3c4081b609cd6423b552a68c01fcd6e9e00f425f
[platform/upstream/gstreamer.git] / gst / gstsegment.c
1 /* GStreamer
2  * Copyright (C) 2005 Wim Taymans <wim@fluendo.com>
3  *
4  * gstsegment.c: GstSegment subsystem
5  *
6  * This library is free software; you can redistribute it and/or
7  * modify it under the terms of the GNU Library General Public
8  * License as published by the Free Software Foundation; either
9  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
10  *
11  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
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15  *
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17  * License along with this library; if not, write to the
18  * Free Software Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor,
19  * Boston, MA 02110-1301, USA.
20  */
21
22 #include "gst_private.h"
23
24 #include <math.h>
25
26 #include "gstutils.h"
27 #include "gstsegment.h"
28
29 /**
30  * SECTION:gstsegment
31  * @short_description: Structure describing the configured region of interest
32  *                     in a media file.
33  * @see_also: #GstEvent
34  *
35  * This helper structure holds the relevant values for tracking the region of
36  * interest in a media file, called a segment.
37  *
38  * The structure can be used for two purposes:
39  * <itemizedlist>
40  *   <listitem><para>performing seeks (handling seek events)</para></listitem>
41  *   <listitem><para>tracking playback regions (handling newsegment events)</para></listitem>
42  * </itemizedlist>
43  *
44  * The segment is usually configured by the application with a seek event which
45  * is propagated upstream and eventually handled by an element that performs the seek.
46  *
47  * The configured segment is then propagated back downstream with a newsegment event.
48  * This information is then used to clip media to the segment boundaries.
49  *
50  * A segment structure is initialized with gst_segment_init(), which takes a #GstFormat
51  * that will be used as the format of the segment values. The segment will be configured
52  * with a start value of 0 and a stop/duration of -1, which is undefined. The default
53  * rate and applied_rate is 1.0.
54  *
55  * The public duration field contains the duration of the segment. When using
56  * the segment for seeking, the start and time members should normally be left
57  * to their default 0 value. The stop position is left to -1 unless explicitly
58  * configured to a different value after a seek event.
59  *
60  * The current position in the segment should be set by changing the position
61  * member in the structure.
62  *
63  * For elements that perform seeks, the current segment should be updated with the
64  * gst_segment_do_seek() and the values from the seek event. This method will update
65  * all the segment fields. The position field will contain the new playback position.
66  * If the start_type was different from GST_SEEK_TYPE_NONE, playback continues from
67  * the position position, possibly with updated flags or rate.
68  *
69  * For elements that want to use #GstSegment to track the playback region,
70  * update the segment fields with the information from the newsegment event.
71  * The gst_segment_clip() method can be used to check and clip
72  * the media data to the segment boundaries.
73  *
74  * For elements that want to synchronize to the pipeline clock, gst_segment_to_running_time()
75  * can be used to convert a timestamp to a value that can be used to synchronize
76  * to the clock. This function takes into account the base as well as
77  * any rate or applied_rate conversions.
78  *
79  * For elements that need to perform operations on media data in stream_time,
80  * gst_segment_to_stream_time() can be used to convert a timestamp and the segment
81  * info to stream time (which is always between 0 and the duration of the stream).
82  */
83
84 /**
85  * gst_segment_copy:
86  * @segment: (transfer none): a #GstSegment
87  *
88  * Create a copy of given @segment.
89  *
90  * Free-function: gst_segment_free
91  *
92  * Returns: (transfer full): a new #GstSegment, free with gst_segment_free().
93  */
94 GstSegment *
95 gst_segment_copy (const GstSegment * segment)
96 {
97   GstSegment *result = NULL;
98
99   if (segment) {
100     result = (GstSegment *) g_slice_copy (sizeof (GstSegment), segment);
101   }
102   return result;
103 }
104
105 /**
106  * gst_segment_copy_into:
107  * @src: (transfer none): a #GstSegment
108  * @dest: (transfer none): a #GstSegment
109  *
110  * Copy the contents of @src into @dest.
111  */
112 void
113 gst_segment_copy_into (const GstSegment * src, GstSegment * dest)
114 {
115   memcpy (dest, src, sizeof (GstSegment));
116 }
117
118 G_DEFINE_BOXED_TYPE (GstSegment, gst_segment,
119     (GBoxedCopyFunc) gst_segment_copy, (GBoxedFreeFunc) gst_segment_free);
120
121 /**
122  * gst_segment_new:
123  *
124  * Allocate a new #GstSegment structure and initialize it using
125  * gst_segment_init().
126  *
127  * Free-function: gst_segment_free
128  *
129  * Returns: (transfer full): a new #GstSegment, free with gst_segment_free().
130  */
131 GstSegment *
132 gst_segment_new (void)
133 {
134   GstSegment *result;
135
136   result = g_slice_new0 (GstSegment);
137   gst_segment_init (result, GST_FORMAT_UNDEFINED);
138
139   return result;
140 }
141
142 /**
143  * gst_segment_free:
144  * @segment: (in) (transfer full): a #GstSegment
145  *
146  * Free the allocated segment @segment.
147  */
148 void
149 gst_segment_free (GstSegment * segment)
150 {
151   g_slice_free (GstSegment, segment);
152 }
153
154 /**
155  * gst_segment_init:
156  * @segment: a #GstSegment structure.
157  * @format: the format of the segment.
158  *
159  * The start/position fields are set to 0 and the stop/duration
160  * fields are set to -1 (unknown). The default rate of 1.0 and no
161  * flags are set.
162  *
163  * Initialize @segment to its default values.
164  */
165 void
166 gst_segment_init (GstSegment * segment, GstFormat format)
167 {
168   g_return_if_fail (segment != NULL);
169
170   segment->flags = GST_SEGMENT_FLAG_NONE;
171   segment->rate = 1.0;
172   segment->applied_rate = 1.0;
173   segment->format = format;
174   segment->base = 0;
175   segment->offset = 0;
176   segment->start = 0;
177   segment->stop = -1;
178   segment->time = 0;
179   segment->position = 0;
180   segment->duration = -1;
181 }
182
183 /**
184  * gst_segment_do_seek:
185  * @segment: a #GstSegment structure.
186  * @rate: the rate of the segment.
187  * @format: the format of the segment.
188  * @flags: the segment flags for the segment
189  * @start_type: the seek method
190  * @start: the seek start value
191  * @stop_type: the seek method
192  * @stop: the seek stop value
193  * @update: boolean holding whether position was updated.
194  *
195  * Update the segment structure with the field values of a seek event (see
196  * gst_event_new_seek()).
197  *
198  * After calling this method, the segment field position and time will
199  * contain the requested new position in the segment. The new requested
200  * position in the segment depends on @rate and @start_type and @stop_type.
201  *
202  * For positive @rate, the new position in the segment is the new @segment
203  * start field when it was updated with a @start_type different from
204  * #GST_SEEK_TYPE_NONE. If no update was performed on @segment start position
205  * (#GST_SEEK_TYPE_NONE), @start is ignored and @segment position is
206  * unmodified.
207  *
208  * For negative @rate, the new position in the segment is the new @segment
209  * stop field when it was updated with a @stop_type different from
210  * #GST_SEEK_TYPE_NONE. If no stop was previously configured in the segment, the
211  * duration of the segment will be used to update the stop position.
212  * If no update was performed on @segment stop position (#GST_SEEK_TYPE_NONE),
213  * @stop is ignored and @segment position is unmodified.
214  *
215  * The applied rate of the segment will be set to 1.0 by default.
216  * If the caller can apply a rate change, it should update @segment
217  * rate and applied_rate after calling this function.
218  *
219  * @update will be set to %TRUE if a seek should be performed to the segment
220  * position field. This field can be %FALSE if, for example, only the @rate
221  * has been changed but not the playback position.
222  *
223  * Returns: %TRUE if the seek could be performed.
224  */
225 gboolean
226 gst_segment_do_seek (GstSegment * segment, gdouble rate,
227     GstFormat format, GstSeekFlags flags,
228     GstSeekType start_type, guint64 start,
229     GstSeekType stop_type, guint64 stop, gboolean * update)
230 {
231   gboolean update_stop, update_start;
232   guint64 position, base;
233
234   g_return_val_if_fail (rate != 0.0, FALSE);
235   g_return_val_if_fail (segment != NULL, FALSE);
236   g_return_val_if_fail (segment->format == format, FALSE);
237
238   update_start = update_stop = TRUE;
239
240   position = segment->position;
241
242   /* segment->start is never invalid */
243   switch (start_type) {
244     case GST_SEEK_TYPE_NONE:
245       /* no update to segment, take previous start */
246       start = segment->start;
247       update_start = FALSE;
248       break;
249     case GST_SEEK_TYPE_SET:
250       /* start holds desired position, map -1 to the start */
251       if (start == -1)
252         start = 0;
253       break;
254     case GST_SEEK_TYPE_END:
255       if (segment->duration != -1) {
256         /* add start to total length */
257         start = segment->duration + start;
258       } else {
259         /* no update if duration unknown */
260         start = segment->start;
261         update_start = FALSE;
262       }
263       break;
264   }
265   /* bring in sane range */
266   if (segment->duration != -1)
267     start = MIN (start, segment->duration);
268   else
269     start = MAX ((gint64) start, 0);
270
271   /* stop can be -1 if we have not configured a stop. */
272   switch (stop_type) {
273     case GST_SEEK_TYPE_NONE:
274       stop = segment->stop;
275       update_stop = FALSE;
276       break;
277     case GST_SEEK_TYPE_SET:
278       /* stop holds required value */
279       break;
280     case GST_SEEK_TYPE_END:
281       if (segment->duration != -1) {
282         stop = segment->duration + stop;
283       } else {
284         stop = segment->stop;
285         update_stop = FALSE;
286       }
287       break;
288   }
289
290   /* if we have a valid stop time, make sure it is clipped */
291   if (stop != -1) {
292     if (segment->duration != -1)
293       stop = CLAMP ((gint64) stop, 0, (gint64) segment->duration);
294     else
295       stop = MAX ((gint64) stop, 0);
296   }
297
298   /* we can't have stop before start */
299   if (stop != -1) {
300     if (start > stop) {
301       GST_WARNING ("segment update failed: start(%" G_GUINT64_FORMAT
302           ") > stop(%" G_GUINT64_FORMAT ")", start, stop);
303       g_return_val_if_fail (start <= stop, FALSE);
304       return FALSE;
305     }
306   }
307
308   if (flags & GST_SEEK_FLAG_FLUSH) {
309     /* flush resets the running_time */
310     base = 0;
311   } else {
312     /* make sure the position is inside the segment start/stop */
313     position = CLAMP (position, segment->start, segment->stop);
314
315     /* remember the elapsed time */
316     base = gst_segment_to_running_time (segment, format, position);
317     GST_DEBUG ("updated segment.base: %" G_GUINT64_FORMAT, base);
318   }
319
320   if (update_start && rate > 0.0) {
321     position = start;
322   }
323   if (update_stop && rate < 0.0) {
324     if (stop != -1)
325       position = stop;
326     else {
327       if (segment->duration != -1)
328         position = segment->duration;
329       else
330         position = 0;
331     }
332   }
333
334   /* set update arg to reflect update of position */
335   if (update)
336     *update = position != segment->position;
337
338   /* update new values */
339   /* be explicit about our GstSeekFlag -> GstSegmentFlag conversion */
340   segment->flags = GST_SEGMENT_FLAG_NONE;
341   if ((flags & GST_SEEK_FLAG_FLUSH) != 0)
342     segment->flags |= GST_SEGMENT_FLAG_RESET;
343   if ((flags & GST_SEEK_FLAG_SKIP) != 0)
344     segment->flags |= GST_SEGMENT_FLAG_SKIP;
345   if ((flags & GST_SEEK_FLAG_SEGMENT) != 0)
346     segment->flags |= GST_SEGMENT_FLAG_SEGMENT;
347
348   segment->rate = rate;
349   segment->applied_rate = 1.0;
350
351   segment->base = base;
352   if (rate > 0.0)
353     segment->offset = position - start;
354   else {
355     if (stop != -1)
356       segment->offset = stop - position;
357     else if (segment->duration != -1)
358       segment->offset = segment->duration - position;
359     else
360       segment->offset = 0;
361   }
362
363   segment->start = start;
364   segment->stop = stop;
365   segment->time = start;
366   segment->position = position;
367
368   GST_INFO ("segment updated: %" GST_SEGMENT_FORMAT, segment);
369
370   return TRUE;
371 }
372
373 /**
374  * gst_segment_to_stream_time:
375  * @segment: a #GstSegment structure.
376  * @format: the format of the segment.
377  * @position: the position in the segment
378  *
379  * Translate @position to stream time using the currently configured
380  * segment. The @position value must be between @segment start and
381  * stop value.
382  *
383  * This function is typically used by elements that need to operate on
384  * the stream time of the buffers it receives, such as effect plugins.
385  * In those use cases, @position is typically the buffer timestamp or
386  * clock time that one wants to convert to the stream time.
387  * The stream time is always between 0 and the total duration of the
388  * media stream.
389  *
390  * Returns: the position in stream_time or -1 when an invalid position
391  * was given.
392  */
393 guint64
394 gst_segment_to_stream_time (const GstSegment * segment, GstFormat format,
395     guint64 position)
396 {
397   guint64 result, start, stop, time;
398   gdouble abs_applied_rate;
399
400   /* format does not matter for -1 */
401   if (G_UNLIKELY (position == -1))
402     return -1;
403
404   g_return_val_if_fail (segment != NULL, -1);
405   g_return_val_if_fail (segment->format == format, -1);
406
407   stop = segment->stop;
408
409   /* outside of the segment boundary stop */
410   if (G_UNLIKELY (stop != -1 && position > stop))
411     return -1;
412
413   start = segment->start;
414
415   /* before the segment boundary */
416   if (G_UNLIKELY (position < start))
417     return -1;
418
419   time = segment->time;
420
421   /* time must be known */
422   if (G_UNLIKELY (time == -1))
423     return -1;
424
425   /* bring to uncorrected position in segment */
426   result = position - start;
427
428   abs_applied_rate = ABS (segment->applied_rate);
429
430   /* correct for applied rate if needed */
431   if (G_UNLIKELY (abs_applied_rate != 1.0))
432     result *= abs_applied_rate;
433
434   /* add or subtract from segment time based on applied rate */
435   if (G_LIKELY (segment->applied_rate > 0.0)) {
436     /* correct for segment time */
437     result += time;
438   } else {
439     /* correct for segment time, clamp at 0. Streams with a negative
440      * applied_rate have timestamps between start and stop, as usual, but have
441      * the time member starting high and going backwards.  */
442     if (G_LIKELY (time > result))
443       result = time - result;
444     else
445       result = 0;
446   }
447
448   return result;
449 }
450
451 /**
452  * gst_segment_to_running_time:
453  * @segment: a #GstSegment structure.
454  * @format: the format of the segment.
455  * @position: the position in the segment
456  *
457  * Translate @position to the total running time using the currently configured
458  * segment. Position is a value between @segment start and stop time.
459  *
460  * This function is typically used by elements that need to synchronize to the
461  * global clock in a pipeline. The running time is a constantly increasing value
462  * starting from 0. When gst_segment_init() is called, this value will reset to
463  * 0.
464  *
465  * This function returns -1 if the position is outside of @segment start and stop.
466  *
467  * Returns: the position as the total running time or -1 when an invalid position
468  * was given.
469  */
470 guint64
471 gst_segment_to_running_time (const GstSegment * segment, GstFormat format,
472     guint64 position)
473 {
474   guint64 result;
475   guint64 start, stop;
476   gdouble abs_rate;
477
478   if (G_UNLIKELY (position == -1)) {
479     GST_DEBUG ("invalid position (-1)");
480     return -1;
481   }
482
483   g_return_val_if_fail (segment != NULL, -1);
484   g_return_val_if_fail (segment->format == format, -1);
485
486   start = segment->start;
487
488   if (segment->rate > 0.0)
489     start += segment->offset;
490
491   /* before the segment boundary */
492   if (G_UNLIKELY (position < start)) {
493     GST_DEBUG ("position(%" G_GUINT64_FORMAT ") < start(%" G_GUINT64_FORMAT
494         ")", position, start);
495     return -1;
496   }
497
498   stop = segment->stop;
499
500   if (G_LIKELY (segment->rate > 0.0)) {
501     /* after of the segment boundary */
502     if (G_UNLIKELY (stop != -1 && position > stop)) {
503       GST_DEBUG ("position(%" G_GUINT64_FORMAT ") > stop(%" G_GUINT64_FORMAT
504           ")", position, stop);
505       return -1;
506     }
507
508     /* bring to uncorrected position in segment */
509     result = position - start;
510   } else {
511     /* cannot continue if no stop position set or outside of
512      * the segment. */
513     if (G_UNLIKELY (stop == -1)) {
514       GST_DEBUG ("invalid stop (-1)");
515       return -1;
516     }
517
518     stop -= segment->offset;
519     if (G_UNLIKELY (position > stop)) {
520       GST_DEBUG ("position(%" G_GUINT64_FORMAT ") > stop(%" G_GUINT64_FORMAT
521           ")", position, stop);
522       return -1;
523     }
524
525     /* bring to uncorrected position in segment */
526     result = stop - position;
527   }
528
529   /* scale based on the rate, avoid division by and conversion to
530    * float when not needed */
531   abs_rate = ABS (segment->rate);
532   if (G_UNLIKELY (abs_rate != 1.0))
533     result /= abs_rate;
534
535   /* correct for base of the segment */
536   result += segment->base;
537
538   return result;
539 }
540
541 /**
542  * gst_segment_clip:
543  * @segment: a #GstSegment structure.
544  * @format: the format of the segment.
545  * @start: the start position in the segment
546  * @stop: the stop position in the segment
547  * @clip_start: (out) (allow-none): the clipped start position in the segment
548  * @clip_stop: (out) (allow-none): the clipped stop position in the segment
549  *
550  * Clip the given @start and @stop values to the segment boundaries given
551  * in @segment. @start and @stop are compared and clipped to @segment
552  * start and stop values.
553  *
554  * If the function returns %FALSE, @start and @stop are known to fall
555  * outside of @segment and @clip_start and @clip_stop are not updated.
556  *
557  * When the function returns %TRUE, @clip_start and @clip_stop will be
558  * updated. If @clip_start or @clip_stop are different from @start or @stop
559  * respectively, the region fell partially in the segment.
560  *
561  * Note that when @stop is -1, @clip_stop will be set to the end of the
562  * segment. Depending on the use case, this may or may not be what you want.
563  *
564  * Returns: %TRUE if the given @start and @stop times fall partially or
565  *     completely in @segment, %FALSE if the values are completely outside
566  *     of the segment.
567  */
568 gboolean
569 gst_segment_clip (const GstSegment * segment, GstFormat format, guint64 start,
570     guint64 stop, guint64 * clip_start, guint64 * clip_stop)
571 {
572   g_return_val_if_fail (segment != NULL, FALSE);
573   g_return_val_if_fail (segment->format == format, FALSE);
574
575   /* if we have a stop position and a valid start and start is bigger,
576    * we're outside of the segment */
577   if (G_UNLIKELY (segment->stop != -1 && start != -1 && start >= segment->stop))
578     return FALSE;
579
580   /* if a stop position is given and is before the segment start,
581    * we're outside of the segment. Special case is were start
582    * and stop are equal to the segment start. In that case we
583    * are inside the segment. */
584   if (G_UNLIKELY (stop != -1 && (stop < segment->start || (start != stop
585                   && stop == segment->start))))
586     return FALSE;
587
588   if (clip_start) {
589     if (start == -1)
590       *clip_start = -1;
591     else
592       *clip_start = MAX (start, segment->start);
593   }
594
595   if (clip_stop) {
596     if (stop == -1)
597       *clip_stop = segment->stop;
598     else if (segment->stop == -1)
599       *clip_stop = stop;
600     else
601       *clip_stop = MIN (stop, segment->stop);
602   }
603
604   return TRUE;
605 }
606
607 /**
608  * gst_segment_to_position:
609  * @segment: a #GstSegment structure.
610  * @format: the format of the segment.
611  * @running_time: the running_time in the segment
612  *
613  * Convert @running_time into a position in the segment so that
614  * gst_segment_to_running_time() with that position returns @running_time.
615  *
616  * Returns: the position in the segment for @running_time. This function returns
617  * -1 when @running_time is -1 or when it is not inside @segment.
618  */
619 guint64
620 gst_segment_to_position (const GstSegment * segment, GstFormat format,
621     guint64 running_time)
622 {
623   guint64 result;
624   guint64 start, stop, base;
625   gdouble abs_rate;
626
627   if (G_UNLIKELY (running_time == -1))
628     return -1;
629
630   g_return_val_if_fail (segment != NULL, -1);
631   g_return_val_if_fail (segment->format == format, FALSE);
632
633   base = segment->base;
634
635   /* this running_time was for a previous segment */
636   if (running_time < base)
637     return -1;
638
639   /* start by subtracting the base time */
640   result = running_time - base;
641
642   /* move into the segment at the right rate */
643   abs_rate = ABS (segment->rate);
644   if (G_UNLIKELY (abs_rate != 1.0))
645     result = ceil (result * abs_rate);
646
647   start = segment->start;
648   stop = segment->stop;
649
650   if (G_LIKELY (segment->rate > 0.0)) {
651     /* bring to corrected position in segment */
652     result += start + segment->offset;
653
654     /* outside of the segment boundary stop */
655     if (G_UNLIKELY (stop != -1 && result > stop))
656       return -1;
657   } else {
658     /* cannot continue if no stop position set or outside of
659      * the segment. */
660     if (G_UNLIKELY (stop == -1 || result + start > stop))
661       return -1;
662
663     /* bring to corrected position in segment */
664     result = stop - result - segment->offset;
665   }
666   return result;
667 }
668
669 /**
670  * gst_segment_set_running_time:
671  * @segment: a #GstSegment structure.
672  * @format: the format of the segment.
673  * @running_time: the running_time in the segment
674  *
675  * Adjust the start/stop and base values of @segment such that the next valid
676  * buffer will be one with @running_time.
677  *
678  * Returns: %TRUE if the segment could be updated successfully. If %FALSE is
679  * returned, @running_time is -1 or not in @segment.
680  */
681 gboolean
682 gst_segment_set_running_time (GstSegment * segment, GstFormat format,
683     guint64 running_time)
684 {
685   guint64 position;
686   guint64 start, stop;
687
688   /* start by bringing the running_time into the segment position */
689   position = gst_segment_to_position (segment, format, running_time);
690
691   /* we must have a valid position now */
692   if (G_UNLIKELY (position == -1))
693     return FALSE;
694
695   start = segment->start;
696   stop = segment->stop;
697
698   if (G_LIKELY (segment->rate > 0.0)) {
699     /* update the start and time values */
700     start = position;
701   } else {
702     /* reverse, update stop */
703     stop = position;
704   }
705   /* and base time is exactly the running time */
706   segment->time = gst_segment_to_stream_time (segment, format, start);
707   segment->start = start;
708   segment->stop = stop;
709   segment->base = running_time;
710
711   return TRUE;
712 }
713
714 /**
715  * gst_segment_offset_running_time:
716  * @segment: a #GstSegment structure.
717  * @format: the format of the segment.
718  * @offset: the offset to apply in the segment
719  *
720  * Adjust the values in @segment so that @offset is applied to all
721  * future running-time calculations.
722  *
723  * Since: 1.2.3
724  *
725  * Returns: %TRUE if the segment could be updated successfully. If %FALSE is
726  * returned, @offset is not in @segment.
727  */
728 gboolean
729 gst_segment_offset_running_time (GstSegment * segment, GstFormat format,
730     gint64 offset)
731 {
732   g_return_val_if_fail (segment != NULL, FALSE);
733   g_return_val_if_fail (segment->format == format, FALSE);
734
735   if (offset == 0)
736     return TRUE;
737
738   if (offset > 0) {
739     /* positive offset, we can simply apply to the base time */
740     segment->base += offset;
741   } else {
742     offset = -offset;
743     /* negative offset, first try to subtract from base */
744     if (segment->base > offset) {
745       segment->base -= offset;
746     } else {
747       guint64 position;
748
749       /* subtract all from segment.base, remainder in offset */
750       offset -= segment->base;
751       segment->base = 0;
752       position = gst_segment_to_position (segment, format, offset);
753       if (position == -1)
754         return FALSE;
755
756       segment->offset = position;
757     }
758   }
759   return TRUE;
760 }