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., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston MA 02110-1301, USA.
  22  *****************************************************************************/
  23
  24 /*****************************************************************************
  25  * Preamble
  26  *****************************************************************************/
  27 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  28 # include "config.h"
  29 #endif
  30
  31 #include <vlc_common.h>
  32
  33 #include "input_internal.h"
  34
  35 /*
  36  * DISCUSSION : SYNCHRONIZATION METHOD
  37  *
  38  * In some cases we can impose the pace of reading (when reading from a
  39  * file or a pipe), and for the synchronization we simply sleep() until
  40  * it is time to deliver the packet to the decoders. When reading from
  41  * the network, we must be read at the same pace as the server writes,
  42  * otherwise the kernel's buffer will trash packets. The risk is now to
  43  * overflow the input buffers in case the server goes too fast, that is
  44  * why we do these calculations :
  45  *
  46  * We compute a mean for the pcr because we want to eliminate the
  47  * network jitter and keep the low frequency variations. The mean is
  48  * in fact a low pass filter and the jitter is a high frequency signal
  49  * that is why it is eliminated by the filter/average.
  50  *
  51  * The low frequency variations enable us to synchronize the client clock
  52  * with the server clock because they represent the time variation between
  53  * the 2 clocks. Those variations (ie the filtered pcr) are used to compute
  54  * the presentation dates for the audio and video frames. With those dates
  55  * we can decode (or trash) the MPEG2 stream at "exactly" the same rate
  56  * as it is sent by the server and so we keep the synchronization between
  57  * the server and the client.
  58  *
  59  * It is a very important matter if you want to avoid underflow or overflow
  60  * in all the FIFOs, but it may be not enough.
  61  */
  62
  63 /* p_input->p->i_cr_average : Maximum number of samples used to compute the
  64  * dynamic average value.
  65  * We use the following formula :
  66  * new_average = (old_average * c_average + new_sample_value) / (c_average +1)
  67  */
  68
  69 enum /* Synchro states */
  70 {
  71     SYNCHRO_OK     = 0,
  72     SYNCHRO_START  = 1,
  73     SYNCHRO_REINIT = 2,
  74 };
  75
  76 static void ClockNewRef( input_clock_t * p_pgrm,
  77                          mtime_t i_clock, mtime_t i_sysdate );
  78
  79 /*****************************************************************************
  80  * Constants
  81  *****************************************************************************/
  82
  83 /* Maximum gap allowed between two CRs. */
  84 #define CR_MAX_GAP (INT64_C(2000000)*100/9)
  85
  86 /* Latency introduced on DVDs with CR == 0 on chapter change - this is from
  87  * my dice --Meuuh */
  88 #define CR_MEAN_PTS_GAP 300000
  89
  90 /*****************************************************************************
  91  * ClockToSysdate: converts a movie clock to system date
  92  *****************************************************************************/
  93 static mtime_t ClockToSysdate( input_clock_t *cl, mtime_t i_clock )
  94 {
  95     if( cl->i_synchro_state != SYNCHRO_OK )
  96         return 0;
  97
  98     return (i_clock - cl->cr_ref) * cl->i_rate / INPUT_RATE_DEFAULT +
  99            cl->sysdate_ref;
 100 }
 101
 102 /*****************************************************************************
 103  * ClockCurrent: converts current system date to clock units
 104  *****************************************************************************
 105  * Caution : the synchro state must be SYNCHRO_OK for this to operate.
 106  *****************************************************************************/
 107 static mtime_t ClockCurrent( input_clock_t *cl )
 108 {
 109     return (mdate() - cl->sysdate_ref) * INPUT_RATE_DEFAULT / cl->i_rate +
 110            cl->cr_ref;
 111 }
 112
 113 /*****************************************************************************
 114  * ClockNewRef: writes a new clock reference
 115  *****************************************************************************/
 116 static void ClockNewRef( input_clock_t *cl,
 117                          mtime_t i_clock, mtime_t i_sysdate )
 118 {
 119     cl->cr_ref = i_clock;
 120     cl->sysdate_ref = i_sysdate ;
 121 }
 122
 123 /*****************************************************************************
 124  * input_ClockInit: reinitializes the clock reference after a stream
 125  *                  discontinuity
 126  *****************************************************************************/
 127 void input_ClockInit( input_clock_t *cl, bool b_master, int i_cr_average, int i_rate )
 128 {
 129     cl->i_synchro_state = SYNCHRO_START;
 130
 131     cl->last_cr = 0;
 132     cl->last_pts = 0;
 133     cl->last_sysdate = 0;
 134     cl->cr_ref = 0;
 135     cl->sysdate_ref = 0;
 136     cl->delta_cr = 0;
 137     cl->i_delta_cr_residue = 0;
 138     cl->i_rate = i_rate;
 139
 140     cl->i_cr_average = i_cr_average;
 141
 142     cl->b_master = b_master;
 143 }
 144
 145 /*****************************************************************************
 146  * input_ClockSetPCR: manages a clock reference
 147  *
 148  *  i_ck_stream: date in stream clock
 149  *  i_ck_system: date in system clock
 150  *****************************************************************************/
 151 void input_ClockSetPCR( input_thread_t *p_input,
 152                         input_clock_t *cl,
 153                         mtime_t i_ck_stream, mtime_t i_ck_system )
 154 {
 155     const bool b_synchronize = p_input->b_can_pace_control && cl->b_master;
 156
 157     if( ( cl->i_synchro_state != SYNCHRO_OK ) ||
 158         ( i_ck_stream == 0 && cl->last_cr != 0 ) )
 159     {
 160         /* Feed synchro with a new reference point. */
 161         ClockNewRef( cl, i_ck_stream,
 162                          __MAX( cl->last_pts + CR_MEAN_PTS_GAP, i_ck_system ) );
 163         cl->i_synchro_state = SYNCHRO_OK;
 164
 165         if( !b_synchronize )
 166         {
 167             cl->delta_cr = 0;
 168             cl->i_delta_cr_residue = 0;
 169             cl->last_update = 0;
 170         }
 171     }
 172     else if ( cl->last_cr != 0 &&
 173               ( (cl->last_cr - i_ck_stream) > CR_MAX_GAP ||
 174                 (cl->last_cr - i_ck_stream) < - CR_MAX_GAP ) )
 175     {
 176         /* Stream discontinuity, for which we haven't received a
 177          * warning from the stream control facilities (dd-edited
 178          * stream ?). */
 179         msg_Warn( p_input, "clock gap, unexpected stream discontinuity" );
 180         input_ClockInit( cl, cl->b_master, cl->i_cr_average, cl->i_rate );
 181         /* Feed synchro with a new reference point. */
 182         msg_Warn( p_input, "feeding synchro with a new reference point trying to recover from clock gap" );
 183         ClockNewRef( cl, i_ck_stream,
 184                          __MAX( cl->last_pts + CR_MEAN_PTS_GAP, i_ck_system ) );
 185         cl->i_synchro_state = SYNCHRO_OK;
 186     }
 187
 188     cl->last_cr = i_ck_stream;
 189     cl->last_sysdate = i_ck_system;
 190
 191     if( !b_synchronize && i_ck_system - cl->last_update > 200000 )
 192     {
 193         /* Smooth clock reference variations. */
 194         const mtime_t i_extrapoled_clock = ClockCurrent( cl );
 195         /* Bresenham algorithm to smooth variations. */
 196         const mtime_t i_tmp = cl->delta_cr * (cl->i_cr_average - 1) +
 197                               ( i_extrapoled_clock - i_ck_stream ) * 1  +
 198                               cl->i_delta_cr_residue;
 199
 200         cl->i_delta_cr_residue = i_tmp % cl->i_cr_average;
 201         cl->delta_cr           = i_tmp / cl->i_cr_average;
 202
 203         cl->last_update = i_ck_system;
 204     }
 205 }
 206
 207 /*****************************************************************************
 208  * input_ClockResetPCR:
 209  *****************************************************************************/
 210 void input_ClockResetPCR( input_clock_t *cl )
 211 {
 212     cl->i_synchro_state =  SYNCHRO_REINIT;
 213     cl->last_pts = 0;
 214 }
 215
 216 /*****************************************************************************
 217  * input_ClockGetTS: manages a PTS or DTS
 218  *****************************************************************************/
 219 mtime_t input_ClockGetTS( input_thread_t * p_input,
 220                           input_clock_t *cl, mtime_t i_ts )
 221 {
 222     if( cl->i_synchro_state != SYNCHRO_OK )
 223         return 0;
 224
 225     cl->last_pts = ClockToSysdate( cl, i_ts + cl->delta_cr );
 226     return cl->last_pts + p_input->i_pts_delay;
 227 }
 228
 229 /*****************************************************************************
 230  * input_ClockSetRate:
 231  *****************************************************************************/
 232 void input_ClockSetRate( input_clock_t *cl, int i_rate )
 233 {
 234     /* Move the reference point */
 235     if( cl->i_synchro_state == SYNCHRO_OK )
 236         ClockNewRef( cl, cl->last_cr, cl->last_sysdate );
 237
 238     cl->i_rate = i_rate;
 239 }
 240
 241 /*****************************************************************************
 242  * input_ClockGetWakeup
 243  *****************************************************************************/
 244 mtime_t input_ClockGetWakeup( input_thread_t *p_input, input_clock_t *cl )
 245 {
 246     /* Not synchronized, we cannot wait */
 247     if( cl->i_synchro_state != SYNCHRO_OK )
 248         return 0;
 249
 250     /* We must not wait if not pace controled, or we are not the
 251      * master clock */
 252     if( !p_input->b_can_pace_control || !cl->b_master ||
 253         p_input->p->b_out_pace_control )
 254         return 0;
 255
 256     /* */
 257     return ClockToSysdate( cl, cl->last_cr );
 258 }
 259