* made MidiClock_Slave conform more to to the Spec by starting transport
[ardour.git] / libs / ardour / ardour / slave.h
index 90e63aed83dcc195e6e0d49afb090eb8456ee967..db66e428be1cf74e591e36f63e7d2acfe864b8d0 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 /*
-    Copyright (C) 2002 Paul Davis 
+    Copyright (C) 2002 Paul Davis
 
     This program is free software; you can redistribute it and/or modify
     it under the terms of the GNU General Public License as published by
@@ -15,7 +15,6 @@
     along with this program; if not, write to the Free Software
     Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
 
-    $Id$
 */
 
 #ifndef __ardour_slave_h__
@@ -25,7 +24,6 @@
 
 #include <jack/jack.h>
 
-#include <pthread.h>
 #include <sigc++/signal.h>
 #include <ardour/ardour.h>
 #include <midi++/parser.h>
@@ -38,19 +36,131 @@ 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&, jack_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
+        */
+       virtual bool speed_and_position (float& 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; }
-       virtual jack_nframes_t resolution() const = 0;
+       
+       /**
+        * @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; }
 };
 
+struct SafeTime {
+    int guard1;
+    nframes_t   position;
+    nframes_t   timestamp;
+    int guard2;
+
+    SafeTime() {
+           guard1 = 0;
+           guard2 = 0;
+           timestamp = 0;
+    }
+};
 
 class MTC_Slave : public Slave, public sigc::trackable {
   public:
@@ -58,43 +168,29 @@ class MTC_Slave : public Slave, public sigc::trackable {
        ~MTC_Slave ();
 
        void rebind (MIDI::Port&);
-       bool speed_and_position (float&, jack_nframes_t&);
+       bool speed_and_position (float&, nframes_t&);
 
-       bool      locked() const;
-       bool      ok() const;
-       void      handle_locate (const MIDI::byte*);
+       bool locked() const;
+       bool ok() const;
+       void handle_locate (const MIDI::byte*);
 
-       jack_nframes_t resolution() const;
+       nframes_t resolution() const;
        bool requires_seekahead () const { return true; }
 
   private:
        Session&    session;
        MIDI::Port* port;
        std::vector<sigc::connection> connections;
+       bool        can_notify_on_unknown_rate;
 
-       struct SafeTime {
-
-
-           int guard1;
-           //SMPTE_Time  mtc;
-           jack_nframes_t   position;
-           jack_nframes_t   timestamp;
-           int guard2;
+       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;
 
-           SafeTime() {
-                   guard1 = 0;
-                   guard2 = 0;
-                   timestamp = 0;
-           }
-       };
-
-       SafeTime         current;
-       jack_nframes_t   mtc_frame;               /* current time */
-       jack_nframes_t   last_inbound_frame;      /* when we got it; audio clocked */
-
-       float            mtc_speed;
-       jack_nframes_t   first_mtc_frame;
-       jack_nframes_t   first_mtc_time;
+       float       mtc_speed;
+       nframes_t   first_mtc_frame;
+       nframes_t   first_mtc_time;
 
        static const int32_t accumulator_size = 128;
        float   accumulator[accumulator_size];
@@ -108,13 +204,76 @@ class MTC_Slave : public Slave, public sigc::trackable {
        void read_current (SafeTime *) const;
 };
 
-class ADAT_Slave : public Slave 
+class MIDIClock_Slave : public Slave, public sigc::trackable {
+  public:
+       MIDIClock_Slave (Session&, MIDI::Port&, int ppqn = 24);
+       ~MIDIClock_Slave ();
+
+       void rebind (MIDI::Port&);
+       bool speed_and_position (float&, nframes_t&);
+
+       bool locked() const;
+       bool ok() const;
+       bool starting() const;
+
+       nframes_t resolution() const;
+       bool requires_seekahead () const { return false; }
+
+  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;
+
+       /// the time stamp and transport position of the last inbound MIDI clock message
+       SafeTime    current;
+       /// since current.position is integral, we need to keep track of decimal places
+       /// to be precise
+       double      current_position;
+       
+       /// The duration of the current MIDI clock frame in frames
+       nframes_t   current_midi_clock_frame_duration;
+       /// the timestamp of the last inbound MIDI clock message
+       nframes_t   last_inbound_frame;             
+
+       /// how many MIDI clock frames to average over
+       static const int32_t accumulator_size = 4;
+       double  accumulator[accumulator_size];
+       int32_t accumulator_index;
+       
+       /// the running average of current_midi_clock_frame_duration
+       double  average_midi_clock_frame_duration;
+
+       void reset ();
+       void start (MIDI::Parser& parser, nframes_t timestamp);
+       void stop (MIDI::Parser& parser, nframes_t timestamp);
+       // we can't use continue because it is a C++ keyword
+       void contineu (MIDI::Parser& parser, nframes_t timestamp);
+       void calculate_one_ppqn_in_frames_at(nframes_t time);
+       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, SafeTime& last);
+
+       /// 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
 {
   public:
        ADAT_Slave () {}
        ~ADAT_Slave () {}
-       
-       bool speed_and_position (float& speed, jack_nframes_t& pos) {
+
+       bool speed_and_position (float& speed, nframes_t& pos) {
                speed = 0;
                pos = 0;
                return false;
@@ -122,23 +281,25 @@ class ADAT_Slave : public Slave
 
        bool locked() const { return false; }
        bool ok() const { return false; }
-       jack_nframes_t resolution() const { return 1; }
+       nframes_t resolution() const { return 1; }
        bool requires_seekahead () const { return true; }
 };
 
-class JACK_Slave : public Slave 
+class JACK_Slave : public Slave
 {
   public:
        JACK_Slave (jack_client_t*);
        ~JACK_Slave ();
-       
-       bool speed_and_position (float& speed, jack_nframes_t& pos);
+
+       bool speed_and_position (float& speed, nframes_t& pos);
 
        bool starting() const { return _starting; }
        bool locked() const;
        bool ok() const;
-       jack_nframes_t resolution() const { return 1; }
+       nframes_t resolution() const { return 1; }
        bool requires_seekahead () const { return false; }
+       void reset_client (jack_client_t* jack);
+       bool is_always_synced() const { return true; }
 
   private:
        jack_client_t* jack;