ALSA fixes, MIDI fixes and some new features, misc fixes and a
[terminatorX.git] / src / tX_audiodevice.cc
1 /*
2     terminatorX - realtime audio scratching software
3     Copyright (C) 1999-2003  Alexander K├Ânig
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 2 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, write to the Free Software
17     Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
18  
19     File: tX_aduiodevice.cc
20  
21     Description: Implements Audiodevice handling... 
22 */    
23
24 #define ALSA_PCM_NEW_HW_PARAMS_API
25
26 #include "tX_audiodevice.h"
27 #include "tX_vtt.h"
28
29 #include <sys/types.h>
30 #include <sys/stat.h>
31 #include <sys/ioctl.h>
32 #include <fcntl.h>
33 #include <sys/soundcard.h>
34 #include <config.h>
35
36 #include "tX_endian.h"
37
38 #ifndef __USE_XOPEN
39 #       define __USE_XOPEN // we need this for swab()
40 #       include <unistd.h>
41 #       undef __USE_XOPEN
42 #else
43 #       include <unistd.h>
44 #endif
45
46 #include <string.h>
47 #include <errno.h>
48 #include <stdlib.h>
49 #include "tX_engine.h"
50
51 tX_audiodevice :: tX_audiodevice() : samples_per_buffer(0),
52 current_buffer(0), buffer_pos(0), is_open(false)
53 {
54         sample_buffer[0]=NULL;
55         sample_buffer[1]=NULL;
56         engine=tX_engine::get_instance();
57 }
58
59 void tX_audiodevice :: start() {
60         sample_buffer[0]=new int16_t[samples_per_buffer*2];
61         sample_buffer[1]=new int16_t[samples_per_buffer*2];
62         int current=0;
63         vtt_buffer_size=vtt_class::get_mix_buffer_size()<<1;
64         
65         buffer_pos=0;
66         
67         while (!engine->is_stopped()) {
68                 current=current ? 0 : 1;
69                 
70                 int16_t *current_buffer=sample_buffer[current];
71                 int16_t *next_buffer=sample_buffer[current ? 0 : 1];
72                 
73                 fill_buffer(current_buffer, next_buffer);
74                 play(current_buffer);
75         }
76         
77         delete [] sample_buffer[0];
78         delete [] sample_buffer[1];
79 }
80
81 void tX_audiodevice :: fill_buffer(int16_t *target_buffer, int16_t *next_target_buffer) {
82         int prefill=0;
83         
84         while (buffer_pos <= samples_per_buffer) {
85                 int16_t *data=engine->render_cycle();
86                 
87                 int rest=(buffer_pos+vtt_buffer_size)-samples_per_buffer;
88                 
89                 if (rest<=0) {
90                         memcpy(&target_buffer[buffer_pos], data, vtt_buffer_size << 1);
91                 } else {
92                         memcpy(&target_buffer[buffer_pos], data, (vtt_buffer_size-rest) << 1);
93                         memcpy(next_target_buffer, &data[vtt_buffer_size-rest], rest << 1);
94                         prefill=rest;
95                 }
96                 
97                 buffer_pos+=vtt_buffer_size;
98         }
99         
100         buffer_pos=prefill;
101 }
102
103 /* Driver Specific Code follows.. */
104
105 #ifdef USE_OSS
106
107 int tX_audiodevice_oss :: open()
108 {
109         int i=0;
110         int p;
111         int buff_cfg;
112
113         if (fd) return (1);
114         fd=::open(globals.oss_device, O_WRONLY, 0);
115         
116         if (fd==-1) {
117                 tX_error("tX_audiodevice_oss::open() can't open device: %s", strerror(errno));
118                 return -1;
119         }
120         
121         is_open=true;
122         
123         /* setting buffer size */       
124         buff_cfg=(globals.oss_buff_no<<16) | globals.oss_buff_size;
125         p=buff_cfg;
126
127         tX_debug("tX_audiodevice_oss::open() - buff_no: %i, buff_size: %i, buff_cfg: %08x", globals.oss_buff_no, globals.oss_buff_size, buff_cfg);
128                 
129         i = ioctl(fd, SNDCTL_DSP_SETFRAGMENT, &p);
130         ioctl(fd, SNDCTL_DSP_RESET, 0);         
131
132         /* 16 Bits */
133         
134         p =  16;
135         i +=  ioctl(fd, SOUND_PCM_WRITE_BITS, &p);
136
137         /* STEREO :) */
138         
139         p =  2;
140         i += ioctl(fd, SOUND_PCM_WRITE_CHANNELS, &p);
141         
142         /* 44.1 khz */
143
144         p =  globals.oss_samplerate;
145         i += ioctl(fd, SOUND_PCM_WRITE_RATE, &p);
146         
147         sample_rate=globals.oss_samplerate;
148         
149         /* Figure actual blocksize.. */
150         
151         i += ioctl(fd, SNDCTL_DSP_GETBLKSIZE, &blocksize);
152
153         samples_per_buffer=blocksize/sizeof(int16_t);
154
155         tX_debug("tX_adudiodevice_oss::open() - blocksize: %i, samples_per_buffer: %i", blocksize, samples_per_buffer);
156         
157         ioctl(fd, SNDCTL_DSP_SYNC, 0);
158
159         return i;
160 }
161
162 int tX_audiodevice_oss :: close()
163 {
164         if (!fd)
165         {       
166                 return(1);              
167         }
168         is_open=false;
169         ::close(fd);
170         fd=0;
171         blocksize=0;
172                 
173         return 0;
174 }
175
176 tX_audiodevice_oss :: tX_audiodevice_oss() : tX_audiodevice(),
177 fd(0), blocksize(0) {}
178
179 void tX_audiodevice_oss :: play(int16_t *buffer)
180 {
181 #ifdef BIG_ENDIAN_MACHINE
182         swapbuffer (buffer, samples_per_buffer);
183 #endif
184         int res=write(fd, buffer, blocksize);   
185         if (res==-1) {
186                 tX_error("failed to write to audiodevice: %s", strerror(errno));
187                 exit(-1);
188         }
189 }
190
191 #endif //USE_OSS
192
193 #ifdef USE_ALSA
194
195 int tX_audiodevice_alsa :: open()
196 {
197         snd_pcm_stream_t stream = SND_PCM_STREAM_PLAYBACK;
198         snd_pcm_hw_params_t *hw_params;
199         char pcm_name[64];
200         char foo[PATH_MAX];
201         
202         /* Removing the device ID comment... */
203         for (int i=0; i<strlen(globals.alsa_device_id); i++) {
204                 if (globals.alsa_device_id[i]!='#') {
205                         pcm_name[i]=globals.alsa_device_id[i];
206                 } else {
207                         pcm_name[i]=0;
208                         break;
209                 }
210         }
211         
212         if (snd_pcm_open(&pcm_handle, pcm_name, stream, 0) < 0) {
213                 tX_error("ALSA: Failed to access PCM device \"%s\"", pcm_name);
214                 return -1;
215         }
216         
217         is_open=true;
218
219         snd_pcm_hw_params_alloca(&hw_params);   
220         
221         if (snd_pcm_hw_params_any(pcm_handle, hw_params) < 0) {
222                 tX_error("ALSA: Failed to configure PCM device \"%s\"", pcm_name);
223                 snd_pcm_hw_params_free (hw_params);
224                 return -1;
225         }
226         
227         /* Setting INTERLEAVED stereo... */
228 #ifdef USE_ALSA_MEMCPY
229         if (snd_pcm_hw_params_set_access(pcm_handle, hw_params, SND_PCM_ACCESS_RW_INTERLEAVED) < 0) {
230 #else
231         if (snd_pcm_hw_params_set_access(pcm_handle, hw_params, SND_PCM_ACCESS_MMAP_INTERLEAVED) < 0) {
232 #endif  
233                 tX_error("ALSA: Failed to set interleaved access for PCM device \"%s\"", pcm_name);
234                 snd_pcm_hw_params_free (hw_params);
235                 return -1;
236         }
237         
238         /* Make it 16 Bit LE - we handle converting from BE anyway... */
239         if (snd_pcm_hw_params_set_format(pcm_handle, hw_params, SND_PCM_FORMAT_S16_LE) < 0) {
240                 tX_error("ALSA: Error setting 16 Bit sample width for PCM device \"%s\"", pcm_name);
241                 snd_pcm_hw_params_free (hw_params);
242                 return -1;
243         }
244         
245         /* Setting sampling rate */
246         unsigned int hw_rate=(unsigned int)globals.alsa_samplerate;
247         int dir;
248         
249         if (snd_pcm_hw_params_set_rate_near(pcm_handle, hw_params, &hw_rate, &dir) < 0) {
250                 tX_error("ALSA: Failed setting sample rate: %i", globals.alsa_samplerate);
251                 snd_pcm_hw_params_free (hw_params);
252                 return -1;
253         }
254         
255         if (dir != 0) {
256                 tX_warning("ALSA: The PCM device \"%s\" doesnt support 44100 Hz playback - using %i instead", pcm_name, hw_rate);
257         }       
258
259         sample_rate=hw_rate;
260         
261         /* Using stereo output */
262         if (snd_pcm_hw_params_set_channels(pcm_handle, hw_params, 2) < 0) {
263                 tX_error("ALSA: PCM device \"%s\" does not support stereo operation", pcm_name);
264                 snd_pcm_hw_params_free (hw_params);
265                 return -1;
266         }
267         
268         unsigned int buffer_time=globals.alsa_buffer_time;
269         unsigned int period_time=globals.alsa_period_time;
270         
271         if (snd_pcm_hw_params_set_buffer_time_near(pcm_handle, hw_params, &buffer_time, &dir) < 0) {
272                 tX_error("ALSA: failed to set the buffer time opf %i usecs", globals.alsa_buffer_time);
273                 return -1;
274         }
275
276         long unsigned int buffer_size;
277
278         if (snd_pcm_hw_params_get_buffer_size(hw_params, &buffer_size) < 0) {
279                 tX_error("ALSA: failed to retreive buffer size");
280                 return -1;
281         }
282         
283         tX_debug("ALSA: buffer size is %lu", buffer_size);
284         
285         if (snd_pcm_hw_params_set_period_time_near(pcm_handle, hw_params, &period_time, &dir) < 0) {
286                 tX_error("ALSA: failed to set period time %i", globals.alsa_period_time);
287                 return -1;
288         }
289         
290         if (snd_pcm_hw_params_get_period_size(hw_params, &period_size, &dir)<0) {
291                 tX_error("ALSA: failed to retreive period size");
292                 return -1;
293         }
294         
295         samples_per_buffer=period_size;
296         
297         /* Apply all that setup work.. */
298         if (snd_pcm_hw_params(pcm_handle, hw_params) < 0) {
299                 tX_error("ALSA: Failed to apply settings to PCM device \"%s\"", pcm_name);
300                 snd_pcm_hw_params_free (hw_params);
301                 return -1;
302         }
303         
304         if (globals.alsa_free_hwstats) {
305                 snd_pcm_hw_params_free (hw_params);
306         }
307         
308         return 0; //snd_pcm_prepare(pcm_handle);
309 }
310
311 int tX_audiodevice_alsa :: close()
312 {
313         if (is_open) {
314                 snd_pcm_close(pcm_handle);
315         }
316         is_open=false;
317         
318         return 0;
319 }
320
321 tX_audiodevice_alsa :: tX_audiodevice_alsa() : tX_audiodevice(),
322 pcm_handle(NULL) {}
323
324 void tX_audiodevice_alsa :: play(int16_t *buffer)
325 {
326         snd_pcm_sframes_t pcmreturn;
327 #ifdef BIG_ENDIAN_MACHINE
328         swapbuffer (buffer, samples_per_buffer);
329 #endif
330         
331 #ifdef USE_ALSA_MEMCPY
332         pcmreturn = snd_pcm_writei(pcm_handle, buffer, samples_per_buffer >> 1);
333 #else   
334         pcmreturn = snd_pcm_mmap_writei(pcm_handle, buffer, samples_per_buffer >> 1);
335 #endif
336         
337         while (pcmreturn==-EPIPE) {
338                 snd_pcm_prepare(pcm_handle);
339                 
340 #ifdef USE_ALSA_MEMCPY
341                 pcmreturn = snd_pcm_writei(pcm_handle, buffer, samples_per_buffer >> 1);
342 #else   
343                 pcmreturn = snd_pcm_mmap_writei(pcm_handle, buffer, samples_per_buffer >> 1);
344 #endif
345                 //tX_warning("ALSA: ** buffer underrun **");
346         }
347         
348         if (pcmreturn<0) {
349                 printf("snd_pcm_writei says: %s.\n", strerror(-1*pcmreturn));
350         }
351 }
352
353 #endif //USE_ALSA
354
355 #ifdef USE_JACK
356
357 tX_jack_client* tX_jack_client::instance=NULL;
358
359 void tX_jack_client::init()
360 {
361                 tX_jack_client *test=new tX_jack_client();
362                 
363                 if (!instance) {
364                         delete test;
365                 }       
366 }
367
368 tX_jack_client::tX_jack_client():device(NULL)
369 {
370         jack_set_error_function(tX_jack_client::error);
371         
372         if ((client=jack_client_new("terminatorX"))==0) {
373                 tX_error("tX_jack_client() -> failed to connect to jackd.");
374                 instance=NULL;
375         } else {
376                 instance=this;
377                 const char **ports;
378                 
379                 /* Setting up jack callbacks... */              
380                 jack_set_process_callback(client, tX_jack_client::process, NULL);
381                 jack_set_sample_rate_callback(client, tX_jack_client::srate, NULL);             
382                 jack_on_shutdown (client, tX_jack_client::shutdown, NULL);
383                 
384                 /* Creating the port... */
385                 left_port = jack_port_register (client, "output_1", JACK_DEFAULT_AUDIO_TYPE, JackPortIsOutput, 0);
386                 right_port = jack_port_register (client, "output_2", JACK_DEFAULT_AUDIO_TYPE, JackPortIsOutput, 0);
387         
388                 /* Action... */
389                 jack_activate(client);
390                 
391                 /* Connect some ports... */
392                 if ((ports = jack_get_ports (client, NULL, NULL, JackPortIsPhysical|JackPortIsInput)) == NULL) {
393                         tX_error("tX_jack_client() no ports to connect to found. Connect manually.");
394                 } else if (ports[0] && ports[1]) {
395                         if (jack_connect (client, jack_port_name(left_port), ports[0])) {
396                                 tX_error("tX_jack_client() failed to connect left port.");
397                         }
398                         if (jack_connect (client, jack_port_name(right_port), ports[1])) {
399                                 tX_error("tX_jack_client() failed to connect right port.");
400                         }
401                         free (ports);
402                 }
403         }
404 }
405
406 tX_jack_client::~tX_jack_client()
407 {
408         instance=NULL;
409         if (client) jack_client_close(client);
410 }
411
412 void tX_jack_client::error(const char *desc)
413 {
414         tX_error("tX_jack_client::error() jack error: %s.", desc);
415 }
416
417 int tX_jack_client::srate(jack_nframes_t nframes, void *arg)
418 {
419         tX_error("tX_jack_client::srate() jack changed samplerate -> this is bad, stopping audio.");
420         return 0;
421 }
422
423 void tX_jack_client::shutdown(void *arg)
424 {
425         /***AARGH how to handle this?***/
426 }
427
428 int tX_jack_client::process(jack_nframes_t nframes, void *arg)
429 {
430         if (instance) {
431                 return instance->play(nframes);
432         }
433         
434         /* Hmm, what to do in such a case? */
435         return 0;
436 }
437
438 int tX_jack_client::play(jack_nframes_t nframes)
439 {
440         jack_default_audio_sample_t *left = (jack_default_audio_sample_t *) jack_port_get_buffer (left_port, nframes);
441         jack_default_audio_sample_t *right = (jack_default_audio_sample_t *) jack_port_get_buffer (right_port, nframes);
442
443         if (device) {
444                 device->fill_frames(left, right, nframes);
445         } else {
446                 memset(left, 0, sizeof (jack_default_audio_sample_t) * nframes);
447                 memset(right, 0, sizeof (jack_default_audio_sample_t) * nframes);
448         }
449         
450         return 0;
451 }
452
453 int tX_jack_client::get_sample_rate() 
454 {
455         return jack_get_sample_rate(client);
456 }
457
458 /* tX_audiodevice_jack */
459
460 tX_audiodevice_jack::tX_audiodevice_jack():tX_audiodevice()
461 {
462         client=NULL;
463 }
464
465 int tX_audiodevice_jack::open()
466 {
467         tX_jack_client *jack_client=tX_jack_client::get_instance();
468         sample_rate=jack_client->get_sample_rate();
469         
470         if (jack_client) {
471                 client=jack_client;
472                 is_open=true;
473                 
474                 return 0;
475         }
476         
477         return 1;
478 }
479
480 int tX_audiodevice_jack::close()
481 {
482         if (client) {
483                 client->set_device(NULL);
484         }
485         
486         is_open=false;  
487         
488         return 0;
489 }
490
491 void tX_audiodevice_jack::play(int16_t *buffer)
492 {
493         tX_error("tX_audiodevice_jack::play()");
494 }
495
496 void tX_audiodevice_jack::start()
497 {
498         tX_debug("activating jack playback");
499         overrun_buffer=new f_prec[vtt_class::samples_in_mix_buffer];
500         
501         client->set_device(this);
502         while (!engine->is_stopped()) {
503                 usleep(100);
504         }       
505         tX_debug("stopping jack playback");     
506         client->set_device(NULL);
507         
508         delete [] overrun_buffer;
509 }
510
511 void tX_audiodevice_jack::fill_frames(jack_default_audio_sample_t *left, jack_default_audio_sample_t *right, jack_nframes_t nframes)
512 {
513         int outbuffer_pos=0;
514         int sample;
515         
516         if (samples_in_overrun_buffer) {
517                 for (sample=0; ((sample<samples_in_overrun_buffer) && (outbuffer_pos<nframes));) {
518                         left[outbuffer_pos]=overrun_buffer[sample++]/32767.0;
519                         right[outbuffer_pos++]=overrun_buffer[sample++]/32767.0;
520                 }
521         }
522         
523         while (outbuffer_pos<nframes) {
524                 engine->render_cycle();
525                 
526                 for (sample=0; ((sample<vtt_class::samples_in_mix_buffer) && (outbuffer_pos<nframes));) {
527                         left[outbuffer_pos]=vtt_class::mix_buffer[sample++]/32767.0;
528                         right[outbuffer_pos++]=vtt_class::mix_buffer[sample++]/32767.0;
529                 }
530                 
531                 if (sample<vtt_class::samples_in_mix_buffer) {
532                         samples_in_overrun_buffer=vtt_class::samples_in_mix_buffer-sample;
533                         /* There's more data in the mixbuffer... */
534                         memcpy(overrun_buffer, &vtt_class::mix_buffer[sample], sizeof(f_prec) * samples_in_overrun_buffer);
535                 } else {
536                         samples_in_overrun_buffer=0;
537                 }
538         }
539 }
540
541 #endif // USE_JACK