git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavdevice/jack.c

   1 /*
   2  * JACK Audio Connection Kit input device
   3  * Copyright (c) 2009 Samalyse
   4  * Author: Olivier Guilyardi <olivier samalyse com>
   5  *
   6  * This file is part of FFmpeg.
   7  *
   8  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  10  * License as published by the Free Software Foundation; either
  11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  12  *
  13  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16  * Lesser General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  19  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  21  */
  22
  23 #include "config.h"
  24 #include <semaphore.h>
  25 #include <jack/jack.h>
  26
  27 #include "libavutil/internal.h"
  28 #include "libavutil/log.h"
  29 #include "libavutil/fifo.h"
  30 #include "libavutil/opt.h"
  31 #include "libavutil/time.h"
  32 #include "libavcodec/avcodec.h"
  33 #include "libavformat/avformat.h"
  34 #include "libavformat/internal.h"
  35 #include "timefilter.h"
  36 #include "avdevice.h"
  37
  38 /**
  39  * Size of the internal FIFO buffers as a number of audio packets
  40  */
  41 #define FIFO_PACKETS_NUM 16
  42
  43 typedef struct JackData {
  44     AVClass        *class;
  45     jack_client_t * client;
  46     int             activated;
  47     sem_t           packet_count;
  48     jack_nframes_t  sample_rate;
  49     jack_nframes_t  buffer_size;
  50     jack_port_t **  ports;
  51     int             nports;
  52     TimeFilter *    timefilter;
  53     AVFifoBuffer *  new_pkts;
  54     AVFifoBuffer *  filled_pkts;
  55     int             pkt_xrun;
  56     int             jack_xrun;
  57 } JackData;
  58
  59 static int process_callback(jack_nframes_t nframes, void *arg)
  60 {
  61     /* Warning: this function runs in realtime. One mustn't allocate memory here
  62      * or do any other thing that could block. */
  63
  64     int i, j;
  65     JackData *self = arg;
  66     float * buffer;
  67     jack_nframes_t latency, cycle_delay;
  68     AVPacket pkt;
  69     float *pkt_data;
  70     double cycle_time;
  71
  72     if (!self->client)
  73         return 0;
  74
  75     /* The approximate delay since the hardware interrupt as a number of frames */
  76     cycle_delay = jack_frames_since_cycle_start(self->client);
  77
  78     /* Retrieve filtered cycle time */
  79     cycle_time = ff_timefilter_update(self->timefilter,
  80                                       av_gettime() / 1000000.0 - (double) cycle_delay / self->sample_rate,
  81                                       self->buffer_size);
  82
  83     /* Check if an empty packet is available, and if there's enough space to send it back once filled */
  84     if ((av_fifo_size(self->new_pkts) < sizeof(pkt)) || (av_fifo_space(self->filled_pkts) < sizeof(pkt))) {
  85         self->pkt_xrun = 1;
  86         return 0;
  87     }
  88
  89     /* Retrieve empty (but allocated) packet */
  90     av_fifo_generic_read(self->new_pkts, &pkt, sizeof(pkt), NULL);
  91
  92     pkt_data  = (float *) pkt.data;
  93     latency   = 0;
  94
  95     /* Copy and interleave audio data from the JACK buffer into the packet */
  96     for (i = 0; i < self->nports; i++) {
  97     #if HAVE_JACK_PORT_GET_LATENCY_RANGE
  98         jack_latency_range_t range;
  99         jack_port_get_latency_range(self->ports[i], JackCaptureLatency, &range);
 100         latency += range.max;
 101     #else
 102         latency += jack_port_get_total_latency(self->client, self->ports[i]);
 103     #endif
 104         buffer = jack_port_get_buffer(self->ports[i], self->buffer_size);
 105         for (j = 0; j < self->buffer_size; j++)
 106             pkt_data[j * self->nports + i] = buffer[j];
 107     }
 108
 109     /* Timestamp the packet with the cycle start time minus the average latency */
 110     pkt.pts = (cycle_time - (double) latency / (self->nports * self->sample_rate)) * 1000000.0;
 111
 112     /* Send the now filled packet back, and increase packet counter */
 113     av_fifo_generic_write(self->filled_pkts, &pkt, sizeof(pkt), NULL);
 114     sem_post(&self->packet_count);
 115
 116     return 0;
 117 }
 118
 119 static void shutdown_callback(void *arg)
 120 {
 121     JackData *self = arg;
 122     self->client = NULL;
 123 }
 124
 125 static int xrun_callback(void *arg)
 126 {
 127     JackData *self = arg;
 128     self->jack_xrun = 1;
 129     ff_timefilter_reset(self->timefilter);
 130     return 0;
 131 }
 132
 133 static int supply_new_packets(JackData *self, AVFormatContext *context)
 134 {
 135     AVPacket pkt;
 136     int test, pkt_size = self->buffer_size * self->nports * sizeof(float);
 137
 138     /* Supply the process callback with new empty packets, by filling the new
 139      * packets FIFO buffer with as many packets as possible. process_callback()
 140      * can't do this by itself, because it can't allocate memory in realtime. */
 141     while (av_fifo_space(self->new_pkts) >= sizeof(pkt)) {
 142         if ((test = av_new_packet(&pkt, pkt_size)) < 0) {
 143             av_log(context, AV_LOG_ERROR, "Could not create packet of size %d\n", pkt_size);
 144             return test;
 145         }
 146         av_fifo_generic_write(self->new_pkts, &pkt, sizeof(pkt), NULL);
 147     }
 148     return 0;
 149 }
 150
 151 static int start_jack(AVFormatContext *context)
 152 {
 153     JackData *self = context->priv_data;
 154     jack_status_t status;
 155     int i, test;
 156
 157     /* Register as a JACK client, using the context filename as client name. */
 158     self->client = jack_client_open(context->filename, JackNullOption, &status);
 159     if (!self->client) {
 160         av_log(context, AV_LOG_ERROR, "Unable to register as a JACK client\n");
 161         return AVERROR(EIO);
 162     }
 163
 164     sem_init(&self->packet_count, 0, 0);
 165
 166     self->sample_rate = jack_get_sample_rate(self->client);
 167     self->ports       = av_malloc_array(self->nports, sizeof(*self->ports));
 168     if (!self->ports)
 169         return AVERROR(ENOMEM);
 170     self->buffer_size = jack_get_buffer_size(self->client);
 171
 172     /* Register JACK ports */
 173     for (i = 0; i < self->nports; i++) {
 174         char str[16];
 175         snprintf(str, sizeof(str), "input_%d", i + 1);
 176         self->ports[i] = jack_port_register(self->client, str,
 177                                             JACK_DEFAULT_AUDIO_TYPE,
 178                                             JackPortIsInput, 0);
 179         if (!self->ports[i]) {
 180             av_log(context, AV_LOG_ERROR, "Unable to register port %s:%s\n",
 181                    context->filename, str);
 182             jack_client_close(self->client);
 183             return AVERROR(EIO);
 184         }
 185     }
 186
 187     /* Register JACK callbacks */
 188     jack_set_process_callback(self->client, process_callback, self);
 189     jack_on_shutdown(self->client, shutdown_callback, self);
 190     jack_set_xrun_callback(self->client, xrun_callback, self);
 191
 192     /* Create time filter */
 193     self->timefilter  = ff_timefilter_new (1.0 / self->sample_rate, self->buffer_size, 1.5);
 194     if (!self->timefilter) {
 195         jack_client_close(self->client);
 196         return AVERROR(ENOMEM);
 197     }
 198
 199     /* Create FIFO buffers */
 200     self->filled_pkts = av_fifo_alloc_array(FIFO_PACKETS_NUM, sizeof(AVPacket));
 201     /* New packets FIFO with one extra packet for safety against underruns */
 202     self->new_pkts    = av_fifo_alloc_array((FIFO_PACKETS_NUM + 1), sizeof(AVPacket));
 203     if (!self->new_pkts) {
 204         jack_client_close(self->client);
 205         return AVERROR(ENOMEM);
 206     }
 207     if ((test = supply_new_packets(self, context))) {
 208         jack_client_close(self->client);
 209         return test;
 210     }
 211
 212     return 0;
 213
 214 }
 215
 216 static void free_pkt_fifo(AVFifoBuffer **fifo)
 217 {
 218     AVPacket pkt;
 219     while (av_fifo_size(*fifo)) {
 220         av_fifo_generic_read(*fifo, &pkt, sizeof(pkt), NULL);
 221         av_packet_unref(&pkt);
 222     }
 223     av_fifo_freep(fifo);
 224 }
 225
 226 static void stop_jack(JackData *self)
 227 {
 228     if (self->client) {
 229         if (self->activated)
 230             jack_deactivate(self->client);
 231         jack_client_close(self->client);
 232     }
 233     sem_destroy(&self->packet_count);
 234     free_pkt_fifo(&self->new_pkts);
 235     free_pkt_fifo(&self->filled_pkts);
 236     av_freep(&self->ports);
 237     ff_timefilter_destroy(self->timefilter);
 238 }
 239
 240 static int audio_read_header(AVFormatContext *context)
 241 {
 242     JackData *self = context->priv_data;
 243     AVStream *stream;
 244     int test;
 245
 246     if ((test = start_jack(context)))
 247         return test;
 248
 249     stream = avformat_new_stream(context, NULL);
 250     if (!stream) {
 251         stop_jack(self);
 252         return AVERROR(ENOMEM);
 253     }
 254
 255     stream->codecpar->codec_type   = AVMEDIA_TYPE_AUDIO;
 256 #if HAVE_BIGENDIAN
 257     stream->codecpar->codec_id     = AV_CODEC_ID_PCM_F32BE;
 258 #else
 259     stream->codecpar->codec_id     = AV_CODEC_ID_PCM_F32LE;
 260 #endif
 261     stream->codecpar->sample_rate  = self->sample_rate;
 262     stream->codecpar->channels     = self->nports;
 263
 264     avpriv_set_pts_info(stream, 64, 1, 1000000);  /* 64 bits pts in us */
 265     return 0;
 266 }
 267
 268 static int audio_read_packet(AVFormatContext *context, AVPacket *pkt)
 269 {
 270     JackData *self = context->priv_data;
 271     struct timespec timeout = {0, 0};
 272     int test;
 273
 274     /* Activate the JACK client on first packet read. Activating the JACK client
 275      * means that process_callback() starts to get called at regular interval.
 276      * If we activate it in audio_read_header(), we're actually reading audio data
 277      * from the device before instructed to, and that may result in an overrun. */
 278     if (!self->activated) {
 279         if (!jack_activate(self->client)) {
 280             self->activated = 1;
 281             av_log(context, AV_LOG_INFO,
 282                    "JACK client registered and activated (rate=%dHz, buffer_size=%d frames)\n",
 283                    self->sample_rate, self->buffer_size);
 284         } else {
 285             av_log(context, AV_LOG_ERROR, "Unable to activate JACK client\n");
 286             return AVERROR(EIO);
 287         }
 288     }
 289
 290     /* Wait for a packet coming back from process_callback(), if one isn't available yet */
 291     timeout.tv_sec = av_gettime() / 1000000 + 2;
 292     if (sem_timedwait(&self->packet_count, &timeout)) {
 293         if (errno == ETIMEDOUT) {
 294             av_log(context, AV_LOG_ERROR,
 295                    "Input error: timed out when waiting for JACK process callback output\n");
 296         } else {
 297             char errbuf[128];
 298             int ret = AVERROR(errno);
 299             av_strerror(ret, errbuf, sizeof(errbuf));
 300             av_log(context, AV_LOG_ERROR, "Error while waiting for audio packet: %s\n",
 301                    errbuf);
 302         }
 303         if (!self->client)
 304             av_log(context, AV_LOG_ERROR, "Input error: JACK server is gone\n");
 305
 306         return AVERROR(EIO);
 307     }
 308
 309     if (self->pkt_xrun) {
 310         av_log(context, AV_LOG_WARNING, "Audio packet xrun\n");
 311         self->pkt_xrun = 0;
 312     }
 313
 314     if (self->jack_xrun) {
 315         av_log(context, AV_LOG_WARNING, "JACK xrun\n");
 316         self->jack_xrun = 0;
 317     }
 318
 319     /* Retrieve the packet filled with audio data by process_callback() */
 320     av_fifo_generic_read(self->filled_pkts, pkt, sizeof(*pkt), NULL);
 321
 322     if ((test = supply_new_packets(self, context)))
 323         return test;
 324
 325     return 0;
 326 }
 327
 328 static int audio_read_close(AVFormatContext *context)
 329 {
 330     JackData *self = context->priv_data;
 331     stop_jack(self);
 332     return 0;
 333 }
 334
 335 #define OFFSET(x) offsetof(JackData, x)
 336 static const AVOption options[] = {
 337     { "channels", "Number of audio channels.", OFFSET(nports), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 2 }, 1, INT_MAX, AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM },
 338     { NULL },
 339 };
 340
 341 static const AVClass jack_indev_class = {
 342     .class_name     = "JACK indev",
 343     .item_name      = av_default_item_name,
 344     .option         = options,
 345     .version        = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 346     .category       = AV_CLASS_CATEGORY_DEVICE_AUDIO_INPUT,
 347 };
 348
 349 AVInputFormat ff_jack_demuxer = {
 350     .name           = "jack",
 351     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("JACK Audio Connection Kit"),
 352     .priv_data_size = sizeof(JackData),
 353     .read_header    = audio_read_header,
 354     .read_packet    = audio_read_packet,
 355     .read_close     = audio_read_close,
 356     .flags          = AVFMT_NOFILE,
 357     .priv_class     = &jack_indev_class,
 358 };