chiark - git - mdw - disorder/blob - lib/uaudio-thread.c

   1 /*
   2  * This file is part of DisOrder.
   3  * Copyright (C) 2009 Richard Kettlewell
   4  *
   5  * This program is free software: you can redistribute it and/or modify
   6  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7  * the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   8  * (at your option) any later version.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13  * GNU General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  16  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  17  */
  18 /** @file lib/uaudio-thread.c
  19  * @brief Background thread for audio processing */
  20 #include "common.h"
  21
  22 #include <pthread.h>
  23 #include <unistd.h>
  24
  25 #include "uaudio.h"
  26 #include "log.h"
  27 #include "mem.h"
  28
  29 /** @brief Number of buffers
  30  *
  31  * Must be at least 2 and should normally be at least 3.  We maintain multiple
  32  * buffers so that we can read new data into one while the previous is being
  33  * played.
  34  */
  35 #define UAUDIO_THREAD_BUFFERS 4
  36
  37 /** @brief Buffer data structure */
  38 struct uaudio_buffer {
  39   /** @brief Pointer to sample data */
  40   void *samples;
  41
  42   /** @brief Count of samples */
  43   size_t nsamples;
  44 };
  45
  46 /** @brief Input buffers
  47  *
  48  * This is actually a ring buffer, managed by @ref uaudio_collect_buffer and
  49  * @ref uaudio_play_buffer.
  50  *
  51  * Initially both pointers are 0.  Whenever the pointers are equal, we
  52  * interpreted this as meaning that there is no data stored at all.  A
  53  * consequence of this is that maximal occupancy is when the collect point is
  54  * just before the play point, so at least one buffer is always empty (hence it
  55  * being good for @ref UAUDIO_THREAD_BUFFERS to be at least 3).
  56  */
  57 static struct uaudio_buffer uaudio_buffers[UAUDIO_THREAD_BUFFERS];
  58
  59 /** @brief Buffer to read into */
  60 static unsigned uaudio_collect_buffer;
  61
  62 /** @brief Buffer to play from */
  63 static unsigned uaudio_play_buffer;
  64
  65 /** @brief Collection thread ID */
  66 static pthread_t uaudio_collect_thread;
  67
  68 /** @brief Playing thread ID */
  69 static pthread_t uaudio_play_thread;
  70
  71 /** @brief Flags */
  72 static unsigned uaudio_thread_flags;
  73
  74 static uaudio_callback *uaudio_thread_collect_callback;
  75 static uaudio_playcallback *uaudio_thread_play_callback;
  76 static void *uaudio_thread_userdata;
  77 static int uaudio_thread_started;
  78 static int uaudio_thread_collecting;
  79 static pthread_mutex_t uaudio_thread_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
  80 static pthread_cond_t uaudio_thread_cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
  81
  82 /** @brief Minimum number of samples per chunk */
  83 static size_t uaudio_thread_min;
  84
  85 /** @brief Maximum number of samples per chunk */
  86 static size_t uaudio_thread_max;
  87
  88 /** @brief Set when activated, clear when paused */
  89 static int uaudio_thread_activated;
  90
  91 /** @brief Return number of buffers currently in use */
  92 static int uaudio_buffers_used(void) {
  93   return (uaudio_collect_buffer - uaudio_play_buffer) % UAUDIO_THREAD_BUFFERS;
  94 }
  95
  96 /** @brief Background thread for audio collection
  97  *
  98  * Collects data while activated and communicates its status via @ref
  99  * uaudio_thread_collecting.
 100  */
 101 static void *uaudio_collect_thread_fn(void attribute((unused)) *arg) {
 102   pthread_mutex_lock(&uaudio_thread_lock);
 103   while(uaudio_thread_started) {
 104     /* Wait until we're activatd */
 105     if(!uaudio_thread_activated) {
 106       pthread_cond_wait(&uaudio_thread_cond, &uaudio_thread_lock);
 107       continue;
 108     }
 109     /* We are definitely active now */
 110     uaudio_thread_collecting = 1;
 111     pthread_cond_broadcast(&uaudio_thread_cond);
 112     while(uaudio_thread_activated) {
 113       if(uaudio_buffers_used() < UAUDIO_THREAD_BUFFERS - 1) {
 114         /* At least one buffer is available.  We release the lock while
 115          * collecting data so that other already-filled buffers can be played
 116          * without delay.  */
 117         struct uaudio_buffer *const b = &uaudio_buffers[uaudio_collect_buffer];
 118         pthread_mutex_unlock(&uaudio_thread_lock);
 119         //fprintf(stderr, "C%d.", uaudio_collect_buffer);
 120
 121         /* Keep on trying until we get the minimum required amount of data */
 122         b->nsamples = 0;
 123         if(uaudio_thread_activated) {
 124           while(b->nsamples < uaudio_thread_min) {
 125             b->nsamples += uaudio_thread_collect_callback
 126               ((char *)b->samples
 127                + b->nsamples * uaudio_sample_size,
 128                uaudio_thread_max - b->nsamples,
 129                uaudio_thread_userdata);
 130           }
 131         }
 132         pthread_mutex_lock(&uaudio_thread_lock);
 133         /* Advance to next buffer */
 134         uaudio_collect_buffer = (1 + uaudio_collect_buffer) % UAUDIO_THREAD_BUFFERS;
 135         /* Awaken player */
 136         pthread_cond_broadcast(&uaudio_thread_cond);
 137       } else
 138         /* No space, wait for player */
 139         pthread_cond_wait(&uaudio_thread_cond, &uaudio_thread_lock);
 140     }
 141     uaudio_thread_collecting = 0;
 142     pthread_cond_broadcast(&uaudio_thread_cond);
 143   }
 144   pthread_mutex_unlock(&uaudio_thread_lock);
 145   return NULL;
 146 }
 147
 148 /** @brief Background thread for audio playing
 149  *
 150  * This thread plays data as long as there is something to play.  So the
 151  * buffers will drain to empty before deactivation completes.
 152  */
 153 static void *uaudio_play_thread_fn(void attribute((unused)) *arg) {
 154   int resync = 1;
 155   unsigned last_flags = 0;
 156   unsigned char zero[uaudio_thread_max * uaudio_sample_size];
 157   memset(zero, 0, sizeof zero);
 158
 159   while(uaudio_thread_started) {
 160     // If we're paused then just play silence
 161     if(!uaudio_thread_activated) {
 162       pthread_mutex_unlock(&uaudio_thread_lock);
 163       unsigned flags = UAUDIO_PAUSED;
 164       if(last_flags & UAUDIO_PLAYING)
 165         flags |= UAUDIO_PAUSE;
 166       uaudio_thread_play_callback(zero, uaudio_thread_max,
 167                                   last_flags = flags);
 168       /* We expect the play callback to block for a reasonable period */
 169       pthread_mutex_lock(&uaudio_thread_lock);
 170       continue;
 171     }
 172     const int used = uaudio_buffers_used();
 173     int go;
 174
 175     if(resync)
 176       go = (used == UAUDIO_THREAD_BUFFERS - 1);
 177     else
 178       go = (used > 0);
 179     if(go) {
 180       /* At least one buffer is filled.  We release the lock while playing so
 181        * that more collection can go on. */
 182       struct uaudio_buffer *const b = &uaudio_buffers[uaudio_play_buffer];
 183       pthread_mutex_unlock(&uaudio_thread_lock);
 184       //fprintf(stderr, "P%d.", uaudio_play_buffer);
 185       size_t played = 0;
 186       while(played < b->nsamples) {
 187         unsigned flags = UAUDIO_PLAYING;
 188         if(last_flags & UAUDIO_PAUSED)
 189           flags |= UAUDIO_RESUME;
 190         played += uaudio_thread_play_callback((char *)b->samples
 191                                               + played * uaudio_sample_size,
 192                                               b->nsamples - played,
 193                                               last_flags = flags);
 194       }
 195       pthread_mutex_lock(&uaudio_thread_lock);
 196       /* Move to next buffer */
 197       uaudio_play_buffer = (1 + uaudio_play_buffer) % UAUDIO_THREAD_BUFFERS;
 198       /* Awaken collector */
 199       pthread_cond_broadcast(&uaudio_thread_cond);
 200       resync = 0;
 201     } else {
 202       /* Insufficient data to play, wait for collector */
 203       pthread_cond_wait(&uaudio_thread_cond, &uaudio_thread_lock);
 204       /* (Still) re-synchronizing */
 205       resync = 1;
 206     }
 207   }
 208   pthread_mutex_unlock(&uaudio_thread_lock);
 209   return NULL;
 210 }
 211
 212 /** @brief Create background threads for audio processing
 213  * @param callback Callback to collect audio data
 214  * @param userdata Passed to @p callback
 215  * @param playcallback Callback to play audio data
 216  * @param min Minimum number of samples to play in a chunk
 217  * @param max Maximum number of samples to play in a chunk
 218  * @param flags Flags (not currently used)
 219  *
 220  * @p callback will be called multiple times in quick succession if necessary
 221  * to gather at least @p min samples.  Equally @p playcallback may be called
 222  * repeatedly in quick succession to play however much was received in a single
 223  * chunk.
 224  */
 225 void uaudio_thread_start(uaudio_callback *callback,
 226                          void *userdata,
 227                          uaudio_playcallback *playcallback,
 228                          size_t min,
 229                          size_t max,
 230                          unsigned flags) {
 231   int e;
 232   uaudio_thread_collect_callback = callback;
 233   uaudio_thread_userdata = userdata;
 234   uaudio_thread_play_callback = playcallback;
 235   uaudio_thread_min = min;
 236   uaudio_thread_max = max;
 237   uaudio_thread_flags = flags;
 238   uaudio_thread_started = 1;
 239   uaudio_thread_activated = 0;
 240   for(int n = 0; n < UAUDIO_THREAD_BUFFERS; ++n)
 241     uaudio_buffers[n].samples = xcalloc_noptr(uaudio_thread_max,
 242                                               uaudio_sample_size);
 243   uaudio_collect_buffer = uaudio_play_buffer = 0;
 244   if((e = pthread_create(&uaudio_collect_thread,
 245                          NULL,
 246                          uaudio_collect_thread_fn,
 247                          NULL)))
 248     disorder_fatal(e, "pthread_create");
 249   if((e = pthread_create(&uaudio_play_thread,
 250                          NULL,
 251                          uaudio_play_thread_fn,
 252                          NULL)))
 253     disorder_fatal(e, "pthread_create");
 254 }
 255
 256 /** @brief Shut down background threads for audio processing */
 257 void uaudio_thread_stop(void) {
 258   void *result;
 259
 260   pthread_mutex_lock(&uaudio_thread_lock);
 261   uaudio_thread_activated = 0;
 262   uaudio_thread_started = 0;
 263   pthread_cond_broadcast(&uaudio_thread_cond);
 264   pthread_mutex_unlock(&uaudio_thread_lock);
 265   pthread_join(uaudio_collect_thread, &result);
 266   pthread_join(uaudio_play_thread, &result);
 267   for(int n = 0; n < UAUDIO_THREAD_BUFFERS; ++n)
 268     xfree(uaudio_buffers[n].samples);
 269 }
 270
 271 /** @brief Activate audio output */
 272 void uaudio_thread_activate(void) {
 273   pthread_mutex_lock(&uaudio_thread_lock);
 274   uaudio_thread_activated = 1;
 275   pthread_cond_broadcast(&uaudio_thread_cond);
 276   pthread_mutex_unlock(&uaudio_thread_lock);
 277 }
 278
 279 /** @brief Deactivate audio output */
 280 void uaudio_thread_deactivate(void) {
 281   pthread_mutex_lock(&uaudio_thread_lock);
 282   uaudio_thread_activated = 0;
 283   pthread_cond_broadcast(&uaudio_thread_cond);
 284   pthread_mutex_unlock(&uaudio_thread_lock);
 285 }
 286
 287 /*
 288 Local Variables:
 289 c-basic-offset:2
 290 comment-column:40
 291 fill-column:79
 292 indent-tabs-mode:nil
 293 End:
 294 */