Das BlinkenSendButtons
[ardour.git] / libs / ardour / ardour / slave.h
index 9460d4d83c2bf3831e8597739ab5b174ea1bb001..43418c576d1a03331b418919ae123c4ba1f7b336 100644 (file)
@@ -25,9 +25,9 @@
 #include <jack/jack.h>
 
 #include <sigc++/signal.h>
-#include <ardour/ardour.h>
-#include <midi++/parser.h>
-#include <midi++/types.h>
+#include "ardour/ardour.h"
+#include "midi++/parser.h"
+#include "midi++/types.h"
 
 namespace MIDI {
        class Port;
@@ -36,18 +36,123 @@ namespace MIDI {
 namespace ARDOUR {
 class Session;
 
+/**
+ * @class Slave
+ * 
+ * @brief The Slave interface can be used to sync ARDOURs tempo to an external source
+ * like MTC, MIDI Clock, etc.
+ * 
+ * The name of the interface may be a bit misleading: A subclass of Slave actually
+ * acts as a time master for ARDOUR, that means ARDOUR will try to follow the
+ * speed and transport position of the implementation of Slave.
+ * Therefore it is rather that class, that makes ARDOUR a slave by connecting it
+ * to its external time master.
+ */
 class Slave {
   public:
        Slave() { }
        virtual ~Slave() {}
 
-       virtual bool speed_and_position (float&, nframes_t&) = 0;
+       /**
+        * This is the most important function to implement:
+        * Each process cycle, Session::follow_slave will call this method.
+        *  and after the method call they should
+        * 
+        * Session::follow_slave will then try to follow the given
+        * <emph>position</emph> using a delay locked loop (DLL),
+        * starting with the first given transport speed.
+        * If the values of speed and position contradict each other,
+        * ARDOUR will always follow the position and disregard the speed.
+        * Although, a correct speed is important so that ARDOUR
+        * can sync to the master time source quickly.
+        * 
+        * For background information on delay locked loops, 
+        * see http://www.kokkinizita.net/papers/usingdll.pdf
+        * 
+        * The method has the following precondition:
+        * <ul>
+        *       <li>
+        *       Slave::ok() should return true, otherwise playback will stop 
+        *       immediately and the method will not be called
+        *   </li> 
+        *   <li>
+        *     when the references speed and position are passed into the Slave
+        *     they are uninitialized
+        *   </li>
+        * </ul>
+        * 
+        * After the method call the following postconditions should be met:
+        * <ul>
+        *        <li>
+        *       The first position value on transport start should be 0,
+        *       otherwise ARDOUR will try to locate to the new position 
+        *       rather than move to it
+        *    </li>
+        *        <li>
+        *      the references speed and position should be assigned 
+        *      to the Slaves current requested transport speed
+        *      and transport position.
+        *    </li>
+        *   <li>
+        *     Slave::resolution() should be greater than the maximum distance of 
+        *     ARDOURs transport position to the slaves requested transport position.
+        *   </li>
+        *       <li>Slave::locked() should return true, otherwise Session::no_roll will be called</li>
+        *       <li>Slave::starting() should be false, otherwise the transport will not move until it becomes true</li>         *   
+        * </ul>
+        * 
+        * @param speed - The transport speed requested
+        * @param position - The transport position requested
+        * @return - The return value is currently ignored (see Session::follow_slave)
+        */
+       virtual bool speed_and_position (double& speed, nframes_t& position) = 0;
+       
+       /**
+        * reports to ARDOUR whether the Slave is currently synced to its external 
+        * time source.
+        * 
+        * @return - when returning false, the transport will stop rolling
+        */
        virtual bool locked() const = 0;
+       
+       /**
+        * reports to ARDOUR whether the slave is in a sane state
+        * 
+        * @return - when returning false, the transport will be stopped and the slave 
+        * disconnected from ARDOUR.
+        */
        virtual bool ok() const = 0;
+       
+       /**
+        * reports to ARDOUR whether the slave is in the process of starting
+        * to roll
+        * 
+        * @return - when returning false, transport will not move until this method returns true
+        */
        virtual bool starting() const { return false; }
+       
+       /**
+        * @return - the timing resolution of the Slave - If the distance of ARDOURs transport
+        * to the slave becomes greater than the resolution, sound will stop
+        */
        virtual nframes_t resolution() const = 0;
+       
+       /**
+        * @return - when returning true, ARDOUR will wait for one second before transport
+        * starts rolling
+        */
        virtual bool requires_seekahead () const = 0;
+       
+       /**
+        * @return - when returning true, ARDOUR will use transport speed 1.0 no matter what 
+        *           the slave returns
+        */
        virtual bool is_always_synced() const { return false; }
+       
+       /**
+        * @return - whether ARDOUR should use the slave speed without any adjustments 
+        */
+       virtual bool give_slave_full_control_over_transport_speed() const { return false; }
 };
 
 struct SafeTime {
@@ -69,7 +174,7 @@ class MTC_Slave : public Slave, public sigc::trackable {
        ~MTC_Slave ();
 
        void rebind (MIDI::Port&);
-       bool speed_and_position (float&, nframes_t&);
+       bool speed_and_position (double&, nframes_t&);
 
        bool locked() const;
        bool ok() const;
@@ -87,13 +192,14 @@ class MTC_Slave : public Slave, public sigc::trackable {
        SafeTime    current;
        nframes_t   mtc_frame;               /* current time */
        nframes_t   last_inbound_frame;      /* when we got it; audio clocked */
+       MIDI::byte  last_mtc_fps_byte;
 
-       float       mtc_speed;
+       double      mtc_speed;
        nframes_t   first_mtc_frame;
        nframes_t   first_mtc_time;
 
        static const int32_t accumulator_size = 128;
-       float   accumulator[accumulator_size];
+       double   accumulator[accumulator_size];
        int32_t accumulator_index;
        bool    have_first_accumulated_speed;
 
@@ -110,45 +216,77 @@ class MIDIClock_Slave : public Slave, public sigc::trackable {
        ~MIDIClock_Slave ();
 
        void rebind (MIDI::Port&);
-       bool speed_and_position (float&, nframes_t&);
+       bool speed_and_position (double&, nframes_t&);
 
        bool locked() const;
        bool ok() const;
-       bool starting() const { return false; }
+       bool starting() const;
 
        nframes_t resolution() const;
-       bool requires_seekahead () const { return true; }
-
+       bool requires_seekahead () const { return false; }
+       bool give_slave_full_control_over_transport_speed() const { return true; }
+       
   private:
        Session&    session;
        MIDI::Port* port;
        std::vector<sigc::connection> connections;
 
+       /// pulses per quarter note for one MIDI clock frame (default 24)
        int         ppqn;
+       
+       /// the duration of one ppqn in frame time
        double      one_ppqn_in_frames;
 
-       SafeTime    current;
-       nframes_t   midi_clock_frame;               /* current time */
-       nframes_t   last_inbound_frame;             /* when we got it; audio clocked */
-
-       float       midi_clock_speed;
-       nframes_t   first_midi_clock_frame;
-       nframes_t   first_midi_clock_time;
-
-       // keep four beats of history ( 4 * 24 ppqn )
-       static const int32_t accumulator_size = 96;
-       float   accumulator[accumulator_size];
-       int32_t accumulator_index;
-       bool    have_first_accumulated_speed;
-       float   average;
-
+       /// the timestamp of the first MIDI clock message
+       nframes_t   first_timestamp;
+       
+       /// the time stamp and should-be transport position of the last inbound MIDI clock message
+       nframes_t   last_timestamp;
+       double      should_be_position;
+       
+       /// the number of midi clock messages received (zero-based)
+       /// since start
+       long midi_clock_count;
+       
+       //the delay locked loop (DLL), see www.kokkinizita.net/papers/usingdll.pdf
+       
+       /// time at the beginning of the MIDI clock frame
+       double t0;
+       
+       /// calculated end of the MIDI clock frame
+       double t1;
+       
+       /// loop error = real value - expected value
+       double e;
+       
+       /// second order loop error
+       double e2;
+       
+       /// DLL filter bandwidth
+       double bandwidth;
+       
+       /// DLL filter coefficients
+       double b, c, omega;
+       
        void reset ();
        void start (MIDI::Parser& parser, nframes_t timestamp);
+       void contineu (MIDI::Parser& parser, nframes_t timestamp);
        void stop (MIDI::Parser& parser, nframes_t timestamp);
+       void position (MIDI::Parser& parser, MIDI::byte* message, size_t size);
+       // we can't use continue because it is a C++ keyword
+       void calculate_one_ppqn_in_frames_at(nframes_t time);
+       nframes_t calculate_song_position(uint16_t song_position_in_sixteenth_notes);
+       void calculate_filter_coefficients();
        void update_midi_clock (MIDI::Parser& parser, nframes_t timestamp);
        void read_current (SafeTime *) const;
+       bool stop_if_no_more_clock_events(nframes_t& pos, nframes_t now);
 
+       /// whether transport should be rolling
        bool _started;
+       
+       /// is true if the MIDI Start message has just been received until
+       /// the first MIDI Clock Event
+       bool _starting;
 };
 
 class ADAT_Slave : public Slave
@@ -157,7 +295,7 @@ class ADAT_Slave : public Slave
        ADAT_Slave () {}
        ~ADAT_Slave () {}
 
-       bool speed_and_position (float& speed, nframes_t& pos) {
+       bool speed_and_position (double& speed, nframes_t& pos) {
                speed = 0;
                pos = 0;
                return false;
@@ -175,7 +313,7 @@ class JACK_Slave : public Slave
        JACK_Slave (jack_client_t*);
        ~JACK_Slave ();
 
-       bool speed_and_position (float& speed, nframes_t& pos);
+       bool speed_and_position (double& speed, nframes_t& pos);
 
        bool starting() const { return _starting; }
        bool locked() const;
@@ -187,7 +325,7 @@ class JACK_Slave : public Slave
 
   private:
        jack_client_t* jack;
-       float speed;
+       double speed;
        bool _starting;
 };