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[dcpomatic.git] / src / lib / dcpomatic_time.h
index a0bbad06aeaeeed6530d214551fcbd82ab3a4d4d..1b12ea901653ead8afd3f935679eaea8ecf6e57a 100644 (file)
@@ -1,37 +1,77 @@
 /*
-    Copyright (C) 2014 Carl Hetherington <cth@carlh.net>
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+
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+    DCP-o-matic is distributed in the hope that it will be useful,
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+    along with DCP-o-matic.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
 
 */
 
+
+/** @file  src/lib/dcpomatic_time.h
+ *  @brief Types to describe time.
+ */
+
+
 #ifndef DCPOMATIC_TIME_H
 #define DCPOMATIC_TIME_H
 
+
+#include "frame_rate_change.h"
+#include "dcpomatic_assert.h"
+#include <boost/optional.hpp>
+#include <stdint.h>
 #include <cmath>
 #include <ostream>
-#include <sstream>
 #include <iomanip>
-#include <stdint.h>
-#include "frame_rate_change.h"
+#include <cstdio>
+
+
+struct dcpomatic_time_ceil_test;
+struct dcpomatic_time_floor_test;
+
+
+namespace dcpomatic {
+
+
+class HMSF
+{
+public:
+       HMSF () {}
+
+       HMSF (int h_, int m_, int s_, int f_)
+               : h(h_)
+               , m(m_)
+               , s(s_)
+               , f(f_)
+       {}
 
-class dcpomatic_round_up_test;
+       int h = 0;
+       int m = 0;
+       int s = 0;
+       int f = 0;
+};
 
-class Time;
 
-/** A time in seconds, expressed as a number scaled up by Time::HZ. */
+/** A time in seconds, expressed as a number scaled up by Time::HZ.  We want two different
+ *  versions of this class, dcpomatic::ContentTime and dcpomatic::DCPTime, and we want it to be impossible to
+ *  convert implicitly between the two.  Hence there's this template hack.  I'm not
+ *  sure if it's the best way to do it.
+ *
+ *  S is the name of `this' class and O is its opposite (see the typedefs below).
+ */
+template <class S, class O>
 class Time
 {
 public:
@@ -45,254 +85,319 @@ public:
                : _t (t)
        {}
 
-       virtual ~Time () {}
-
-       Type get () const {
-               return _t;
-       }
+       explicit Time (Type n, Type d)
+               : _t (n * HZ / d)
+       {}
 
-       double seconds () const {
-               return double (_t) / HZ;
-       }
+       /* Explicit conversion from type O */
+       Time (Time<O, S> d, FrameRateChange f);
 
-       template <typename T>
-       int64_t frames (T r) const {
-               return rint (_t * r / HZ);
+       /** @param hmsf Hours, minutes, seconds, frames.
+        *  @param fps Frame rate
+        */
+       Time (HMSF const& hmsf, float fps) {
+               *this = from_seconds (hmsf.h * 3600)
+                       + from_seconds (hmsf.m * 60)
+                       + from_seconds (hmsf.s)
+                       + from_frames (hmsf.f, fps);
        }
 
-       template <typename T>
-       void split (T r, int& h, int& m, int& s, int& f) const
-       {
-               /* Do this calculation with frames so that we can round
-                  to a frame boundary at the start rather than the end.
-               */
-               int64_t ff = frames (r);
-               
-               h = ff / (3600 * r);
-               ff -= h * 3600 * r;
-               m = ff / (60 * r);
-               ff -= m * 60 * r;
-               s = ff / r;
-               ff -= s * r;
-
-               f = static_cast<int> (ff);
+       Type get () const {
+               return _t;
        }
 
-       template <typename T>
-       std::string timecode (T r) const {
-               int h;
-               int m;
-               int s;
-               int f;
-               split (r, h, m, s, f);
-
-               std::ostringstream o;
-               o.width (2);
-               o.fill ('0');
-               o << std::setw(2) << std::setfill('0') << h << ":"
-                 << std::setw(2) << std::setfill('0') << m << ":"
-                 << std::setw(2) << std::setfill('0') << s << ":"
-                 << std::setw(2) << std::setfill('0') << f;
-               return o.str ();
-       }
-
-protected:
-       friend class dcptime_round_up_test;
-       
-       Type _t;
-       static const int HZ = 96000;
-};
-
-class DCPTime;
-
-class ContentTime : public Time
-{
-public:
-       ContentTime () : Time () {}
-       explicit ContentTime (Type t) : Time (t) {}
-       ContentTime (Type n, Type d) : Time (n * HZ / d) {}
-       ContentTime (DCPTime d, FrameRateChange f);
-
-       bool operator< (ContentTime const & o) const {
+       bool operator< (Time<S, O> const & o) const {
                return _t < o._t;
        }
 
-       bool operator<= (ContentTime const & o) const {
+       bool operator<= (Time<S, O> const & o) const {
                return _t <= o._t;
        }
 
-       bool operator== (ContentTime const & o) const {
+       bool operator== (Time<S, O> const & o) const {
                return _t == o._t;
        }
 
-       bool operator!= (ContentTime const & o) const {
+       bool operator!= (Time<S, O> const & o) const {
                return _t != o._t;
        }
 
-       bool operator>= (ContentTime const & o) const {
+       bool operator>= (Time<S, O> const & o) const {
                return _t >= o._t;
        }
 
-       bool operator> (ContentTime const & o) const {
+       bool operator> (Time<S, O> const & o) const {
                return _t > o._t;
        }
 
-       ContentTime operator+ (ContentTime const & o) const {
-               return ContentTime (_t + o._t);
+       Time<S, O> operator+ (Time<S, O> const & o) const {
+               return Time<S, O> (_t + o._t);
        }
 
-       ContentTime & operator+= (ContentTime const & o) {
+       Time<S, O> & operator+= (Time<S, O> const & o) {
                _t += o._t;
                return *this;
        }
 
-       ContentTime operator- () const {
-               return ContentTime (-_t);
+       Time<S, O> operator- () const {
+               return Time<S, O> (-_t);
        }
 
-       ContentTime operator- (ContentTime const & o) const {
-               return ContentTime (_t - o._t);
+       Time<S, O> operator- (Time<S, O> const & o) const {
+               return Time<S, O> (_t - o._t);
        }
 
-       ContentTime & operator-= (ContentTime const & o) {
+       Time<S, O> & operator-= (Time<S, O> const & o) {
                _t -= o._t;
                return *this;
        }
 
+       Time<S, O> operator/ (int o) const {
+               return Time<S, O> (_t / o);
+       }
+
        /** Round up to the nearest sampling interval
         *  at some sampling rate.
         *  @param r Sampling rate.
         */
-       ContentTime round_up (float r) {
-               Type const n = rint (HZ / r);
-               Type const a = _t + n - 1;
-               return ContentTime (a - (a % n));
+       Time<S, O> ceil (double r) const {
+               return Time<S, O> (llrint(HZ * frames_ceil(r) / r));
        }
 
-       static ContentTime from_seconds (double s) {
-               return ContentTime (s * HZ);
+       Time<S, O> floor (double r) const {
+               return Time<S, O> (llrint(HZ * frames_floor(r) / r));
        }
 
-       template <class T>
-       static ContentTime from_frames (int64_t f, T r) {
-               assert (r > 0);
-               return ContentTime (f * HZ / r);
+       Time<S, O> round (double r) const {
+               return Time<S, O> (llrint(HZ * frames_round(r) / r));
        }
 
-       static ContentTime max () {
-               return ContentTime (INT64_MAX);
+       double seconds () const {
+               return double (_t) / HZ;
        }
-};
 
-std::ostream& operator<< (std::ostream& s, ContentTime t);
+       Time<S, O> abs () const {
+               return Time<S, O> (std::abs(_t));
+       }
 
-class ContentTimePeriod
-{
-public:
-       ContentTimePeriod () {}
-       ContentTimePeriod (ContentTime f, ContentTime t)
-               : from (f)
-               , to (t)
-       {}
+       template <typename T>
+       int64_t frames_round (T r) const {
+               /* We must cast to double here otherwise if T is integer
+                  the calculation will round down before we get the chance
+                  to llrint().
+               */
+               return llrint (_t * double(r) / HZ);
+       }
 
-       ContentTime from;
-       ContentTime to;
+       template <typename T>
+       int64_t frames_floor (T r) const {
+               return ::floor (_t * r / HZ);
+       }
 
-       ContentTimePeriod operator+ (ContentTime const & o) const {
-               return ContentTimePeriod (from + o, to + o);
+       template <typename T>
+       int64_t frames_ceil (T r) const {
+               /* We must cast to double here otherwise if T is integer
+                  the calculation will round down before we get the chance
+                  to ceil().
+               */
+               return ::ceil (_t * double(r) / HZ);
        }
 
-       bool overlaps (ContentTimePeriod const & o) const;
-       bool contains (ContentTime const & o) const;
-};
+       /** Split a time into hours, minutes, seconds and frames.
+        *  @param r Frames per second.
+        *  @return Split time.
+        */
+       template <typename T>
+       HMSF split (T r) const
+       {
+               /* Do this calculation with frames so that we can round
+                  to a frame boundary at the start rather than the end.
+               */
+               auto ff = frames_round (r);
+               HMSF hmsf;
 
-class DCPTime : public Time
-{
-public:
-       DCPTime () : Time () {}
-       explicit DCPTime (Type t) : Time (t) {}
-       DCPTime (ContentTime t, FrameRateChange c) : Time (rint (t.get() / c.speed_up)) {}
+               hmsf.h = ff / (3600 * r);
+               ff -= static_cast<int64_t>(hmsf.h) * 3600 * r;
+               hmsf.m = ff / (60 * r);
+               ff -= static_cast<int64_t>(hmsf.m) * 60 * r;
+               hmsf.s = ff / r;
+               ff -= static_cast<int64_t>(hmsf.s) * r;
 
-       bool operator< (DCPTime const & o) const {
-               return _t < o._t;
+               hmsf.f = static_cast<int> (ff);
+               return hmsf;
        }
 
-       bool operator<= (DCPTime const & o) const {
-               return _t <= o._t;
-       }
+       template <typename T>
+       std::string timecode (T r) const {
+               auto hmsf = split (r);
 
-       bool operator== (DCPTime const & o) const {
-               return _t == o._t;
+               char buffer[128];
+               snprintf (buffer, sizeof(buffer), "%02d:%02d:%02d:%02d", hmsf.h, hmsf.m, hmsf.s, hmsf.f);
+               return buffer;
        }
 
-       bool operator!= (DCPTime const & o) const {
-               return _t != o._t;
+       static Time<S, O> from_seconds (double s) {
+               return Time<S, O> (llrint (s * HZ));
        }
 
-       bool operator>= (DCPTime const & o) const {
-               return _t >= o._t;
+       template <class T>
+       static Time<S, O> from_frames (int64_t f, T r) {
+               DCPOMATIC_ASSERT (r > 0);
+               return Time<S, O> (f * HZ / r);
        }
 
-       bool operator> (DCPTime const & o) const {
-               return _t > o._t;
+       static Time<S, O> delta () {
+               return Time<S, O> (1);
        }
 
-       DCPTime operator+ (DCPTime const & o) const {
-               return DCPTime (_t + o._t);
+       static Time<S, O> min () {
+               return Time<S, O> (-INT64_MAX);
        }
 
-       DCPTime & operator+= (DCPTime const & o) {
-               _t += o._t;
-               return *this;
+       static Time<S, O> max () {
+               return Time<S, O> (INT64_MAX);
        }
 
-       DCPTime operator- () const {
-               return DCPTime (-_t);
-       }
+       static const int HZ = 96000;
 
-       DCPTime operator- (DCPTime const & o) const {
-               return DCPTime (_t - o._t);
-       }
+private:
+       friend struct ::dcpomatic_time_ceil_test;
+       friend struct ::dcpomatic_time_floor_test;
 
-       DCPTime & operator-= (DCPTime const & o) {
-               _t -= o._t;
-               return *this;
+       Type _t;
+};
+
+
+class ContentTimeDifferentiator {};
+class DCPTimeDifferentiator {};
+
+
+/* Specializations for the two allowed explicit conversions */
+
+template<>
+Time<ContentTimeDifferentiator, DCPTimeDifferentiator>::Time (Time<DCPTimeDifferentiator, ContentTimeDifferentiator> d, FrameRateChange f);
+
+template<>
+Time<DCPTimeDifferentiator, ContentTimeDifferentiator>::Time (Time<ContentTimeDifferentiator, DCPTimeDifferentiator> d, FrameRateChange f);
+
+
+/** Time relative to the start or position of a piece of content in its native frame rate */
+typedef Time<ContentTimeDifferentiator, DCPTimeDifferentiator> ContentTime;
+/** Time relative to the start of the output DCP in its frame rate */
+typedef Time<DCPTimeDifferentiator, ContentTimeDifferentiator> DCPTime;
+
+template <class T>
+class TimePeriod
+{
+public:
+       TimePeriod () {}
+
+       TimePeriod (T f, T t)
+               : from (f)
+               , to (t)
+       {}
+
+       /** start time of sampling interval that the period is from */
+       T from;
+       /** start time of next sampling interval after the period */
+       T to;
+
+       T duration () const {
+               return to - from;
        }
 
-       /** Round up to the nearest sampling interval
-        *  at some sampling rate.
-        *  @param r Sampling rate.
-        */
-       DCPTime round_up (float r) {
-               Type const n = rint (HZ / r);
-               Type const a = _t + n - 1;
-               return DCPTime (a - (a % n));
+       TimePeriod<T> operator+ (T const & o) const {
+               return TimePeriod<T> (from + o, to + o);
        }
 
-       DCPTime abs () const {
-               return DCPTime (std::abs (_t));
+       boost::optional<TimePeriod<T>> overlap (TimePeriod<T> const & other) const {
+               T const max_from = std::max (from, other.from);
+               T const min_to = std::min (to, other.to);
+
+               if (max_from >= min_to) {
+                       return {};
+               }
+
+               return TimePeriod<T> (max_from, min_to);
        }
 
-       static DCPTime from_seconds (double s) {
-               return DCPTime (s * HZ);
+       bool contains (T const & other) const {
+               return (from <= other && other < to);
        }
 
-       template <class T>
-       static DCPTime from_frames (int64_t f, T r) {
-               assert (r > 0);
-               return DCPTime (f * HZ / r);
+       bool operator< (TimePeriod<T> const & o) const {
+               if (from != o.from) {
+                       return from < o.from;
+               }
+               return to < o.to;
        }
 
-       static DCPTime delta () {
-               return DCPTime (1);
+       bool operator== (TimePeriod<T> const & other) const {
+               return from == other.from && to == other.to;
        }
 
-       static DCPTime max () {
-               return DCPTime (INT64_MAX);
+       bool operator!= (TimePeriod<T> const & other) const {
+               return !(*this == other);
        }
 };
 
+
+/** @param A Period which is subtracted from.
+ *  @param B Periods to subtract from `A', must be in ascending order of start time and must not overlap.
+ */
+template <class T>
+std::list<TimePeriod<T>> subtract (TimePeriod<T> A, std::list<TimePeriod<T>> const & B)
+{
+       std::list<TimePeriod<T>> result;
+       result.push_back (A);
+
+       for (auto i: B) {
+               std::list<TimePeriod<T>> new_result;
+               for (auto j: result) {
+                       auto ov = i.overlap (j);
+                       if (ov) {
+                               if (*ov == i) {
+                                       /* A contains all of B */
+                                       if (i.from != j.from) {
+                                               new_result.push_back (TimePeriod<T>(j.from, i.from));
+                                       }
+                                       if (i.to != j.to) {
+                                               new_result.push_back (TimePeriod<T>(i.to, j.to));
+                                       }
+                               } else if (*ov == j) {
+                                       /* B contains all of A */
+                               } else if (i.from < j.from) {
+                                       /* B overlaps start of A */
+                                       new_result.push_back (TimePeriod<T>(i.to, j.to));
+                               } else if (i.to > j.to) {
+                                       /* B overlaps end of A */
+                                       new_result.push_back (TimePeriod<T>(j.from, i.from));
+                               }
+                       } else {
+                               new_result.push_back (j);
+                       }
+               }
+               result = new_result;
+       }
+
+       return result;
+}
+
+
+typedef TimePeriod<ContentTime> ContentTimePeriod;
+typedef TimePeriod<DCPTime> DCPTimePeriod;
+
+
 DCPTime min (DCPTime a, DCPTime b);
-std::ostream& operator<< (std::ostream& s, DCPTime t);
+DCPTime max (DCPTime a, DCPTime b);
+ContentTime min (ContentTime a, ContentTime b);
+ContentTime max (ContentTime a, ContentTime b);
+std::string to_string (ContentTime t);
+std::string to_string (DCPTime t);
+std::string to_string (DCPTimePeriod p);
+
+
+}
+
 
 #endif