git.sesse.net Git - vlc/blob - src/input/clock.c

   1 /*****************************************************************************
   2  * input_clock.c: Clock/System date convertions, stream management
   3  *****************************************************************************
   4  * Copyright (C) 1999-2004 the VideoLAN team
   5  * $Id$
   6  *
   7  * Authors: Christophe Massiot <massiot@via.ecp.fr>
   8  *
   9  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  10  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  11  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  12  * (at your option) any later version.
  13  *
  14  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  17  * GNU General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  20  * along with this program; if not, write to the Free Software
  21  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111, USA.
  22  *****************************************************************************/
  23
  24 /*****************************************************************************
  25  * Preamble
  26  *****************************************************************************/
  27 #include <stdlib.h>
  28 #include <vlc/vlc.h>
  29
  30 #include <vlc/input.h>
  31 #include "input_internal.h"
  32
  33 /*
  34  * DISCUSSION : SYNCHRONIZATION METHOD
  35  *
  36  * In some cases we can impose the pace of reading (when reading from a
  37  * file or a pipe), and for the synchronization we simply sleep() until
  38  * it is time to deliver the packet to the decoders. When reading from
  39  * the network, we must be read at the same pace as the server writes,
  40  * otherwise the kernel's buffer will trash packets. The risk is now to
  41  * overflow the input buffers in case the server goes too fast, that is
  42  * why we do these calculations :
  43  *
  44  * We compute a mean for the pcr because we want to eliminate the
  45  * network jitter and keep the low frequency variations. The mean is
  46  * in fact a low pass filter and the jitter is a high frequency signal
  47  * that is why it is eliminated by the filter/average.
  48  *
  49  * The low frequency variations enable us to synchronize the client clock
  50  * with the server clock because they represent the time variation between
  51  * the 2 clocks. Those variations (ie the filtered pcr) are used to compute
  52  * the presentation dates for the audio and video frames. With those dates
  53  * we can decode (or trash) the MPEG2 stream at "exactly" the same rate
  54  * as it is sent by the server and so we keep the synchronization between
  55  * the server and the client.
  56  *
  57  * It is a very important matter if you want to avoid underflow or overflow
  58  * in all the FIFOs, but it may be not enough.
  59  */
  60
  61 /* p_input->i_cr_average : Maximum number of samples used to compute the
  62  * dynamic average value.
  63  * We use the following formula :
  64  * new_average = (old_average * c_average + new_sample_value) / (c_average +1)
  65  */
  66
  67
  68 static void ClockNewRef( input_clock_t * p_pgrm,
  69                          mtime_t i_clock, mtime_t i_sysdate );
  70
  71 /*****************************************************************************
  72  * Constants
  73  *****************************************************************************/
  74
  75 /* Maximum gap allowed between two CRs. */
  76 #define CR_MAX_GAP 2000000
  77
  78 /* Latency introduced on DVDs with CR == 0 on chapter change - this is from
  79  * my dice --Meuuh */
  80 #define CR_MEAN_PTS_GAP 300000
  81
  82 /*****************************************************************************
  83  * ClockToSysdate: converts a movie clock to system date
  84  *****************************************************************************/
  85 static mtime_t ClockToSysdate( input_thread_t *p_input,
  86                                input_clock_t *cl, mtime_t i_clock )
  87 {
  88     mtime_t     i_sysdate = 0;
  89
  90     if( cl->i_synchro_state == SYNCHRO_OK )
  91     {
  92         i_sysdate = (mtime_t)(i_clock - cl->cr_ref)
  93                         * (mtime_t)p_input->i_rate
  94                         * (mtime_t)300;
  95         i_sysdate /= 27;
  96         i_sysdate /= 1000;
  97         i_sysdate += (mtime_t)cl->sysdate_ref;
  98     }
  99
 100     return( i_sysdate );
 101 }
 102
 103 /*****************************************************************************
 104  * ClockCurrent: converts current system date to clock units
 105  *****************************************************************************
 106  * Caution : the synchro state must be SYNCHRO_OK for this to operate.
 107  *****************************************************************************/
 108 static mtime_t ClockCurrent( input_thread_t *p_input,
 109                              input_clock_t *cl )
 110 {
 111     return( (mdate() - cl->sysdate_ref) * 27 * INPUT_RATE_DEFAULT
 112              / p_input->i_rate / 300
 113              + cl->cr_ref );
 114 }
 115
 116 /*****************************************************************************
 117  * ClockNewRef: writes a new clock reference
 118  *****************************************************************************/
 119 static void ClockNewRef( input_clock_t *cl,
 120                          mtime_t i_clock, mtime_t i_sysdate )
 121 {
 122     cl->cr_ref = i_clock;
 123     cl->sysdate_ref = i_sysdate ;
 124 }
 125
 126 /*****************************************************************************
 127  * input_ClockInit: reinitializes the clock reference after a stream
 128  *                  discontinuity
 129  *****************************************************************************/
 130 void input_ClockInit( input_clock_t *cl, vlc_bool_t b_master, int i_cr_average )
 131 {
 132     cl->i_synchro_state = SYNCHRO_START;
 133
 134     cl->last_cr = 0;
 135     cl->last_pts = 0;
 136     cl->last_sysdate = 0;
 137     cl->cr_ref = 0;
 138     cl->sysdate_ref = 0;
 139     cl->delta_cr = 0;
 140     cl->i_delta_cr_residue = 0;
 141
 142     cl->i_cr_average = i_cr_average;
 143
 144     cl->b_master = b_master;
 145 }
 146
 147 #if 0
 148 /*****************************************************************************
 149  * input_ClockManageControl: handles the messages from the interface
 150  *****************************************************************************
 151  * Returns UNDEF_S if nothing happened, PAUSE_S if the stream was paused
 152  *****************************************************************************/
 153 int input_ClockManageControl( input_thread_t * p_input,
 154                                input_clock_t *cl, mtime_t i_clock )
 155 {
 156 #if 0
 157     vlc_value_t val;
 158     int i_return_value = UNDEF_S;
 159
 160     vlc_mutex_lock( &p_input->stream.stream_lock );
 161
 162     if( p_input->stream.i_new_status == PAUSE_S )
 163     {
 164         int i_old_status;
 165
 166         vlc_mutex_lock( &p_input->stream.control.control_lock );
 167         i_old_status = p_input->stream.control.i_status;
 168         p_input->stream.control.i_status = PAUSE_S;
 169         vlc_mutex_unlock( &p_input->stream.control.control_lock );
 170
 171         vlc_cond_wait( &p_input->stream.stream_wait,
 172                        &p_input->stream.stream_lock );
 173         ClockNewRef( p_pgrm, i_clock, p_pgrm->last_pts > mdate() ?
 174                                       p_pgrm->last_pts : mdate() );
 175
 176         if( p_input->stream.i_new_status == PAUSE_S )
 177         {
 178             /* PAUSE_S undoes the pause state: Return to old state. */
 179             vlc_mutex_lock( &p_input->stream.control.control_lock );
 180             p_input->stream.control.i_status = i_old_status;
 181             vlc_mutex_unlock( &p_input->stream.control.control_lock );
 182
 183             p_input->stream.i_new_status = UNDEF_S;
 184             p_input->stream.i_new_rate = UNDEF_S;
 185         }
 186
 187         /* We handle i_new_status != PAUSE_S below... */
 188
 189         i_return_value = PAUSE_S;
 190     }
 191
 192     if( p_input->stream.i_new_status != UNDEF_S )
 193     {
 194         vlc_mutex_lock( &p_input->stream.control.control_lock );
 195
 196         p_input->stream.control.i_status = p_input->stream.i_new_status;
 197
 198         ClockNewRef( p_pgrm, i_clock,
 199                      ClockToSysdate( p_input, p_pgrm, i_clock ) );
 200
 201         if( p_input->stream.control.i_status == PLAYING_S )
 202         {
 203             p_input->stream.control.i_rate = DEFAULT_RATE;
 204             p_input->stream.control.b_mute = 0;
 205         }
 206         else
 207         {
 208             p_input->stream.control.i_rate = p_input->stream.i_new_rate;
 209             p_input->stream.control.b_mute = 1;
 210
 211             /* Feed the audio decoders with a NULL packet to avoid
 212              * discontinuities. */
 213             input_EscapeAudioDiscontinuity( p_input );
 214         }
 215
 216         val.i_int = p_input->stream.control.i_rate;
 217         var_Change( p_input, "rate", VLC_VAR_SETVALUE, &val, NULL );
 218
 219         val.i_int = p_input->stream.control.i_status;
 220         var_Change( p_input, "state", VLC_VAR_SETVALUE, &val, NULL );
 221
 222         p_input->stream.i_new_status = UNDEF_S;
 223         p_input->stream.i_new_rate = UNDEF_S;
 224
 225         vlc_mutex_unlock( &p_input->stream.control.control_lock );
 226     }
 227
 228     vlc_mutex_unlock( &p_input->stream.stream_lock );
 229
 230     return( i_return_value );
 231 #endif
 232     return UNDEF_S;
 233 }
 234 #endif
 235
 236 /*****************************************************************************
 237  * input_ClockSetPCR: manages a clock reference
 238  *****************************************************************************/
 239 void input_ClockSetPCR( input_thread_t *p_input,
 240                         input_clock_t *cl, mtime_t i_clock )
 241 {
 242     if( ( cl->i_synchro_state != SYNCHRO_OK ) ||
 243         ( i_clock == 0 && cl->last_cr != 0 ) )
 244     {
 245         /* Feed synchro with a new reference point. */
 246         ClockNewRef( cl, i_clock,
 247                      cl->last_pts + CR_MEAN_PTS_GAP > mdate() ?
 248                      cl->last_pts + CR_MEAN_PTS_GAP : mdate() );
 249         cl->i_synchro_state = SYNCHRO_OK;
 250
 251         if( p_input->b_can_pace_control && cl->b_master )
 252         {
 253             cl->last_cr = i_clock;
 254             if( !p_input->b_out_pace_control )
 255             {
 256                 mtime_t i_wakeup = ClockToSysdate( p_input, cl, i_clock );
 257                 while( (i_wakeup - mdate()) / CLOCK_FREQ > 1 )
 258                 {
 259                     msleep( CLOCK_FREQ );
 260                     if( p_input->b_die ) i_wakeup = mdate();
 261                 }
 262                 mwait( i_wakeup );
 263             }
 264         }
 265         else
 266         {
 267             cl->last_cr = 0;
 268             cl->last_sysdate = 0;
 269             cl->delta_cr = 0;
 270             cl->i_delta_cr_residue = 0;
 271         }
 272     }
 273     else
 274     {
 275         if ( cl->last_cr != 0 &&
 276                (    (cl->last_cr - i_clock) > CR_MAX_GAP
 277                  || (cl->last_cr - i_clock) < - CR_MAX_GAP ) )
 278         {
 279             /* Stream discontinuity, for which we haven't received a
 280              * warning from the stream control facilities (dd-edited
 281              * stream ?). */
 282             msg_Warn( p_input, "clock gap, unexpected stream discontinuity" );
 283             input_ClockInit( cl, cl->b_master, cl->i_cr_average );
 284             /* FIXME needed ? */
 285 #if 0
 286             input_EscapeDiscontinuity( p_input );
 287 #endif
 288         }
 289
 290         cl->last_cr = i_clock;
 291
 292         if( p_input->b_can_pace_control && cl->b_master )
 293         {
 294             /* Wait a while before delivering the packets to the decoder.
 295              * In case of multiple programs, we arbitrarily follow the
 296              * clock of the selected program. */
 297             if( !p_input->b_out_pace_control )
 298             {
 299                 mtime_t i_wakeup = ClockToSysdate( p_input, cl, i_clock );
 300                 while( (i_wakeup - mdate()) / CLOCK_FREQ > 1 )
 301                 {
 302                     msleep( CLOCK_FREQ );
 303                     if( p_input->b_die ) i_wakeup = mdate();
 304                 }
 305                 mwait( i_wakeup );
 306             }
 307             /* FIXME Not needed anymore ? */
 308 #if 0
 309             /* Now take into account interface changes. */
 310             input_ClockManageControl( p_input, cl, i_clock );
 311 #endif
 312         }
 313         else if ( mdate() - cl->last_sysdate > 200000 )
 314         {
 315             /* Smooth clock reference variations. */
 316             mtime_t i_extrapoled_clock = ClockCurrent( p_input, cl );
 317             mtime_t delta_cr;
 318
 319             /* Bresenham algorithm to smooth variations. */
 320             delta_cr = ( cl->delta_cr * (cl->i_cr_average - 1)
 321                                + ( i_extrapoled_clock - i_clock )
 322                                + cl->i_delta_cr_residue )
 323                            / cl->i_cr_average;
 324             cl->i_delta_cr_residue = ( cl->delta_cr * (cl->i_cr_average - 1)
 325                                        + ( i_extrapoled_clock - i_clock )
 326                                        + cl->i_delta_cr_residue )
 327                                     % cl->i_cr_average;
 328             cl->delta_cr = delta_cr;
 329             cl->last_sysdate = mdate();
 330         }
 331     }
 332 }
 333
 334 /*****************************************************************************
 335  * input_ClockGetTS: manages a PTS or DTS
 336  *****************************************************************************/
 337 mtime_t input_ClockGetTS( input_thread_t * p_input,
 338                           input_clock_t *cl, mtime_t i_ts )
 339 {
 340     if( cl->i_synchro_state != SYNCHRO_OK )
 341         return 0;
 342
 343     cl->last_pts = ClockToSysdate( p_input, cl, i_ts + cl->delta_cr );
 344     return cl->last_pts + p_input->i_pts_delay;
 345 }
 346