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

   1 /*****************************************************************************
   2  * input_clock.c: Clock/System date convertions, stream management
   3  *****************************************************************************
   4  * Copyright (C) 1999-2001 VideoLAN
   5  * $Id: input_clock.c,v 1.30 2002/05/14 21:23:44 massiot Exp $
   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 <string.h>                                    /* memcpy(), memset() */
  28 #include <sys/types.h>                                              /* off_t */
  29
  30 #include <videolan/vlc.h>
  31
  32 #include "stream_control.h"
  33 #include "input_ext-intf.h"
  34 #include "input_ext-dec.h"
  35 #include "input_ext-plugins.h"
  36
  37 /*
  38  * DISCUSSION : SYNCHRONIZATION METHOD
  39  *
  40  * In some cases we can impose the pace of reading (when reading from a
  41  * file or a pipe), and for the synchronization we simply sleep() until
  42  * it is time to deliver the packet to the decoders. When reading from
  43  * the network, we must be read at the same pace as the server writes,
  44  * otherwise the kernel's buffer will trash packets. The risk is now to
  45  * overflow the input buffers in case the server goes too fast, that is
  46  * why we do these calculations :
  47  *
  48  * We compute a mean for the pcr because we want to eliminate the
  49  * network jitter and keep the low frequency variations. The mean is
  50  * in fact a low pass filter and the jitter is a high frequency signal
  51  * that is why it is eliminated by the filter/average.
  52  *
  53  * The low frequency variations enable us to synchronize the client clock
  54  * with the server clock because they represent the time variation between
  55  * the 2 clocks. Those variations (ie the filtered pcr) are used to compute
  56  * the presentation dates for the audio and video frames. With those dates
  57  * we can decode (or trash) the MPEG2 stream at "exactly" the same rate
  58  * as it is sent by the server and so we keep the synchronization between
  59  * the server and the client.
  60  *
  61  * It is a very important matter if you want to avoid underflow or overflow
  62  * in all the FIFOs, but it may be not enough.
  63  */
  64
  65 /*****************************************************************************
  66  * Constants
  67  *****************************************************************************/
  68
  69 /* Maximum number of samples used to compute the dynamic average value.
  70  * We use the following formula :
  71  * new_average = (old_average * c_average + new_sample_value) / (c_average +1)
  72  */
  73 #define CR_MAX_AVERAGE_COUNTER 40
  74
  75 /* Maximum gap allowed between two CRs. */
  76 #define CR_MAX_GAP 1000000
  77
  78 /*****************************************************************************
  79  * ClockToSysdate: converts a movie clock to system date
  80  *****************************************************************************/
  81 static void ClockNewRef( input_thread_t * p_input, pgrm_descriptor_t * p_pgrm,
  82                          mtime_t i_clock, mtime_t i_sysdate );
  83 static mtime_t ClockToSysdate( input_thread_t * p_input,
  84                                pgrm_descriptor_t * p_pgrm, mtime_t i_clock )
  85 {
  86     mtime_t     i_sysdate = 0;
  87
  88     if( p_pgrm->i_synchro_state == SYNCHRO_OK )
  89     {
  90         i_sysdate = (mtime_t)(i_clock - p_pgrm->cr_ref)
  91                         * (mtime_t)p_input->stream.control.i_rate
  92                         * (mtime_t)300;
  93         i_sysdate /= 27;
  94         i_sysdate /= 1000;
  95         i_sysdate += (mtime_t)p_pgrm->sysdate_ref;
  96     }
  97
  98     return( i_sysdate );
  99 }
 100
 101 /*****************************************************************************
 102  * ClockCurrent: converts current system date to clock units
 103  *****************************************************************************
 104  * Caution : the synchro state must be SYNCHRO_OK for this to operate.
 105  *****************************************************************************/
 106 static mtime_t ClockCurrent( input_thread_t * p_input,
 107                              pgrm_descriptor_t * p_pgrm )
 108 {
 109     return( (mdate() - p_pgrm->sysdate_ref) * 27 * DEFAULT_RATE
 110              / p_input->stream.control.i_rate / 300
 111              + p_pgrm->cr_ref );
 112 }
 113
 114 /*****************************************************************************
 115  * ClockNewRef: writes a new clock reference
 116  *****************************************************************************/
 117 static void ClockNewRef( input_thread_t * p_input, pgrm_descriptor_t * p_pgrm,
 118                          mtime_t i_clock, mtime_t i_sysdate )
 119 {
 120     p_pgrm->cr_ref = i_clock;
 121     /* this is actually a kludge, but it gives better results when scr
 122     * is zero in DVDs: we are 3-4 ms in advance instead of sometimes
 123     * 100ms late  */
 124     p_pgrm->sysdate_ref = ( p_pgrm->last_syscr && !i_clock )
 125                           ? p_pgrm->last_syscr
 126                           : i_sysdate ;
 127 }
 128
 129 /*****************************************************************************
 130  * input_ClockInit: reinitializes the clock reference after a stream
 131  *                  discontinuity
 132  *****************************************************************************/
 133 void input_ClockInit( pgrm_descriptor_t * p_pgrm )
 134 {
 135     p_pgrm->last_cr = 0;
 136     p_pgrm->last_syscr = 0;
 137     p_pgrm->cr_ref = 0;
 138     p_pgrm->sysdate_ref = 0;
 139     p_pgrm->delta_cr = 0;
 140     p_pgrm->c_average_count = 0;
 141 }
 142
 143 /*****************************************************************************
 144  * input_ClockManageControl: handles the messages from the interface
 145  *****************************************************************************
 146  * Returns UNDEF_S if nothing happened, PAUSE_S if the stream was paused
 147  *****************************************************************************/
 148 int input_ClockManageControl( input_thread_t * p_input,
 149                                pgrm_descriptor_t * p_pgrm, mtime_t i_clock )
 150 {
 151     int i_return_value = UNDEF_S;
 152
 153     vlc_mutex_lock( &p_input->stream.stream_lock );
 154
 155     if( p_input->stream.i_new_status == PAUSE_S )
 156     {
 157         int i_old_status;
 158         vlc_mutex_lock( &p_input->stream.control.control_lock );
 159         i_old_status = p_input->stream.control.i_status;
 160
 161         p_input->stream.control.i_status = PAUSE_S;
 162         vlc_cond_wait( &p_input->stream.stream_wait,
 163                        &p_input->stream.stream_lock );
 164         p_pgrm->last_syscr = 0;
 165         ClockNewRef( p_input, p_pgrm, i_clock, mdate() );
 166
 167         if( p_input->stream.i_new_status == PAUSE_S )
 168         {
 169             /* PAUSE_S undoes the pause state: Return to old state. */
 170             p_input->stream.control.i_status = i_old_status;
 171             p_input->stream.i_new_status = UNDEF_S;
 172             p_input->stream.i_new_rate = UNDEF_S;
 173         }
 174
 175         /* We handle i_new_status != PAUSE_S below... */
 176         vlc_mutex_unlock( &p_input->stream.control.control_lock );
 177
 178         i_return_value = PAUSE_S;
 179     }
 180
 181     if( p_input->stream.i_new_status != UNDEF_S )
 182     {
 183         vlc_mutex_lock( &p_input->stream.control.control_lock );
 184
 185         p_input->stream.control.i_status = p_input->stream.i_new_status;
 186
 187         ClockNewRef( p_input, p_pgrm, i_clock,
 188                      ClockToSysdate( p_input, p_pgrm, i_clock ) );
 189
 190         if( p_input->stream.control.i_status == PLAYING_S )
 191         {
 192             p_input->stream.control.i_rate = DEFAULT_RATE;
 193             p_input->stream.control.b_mute = 0;
 194         }
 195         else
 196         {
 197             p_input->stream.control.i_rate = p_input->stream.i_new_rate;
 198             p_input->stream.control.b_mute = 1;
 199
 200             /* Feed the audio decoders with a NULL packet to avoid
 201              * discontinuities. */
 202             input_EscapeAudioDiscontinuity( p_input );
 203         }
 204
 205         p_input->stream.i_new_status = UNDEF_S;
 206         p_input->stream.i_new_rate = UNDEF_S;
 207
 208         vlc_mutex_unlock( &p_input->stream.control.control_lock );
 209     }
 210
 211     vlc_mutex_unlock( &p_input->stream.stream_lock );
 212
 213     return( i_return_value );
 214 }
 215
 216 /*****************************************************************************
 217  * input_ClockManageRef: manages a clock reference
 218  *****************************************************************************/
 219 void input_ClockManageRef( input_thread_t * p_input,
 220                            pgrm_descriptor_t * p_pgrm, mtime_t i_clock )
 221 {
 222     /* take selected program if none specified */
 223     if( !p_pgrm )
 224     {
 225         p_pgrm = p_input->stream.p_selected_program;
 226     }
 227
 228     if( ( p_pgrm->i_synchro_state != SYNCHRO_OK ) || ( i_clock == 0 ) )
 229     {
 230         /* Feed synchro with a new reference point. */
 231         ClockNewRef( p_input, p_pgrm, i_clock, mdate() );
 232         p_pgrm->i_synchro_state = SYNCHRO_OK;
 233
 234         if( p_input->stream.b_pace_control
 235              && p_input->stream.p_selected_program == p_pgrm )
 236         {
 237             p_pgrm->last_cr = i_clock;
 238             mwait( ClockToSysdate( p_input, p_pgrm, i_clock ) );
 239         }
 240         else
 241         {
 242             p_pgrm->last_cr = 0;
 243             p_pgrm->last_syscr = 0;
 244             p_pgrm->delta_cr = 0;
 245             p_pgrm->c_average_count = 0;
 246         }
 247     }
 248     else
 249     {
 250         if ( p_pgrm->last_cr != 0 &&
 251                (    (p_pgrm->last_cr - i_clock) > CR_MAX_GAP
 252                  || (p_pgrm->last_cr - i_clock) < - CR_MAX_GAP ) )
 253         {
 254             /* Stream discontinuity, for which we haven't received a
 255              * warning from the stream control facilities (dd-edited
 256              * stream ?). */
 257             intf_WarnMsg( 1, "Clock gap, unexpected stream discontinuity" );
 258             input_ClockInit( p_pgrm );
 259             p_pgrm->i_synchro_state = SYNCHRO_START;
 260             input_EscapeDiscontinuity( p_input );
 261         }
 262
 263         p_pgrm->last_cr = i_clock;
 264
 265         if( p_input->stream.b_pace_control
 266              && p_input->stream.p_selected_program == p_pgrm )
 267         {
 268             /* We remember the last system date to be able to restart
 269              * the synchro we statistically better continuity, after
 270              * a zero scr */
 271             p_pgrm->last_syscr = ClockToSysdate( p_input, p_pgrm, i_clock );
 272
 273             /* Wait a while before delivering the packets to the decoder.
 274              * In case of multiple programs, we arbitrarily follow the
 275              * clock of the first program. */
 276             mwait( p_pgrm->last_syscr );
 277
 278             /* Now take into account interface changes. */
 279             input_ClockManageControl( p_input, p_pgrm, i_clock );
 280         }
 281         else
 282         {
 283             /* Smooth clock reference variations. */
 284             mtime_t     i_extrapoled_clock = ClockCurrent( p_input, p_pgrm );
 285
 286             /* Bresenham algorithm to smooth variations. */
 287             if( p_pgrm->c_average_count == CR_MAX_AVERAGE_COUNTER )
 288             {
 289                 p_pgrm->delta_cr = ( p_pgrm->delta_cr
 290                                         * (CR_MAX_AVERAGE_COUNTER - 1)
 291                                       + ( i_extrapoled_clock - i_clock ) )
 292                                     / CR_MAX_AVERAGE_COUNTER;
 293             }
 294             else
 295             {
 296                 p_pgrm->delta_cr = ( p_pgrm->delta_cr
 297                                         * p_pgrm->c_average_count
 298                                       + ( i_extrapoled_clock - i_clock ) )
 299                                     / (p_pgrm->c_average_count + 1);
 300                 p_pgrm->c_average_count++;
 301             }
 302         }
 303     }
 304 }
 305
 306 /*****************************************************************************
 307  * input_ClockGetTS: manages a PTS or DTS
 308  *****************************************************************************/
 309 mtime_t input_ClockGetTS( input_thread_t * p_input,
 310                           pgrm_descriptor_t * p_pgrm, mtime_t i_ts )
 311 {
 312     /* take selected program if none specified */
 313     if( !p_pgrm )
 314     {
 315         p_pgrm = p_input->stream.p_selected_program;
 316     }
 317
 318     if( p_pgrm->i_synchro_state == SYNCHRO_OK )
 319     {
 320         return( ClockToSysdate( p_input, p_pgrm, i_ts + p_pgrm->delta_cr )
 321                  + DEFAULT_PTS_DELAY
 322                  + (p_main->i_desync > 0 ? p_main->i_desync : 0) );
 323     }
 324     else
 325     {
 326         return 0;
 327     }
 328 }
 329