* added documentaion to libs/ardour/slave.h
authorHans Baier <hansfbaier@googlemail.com>
Wed, 29 Oct 2008 07:17:07 +0000 (07:17 +0000)
committerHans Baier <hansfbaier@googlemail.com>
Wed, 29 Oct 2008 07:17:07 +0000 (07:17 +0000)
* first roughly working midi clock slave

git-svn-id: svn://localhost/ardour2/branches/3.0@4025 d708f5d6-7413-0410-9779-e7cbd77b26cf

libs/ardour/ardour/slave.h
libs/ardour/midi_clock_slave.cc

index 0685e66436ac8984e7f675b6423f61e07fc29b4f..80fac38a2a2c8035f019f1754c395134a8a8f33c 100644 (file)
@@ -36,17 +36,119 @@ namespace MIDI {
 namespace ARDOUR {
 class Session;
 
+/**
+ * @class Slave
+ * 
+ * @brief The class Slave can be used to sync ardours tempo to an external source
+ * like MTC, MIDI Clock, etc.
+ * 
+ * The name of the class may be a bit misleading: A subclass of Slave actually
+ * acts as a master for Ardour, that means Ardour will try to follow the
+ * speed and transport position of the implementation of Slave.
+ * Therefor 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.
+        *     (Otherwise Session:average_slave_delta will become negative, and
+        *      the transport will move silently)
+        *   </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; }
+       
+       /**
+        * @return - the timing resolution of the Slave - If the distance of ardours transport
+        * to the slave becomes negative or greater than the resolution, sound will stop
+        * (Session::follow_slave label silent_motion)
+        */
        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; }
 };
 
@@ -124,18 +226,27 @@ class MIDIClock_Slave : public Slave, public sigc::trackable {
        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;
-       nframes_t   midi_clock_frame;               /* current time */
-       nframes_t   last_inbound_frame;             /* when we got it; audio clocked */
+       
+       /// 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;
        float   accumulator[accumulator_size];
        int32_t accumulator_index;
-       bool    have_first_accumulated_speed;
-       float   average;
+       
+       /// the running average of current_midi_clock_frame_duration
+       float   average_midi_clock_frame_duration;
 
        void reset ();
        void start (MIDI::Parser& parser, nframes_t timestamp);
@@ -143,7 +254,12 @@ class MIDIClock_Slave : public Slave, public sigc::trackable {
        void update_midi_clock (MIDI::Parser& parser, nframes_t timestamp);
        void read_current (SafeTime *) const;
 
+       /// whether transport should be rolling
        bool _started;
+       
+       /// is true if the MIDI Start message has just been received until
+       /// the first call of speed_and_position(...)
+       bool _starting;
 };
 
 class ADAT_Slave : public Slave
index 888ead0805d8e786d2906f9d6a3c88cc58823745..c534c34a99d1316f52ccd4c5ebfc5c333e7d5278 100644 (file)
@@ -45,7 +45,7 @@ MIDIClock_Slave::MIDIClock_Slave (Session& s, MIDI::Port& p, int ppqn)
        : session (s)
        , ppqn (ppqn)
        , accumulator_index (0)
-       , average (0.0)
+       , average_midi_clock_frame_duration (0.0)
 {
        rebind (p);
        reset ();
@@ -96,21 +96,21 @@ MIDIClock_Slave::update_midi_clock (Parser& parser, nframes_t timestamp)
        // for the first MIDI clock event we dont have any past
        // data, so we assume a sane tempo
        if(last.timestamp == 0) {
-               midi_clock_frame = one_ppqn_in_frames;
+               current_midi_clock_frame_duration = one_ppqn_in_frames;
        } else {
-               midi_clock_frame = now - last.timestamp;
+               current_midi_clock_frame_duration = now - last.timestamp;
        }
        
        
        // moving average over incoming intervals
-       accumulator[accumulator_index++] = (float) midi_clock_frame;
+       accumulator[accumulator_index++] = (float) current_midi_clock_frame_duration;
        if(accumulator_index == accumulator_size)
                accumulator_index = 0;
        
-       average = 0.0;
+       average_midi_clock_frame_duration = 0.0;
        for(int i = 0; i < accumulator_size; i++)
-               average += accumulator[i];
-       average /= accumulator_size;
+               average_midi_clock_frame_duration += accumulator[i];
+       average_midi_clock_frame_duration /= accumulator_size;
        
        
 #if 1
@@ -123,14 +123,16 @@ MIDIClock_Slave::update_midi_clock (Parser& parser, nframes_t timestamp)
        std::cerr 
                  << " got MIDI Clock message at time " << now  
                  << " session time: " << session.engine().frame_time() 
-                 << " real delta: " << midi_clock_frame 
+                 << " real delta: " << current_midi_clock_frame_duration 
                  << " reference: " << one_ppqn_in_frames
-                 << " average: " << average
+                 << " average: " << average_midi_clock_frame_duration
                  << std::endl;
 #endif
        
+       
+       
        current.guard1++;
-       current.position += midi_clock_frame;
+       current.position += current_midi_clock_frame_duration * (one_ppqn_in_frames / average_midi_clock_frame_duration);
        current.timestamp = now;
        current.guard2++;
 
@@ -150,15 +152,16 @@ MIDIClock_Slave::start (Parser& parser, nframes_t timestamp)
                return;
        }
        
-       midi_clock_frame = 0;
+       current_midi_clock_frame_duration = 0;
        
-       session.request_transport_speed(one_ppqn_in_frames / average);
+       session.request_transport_speed(one_ppqn_in_frames / average_midi_clock_frame_duration);
        current.guard1++;
        current.position = 0;
        current.timestamp = now;
        current.guard2++;
        
        _started = true;
+       _starting = true;
 }
 
 void
@@ -166,7 +169,7 @@ MIDIClock_Slave::stop (Parser& parser, nframes_t timestamp)
 {
        std::cerr << "MIDIClock_Slave got stop message" << endl;
 
-       midi_clock_frame = 0;
+       current_midi_clock_frame_duration = 0;
 
        current.guard1++;
        current.position = 0;
@@ -215,7 +218,7 @@ MIDIClock_Slave::speed_and_position (float& speed, nframes_t& pos)
                pos = 0;
                return true;
        }
-       
+               
        nframes_t now = session.engine().frame_time();
        nframes_t frame_rate = session.frame_rate();
 
@@ -236,7 +239,7 @@ MIDIClock_Slave::speed_and_position (float& speed, nframes_t& pos)
 
        cerr << " now: " << now << " last: " << last.timestamp;
 
-       speed = one_ppqn_in_frames / average;
+       speed = one_ppqn_in_frames / average_midi_clock_frame_duration;
        cerr << " final speed: " << speed;
        
        if (now > last.timestamp) {
@@ -244,8 +247,8 @@ MIDIClock_Slave::speed_and_position (float& speed, nframes_t& pos)
                // so we interpolate position according to speed
                nframes_t elapsed = now - last.timestamp;
                cerr << " elapsed: " << elapsed << " elapsed (scaled)  " << elapsed * speed;
-               pos = last.position + elapsed * speed;
-               last.position = pos;
+               nframes_t delta = elapsed * speed;
+               pos = last.position + delta;
        } else {
                // A new MIDI clock message has arrived this cycle              
                pos = last.position;
@@ -253,7 +256,13 @@ MIDIClock_Slave::speed_and_position (float& speed, nframes_t& pos)
        
    cerr << " position: " << pos; 
    cerr << endl;
-       
+   
+   // we want start on frame 0 on the first call after a MIDI start
+   if(_starting) {
+          pos = 0;
+          _starting = false;
+   }
+   
        return true;
 }