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 #include <stdlib.h>
  28 #include <vlc/vlc.h>
  29
  30 #include "input_internal.h"
  31
  32 /*
  33  * DISCUSSION : SYNCHRONIZATION METHOD
  34  *
  35  * In some cases we can impose the pace of reading (when reading from a
  36  * file or a pipe), and for the synchronization we simply sleep() until
  37  * it is time to deliver the packet to the decoders. When reading from
  38  * the network, we must be read at the same pace as the server writes,
  39  * otherwise the kernel's buffer will trash packets. The risk is now to
  40  * overflow the input buffers in case the server goes too fast, that is
  41  * why we do these calculations :
  42  *
  43  * We compute a mean for the pcr because we want to eliminate the
  44  * network jitter and keep the low frequency variations. The mean is
  45  * in fact a low pass filter and the jitter is a high frequency signal
  46  * that is why it is eliminated by the filter/average.
  47  *
  48  * The low frequency variations enable us to synchronize the client clock
  49  * with the server clock because they represent the time variation between
  50  * the 2 clocks. Those variations (ie the filtered pcr) are used to compute
  51  * the presentation dates for the audio and video frames. With those dates
  52  * we can decode (or trash) the MPEG2 stream at "exactly" the same rate
  53  * as it is sent by the server and so we keep the synchronization between
  54  * the server and the client.
  55  *
  56  * It is a very important matter if you want to avoid underflow or overflow
  57  * in all the FIFOs, but it may be not enough.
  58  */
  59
  60 /* p_input->p->i_cr_average : Maximum number of samples used to compute the
  61  * dynamic average value.
  62  * We use the following formula :
  63  * new_average = (old_average * c_average + new_sample_value) / (c_average +1)
  64  */
  65
  66
  67 static void ClockNewRef( input_clock_t * p_pgrm,
  68                          mtime_t i_clock, mtime_t i_sysdate );
  69
  70 /*****************************************************************************
  71  * Constants
  72  *****************************************************************************/
  73
  74 /* Maximum gap allowed between two CRs. */
  75 #define CR_MAX_GAP (I64C(2000000)*100/9)
  76
  77 /* Latency introduced on DVDs with CR == 0 on chapter change - this is from
  78  * my dice --Meuuh */
  79 #define CR_MEAN_PTS_GAP 300000
  80
  81 /*****************************************************************************
  82  * ClockToSysdate: converts a movie clock to system date
  83  *****************************************************************************/
  84 static mtime_t ClockToSysdate( input_clock_t *cl, mtime_t i_clock )
  85 {
  86     if( cl->i_synchro_state != SYNCHRO_OK )
  87         return 0;
  88
  89     return (i_clock - cl->cr_ref) * cl->i_rate / INPUT_RATE_DEFAULT +
  90            cl->sysdate_ref;
  91 }
  92
  93 /*****************************************************************************
  94  * ClockCurrent: converts current system date to clock units
  95  *****************************************************************************
  96  * Caution : the synchro state must be SYNCHRO_OK for this to operate.
  97  *****************************************************************************/
  98 static mtime_t ClockCurrent( input_clock_t *cl )
  99 {
 100     return (mdate() - cl->sysdate_ref) * INPUT_RATE_DEFAULT / cl->i_rate +
 101            cl->cr_ref;
 102 }
 103
 104 /*****************************************************************************
 105  * ClockNewRef: writes a new clock reference
 106  *****************************************************************************/
 107 static void ClockNewRef( input_clock_t *cl,
 108                          mtime_t i_clock, mtime_t i_sysdate )
 109 {
 110     cl->cr_ref = i_clock;
 111     cl->sysdate_ref = i_sysdate ;
 112 }
 113
 114 /*****************************************************************************
 115  * input_ClockInit: reinitializes the clock reference after a stream
 116  *                  discontinuity
 117  *****************************************************************************/
 118 void input_ClockInit( input_thread_t *p_input,
 119                       input_clock_t *cl, vlc_bool_t b_master, int i_cr_average )
 120 {
 121     cl->i_synchro_state = SYNCHRO_START;
 122
 123     cl->last_cr = 0;
 124     cl->last_pts = 0;
 125     cl->last_sysdate = 0;
 126     cl->cr_ref = 0;
 127     cl->sysdate_ref = 0;
 128     cl->delta_cr = 0;
 129     cl->i_delta_cr_residue = 0;
 130     cl->i_rate = p_input->p->i_rate;
 131
 132     cl->i_cr_average = i_cr_average;
 133
 134     cl->b_master = b_master;
 135 }
 136
 137 /*****************************************************************************
 138  * input_ClockSetPCR: manages a clock reference
 139  *****************************************************************************/
 140 void input_ClockSetPCR( input_thread_t *p_input,
 141                         input_clock_t *cl, mtime_t i_clock )
 142 {
 143     const vlc_bool_t b_synchronize = p_input->b_can_pace_control && cl->b_master;
 144     const mtime_t i_mdate = mdate();
 145
 146     if( ( cl->i_synchro_state != SYNCHRO_OK ) ||
 147         ( i_clock == 0 && cl->last_cr != 0 ) )
 148     {
 149         /* Feed synchro with a new reference point. */
 150         ClockNewRef( cl, i_clock,
 151                          __MAX( cl->last_pts + CR_MEAN_PTS_GAP, i_mdate ) );
 152         cl->i_synchro_state = SYNCHRO_OK;
 153
 154         if( !b_synchronize )
 155         {
 156             cl->last_cr = 0;
 157             cl->delta_cr = 0;
 158             cl->i_delta_cr_residue = 0;
 159             cl->last_sysdate = 0;
 160             cl->last_update = 0;
 161         }
 162     }
 163     else if ( cl->last_cr != 0 &&
 164               ( (cl->last_cr - i_clock) > CR_MAX_GAP ||
 165                 (cl->last_cr - i_clock) < - CR_MAX_GAP ) )
 166     {
 167         /* Stream discontinuity, for which we haven't received a
 168          * warning from the stream control facilities (dd-edited
 169          * stream ?). */
 170         msg_Warn( p_input, "clock gap, unexpected stream discontinuity" );
 171         input_ClockInit( p_input, cl, cl->b_master, cl->i_cr_average );
 172     }
 173
 174     cl->last_cr = i_clock;
 175     cl->last_sysdate = i_mdate;
 176
 177     if( b_synchronize )
 178     {
 179         /* Wait a while before delivering the packets to the decoder.
 180          * In case of multiple programs, we arbitrarily follow the
 181          * clock of the selected program. */
 182         if( !p_input->p->b_out_pace_control )
 183         {
 184             mtime_t i_wakeup = ClockToSysdate( cl, i_clock );
 185             while( (i_wakeup - mdate()) / CLOCK_FREQ > 1 )
 186             {
 187                 msleep( CLOCK_FREQ );
 188                 if( p_input->b_die ) i_wakeup = mdate();
 189             }
 190             mwait( i_wakeup );
 191         }
 192     }
 193     else if ( i_mdate - cl->last_update > 200000 )
 194     {
 195         /* Smooth clock reference variations. */
 196         const mtime_t i_extrapoled_clock = ClockCurrent( cl );
 197         /* Bresenham algorithm to smooth variations. */
 198         const mtime_t i_tmp = cl->delta_cr * (cl->i_cr_average - 1) +
 199                               ( i_extrapoled_clock - i_clock ) * 1  +
 200                               cl->i_delta_cr_residue;
 201
 202         cl->i_delta_cr_residue = i_tmp % cl->i_cr_average;
 203         cl->delta_cr           = i_tmp / cl->i_cr_average;
 204
 205         cl->last_update = i_mdate;
 206     }
 207 }
 208
 209 /*****************************************************************************
 210  * input_ClockGetTS: manages a PTS or DTS
 211  *****************************************************************************/
 212 mtime_t input_ClockGetTS( input_thread_t * p_input,
 213                           input_clock_t *cl, mtime_t i_ts )
 214 {
 215     if( cl->i_synchro_state != SYNCHRO_OK )
 216         return 0;
 217
 218     cl->last_pts = ClockToSysdate( cl, i_ts + cl->delta_cr );
 219     return cl->last_pts + p_input->i_pts_delay;
 220 }
 221
 222 /*****************************************************************************
 223  * input_ClockSetRate:
 224  *****************************************************************************/
 225 void input_ClockSetRate( input_thread_t *p_input, input_clock_t *cl )
 226 {
 227     if( cl->i_synchro_state == SYNCHRO_OK )
 228     {
 229         /* Move the reference point */
 230         cl->cr_ref = cl->last_cr;
 231         cl->sysdate_ref = cl->last_sysdate;
 232     }
 233     cl->i_rate = p_input->p->i_rate;
 234 }
 235