git.sesse.net Git - bmusb/blob - fake_capture.cpp

   1 // A fake capture device that sends single-color frames at a given rate.
   2 // Mostly useful for testing themes without actually hooking up capture devices.
   3
   4 #include "bmusb/fake_capture.h"
   5
   6 #include <assert.h>
   7 #include <stdint.h>
   8 #include <stdio.h>
   9 #include <stdlib.h>
  10 #include <string.h>
  11 #include <math.h>
  12 #include <unistd.h>
  13 #if __SSE2__
  14 #include <immintrin.h>
  15 #endif
  16 #include <cstddef>
  17
  18 #include "bmusb/bmusb.h"
  19
  20 #define FRAME_SIZE (8 << 20)  // 8 MB.
  21
  22 // Pure-color inputs: Red, green, blue, white.
  23 #define NUM_COLORS 4
  24 constexpr uint8_t ys[NUM_COLORS] = { 81, 145, 41, 235 };
  25 constexpr uint8_t cbs[NUM_COLORS] = { 90, 54, 240, 128 };
  26 constexpr uint8_t crs[NUM_COLORS] = { 240, 34, 110, 128 };
  27
  28 using namespace std;
  29
  30 namespace bmusb {
  31 namespace {
  32
  33 // We don't bother with multiversioning for this, because SSE2
  34 // is on my default for all 64-bit compiles, which is really
  35 // the target user segment here.
  36
  37 void memset2(uint8_t *s, const uint8_t c[2], size_t n)
  38 {
  39         size_t i = 0;
  40 #if __SSE2__
  41         const uint8_t c_expanded[16] = {
  42                 c[0], c[1], c[0], c[1], c[0], c[1], c[0], c[1],
  43                 c[0], c[1], c[0], c[1], c[0], c[1], c[0], c[1]
  44         };
  45         __m128i cc = *(__m128i *)c_expanded;
  46         __m128i *out = (__m128i *)s;
  47
  48         for ( ; i < (n & ~15); i += 16) {
  49                 _mm_storeu_si128(out++, cc);
  50                 _mm_storeu_si128(out++, cc);
  51         }
  52
  53         s = (uint8_t *)out;
  54 #endif
  55         for ( ; i < n; ++i) {
  56                 *s++ = c[0];
  57                 *s++ = c[1];
  58         }
  59 }
  60
  61 void memset4(uint8_t *s, const uint8_t c[4], size_t n)
  62 {
  63         size_t i = 0;
  64 #if __SSE2__
  65         const uint8_t c_expanded[16] = {
  66                 c[0], c[1], c[2], c[3], c[0], c[1], c[2], c[3],
  67                 c[0], c[1], c[2], c[3], c[0], c[1], c[2], c[3]
  68         };
  69         __m128i cc = *(__m128i *)c_expanded;
  70         __m128i *out = (__m128i *)s;
  71
  72         for ( ; i < (n & ~7); i += 8) {
  73                 _mm_storeu_si128(out++, cc);
  74                 _mm_storeu_si128(out++, cc);
  75         }
  76
  77         s = (uint8_t *)out;
  78 #endif
  79         for ( ; i < n; ++i) {
  80                 *s++ = c[0];
  81                 *s++ = c[1];
  82                 *s++ = c[2];
  83                 *s++ = c[3];
  84         }
  85 }
  86
  87 }  // namespace
  88
  89 FakeCapture::FakeCapture(unsigned width, unsigned height, unsigned fps, unsigned audio_frequency, int card_index)
  90         : width(width), height(height), fps(fps), audio_frequency(audio_frequency)
  91 {
  92         char buf[256];
  93         snprintf(buf, sizeof(buf), "Fake card %d", card_index + 1);
  94         description = buf;
  95
  96         y = ys[card_index % NUM_COLORS];
  97         cb = cbs[card_index % NUM_COLORS];
  98         cr = crs[card_index % NUM_COLORS];
  99 }
 100
 101 FakeCapture::~FakeCapture()
 102 {
 103         if (has_dequeue_callbacks) {
 104                 dequeue_cleanup_callback();
 105         }
 106 }
 107
 108 void FakeCapture::configure_card()
 109 {
 110         if (video_frame_allocator == nullptr) {
 111                 owned_video_frame_allocator.reset(new MallocFrameAllocator(FRAME_SIZE, NUM_QUEUED_VIDEO_FRAMES));
 112                 set_video_frame_allocator(owned_video_frame_allocator.get());
 113         }
 114         if (audio_frame_allocator == nullptr) {
 115                 owned_audio_frame_allocator.reset(new MallocFrameAllocator(65536, NUM_QUEUED_AUDIO_FRAMES));
 116                 set_audio_frame_allocator(owned_audio_frame_allocator.get());
 117         }
 118 }
 119
 120 void FakeCapture::start_bm_capture()
 121 {
 122         producer_thread_should_quit = false;
 123         producer_thread = thread(&FakeCapture::producer_thread_func, this);
 124 }
 125
 126 void FakeCapture::stop_dequeue_thread()
 127 {
 128         producer_thread_should_quit = true;
 129         producer_thread.join();
 130 }
 131
 132 std::map<uint32_t, VideoMode> FakeCapture::get_available_video_modes() const
 133 {
 134         VideoMode mode;
 135
 136         char buf[256];
 137         snprintf(buf, sizeof(buf), "%ux%u", width, height);
 138         mode.name = buf;
 139
 140         mode.autodetect = false;
 141         mode.width = width;
 142         mode.height = height;
 143         mode.frame_rate_num = fps;
 144         mode.frame_rate_den = 1;
 145         mode.interlaced = false;
 146
 147         return {{ 0, mode }};
 148 }
 149
 150 std::map<uint32_t, std::string> FakeCapture::get_available_video_inputs() const
 151 {
 152         return {{ 0, "Fake video input (single color)" }};
 153 }
 154
 155 std::map<uint32_t, std::string> FakeCapture::get_available_audio_inputs() const
 156 {
 157         return {{ 0, "Fake audio input (silence)" }};
 158 }
 159
 160 void FakeCapture::set_video_mode(uint32_t video_mode_id)
 161 {
 162         assert(video_mode_id == 0);
 163 }
 164
 165 void FakeCapture::set_video_input(uint32_t video_input_id)
 166 {
 167         assert(video_input_id == 0);
 168 }
 169
 170 void FakeCapture::set_audio_input(uint32_t audio_input_id)
 171 {
 172         assert(audio_input_id == 0);
 173 }
 174
 175 namespace {
 176
 177 void add_time(double t, timespec *ts)
 178 {
 179         ts->tv_nsec += lrint(t * 1e9);
 180         ts->tv_sec += ts->tv_nsec / 1000000000;
 181         ts->tv_nsec %= 1000000000;
 182 }
 183
 184 bool timespec_less_than(const timespec &a, const timespec &b)
 185 {
 186         return make_pair(a.tv_sec, a.tv_nsec) < make_pair(b.tv_sec, b.tv_nsec);
 187 }
 188
 189 }  // namespace
 190
 191 void FakeCapture::producer_thread_func()
 192 {
 193         uint16_t timecode = 0;
 194
 195         if (has_dequeue_callbacks) {
 196                 dequeue_init_callback();
 197         }
 198
 199         timespec next_frame;
 200         clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &next_frame);
 201         add_time(1.0 / fps, &next_frame);
 202
 203         while (!producer_thread_should_quit) {
 204                 timespec now;
 205                 clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &now);
 206
 207                 if (timespec_less_than(now, next_frame)) {
 208                         // Wait until the next frame.
 209                         if (clock_nanosleep(CLOCK_MONOTONIC, TIMER_ABSTIME,
 210                                             &next_frame, nullptr) == -1) {
 211                                 if (errno == EINTR) continue;  // Re-check the flag and then sleep again.
 212                                 perror("clock_nanosleep");
 213                                 exit(1);
 214                         }
 215                 } else {
 216                         // We've seemingly missed a frame. If we're more than one second behind,
 217                         // reset the timer; otherwise, just keep going.
 218                         timespec limit = next_frame;
 219                         ++limit.tv_sec;
 220                         if (!timespec_less_than(now, limit)) {
 221                                 fprintf(stderr, "More than one second of missed fake frames; resetting clock.\n");
 222                                 next_frame = now;
 223                         }
 224                 }
 225
 226                 // Figure out when the next frame is to be, then compute the current one.
 227                 add_time(1.0 / fps, &next_frame);
 228
 229                 VideoFormat video_format;
 230                 video_format.width = width;
 231                 video_format.height = height;
 232                 video_format.frame_rate_nom = fps;
 233                 video_format.frame_rate_den = 1;
 234                 video_format.has_signal = true;
 235                 video_format.is_connected = false;
 236
 237                 FrameAllocator::Frame video_frame = video_frame_allocator->alloc_frame();
 238                 if (video_frame.data != nullptr) {
 239                         assert(video_frame.size >= width * height * 2);
 240                         if (video_frame.interleaved) {
 241                                 uint8_t cbcr[] = { cb, cr };
 242                                 memset2(video_frame.data, cbcr, width * height / 2);
 243                                 memset(video_frame.data2, y, width * height);
 244                         } else {
 245                                 uint8_t ycbcr[] = { y, cb, y, cr };
 246                                 memset4(video_frame.data, ycbcr, width * height / 2);
 247                         }
 248                         video_frame.len = width * height * 2;
 249                 }
 250
 251                 AudioFormat audio_format;
 252                 audio_format.bits_per_sample = 32;
 253                 audio_format.num_channels = 2;
 254
 255                 FrameAllocator::Frame audio_frame = audio_frame_allocator->alloc_frame();
 256                 if (audio_frame.data != nullptr) {
 257                         assert(audio_frame.size >= 2 * sizeof(uint32_t) * audio_frequency / fps);
 258                         audio_frame.len = 2 * sizeof(uint32_t) * audio_frequency / fps;
 259                         memset(audio_frame.data, 0, audio_frame.len);
 260                 }
 261
 262                 frame_callback(timecode++,
 263                                video_frame, 0, video_format,
 264                                audio_frame, 0, audio_format);
 265         }
 266         if (has_dequeue_callbacks) {
 267                 dequeue_cleanup_callback();
 268         }
 269 }
 270
 271 }  // namespace bmusb