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
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   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,
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  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
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  15  *
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  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  * Last reviewed on 2012-03-29 (0.11.3)
  84  */
  85
  86 /**
  87  * gst_segment_copy:
  88  * @segment: (transfer none): a #GstSegment
  89  *
  90  * Create a copy of given @segment.
  91  *
  92  * Free-function: gst_segment_free
  93  *
  94  * Returns: (transfer full): a new #GstSegment, free with gst_segment_free().
  95  */
  96 GstSegment *
  97 gst_segment_copy (const GstSegment * segment)
  98 {
  99   GstSegment *result = NULL;
 100
 101   if (segment) {
 102     result = (GstSegment *) g_slice_copy (sizeof (GstSegment), segment);
 103   }
 104   return result;
 105 }
 106
 107 /**
 108  * gst_segment_copy_into:
 109  * @src: (transfer none): a #GstSegment
 110  * @dest: (transfer none): a #GstSegment
 111  *
 112  * Copy the contents of @src into @dest.
 113  */
 114 void
 115 gst_segment_copy_into (const GstSegment * src, GstSegment * dest)
 116 {
 117   memcpy (dest, src, sizeof (GstSegment));
 118 }
 119
 120 G_DEFINE_BOXED_TYPE (GstSegment, gst_segment,
 121     (GBoxedCopyFunc) gst_segment_copy, (GBoxedFreeFunc) gst_segment_free);
 122
 123 /**
 124  * gst_segment_new:
 125  *
 126  * Allocate a new #GstSegment structure and initialize it using
 127  * gst_segment_init().
 128  *
 129  * Free-function: gst_segment_free
 130  *
 131  * Returns: (transfer full): a new #GstSegment, free with gst_segment_free().
 132  */
 133 GstSegment *
 134 gst_segment_new (void)
 135 {
 136   GstSegment *result;
 137
 138   result = g_slice_new0 (GstSegment);
 139   gst_segment_init (result, GST_FORMAT_UNDEFINED);
 140
 141   return result;
 142 }
 143
 144 /**
 145  * gst_segment_free:
 146  * @segment: (in) (transfer full): a #GstSegment
 147  *
 148  * Free the allocated segment @segment.
 149  */
 150 void
 151 gst_segment_free (GstSegment * segment)
 152 {
 153   g_slice_free (GstSegment, segment);
 154 }
 155
 156 /**
 157  * gst_segment_init:
 158  * @segment: a #GstSegment structure.
 159  * @format: the format of the segment.
 160  *
 161  * The start/position fields are set to 0 and the stop/duration
 162  * fields are set to -1 (unknown). The default rate of 1.0 and no
 163  * flags are set.
 164  *
 165  * Initialize @segment to its default values.
 166  */
 167 void
 168 gst_segment_init (GstSegment * segment, GstFormat format)
 169 {
 170   g_return_if_fail (segment != NULL);
 171
 172   segment->flags = GST_SEGMENT_FLAG_NONE;
 173   segment->rate = 1.0;
 174   segment->applied_rate = 1.0;
 175   segment->format = format;
 176   segment->base = 0;
 177   segment->offset = 0;
 178   segment->start = 0;
 179   segment->stop = -1;
 180   segment->time = 0;
 181   segment->position = 0;
 182   segment->duration = -1;
 183 }
 184
 185 /**
 186  * gst_segment_do_seek:
 187  * @segment: a #GstSegment structure.
 188  * @rate: the rate of the segment.
 189  * @format: the format of the segment.
 190  * @flags: the segment flags for the segment
 191  * @start_type: the seek method
 192  * @start: the seek start value
 193  * @stop_type: the seek method
 194  * @stop: the seek stop value
 195  * @update: boolean holding whether position was updated.
 196  *
 197  * Update the segment structure with the field values of a seek event (see
 198  * gst_event_new_seek()).
 199  *
 200  * After calling this method, the segment field position and time will
 201  * contain the requested new position in the segment. The new requested
 202  * position in the segment depends on @rate and @start_type and @stop_type.
 203  *
 204  * For positive @rate, the new position in the segment is the new @segment
 205  * start field when it was updated with a @start_type different from
 206  * #GST_SEEK_TYPE_NONE. If no update was performed on @segment start position
 207  * (#GST_SEEK_TYPE_NONE), @start is ignored and @segment position is
 208  * unmodified.
 209  *
 210  * For negative @rate, the new position in the segment is the new @segment
 211  * stop field when it was updated with a @stop_type different from
 212  * #GST_SEEK_TYPE_NONE. If no stop was previously configured in the segment, the
 213  * duration of the segment will be used to update the stop position.
 214  * If no update was performed on @segment stop position (#GST_SEEK_TYPE_NONE),
 215  * @stop is ignored and @segment position is unmodified.
 216  *
 217  * The applied rate of the segment will be set to 1.0 by default.
 218  * If the caller can apply a rate change, it should update @segment
 219  * rate and applied_rate after calling this function.
 220  *
 221  * @update will be set to TRUE if a seek should be performed to the segment
 222  * position field. This field can be FALSE if, for example, only the @rate
 223  * has been changed but not the playback position.
 224  *
 225  * Returns: %TRUE if the seek could be performed.
 226  */
 227 gboolean
 228 gst_segment_do_seek (GstSegment * segment, gdouble rate,
 229     GstFormat format, GstSeekFlags flags,
 230     GstSeekType start_type, guint64 start,
 231     GstSeekType stop_type, guint64 stop, gboolean * update)
 232 {
 233   gboolean update_stop, update_start;
 234   guint64 position, base;
 235
 236   g_return_val_if_fail (rate != 0.0, FALSE);
 237   g_return_val_if_fail (segment != NULL, FALSE);
 238   g_return_val_if_fail (segment->format == format, FALSE);
 239
 240   update_start = update_stop = TRUE;
 241
 242   position = segment->position;
 243
 244   /* segment->start is never invalid */
 245   switch (start_type) {
 246     case GST_SEEK_TYPE_NONE:
 247       /* no update to segment, take previous start */
 248       start = segment->start;
 249       update_start = FALSE;
 250       break;
 251     case GST_SEEK_TYPE_SET:
 252       /* start holds desired position, map -1 to the start */
 253       if (start == -1)
 254         start = 0;
 255       break;
 256     case GST_SEEK_TYPE_END:
 257       if (segment->duration != -1) {
 258         /* add start to total length */
 259         start = segment->duration + start;
 260       } else {
 261         /* no update if duration unknown */
 262         start = segment->start;
 263         update_start = FALSE;
 264       }
 265       break;
 266   }
 267   /* bring in sane range */
 268   if (segment->duration != -1)
 269     start = MIN (start, segment->duration);
 270   else
 271     start = MAX (start, 0);
 272
 273   /* stop can be -1 if we have not configured a stop. */
 274   switch (stop_type) {
 275     case GST_SEEK_TYPE_NONE:
 276       stop = segment->stop;
 277       update_stop = FALSE;
 278       break;
 279     case GST_SEEK_TYPE_SET:
 280       /* stop holds required value */
 281       break;
 282     case GST_SEEK_TYPE_END:
 283       if (segment->duration != -1) {
 284         stop = segment->duration + stop;
 285       } else {
 286         stop = segment->stop;
 287         update_stop = FALSE;
 288       }
 289       break;
 290   }
 291
 292   /* if we have a valid stop time, make sure it is clipped */
 293   if (stop != -1) {
 294     if (segment->duration != -1)
 295       stop = CLAMP (stop, 0, segment->duration);
 296     else
 297       stop = MAX (stop, 0);
 298   }
 299
 300   /* we can't have stop before start */
 301   if (stop != -1) {
 302     if (start > stop) {
 303       g_return_val_if_fail (start <= stop, FALSE);
 304       GST_WARNING ("segment update failed: start(%" G_GUINT64_FORMAT
 305           ") > stop(%" G_GUINT64_FORMAT ")", start, stop);
 306       return FALSE;
 307     }
 308   }
 309
 310   if (flags & GST_SEEK_FLAG_FLUSH) {
 311     /* flush resets the running_time */
 312     base = 0;
 313   } else {
 314     /* make sure the position is inside the segment start/stop */
 315     position = CLAMP (position, segment->start, segment->stop);
 316
 317     /* remember the elapsed time */
 318     base = gst_segment_to_running_time (segment, format, position);
 319     GST_DEBUG ("updated segment.base: %" G_GUINT64_FORMAT, base);
 320   }
 321
 322   if (update_start && rate > 0.0) {
 323     position = start;
 324   }
 325   if (update_stop && rate < 0.0) {
 326     if (stop != -1)
 327       position = stop;
 328     else {
 329       if (segment->duration != -1)
 330         position = segment->duration;
 331       else
 332         position = 0;
 333     }
 334   }
 335
 336   /* set update arg to reflect update of position */
 337   if (update)
 338     *update = position != segment->position;
 339
 340   /* update new values */
 341   /* be explicit about our GstSeekFlag -> GstSegmentFlag conversion */
 342   segment->flags = GST_SEGMENT_FLAG_NONE;
 343   if ((flags & GST_SEEK_FLAG_FLUSH) != 0)
 344     segment->flags |= GST_SEGMENT_FLAG_RESET;
 345   if ((flags & GST_SEEK_FLAG_SKIP) != 0)
 346     segment->flags |= GST_SEGMENT_FLAG_SKIP;
 347   if ((flags & GST_SEEK_FLAG_SEGMENT) != 0)
 348     segment->flags |= GST_SEGMENT_FLAG_SEGMENT;
 349
 350   segment->rate = rate;
 351   segment->applied_rate = 1.0;
 352
 353   segment->base = base;
 354   if (rate > 0.0)
 355     segment->offset = position - start;
 356   else {
 357     if (stop != -1)
 358       segment->offset = stop - position;
 359     else if (segment->duration != -1)
 360       segment->offset = segment->duration - position;
 361     else
 362       segment->offset = 0;
 363   }
 364
 365   segment->start = start;
 366   segment->stop = stop;
 367   segment->time = start;
 368   segment->position = position;
 369
 370   GST_INFO ("segment updated: %" GST_SEGMENT_FORMAT, segment);
 371
 372   return TRUE;
 373 }
 374
 375 /**
 376  * gst_segment_to_stream_time:
 377  * @segment: a #GstSegment structure.
 378  * @format: the format of the segment.
 379  * @position: the position in the segment
 380  *
 381  * Translate @position to stream time using the currently configured
 382  * segment. The @position value must be between @segment start and
 383  * stop value.
 384  *
 385  * This function is typically used by elements that need to operate on
 386  * the stream time of the buffers it receives, such as effect plugins.
 387  * In those use cases, @position is typically the buffer timestamp or
 388  * clock time that one wants to convert to the stream time.
 389  * The stream time is always between 0 and the total duration of the
 390  * media stream.
 391  *
 392  * Returns: the position in stream_time or -1 when an invalid position
 393  * was given.
 394  */
 395 guint64
 396 gst_segment_to_stream_time (const GstSegment * segment, GstFormat format,
 397     guint64 position)
 398 {
 399   guint64 result, start, stop, time;
 400   gdouble abs_applied_rate;
 401
 402   /* format does not matter for -1 */
 403   if (G_UNLIKELY (position == -1))
 404     return -1;
 405
 406   g_return_val_if_fail (segment != NULL, -1);
 407   g_return_val_if_fail (segment->format == format, -1);
 408
 409   stop = segment->stop;
 410
 411   /* outside of the segment boundary stop */
 412   if (G_UNLIKELY (stop != -1 && position > stop))
 413     return -1;
 414
 415   start = segment->start;
 416
 417   /* before the segment boundary */
 418   if (G_UNLIKELY (position < start))
 419     return -1;
 420
 421   time = segment->time;
 422
 423   /* time must be known */
 424   if (G_UNLIKELY (time == -1))
 425     return -1;
 426
 427   /* bring to uncorrected position in segment */
 428   result = position - start;
 429
 430   abs_applied_rate = ABS (segment->applied_rate);
 431
 432   /* correct for applied rate if needed */
 433   if (G_UNLIKELY (abs_applied_rate != 1.0))
 434     result *= abs_applied_rate;
 435
 436   /* add or subtract from segment time based on applied rate */
 437   if (G_LIKELY (segment->applied_rate > 0.0)) {
 438     /* correct for segment time */
 439     result += time;
 440   } else {
 441     /* correct for segment time, clamp at 0. Streams with a negative
 442      * applied_rate have timestamps between start and stop, as usual, but have
 443      * the time member starting high and going backwards.  */
 444     if (G_LIKELY (time > result))
 445       result = time - result;
 446     else
 447       result = 0;
 448   }
 449
 450   return result;
 451 }
 452
 453 /**
 454  * gst_segment_to_running_time:
 455  * @segment: a #GstSegment structure.
 456  * @format: the format of the segment.
 457  * @position: the position in the segment
 458  *
 459  * Translate @position to the total running time using the currently configured
 460  * segment. Position is a value between @segment start and stop time.
 461  *
 462  * This function is typically used by elements that need to synchronize to the
 463  * global clock in a pipeline. The runnning time is a constantly increasing value
 464  * starting from 0. When gst_segment_init() is called, this value will reset to
 465  * 0.
 466  *
 467  * This function returns -1 if the position is outside of @segment start and stop.
 468  *
 469  * Returns: the position as the total running time or -1 when an invalid position
 470  * was given.
 471  */
 472 guint64
 473 gst_segment_to_running_time (const GstSegment * segment, GstFormat format,
 474     guint64 position)
 475 {
 476   guint64 result;
 477   guint64 start, stop;
 478   gdouble abs_rate;
 479
 480   if (G_UNLIKELY (position == -1)) {
 481     GST_WARNING ("invalid position (-1)");
 482     return -1;
 483   }
 484
 485   g_return_val_if_fail (segment != NULL, -1);
 486   g_return_val_if_fail (segment->format == format, -1);
 487
 488   start = segment->start;
 489
 490   if (segment->rate > 0.0)
 491     start += segment->offset;
 492
 493   /* before the segment boundary */
 494   if (G_UNLIKELY (position < start)) {
 495     GST_WARNING ("position(%" G_GUINT64_FORMAT ") < start(%" G_GUINT64_FORMAT
 496         ")", position, start);
 497     return -1;
 498   }
 499
 500   stop = segment->stop;
 501
 502   if (G_LIKELY (segment->rate > 0.0)) {
 503     /* after of the segment boundary */
 504     if (G_UNLIKELY (stop != -1 && position > stop)) {
 505       GST_WARNING ("position(%" G_GUINT64_FORMAT ") > stop(%" G_GUINT64_FORMAT
 506           ")", position, stop);
 507       return -1;
 508     }
 509
 510     /* bring to uncorrected position in segment */
 511     result = position - start;
 512   } else {
 513     /* cannot continue if no stop position set or outside of
 514      * the segment. */
 515     if (G_UNLIKELY (stop == -1)) {
 516       GST_WARNING ("invalid stop (-1)");
 517       return -1;
 518     }
 519
 520     stop -= segment->offset;
 521     if (G_UNLIKELY (position > stop)) {
 522       GST_WARNING ("position(%" G_GUINT64_FORMAT ") > stop(%" G_GUINT64_FORMAT
 523           ")", position, stop);
 524       return -1;
 525     }
 526
 527     /* bring to uncorrected position in segment */
 528     result = stop - position;
 529   }
 530
 531   /* scale based on the rate, avoid division by and conversion to
 532    * float when not needed */
 533   abs_rate = ABS (segment->rate);
 534   if (G_UNLIKELY (abs_rate != 1.0))
 535     result /= abs_rate;
 536
 537   /* correct for base of the segment */
 538   result += segment->base;
 539
 540   return result;
 541 }
 542
 543 /**
 544  * gst_segment_clip:
 545  * @segment: a #GstSegment structure.
 546  * @format: the format of the segment.
 547  * @start: the start position in the segment
 548  * @stop: the stop position in the segment
 549  * @clip_start: (out) (allow-none): the clipped start position in the segment
 550  * @clip_stop: (out) (allow-none): the clipped stop position in the segment
 551  *
 552  * Clip the given @start and @stop values to the segment boundaries given
 553  * in @segment. @start and @stop are compared and clipped to @segment
 554  * start and stop values.
 555  *
 556  * If the function returns FALSE, @start and @stop are known to fall
 557  * outside of @segment and @clip_start and @clip_stop are not updated.
 558  *
 559  * When the function returns TRUE, @clip_start and @clip_stop will be
 560  * updated. If @clip_start or @clip_stop are different from @start or @stop
 561  * respectively, the region fell partially in the segment.
 562  *
 563  * Note that when @stop is -1, @clip_stop will be set to the end of the
 564  * segment. Depending on the use case, this may or may not be what you want.
 565  *
 566  * Returns: TRUE if the given @start and @stop times fall partially or
 567  *     completely in @segment, FALSE if the values are completely outside
 568  *     of the segment.
 569  */
 570 gboolean
 571 gst_segment_clip (const GstSegment * segment, GstFormat format, guint64 start,
 572     guint64 stop, guint64 * clip_start, guint64 * clip_stop)
 573 {
 574   g_return_val_if_fail (segment != NULL, FALSE);
 575   g_return_val_if_fail (segment->format == format, FALSE);
 576
 577   /* if we have a stop position and a valid start and start is bigger,
 578    * we're outside of the segment */
 579   if (G_UNLIKELY (segment->stop != -1 && start != -1 && start >= segment->stop))
 580     return FALSE;
 581
 582   /* if a stop position is given and is before the segment start,
 583    * we're outside of the segment. Special case is were start
 584    * and stop are equal to the segment start. In that case we
 585    * are inside the segment. */
 586   if (G_UNLIKELY (stop != -1 && (stop < segment->start || (start != stop
 587                   && stop == segment->start))))
 588     return FALSE;
 589
 590   if (clip_start) {
 591     if (start == -1)
 592       *clip_start = -1;
 593     else
 594       *clip_start = MAX (start, segment->start);
 595   }
 596
 597   if (clip_stop) {
 598     if (stop == -1)
 599       *clip_stop = segment->stop;
 600     else if (segment->stop == -1)
 601       *clip_stop = stop;
 602     else
 603       *clip_stop = MIN (stop, segment->stop);
 604   }
 605
 606   return TRUE;
 607 }
 608
 609 /**
 610  * gst_segment_to_position:
 611  * @segment: a #GstSegment structure.
 612  * @format: the format of the segment.
 613  * @running_time: the running_time in the segment
 614  *
 615  * Convert @running_time into a position in the segment so that
 616  * gst_segment_to_running_time() with that position returns @running_time.
 617  *
 618  * Returns: the position in the segment for @running_time. This function returns
 619  * -1 when @running_time is -1 or when it is not inside @segment.
 620  */
 621 guint64
 622 gst_segment_to_position (const GstSegment * segment, GstFormat format,
 623     guint64 running_time)
 624 {
 625   guint64 result;
 626   guint64 start, stop, base;
 627   gdouble abs_rate;
 628
 629   if (G_UNLIKELY (running_time == -1))
 630     return -1;
 631
 632   g_return_val_if_fail (segment != NULL, -1);
 633   g_return_val_if_fail (segment->format == format, FALSE);
 634
 635   base = segment->base;
 636
 637   /* this running_time was for a previous segment */
 638   if (running_time < base)
 639     return -1;
 640
 641   /* start by subtracting the base time */
 642   result = running_time - base;
 643
 644   /* move into the segment at the right rate */
 645   abs_rate = ABS (segment->rate);
 646   if (G_UNLIKELY (abs_rate != 1.0))
 647     result = ceil (result * abs_rate);
 648
 649   start = segment->start;
 650   stop = segment->stop;
 651
 652   if (G_LIKELY (segment->rate > 0.0)) {
 653     /* bring to corrected position in segment */
 654     result += start;
 655
 656     /* outside of the segment boundary stop */
 657     if (G_UNLIKELY (stop != -1 && result > stop))
 658       return -1;
 659   } else {
 660     /* cannot continue if no stop position set or outside of
 661      * the segment. */
 662     if (G_UNLIKELY (stop == -1 || result + start > stop))
 663       return -1;
 664
 665     /* bring to corrected position in segment */
 666     result = stop - result;
 667   }
 668   return result;
 669 }
 670
 671
 672 /**
 673  * gst_segment_set_running_time:
 674  * @segment: a #GstSegment structure.
 675  * @format: the format of the segment.
 676  * @running_time: the running_time in the segment
 677  *
 678  * Adjust the start/stop and base values of @segment such that the next valid
 679  * buffer will be one with @running_time.
 680  *
 681  * Returns: %TRUE if the segment could be updated successfully. If %FALSE is
 682  * returned, @running_time is -1 or not in @segment.
 683  */
 684 gboolean
 685 gst_segment_set_running_time (GstSegment * segment, GstFormat format,
 686     guint64 running_time)
 687 {
 688   guint64 position;
 689   guint64 start, stop;
 690
 691   /* start by bringing the running_time into the segment position */
 692   position = gst_segment_to_position (segment, format, running_time);
 693
 694   /* we must have a valid position now */
 695   if (G_UNLIKELY (position == -1))
 696     return FALSE;
 697
 698   start = segment->start;
 699   stop = segment->stop;
 700
 701   if (G_LIKELY (segment->rate > 0.0)) {
 702     /* update the start and time values */
 703     start = position;
 704   } else {
 705     /* reverse, update stop */
 706     stop = position;
 707   }
 708   /* and base time is exactly the running time */
 709   segment->time = gst_segment_to_stream_time (segment, format, start);
 710   segment->start = start;
 711   segment->stop = stop;
 712   segment->base = running_time;
 713
 714   return TRUE;
 715 }