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,
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  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
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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., 59 Temple Place - Suite 330,
  19  * Boston, MA 02111-1307, 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  * If the segment is used for managing seeks, the segment duration should be set with
  56  * gst_segment_set_duration(). The public duration field contains the duration of the
  57  * segment. When using the segment for seeking, the start and time members should
  58  * normally be left to their default 0 value. The stop position is left to -1 unless
  59  * explicitly configured to a different value after a seek event.
  60  *
  61  * The current position in the segment should be set by changing the position
  62  * member in the structure.
  63  *
  64  * For elements that perform seeks, the current segment should be updated with the
  65  * gst_segment_do_seek() and the values from the seek event. This method will update
  66  * all the segment fields. The position field will contain the new playback position.
  67  * If the cur_type was different from GST_SEEK_TYPE_NONE, playback continues from
  68  * the position position, possibly with updated flags or rate.
  69  *
  70  * For elements that want to use #GstSegment to track the playback region,
  71  * update the segment fields with the information from the newsegment event.
  72  * The gst_segment_clip() method can be used to check and clip
  73  * the media data to the segment boundaries.
  74  *
  75  * For elements that want to synchronize to the pipeline clock, gst_segment_to_running_time()
  76  * can be used to convert a timestamp to a value that can be used to synchronize
  77  * to the clock. This function takes into account the base as well as
  78  * any rate or applied_rate conversions.
  79  *
  80  * For elements that need to perform operations on media data in stream_time,
  81  * gst_segment_to_stream_time() can be used to convert a timestamp and the segment
  82  * info to stream time (which is always between 0 and the duration of the stream).
  83  *
  84  * Last reviewed on 2012-03-29 (0.11.3)
  85  */
  86
  87 /**
  88  * gst_segment_copy:
  89  * @segment: (transfer none): a #GstSegment
  90  *
  91  * Create a copy of given @segment.
  92  *
  93  * Free-function: gst_segment_free
  94  *
  95  * Returns: (transfer full): a new #GstSegment, free with gst_segment_free().
  96  *
  97  * Since: 0.10.20
  98  */
  99 GstSegment *
 100 gst_segment_copy (const GstSegment * segment)
 101 {
 102   GstSegment *result = NULL;
 103
 104   if (segment) {
 105     result = (GstSegment *) g_slice_copy (sizeof (GstSegment), segment);
 106   }
 107   return result;
 108 }
 109
 110 /**
 111  * gst_segment_copy_into:
 112  * @src: (transfer none): a #GstSegment
 113  * @dest: (transfer none): a #GstSegment
 114  *
 115  * Copy the contents of @src into @dest.
 116  */
 117 void
 118 gst_segment_copy_into (const GstSegment * src, GstSegment * dest)
 119 {
 120   memcpy (dest, src, sizeof (GstSegment));
 121 }
 122
 123 G_DEFINE_BOXED_TYPE (GstSegment, gst_segment,
 124     (GBoxedCopyFunc) gst_segment_copy, (GBoxedFreeFunc) gst_segment_free);
 125
 126 /**
 127  * gst_segment_new:
 128  *
 129  * Allocate a new #GstSegment structure and initialize it using
 130  * gst_segment_init().
 131  *
 132  * Free-function: gst_segment_free
 133  *
 134  * Returns: (transfer full): a new #GstSegment, free with gst_segment_free().
 135  */
 136 GstSegment *
 137 gst_segment_new (void)
 138 {
 139   GstSegment *result;
 140
 141   result = g_slice_new0 (GstSegment);
 142   gst_segment_init (result, GST_FORMAT_UNDEFINED);
 143
 144   return result;
 145 }
 146
 147 /**
 148  * gst_segment_free:
 149  * @segment: (in) (transfer full): a #GstSegment
 150  *
 151  * Free the allocated segment @segment.
 152  */
 153 void
 154 gst_segment_free (GstSegment * segment)
 155 {
 156   g_slice_free (GstSegment, segment);
 157 }
 158
 159 /**
 160  * gst_segment_init:
 161  * @segment: a #GstSegment structure.
 162  * @format: the format of the segment.
 163  *
 164  * The start/last_stop positions are set to 0 and the stop/duration
 165  * fields are set to -1 (unknown). The default rate of 1.0 and no
 166  * flags are set.
 167  *
 168  * Initialize @segment to its default values.
 169  */
 170 void
 171 gst_segment_init (GstSegment * segment, GstFormat format)
 172 {
 173   g_return_if_fail (segment != NULL);
 174
 175   segment->flags = GST_SEGMENT_FLAG_NONE;
 176   segment->rate = 1.0;
 177   segment->applied_rate = 1.0;
 178   segment->format = format;
 179   segment->base = 0;
 180   segment->start = 0;
 181   segment->stop = -1;
 182   segment->time = 0;
 183   segment->position = 0;
 184   segment->duration = -1;
 185 }
 186
 187 /**
 188  * gst_segment_do_seek:
 189  * @segment: a #GstSegment structure.
 190  * @rate: the rate of the segment.
 191  * @format: the format of the segment.
 192  * @flags: the segment flags for the segment
 193  * @start_type: the seek method
 194  * @start: the seek start value
 195  * @stop_type: the seek method
 196  * @stop: the seek stop value
 197  * @update: boolean holding whether position was updated.
 198  *
 199  * Update the segment structure with the field values of a seek event (see
 200  * gst_event_new_seek()).
 201  *
 202  * After calling this method, the segment field position and time will
 203  * contain the requested new position in the segment. The new requested
 204  * position in the segment depends on @rate and @start_type and @stop_type.
 205  *
 206  * For positive @rate, the new position in the segment is the new @segment
 207  * start field when it was updated with a @start_type different from
 208  * #GST_SEEK_TYPE_NONE. If no update was performed on @segment start position
 209  * (#GST_SEEK_TYPE_NONE), @start is ignored and @segment position is
 210  * unmodified.
 211  *
 212  * For negative @rate, the new position in the segment is the new @segment
 213  * stop field when it was updated with a @stop_type different from
 214  * #GST_SEEK_TYPE_NONE. If no stop was previously configured in the segment, the
 215  * duration of the segment will be used to update the stop position.
 216  * If no update was performed on @segment stop position (#GST_SEEK_TYPE_NONE),
 217  * @stop is ignored and @segment position is unmodified.
 218  *
 219  * The applied rate of the segment will be set to 1.0 by default.
 220  * If the caller can apply a rate change, it should update @segment
 221  * rate and applied_rate after calling this function.
 222  *
 223  * @update will be set to TRUE if a seek should be performed to the segment
 224  * position field. This field can be FALSE if, for example, only the @rate
 225  * has been changed but not the playback position.
 226  *
 227  * Returns: %TRUE if the seek could be performed.
 228  */
 229 gboolean
 230 gst_segment_do_seek (GstSegment * segment, gdouble rate,
 231     GstFormat format, GstSeekFlags flags,
 232     GstSeekType start_type, guint64 start,
 233     GstSeekType stop_type, guint64 stop, gboolean * update)
 234 {
 235   gboolean update_stop, update_start;
 236   guint64 position, base;
 237
 238   g_return_val_if_fail (rate != 0.0, FALSE);
 239   g_return_val_if_fail (segment != NULL, FALSE);
 240   g_return_val_if_fail (segment->format == format, FALSE);
 241
 242   update_start = update_stop = TRUE;
 243
 244   position = segment->position;
 245
 246   if (flags & GST_SEEK_FLAG_FLUSH) {
 247     /* flush resets the running_time */
 248     base = 0;
 249   } else {
 250     base = gst_segment_to_running_time (segment, format, position);
 251   }
 252
 253   /* segment->start is never invalid */
 254   switch (start_type) {
 255     case GST_SEEK_TYPE_NONE:
 256       /* no update to segment, take previous start */
 257       start = segment->start;
 258       update_start = FALSE;
 259       break;
 260     case GST_SEEK_TYPE_SET:
 261       /* start holds desired position, map -1 to the start */
 262       if (start == -1)
 263         start = 0;
 264       break;
 265     case GST_SEEK_TYPE_END:
 266       if (segment->duration != -1) {
 267         /* add start to total length */
 268         start = segment->duration + start;
 269       } else {
 270         /* no update if duration unknown */
 271         start = segment->start;
 272         update_start = FALSE;
 273       }
 274       break;
 275   }
 276   /* bring in sane range */
 277   if (segment->duration != -1)
 278     start = MIN (start, segment->duration);
 279   else
 280     start = MAX (start, 0);
 281
 282   /* stop can be -1 if we have not configured a stop. */
 283   switch (stop_type) {
 284     case GST_SEEK_TYPE_NONE:
 285       stop = segment->stop;
 286       update_stop = FALSE;
 287       break;
 288     case GST_SEEK_TYPE_SET:
 289       /* stop holds required value */
 290       break;
 291     case GST_SEEK_TYPE_END:
 292       if (segment->duration != -1) {
 293         stop = segment->duration + stop;
 294       } else {
 295         stop = segment->stop;
 296         update_stop = FALSE;
 297       }
 298       break;
 299   }
 300
 301   /* if we have a valid stop time, make sure it is clipped */
 302   if (stop != -1) {
 303     if (segment->duration != -1)
 304       stop = CLAMP (stop, 0, segment->duration);
 305     else
 306       stop = MAX (stop, 0);
 307   }
 308
 309   /* we can't have stop before start */
 310   if (stop != -1) {
 311     if (start > stop) {
 312       g_return_val_if_fail (start <= stop, FALSE);
 313       return FALSE;
 314     }
 315   }
 316
 317   segment->rate = rate;
 318   segment->applied_rate = 1.0;
 319   segment->base = base;
 320   /* be explicit about our GstSeekFlag -> GstSegmentFlag conversion */
 321   segment->flags = GST_SEGMENT_FLAG_NONE;
 322   if ((flags & GST_SEEK_FLAG_FLUSH) != 0)
 323     segment->flags |= GST_SEGMENT_FLAG_RESET;
 324   if ((flags & GST_SEEK_FLAG_SKIP) != 0)
 325     segment->flags |= GST_SEGMENT_FLAG_SKIP;
 326   if ((flags & GST_SEEK_FLAG_SEGMENT) != 0)
 327     segment->flags |= GST_SEGMENT_FLAG_SEGMENT;
 328   segment->start = start;
 329   segment->stop = stop;
 330   segment->time = start;
 331
 332   if (update_start && rate > 0.0) {
 333     position = start;
 334   }
 335   if (update_stop && rate < 0.0) {
 336     if (stop != -1)
 337       position = stop;
 338     else {
 339       if (segment->duration != -1)
 340         position = segment->duration;
 341       else
 342         position = 0;
 343     }
 344   }
 345   /* set update arg to reflect update of position */
 346   if (update)
 347     *update = position != segment->position;
 348
 349   /* update new position */
 350   segment->position = position;
 351
 352   return TRUE;
 353 }
 354
 355 /**
 356  * gst_segment_to_stream_time:
 357  * @segment: a #GstSegment structure.
 358  * @format: the format of the segment.
 359  * @position: the position in the segment
 360  *
 361  * Translate @position to stream time using the currently configured
 362  * segment. The @position value must be between @segment start and
 363  * stop value.
 364  *
 365  * This function is typically used by elements that need to operate on
 366  * the stream time of the buffers it receives, such as effect plugins.
 367  * In those use cases, @position is typically the buffer timestamp or
 368  * clock time that one wants to convert to the stream time.
 369  * The stream time is always between 0 and the total duration of the
 370  * media stream.
 371  *
 372  * Returns: the position in stream_time or -1 when an invalid position
 373  * was given.
 374  */
 375 guint64
 376 gst_segment_to_stream_time (const GstSegment * segment, GstFormat format,
 377     guint64 position)
 378 {
 379   guint64 result, start, stop, time;
 380   gdouble abs_applied_rate;
 381
 382   /* format does not matter for -1 */
 383   if (G_UNLIKELY (position == -1))
 384     return -1;
 385
 386   g_return_val_if_fail (segment != NULL, -1);
 387   g_return_val_if_fail (segment->format == format, -1);
 388
 389   /* if we have the position for the same format as the segment, we can compare
 390    * the start and stop values, otherwise we assume 0 and -1 */
 391   if (G_LIKELY (segment->format == format)) {
 392     start = segment->start;
 393     stop = segment->stop;
 394     time = segment->time;
 395   } else {
 396     start = 0;
 397     stop = -1;
 398     time = 0;
 399   }
 400
 401   /* outside of the segment boundary stop */
 402   if (G_UNLIKELY (stop != -1 && position > stop))
 403     return -1;
 404
 405   /* before the segment boundary */
 406   if (G_UNLIKELY (position < start))
 407     return -1;
 408
 409   /* time must be known */
 410   if (G_UNLIKELY (time == -1))
 411     return -1;
 412
 413   /* bring to uncorrected position in segment */
 414   result = position - start;
 415
 416   abs_applied_rate = ABS (segment->applied_rate);
 417
 418   /* correct for applied rate if needed */
 419   if (G_UNLIKELY (abs_applied_rate != 1.0))
 420     result *= abs_applied_rate;
 421
 422   /* add or subtract from segment time based on applied rate */
 423   if (G_LIKELY (segment->applied_rate > 0.0)) {
 424     /* correct for segment time */
 425     result += time;
 426   } else {
 427     /* correct for segment time, clamp at 0. Streams with a negative
 428      * applied_rate have timestamps between start and stop, as usual, but have
 429      * the time member starting high and going backwards.  */
 430     if (G_LIKELY (time > result))
 431       result = time - result;
 432     else
 433       result = 0;
 434   }
 435
 436   return result;
 437 }
 438
 439 /**
 440  * gst_segment_to_running_time:
 441  * @segment: a #GstSegment structure.
 442  * @format: the format of the segment.
 443  * @position: the position in the segment
 444  *
 445  * Translate @position to the total running time using the currently configured
 446  * and previously accumulated segments. Position is a value between @segment
 447  * start and stop time.
 448  *
 449  * This function is typically used by elements that need to synchronize to the
 450  * global clock in a pipeline. The runnning time is a constantly increasing value
 451  * starting from 0. When gst_segment_init() is called, this value will reset to
 452  * 0.
 453  *
 454  * This function returns -1 if the position is outside of @segment start and stop.
 455  *
 456  * Returns: the position as the total running time or -1 when an invalid position
 457  * was given.
 458  */
 459 guint64
 460 gst_segment_to_running_time (const GstSegment * segment, GstFormat format,
 461     guint64 position)
 462 {
 463   guint64 result;
 464   guint64 start, stop, base;
 465   gdouble abs_rate;
 466
 467   if (G_UNLIKELY (position == -1))
 468     return -1;
 469
 470   g_return_val_if_fail (segment != NULL, -1);
 471   g_return_val_if_fail (segment->format == format, -1);
 472
 473   /* if we have the position for the same format as the segment, we can compare
 474    * the start and stop values, otherwise we assume 0 and -1 */
 475   if (G_LIKELY (segment->format == format)) {
 476     start = segment->start;
 477     stop = segment->stop;
 478     base = segment->base;
 479   } else {
 480     start = 0;
 481     stop = -1;
 482     base = 0;
 483   }
 484
 485   /* before the segment boundary */
 486   if (G_UNLIKELY (position < start))
 487     return -1;
 488
 489   if (G_LIKELY (segment->rate > 0.0)) {
 490     /* outside of the segment boundary stop */
 491     if (G_UNLIKELY (stop != -1 && position > stop))
 492       return -1;
 493
 494     /* bring to uncorrected position in segment */
 495     result = position - start;
 496   } else {
 497     /* cannot continue if no stop position set or outside of
 498      * the segment. */
 499     if (G_UNLIKELY (stop == -1 || position > stop))
 500       return -1;
 501
 502     /* bring to uncorrected position in segment */
 503     result = stop - position;
 504   }
 505
 506   /* scale based on the rate, avoid division by and conversion to
 507    * float when not needed */
 508   abs_rate = ABS (segment->rate);
 509   if (G_UNLIKELY (abs_rate != 1.0))
 510     result /= abs_rate;
 511
 512   /* correct for base of the segment */
 513   result += base;
 514
 515   return result;
 516 }
 517
 518 /**
 519  * gst_segment_clip:
 520  * @segment: a #GstSegment structure.
 521  * @format: the format of the segment.
 522  * @start: the start position in the segment
 523  * @stop: the stop position in the segment
 524  * @clip_start: (out) (allow-none): the clipped start position in the segment
 525  * @clip_stop: (out) (allow-none): the clipped stop position in the segment
 526  *
 527  * Clip the given @start and @stop values to the segment boundaries given
 528  * in @segment. @start and @stop are compared and clipped to @segment
 529  * start and stop values.
 530  *
 531  * If the function returns FALSE, @start and @stop are known to fall
 532  * outside of @segment and @clip_start and @clip_stop are not updated.
 533  *
 534  * When the function returns TRUE, @clip_start and @clip_stop will be
 535  * updated. If @clip_start or @clip_stop are different from @start or @stop
 536  * respectively, the region fell partially in the segment.
 537  *
 538  * Note that when @stop is -1, @clip_stop will be set to the end of the
 539  * segment. Depending on the use case, this may or may not be what you want.
 540  *
 541  * Returns: TRUE if the given @start and @stop times fall partially or
 542  *     completely in @segment, FALSE if the values are completely outside
 543  *     of the segment.
 544  */
 545 gboolean
 546 gst_segment_clip (const GstSegment * segment, GstFormat format, guint64 start,
 547     guint64 stop, guint64 * clip_start, guint64 * clip_stop)
 548 {
 549   g_return_val_if_fail (segment != NULL, FALSE);
 550   g_return_val_if_fail (segment->format == format, FALSE);
 551
 552   /* if we have a stop position and a valid start and start is bigger,
 553    * we're outside of the segment */
 554   if (G_UNLIKELY (segment->stop != -1 && start != -1 && start >= segment->stop))
 555     return FALSE;
 556
 557   /* if a stop position is given and is before the segment start,
 558    * we're outside of the segment. Special case is were start
 559    * and stop are equal to the segment start. In that case we
 560    * are inside the segment. */
 561   if (G_UNLIKELY (stop != -1 && (stop < segment->start || (start != stop
 562                   && stop == segment->start))))
 563     return FALSE;
 564
 565   if (clip_start) {
 566     if (start == -1)
 567       *clip_start = -1;
 568     else
 569       *clip_start = MAX (start, segment->start);
 570   }
 571
 572   if (clip_stop) {
 573     if (stop == -1)
 574       *clip_stop = segment->stop;
 575     else if (segment->stop == -1)
 576       *clip_stop = stop;
 577     else
 578       *clip_stop = MIN (stop, segment->stop);
 579   }
 580
 581   return TRUE;
 582 }
 583
 584 /**
 585  * gst_segment_to_position:
 586  * @segment: a #GstSegment structure.
 587  * @format: the format of the segment.
 588  * @running_time: the running_time in the segment
 589  *
 590  * Convert @running_time into a position in the segment so that
 591  * gst_segment_to_running_time() with that position returns @running_time.
 592  *
 593  * Returns: the position in the segment for @running_time. This function returns
 594  * -1 when @running_time is -1 or when it is not inside @segment.
 595  *
 596  * Since: 0.10.24
 597  */
 598 guint64
 599 gst_segment_to_position (const GstSegment * segment, GstFormat format,
 600     guint64 running_time)
 601 {
 602   guint64 result;
 603   guint64 start, stop, base;
 604   gdouble abs_rate;
 605
 606   if (G_UNLIKELY (running_time == -1))
 607     return -1;
 608
 609   g_return_val_if_fail (segment != NULL, -1);
 610   g_return_val_if_fail (segment->format == format, FALSE);
 611
 612   /* if we have the position for the same format as the segment, we can compare
 613    * the start and stop values, otherwise we assume 0 and -1 */
 614   if (G_LIKELY (segment->format == format)) {
 615     start = segment->start;
 616     stop = segment->stop;
 617     base = segment->base;
 618   } else {
 619     start = 0;
 620     stop = -1;
 621     base = 0;
 622   }
 623
 624   /* this running_time was for a previous segment */
 625   if (running_time < base)
 626     return -1;
 627
 628   /* start by subtracting the base time */
 629   result = running_time - base;
 630
 631   /* move into the segment at the right rate */
 632   abs_rate = ABS (segment->rate);
 633   if (G_UNLIKELY (abs_rate != 1.0))
 634     result = ceil (result * abs_rate);
 635
 636   if (G_LIKELY (segment->rate > 0.0)) {
 637     /* bring to corrected position in segment */
 638     result += start;
 639
 640     /* outside of the segment boundary stop */
 641     if (G_UNLIKELY (stop != -1 && result > stop))
 642       return -1;
 643   } else {
 644     /* cannot continue if no stop position set or outside of
 645      * the segment. */
 646     if (G_UNLIKELY (stop == -1 || result + start > stop))
 647       return -1;
 648
 649     /* bring to corrected position in segment */
 650     result = stop - result;
 651   }
 652   return result;
 653 }
 654
 655
 656 /**
 657  * gst_segment_set_running_time:
 658  * @segment: a #GstSegment structure.
 659  * @format: the format of the segment.
 660  * @running_time: the running_time in the segment
 661  *
 662  * Adjust the start/stop and base values of @segment such that the next valid
 663  * buffer will be one with @running_time.
 664  *
 665  * Returns: %TRUE if the segment could be updated successfully. If %FALSE is
 666  * returned, @running_time is -1 or not in @segment.
 667  *
 668  * Since: 0.10.24
 669  */
 670 gboolean
 671 gst_segment_set_running_time (GstSegment * segment, GstFormat format,
 672     guint64 running_time)
 673 {
 674   guint64 position;
 675   guint64 start, stop;
 676
 677   /* start by bringing the running_time into the segment position */
 678   position = gst_segment_to_position (segment, format, running_time);
 679
 680   /* we must have a valid position now */
 681   if (G_UNLIKELY (position == -1))
 682     return FALSE;
 683
 684   start = segment->start;
 685   stop = segment->stop;
 686
 687   if (G_LIKELY (segment->rate > 0.0)) {
 688     /* update the start and time values */
 689     start = position;
 690   } else {
 691     /* reverse, update stop */
 692     stop = position;
 693   }
 694   /* and base time is exactly the running time */
 695   segment->time = gst_segment_to_stream_time (segment, format, start);
 696   segment->start = start;
 697   segment->stop = stop;
 698   segment->base = running_time;
 699
 700   return TRUE;
 701 }