Queue' (deque) -
719         this encapsulates the functionality of both.
720
721         The API of the deque is defined as follows:
722
723         mlt_deque mlt_deque_init( );
724         int mlt_deque_count( mlt_deque this );
725         int mlt_deque_push_back( mlt_deque this, void *item );
726         void *mlt_deque_pop_back( mlt_deque this );
727         int mlt_deque_push_front( mlt_deque this, void *item );
728         void *mlt_deque_pop_front( mlt_deque this );
729         void *mlt_deque_peek_back( mlt_deque this );
730         void *mlt_deque_peek_front( mlt_deque this );
731         void mlt_deque_close( mlt_deque this );
732
733         The stacking operations are used in a number of places:
734
735         * Reverse Polish Notation (RPN) image and audio operations
736         * memory pooling
737
738         The queuing operations are used in:
739         
740         * the consumer base class;
741         * consumer implementations may require further queues.
742
743
744 mlt_pool:
745
746         The MLT framework provides memory pooling capabilities through the mlt_pool
747         API. Once initilialised, these can be seen as a straightforward drop in
748         replacement for malloc/realloc/free functionality.
749
750         The background behind this API is that malloc/free operations are
751         notoriously inefficient, especially when dealing with large blocks of memory
752         (such as an image). On linux, malloc is optimised for memory allocations
753         less than 128k - memory blocks allocated of these sizes or less are retained
754         in the process heap for subsequent reuse, thus bypassing the kernel calls
755         for repeated allocation/frees for small blocks of memory. However, blocks of
756         memory larger than that require kernel calls and this has a detrimental
757         impact on performance.
758
759         The mlt_pool design is simply to hold a list of stacks - there is one stack
760         per 2^n bytes (where n is between 8 and 31). When an alloc is called, the
761         requested size is rounded to the next 2^n, the stack is retrieved for that
762         size, and an item is popped or created if the stack is empty. 
763
764         Each item has a 'header', situated immediately before the returned address - 
765         this holds the 'stack' to which the item belongs.
766
767         When an item is released, we retrieve the header, obtain the stack and push
768         it back.
769
770         Thus, from the programmers point of view, the API is the same as the
771         traditional malloc/realloc/free calls:
772
773         void *mlt_pool_alloc( int size );
774         void *mlt_pool_realloc( void *ptr, int size );
775         void mlt_pool_release( void *release );
776
777
778 mlt_frame:
779
780         A frame object is essentially defined as:
781
782         +------------+
783         |frame       |
784         +------------+
785         | properties |
786         | image stack|
787         | audio stack|
788         +------------+
789
790         The life cycle of a frame can be represented as follows:
791
792         +-----+----------------------+-----------------------+---------------------+
793         |Stage|Producer              |Filter                 |Consumer             |
794         +-----+----------------------+-----------------------+---------------------+
795         | 0.0 |                      |                       |Request frame        |
796         +-----+----------------------+-----------------------+---------------------+
797         | 0.1 |                      |Receives request       |                     |
798         |     |                      |Request frame          |                     |
799         +-----+----------------------+-----------------------+---------------------+
800         | 0.2 |Receives request      |                       |                     |
801         |     |Generates frame for   |                       |                     |
802         |     |current position      |                       |                     |
803         |     |Increments position   |                       |                     |
804         +-----+----------------------+-----------------------+---------------------+
805         | 0.3 |                      |Receives frame         |                     |
806         |     |                      |Updates frame          |                     |
807         +-----+----------------------+-----------------------+---------------------+
808         | 0.4 |                      |                       |Receives frame       |
809         +-----+----------------------+-----------------------+---------------------+
810
811         Note that neither the filter nor the consumer have any conception of
812         'position' until they receive a frame. Speed and position are properties of
813         the producer, and they are assigned to the frame object when the producer
814         creates it.
815
816         Step 0.3 is a critical one here - if the filter determines that the frame is
817         of interest to it, then it should manipulate the image and/or audio stacks
818         and properties as required.
819
820         Assuming that the filter deals with both image and audio, then it should
821         push data and methods on to the stacks which will deal with the processing. 
822         This can be done with the mlt_frame_push_image and audio methods. In order for 
823         the filter to register interest in the frame, the stacks should hold:
824
825         image stack:
826         [ producer_get_image ] [ data1 ] [ data2 ] [ filter_get_image ]
827
828         audio stack:
829         [ producer_get_audio ] [ data ] [ filter_get_audio ]
830
831         The filter_get methods are invoked automatically when the consumer invokes a
832         get_image on the frame. 
833
834         +-----+----------------------+-----------------------+---------------------+
835         |Stage|Producer              |Filter                 |Consumer             |
836         +-----+----------------------+-----------------------+---------------------+
837         | 1.0 |                      |                       |frame_get_image      |
838         +-----+----------------------+-----------------------+---------------------+
839         | 1.1 |                      |filter_get_image:      |                     |
840         |     |                      | pop data2 and data1   |                     |
841         |     |                      | frame_get_image       |                     |
842         +-----+----------------------+-----------------------+---------------------+
843         | 1.2 |producer_get_image    |                       |                     |
844         |     |  Generates image     |                       |                     |
845         +-----+----------------------+-----------------------+---------------------+
846         | 1.3 |                      |Receives image         |                     |
847         |     |                      |Updates image          |                     |
848         +-----+----------------------+-----------------------+---------------------+
849         | 1.4 |                      |                       |Receives image       |
850         +-----+----------------------+-----------------------+---------------------+
851
852         Obviously, if the filter isn't interested in the image, then it should leave
853         the stack alone, and then the consumer will retrieve its image directly from
854         the producer.
855
856         Similarly, audio is handled as follows:
857
858         +-----+----------------------+-----------------------+---------------------+
859         |Stage|Producer              |Filter                 |Consumer             |
860         +-----+----------------------+-----------------------+---------------------+
861         | 2.0 |                      |                       |frame_get_audio      |
862         +-----+----------------------+-----------------------+---------------------+
863         | 2.1 |                      |filter_get_audio:      |                     |
864         |     |                      | pop data              |                     |
865         |     |                      | frame_get_audio       |                     |
866         +-----+----------------------+-----------------------+---------------------+
867         | 2.2 |producer_get_audio    |                       |                     |
868         |     |  Generates audio     |                       |                     |
869         +-----+----------------------+-----------------------+---------------------+
870         | 2.3 |                      |Receives audio         |                     |
871         |     |                      |Updates audio          |                     |
872         +-----+----------------------+-----------------------+---------------------+
873         | 2.4 |                      |                       |Receives audio       |
874         +-----+----------------------+-----------------------+---------------------+
875
876         And finally, when the consumer is done with the frame, it should close it.
877
878         Note that a consumer may not evaluate both image and audio for any given
879         frame, especially in a realtime environment. See 'Realtime Considerations'
880         below.
881
882         By default, a frame has the following properties:
883
884         +------------------+------------------------------------+------------------+
885         |Name              |Description                         |Values            |
886         +------------------+------------------------------------+------------------+
887         |_position         |The producers frame position        |0 to n            |
888         +------------------+------------------------------------+------------------+
889         |_speed            |The producers speed                 |double            |
890         +------------------+------------------------------------+------------------+
891         |image             |The generated image                 |NULL or pointer   |
892         +------------------+------------------------------------+------------------+
893         |alpha             |The generated alpha mask            |NULL or pointer   |
894         +------------------+------------------------------------+------------------+
895         |width             |The width of the image              |                  |
896         +------------------+------------------------------------+------------------+
897         |height            |The height of the image             |                  |
898         +------------------+------------------------------------+------------------+
899         |normalised_width  |The normalised width of the image   |720               |
900         +------------------+------------------------------------+------------------+
901         |normalised_height |The normalised height of the image  |576 or 480        |
902         +------------------+------------------------------------+------------------+
903         |progressive       |Indicates progressive/interlaced    |0 or 1            |
904         +------------------+------------------------------------+------------------+
905         |top_field_first   |Indicates top field first           |0 or 1            |
906         +------------------+------------------------------------+------------------+
907         |audio             |The generated audio                 |NULL or pointer   |
908         +------------------+------------------------------------+------------------+
909         |frequency         |The frequency of the audio          |                  |
910         +------------------+------------------------------------+------------------+
911         |channels          |The channels of the audio           |                  |
912         +------------------+------------------------------------+------------------+
913         |samples           |The samples of the audio            |                  |
914         +------------------+------------------------------------+------------------+
915         |aspect_ratio      |The sample aspect ratio of the image|double            |
916         +------------------+------------------------------------+------------------+
917         |test_image        |Used to indicate no image available |0 or 1            |
918         +------------------+------------------------------------+------------------+
919         |test_audio        |Used to indicate no audio available |0 or 1            |
920         +------------------+------------------------------------+------------------+
921
922         The consumer can attach the following properties which affect the default
923         behaviour of a frame:
924
925         +------------------+------------------------------------+------------------+
926         |test_card_producer|Synthesise test images from here    |NULL or pointer   |
927         +------------------+------------------------------------+------------------+
928         |consumer_aspect_  |Apply this aspect ratio to the test |double            |
929         |ratio             |card producer                       |                  |
930         +------------------+------------------------------------+------------------+
931         |rescale.interp    |Use this scale method for test image|"string"          |
932         +------------------+------------------------------------+------------------+
933
934         While most of these are mainly self explanatory, the normalised_width and
935         normalised_height values require a little explanation. These are required
936         to ensure that effects are consistently handled as PAL or NTSC, regardless 
937         of the consumers or producers width/height image request. 
938
939         The test_image and audio flags are used to determine when images and audio
940         should be synthesised.
941
942         Additional properties may be provided by the producer implementation, and
943         filters, transitions and consumers may add additional properties to
944         communicate specific requests. These are documented in modules.txt.
945
946         The complete API for the mlt frame is as follows:
947
948         mlt_frame mlt_frame_init( );
949         mlt_properties mlt_frame_properties( mlt_frame this );
950         int mlt_frame_is_test_card( mlt_frame this );
951         int mlt_frame_is_test_audio( mlt_frame this );
952         double mlt_frame_get_aspect_ratio( mlt_frame this );
953         int mlt_frame_set_aspect_ratio( mlt_frame this, double value );
954         mlt_position mlt_frame_get_position( mlt_frame this );
955         int mlt_frame_set_position( mlt_frame this, mlt_position value );
956         int mlt_frame_get_image( mlt_frame this, uint8_t **buffer, mlt_image_format *format, int *width, int *height, int writable );
957         uint8_t *mlt_frame_get_alpha_mask( mlt_frame this );
958         int mlt_frame_get_audio( mlt_frame this, int16_t **buffer, mlt_audio_format *format, int *frequency, int *channels, int *samples );
959         int mlt_frame_push_get_image( mlt_frame this, mlt_get_image get_image );
960         mlt_get_image mlt_frame_pop_get_image( mlt_frame this );
961         int mlt_frame_push_frame( mlt_frame this, mlt_frame that );
962         mlt_frame mlt_frame_pop_frame( mlt_frame this );
963         int mlt_frame_push_service( mlt_frame this, void *that );
964         void *mlt_frame_pop_service( mlt_frame this );
965         int mlt_frame_push_audio( mlt_frame this, void *that );
966         void *mlt_frame_pop_audio( mlt_frame this );
967         void mlt_frame_close( mlt_frame this );
968
969
970 mlt_service:
971
972         The service base class extends properties and allows 0 to m inputs and 0 to
973         n outputs and is represented as follows:
974
975             +-----------+
976         - ->|           |- ->
977         - ->|  Service  |- ->
978         - ->|           |
979             +-----------+
980             | properties|
981             +-----------+
982
983         Descendents of service impose restrictions on how inputs and outputs can be 
984         connected and will provide a basic set of properties. Typically, the service 
985         instance is encapsulated by the descendent in order for it to ensure that
986         its connection rules are followed.
987
988         A service does not define any properties when constructed. It should be
989         noted that producers, filters and transitions my be serialised (say, via the
990         westley consumer), and care should be taken to distinguish between
991         serialisable and transient properties. The convention used is to prefix
992         transient properties with an underscore.
993
994         The public interface is defined by the following functions:
995
996         int mlt_service_init( mlt_service this, void *child );
997         mlt_properties mlt_service_properties( mlt_service this );
998         int mlt_service_connect_producer( mlt_service this, mlt_service producer, int index );
999         int mlt_service_get_frame( mlt_service this, mlt_frame_ptr frame, int index );
1000         void mlt_service_close( mlt_service this );
1001
1002         Typically, only direct descendents of services need invoke these methods and
1003         developers are encouraged to use those extensions when defining new services. 
1004
1005
1006 mlt_producer:
1007
1008         A producer has 0 inputs and 1 output:
1009
1010             +-----------+
1011             |           |
1012             | Producer  |--->
1013             |           |
1014             +-----------+
1015             | service   |
1016             +-----------+
1017
1018         A producer provides an abstraction for file readers, pipes, streams or any
1019         other image or audio input. 
1020
1021         When instantiated, a producer has the following properties:
1022
1023         +------------------+------------------------------------+------------------+
1024         |Name              |Description                         |Values            |
1025         +------------------+------------------------------------+------------------+
1026         |mlt_type          |The producers type                  |mlt_producer      |
1027         +------------------+------------------------------------+------------------+
1028         |_position         |The producers frame position        |0 to n            |
1029         +------------------+------------------------------------+------------------+
1030         |_speed            |The producers speed                 |double            |
1031         +------------------+------------------------------------+------------------+
1032         |fps               |The output frames per second        |25 or 29.97       |
1033         +------------------+------------------------------------+------------------+
1034         |in                |The in point in frames              |0 to length - 1   |
1035         +------------------+------------------------------------+------------------+
1036         |out               |The out point in frames             |in to length - 1  |
1037         +------------------+------------------------------------+------------------+
1038         |length            |The length of the input in frames   |0 to n            |
1039         +------------------+------------------------------------+------------------+
1040         |aspect_ratio      |aspect_ratio of the source          |0 to n            |
1041         +------------------+------------------------------------+------------------+
1042         |eof               |end of clip behaviour               |"pause" or "loop" |
1043         +------------------+------------------------------------+------------------+
1044         |resource          |Constructor argument (ie: file name)|"<resource>"      |
1045         +------------------+------------------------------------+------------------+
1046
1047         Additional properties may be provided by the producer implementation.
1048
1049         The public interface is defined by the following functions:
1050
1051         mlt_producer mlt_producer_new( );
1052         int mlt_producer_init( mlt_producer this, void *child );
1053         mlt_service mlt_producer_service( mlt_producer this );
1054         mlt_properties mlt_producer_properties( mlt_producer this );
1055         int mlt_producer_seek( mlt_producer this, mlt_position position );
1056         mlt_position mlt_producer_position( mlt_producer this );
1057         mlt_position mlt_producer_frame( mlt_producer this );
1058         int mlt_producer_set_speed( mlt_producer this, double speed );
1059         double mlt_producer_get_speed( mlt_producer this );
1060         double mlt_producer_get_fps( mlt_producer this );
1061         int mlt_producer_set_in_and_out( mlt_producer this, mlt_position in, mlt_position out );
1062         mlt_position mlt_producer_get_in( mlt_producer this );
1063         mlt_position mlt_producer_get_out( mlt_producer this );
1064         mlt_position mlt_producer_get_playtime( mlt_producer this );
1065         mlt_position mlt_producer_get_length( mlt_producer this );
1066         void mlt_producer_prepare_next( mlt_producer this );
1067         void mlt_producer_close( mlt_producer this );
1068
1069
1070 mlt_filter:
1071
1072         The public interface is defined by the following functions:
1073
1074         int mlt_filter_init( mlt_filter this, void *child );
1075         mlt_filter mlt_filter_new( );
1076         mlt_service mlt_filter_service( mlt_filter this );
1077         mlt_properties mlt_filter_properties( mlt_filter this );
1078         mlt_frame mlt_filter_process( mlt_filter this, mlt_frame that );
1079         int mlt_filter_connect( mlt_filter this, mlt_service producer, int index );
1080         void mlt_filter_set_in_and_out( mlt_filter this, mlt_position in, mlt_position out );
1081         int mlt_filter_get_track( mlt_filter this );
1082         mlt_position mlt_filter_get_in( mlt_filter this );
1083         mlt_position mlt_filter_get_out( mlt_filter this );
1084         void mlt_filter_close( mlt_filter );
1085
1086
1087 mlt_transition:
1088
1089         The public interface is defined by the following functions:
1090
1091         int mlt_transition_init( mlt_transition this, void *child );
1092         mlt_transition mlt_transition_new( );
1093         mlt_service mlt_transition_service( mlt_transition this );
1094         mlt_properties mlt_transition_properties( mlt_transition this );
1095         int mlt_transition_connect( mlt_transition this, mlt_service producer, int a_track, int b_track );
1096         void mlt_transition_set_in_and_out( mlt_transition this, mlt_position in, mlt_position out );
1097         int mlt_transition_get_a_track( mlt_transition this );
1098         int mlt_transition_get_b_track( mlt_transition this );
1099         mlt_position mlt_transition_get_in( mlt_transition this );
1100         mlt_position mlt_transition_get_out( mlt_transition this );
1101         mlt_frame mlt_transition_process( mlt_transition this, mlt_frame a_frame, mlt_frame b_frame );
1102         void mlt_transition_close( mlt_transition this );
1103
1104
1105 mlt_consumer:
1106
1107         The public interface is defined by the following functions:
1108
1109         int mlt_consumer_init( mlt_consumer this, void *child );
1110         mlt_service mlt_consumer_service( mlt_consumer this );
1111         mlt_properties mlt_consumer_properties( mlt_consumer this );
1112         int mlt_consumer_connect( mlt_consumer this, mlt_service producer );
1113         int mlt_consumer_start( mlt_consumer this );
1114         mlt_frame mlt_consumer_get_frame( mlt_consumer this );
1115         mlt_frame mlt_consumer_rt_frame( mlt_consumer this );
1116         int mlt_consumer_stop( mlt_consumer this );
1117         int mlt_consumer_is_stopped( mlt_consumer this );
1118         void mlt_consumer_close( mlt_consumer );
1119
1120
1121 Specialised Producers:
1122
1123         There are two major types of specialised producers - playlists and tractors.
1124
1125         The following sections describe these.
1126
1127
1128 mlt_playlist:
1129
1130         mlt_playlist mlt_playlist_init( );
1131         mlt_producer mlt_playlist_producer( mlt_playlist this );
1132         mlt_service mlt_playlist_service( mlt_playlist this );
1133         mlt_properties mlt_playlist_properties( mlt_playlist this );
1134         int mlt_playlist_count( mlt_playlist this );
1135         int mlt_playlist_clear( mlt_playlist this );
1136         int mlt_playlist_append( mlt_playlist this, mlt_producer producer );
1137         int mlt_playlist_append_io( mlt_playlist this, mlt_producer producer, mlt_position in, mlt_position out );
1138         int mlt_playlist_blank( mlt_playlist this, mlt_position length );
1139         mlt_position mlt_playlist_clip( mlt_playlist this, mlt_whence whence, int index );
1140         int mlt_playlist_current_clip( mlt_playlist this );
1141         mlt_producer mlt_playlist_current( mlt_playlist this );
1142         int mlt_playlist_get_clip_info( mlt_playlist this, mlt_playlist_clip_info *info, int index );
1143         int mlt_playlist_insert( mlt_playlist this, mlt_producer producer, int where, mlt_position in, mlt_position out );
1144         int mlt_playlist_remove( mlt_playlist this, int where );
1145         int mlt_playlist_move( mlt_playlist this, int from, int to );
1146         int mlt_playlist_resize_clip( mlt_playlist this, int clip, mlt_position in, mlt_position out );
1147         void mlt_playlist_close( mlt_playlist this );
1148
1149 mlt_tractor: