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         jack_latency_range_t range;
  98         jack_port_get_latency_range(self->ports[i], JackCaptureLatency, &range);
  99         latency += range.max;
 100         buffer = jack_port_get_buffer(self->ports[i], self->buffer_size);
 101         for (j = 0; j < self->buffer_size; j++)
 102             pkt_data[j * self->nports + i] = buffer[j];
 103     }
 104
 105     /* Timestamp the packet with the cycle start time minus the average latency */
 106     pkt.pts = (cycle_time - (double) latency / (self->nports * self->sample_rate)) * 1000000.0;
 107
 108     /* Send the now filled packet back, and increase packet counter */
 109     av_fifo_generic_write(self->filled_pkts, &pkt, sizeof(pkt), NULL);
 110     sem_post(&self->packet_count);
 111
 112     return 0;
 113 }
 114
 115 static void shutdown_callback(void *arg)
 116 {
 117     JackData *self = arg;
 118     self->client = NULL;
 119 }
 120
 121 static int xrun_callback(void *arg)
 122 {
 123     JackData *self = arg;
 124     self->jack_xrun = 1;
 125     ff_timefilter_reset(self->timefilter);
 126     return 0;
 127 }
 128
 129 static int supply_new_packets(JackData *self, AVFormatContext *context)
 130 {
 131     AVPacket pkt;
 132     int test, pkt_size = self->buffer_size * self->nports * sizeof(float);
 133
 134     /* Supply the process callback with new empty packets, by filling the new
 135      * packets FIFO buffer with as many packets as possible. process_callback()
 136      * can't do this by itself, because it can't allocate memory in realtime. */
 137     while (av_fifo_space(self->new_pkts) >= sizeof(pkt)) {
 138         if ((test = av_new_packet(&pkt, pkt_size)) < 0) {
 139             av_log(context, AV_LOG_ERROR, "Could not create packet of size %d\n", pkt_size);
 140             return test;
 141         }
 142         av_fifo_generic_write(self->new_pkts, &pkt, sizeof(pkt), NULL);
 143     }
 144     return 0;
 145 }
 146
 147 static int start_jack(AVFormatContext *context)
 148 {
 149     JackData *self = context->priv_data;
 150     jack_status_t status;
 151     int i, test;
 152
 153     /* Register as a JACK client, using the context url as client name. */
 154     self->client = jack_client_open(context->url, JackNullOption, &status);
 155     if (!self->client) {
 156         av_log(context, AV_LOG_ERROR, "Unable to register as a JACK client\n");
 157         return AVERROR(EIO);
 158     }
 159
 160     sem_init(&self->packet_count, 0, 0);
 161
 162     self->sample_rate = jack_get_sample_rate(self->client);
 163     self->ports       = av_malloc_array(self->nports, sizeof(*self->ports));
 164     if (!self->ports)
 165         return AVERROR(ENOMEM);
 166     self->buffer_size = jack_get_buffer_size(self->client);
 167
 168     /* Register JACK ports */
 169     for (i = 0; i < self->nports; i++) {
 170         char str[16];
 171         snprintf(str, sizeof(str), "input_%d", i + 1);
 172         self->ports[i] = jack_port_register(self->client, str,
 173                                             JACK_DEFAULT_AUDIO_TYPE,
 174                                             JackPortIsInput, 0);
 175         if (!self->ports[i]) {
 176             av_log(context, AV_LOG_ERROR, "Unable to register port %s:%s\n",
 177                    context->url, str);
 178             jack_client_close(self->client);
 179             return AVERROR(EIO);
 180         }
 181     }
 182
 183     /* Register JACK callbacks */
 184     jack_set_process_callback(self->client, process_callback, self);
 185     jack_on_shutdown(self->client, shutdown_callback, self);
 186     jack_set_xrun_callback(self->client, xrun_callback, self);
 187
 188     /* Create time filter */
 189     self->timefilter  = ff_timefilter_new (1.0 / self->sample_rate, self->buffer_size, 1.5);
 190     if (!self->timefilter) {
 191         jack_client_close(self->client);
 192         return AVERROR(ENOMEM);
 193     }
 194
 195     /* Create FIFO buffers */
 196     self->filled_pkts = av_fifo_alloc_array(FIFO_PACKETS_NUM, sizeof(AVPacket));
 197     /* New packets FIFO with one extra packet for safety against underruns */
 198     self->new_pkts    = av_fifo_alloc_array((FIFO_PACKETS_NUM + 1), sizeof(AVPacket));
 199     if (!self->new_pkts) {
 200         jack_client_close(self->client);
 201         return AVERROR(ENOMEM);
 202     }
 203     if ((test = supply_new_packets(self, context))) {
 204         jack_client_close(self->client);
 205         return test;
 206     }
 207
 208     return 0;
 209
 210 }
 211
 212 static void free_pkt_fifo(AVFifoBuffer **fifo)
 213 {
 214     AVPacket pkt;
 215     while (av_fifo_size(*fifo)) {
 216         av_fifo_generic_read(*fifo, &pkt, sizeof(pkt), NULL);
 217         av_packet_unref(&pkt);
 218     }
 219     av_fifo_freep(fifo);
 220 }
 221
 222 static void stop_jack(JackData *self)
 223 {
 224     if (self->client) {
 225         if (self->activated)
 226             jack_deactivate(self->client);
 227         jack_client_close(self->client);
 228     }
 229     sem_destroy(&self->packet_count);
 230     free_pkt_fifo(&self->new_pkts);
 231     free_pkt_fifo(&self->filled_pkts);
 232     av_freep(&self->ports);
 233     ff_timefilter_destroy(self->timefilter);
 234 }
 235
 236 static int audio_read_header(AVFormatContext *context)
 237 {
 238     JackData *self = context->priv_data;
 239     AVStream *stream;
 240     int test;
 241
 242     if ((test = start_jack(context)))
 243         return test;
 244
 245     stream = avformat_new_stream(context, NULL);
 246     if (!stream) {
 247         stop_jack(self);
 248         return AVERROR(ENOMEM);
 249     }
 250
 251     stream->codecpar->codec_type   = AVMEDIA_TYPE_AUDIO;
 252 #if HAVE_BIGENDIAN
 253     stream->codecpar->codec_id     = AV_CODEC_ID_PCM_F32BE;
 254 #else
 255     stream->codecpar->codec_id     = AV_CODEC_ID_PCM_F32LE;
 256 #endif
 257     stream->codecpar->sample_rate  = self->sample_rate;
 258     stream->codecpar->channels     = self->nports;
 259
 260     avpriv_set_pts_info(stream, 64, 1, 1000000);  /* 64 bits pts in us */
 261     return 0;
 262 }
 263
 264 static int audio_read_packet(AVFormatContext *context, AVPacket *pkt)
 265 {
 266     JackData *self = context->priv_data;
 267     struct timespec timeout = {0, 0};
 268     int test;
 269
 270     /* Activate the JACK client on first packet read. Activating the JACK client
 271      * means that process_callback() starts to get called at regular interval.
 272      * If we activate it in audio_read_header(), we're actually reading audio data
 273      * from the device before instructed to, and that may result in an overrun. */
 274     if (!self->activated) {
 275         if (!jack_activate(self->client)) {
 276             self->activated = 1;
 277             av_log(context, AV_LOG_INFO,
 278                    "JACK client registered and activated (rate=%dHz, buffer_size=%d frames)\n",
 279                    self->sample_rate, self->buffer_size);
 280         } else {
 281             av_log(context, AV_LOG_ERROR, "Unable to activate JACK client\n");
 282             return AVERROR(EIO);
 283         }
 284     }
 285
 286     /* Wait for a packet coming back from process_callback(), if one isn't available yet */
 287     timeout.tv_sec = av_gettime() / 1000000 + 2;
 288     if (sem_timedwait(&self->packet_count, &timeout)) {
 289         if (errno == ETIMEDOUT) {
 290             av_log(context, AV_LOG_ERROR,
 291                    "Input error: timed out when waiting for JACK process callback output\n");
 292         } else {
 293             char errbuf[128];
 294             int ret = AVERROR(errno);
 295             av_strerror(ret, errbuf, sizeof(errbuf));
 296             av_log(context, AV_LOG_ERROR, "Error while waiting for audio packet: %s\n",
 297                    errbuf);
 298         }
 299         if (!self->client)
 300             av_log(context, AV_LOG_ERROR, "Input error: JACK server is gone\n");
 301
 302         return AVERROR(EIO);
 303     }
 304
 305     if (self->pkt_xrun) {
 306         av_log(context, AV_LOG_WARNING, "Audio packet xrun\n");
 307         self->pkt_xrun = 0;
 308     }
 309
 310     if (self->jack_xrun) {
 311         av_log(context, AV_LOG_WARNING, "JACK xrun\n");
 312         self->jack_xrun = 0;
 313     }
 314
 315     /* Retrieve the packet filled with audio data by process_callback() */
 316     av_fifo_generic_read(self->filled_pkts, pkt, sizeof(*pkt), NULL);
 317
 318     if ((test = supply_new_packets(self, context)))
 319         return test;
 320
 321     return 0;
 322 }
 323
 324 static int audio_read_close(AVFormatContext *context)
 325 {
 326     JackData *self = context->priv_data;
 327     stop_jack(self);
 328     return 0;
 329 }
 330
 331 #define OFFSET(x) offsetof(JackData, x)
 332 static const AVOption options[] = {
 333     { "channels", "Number of audio channels.", OFFSET(nports), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 2 }, 1, INT_MAX, AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM },
 334     { NULL },
 335 };
 336
 337 static const AVClass jack_indev_class = {
 338     .class_name     = "JACK indev",
 339     .item_name      = av_default_item_name,
 340     .option         = options,
 341     .version        = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 342     .category       = AV_CLASS_CATEGORY_DEVICE_AUDIO_INPUT,
 343 };
 344
 345 const AVInputFormat ff_jack_demuxer = {
 346     .name           = "jack",
 347     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("JACK Audio Connection Kit"),
 348     .priv_data_size = sizeof(JackData),
 349     .read_header    = audio_read_header,
 350     .read_packet    = audio_read_packet,
 351     .read_close     = audio_read_close,
 352     .flags          = AVFMT_NOFILE,
 353     .priv_class     = &jack_indev_class,
 354 };