Upstream version 7.36.149.0
[platform/framework/web/crosswalk.git] / src / media / base / pipeline.h
1 // Copyright (c) 2012 The Chromium Authors. All rights reserved.
2 // Use of this source code is governed by a BSD-style license that can be
3 // found in the LICENSE file.
4
5 #ifndef MEDIA_BASE_PIPELINE_H_
6 #define MEDIA_BASE_PIPELINE_H_
7
8 #include <string>
9
10 #include "base/gtest_prod_util.h"
11 #include "base/synchronization/condition_variable.h"
12 #include "base/synchronization/lock.h"
13 #include "base/threading/thread_checker.h"
14 #include "base/time/default_tick_clock.h"
15 #include "media/base/audio_renderer.h"
16 #include "media/base/demuxer.h"
17 #include "media/base/media_export.h"
18 #include "media/base/pipeline_status.h"
19 #include "media/base/ranges.h"
20 #include "media/base/serial_runner.h"
21 #include "ui/gfx/size.h"
22
23 namespace base {
24 class SingleThreadTaskRunner;
25 class TimeDelta;
26 }
27
28 namespace media {
29
30 class Clock;
31 class FilterCollection;
32 class MediaLog;
33 class TextRenderer;
34 class TextTrackConfig;
35 class VideoRenderer;
36
37 // Metadata describing a pipeline once it has been initialized.
38 struct PipelineMetadata {
39   PipelineMetadata() : has_audio(false), has_video(false) {}
40
41   bool has_audio;
42   bool has_video;
43   gfx::Size natural_size;
44   base::Time timeline_offset;
45 };
46
47 typedef base::Callback<void(PipelineMetadata)> PipelineMetadataCB;
48
49 // Pipeline runs the media pipeline.  Filters are created and called on the
50 // task runner injected into this object. Pipeline works like a state
51 // machine to perform asynchronous initialization, pausing, seeking and playing.
52 //
53 // Here's a state diagram that describes the lifetime of this object.
54 //
55 //   [ *Created ]                       [ Any State ]
56 //         | Start()                         | Stop() / SetError()
57 //         V                                 V
58 //   [ InitXXX (for each filter) ]      [ Stopping ]
59 //         |                                 |
60 //         V                                 V
61 //   [ InitPreroll ]                    [ Stopped ]
62 //         |
63 //         V
64 //   [ Starting ] <-- [ Seeking ]
65 //         |               ^
66 //         V               |
67 //   [ Started ] ----------'
68 //                 Seek()
69 //
70 // Initialization is a series of state transitions from "Created" through each
71 // filter initialization state.  When all filter initialization states have
72 // completed, we are implicitly in a "Paused" state.  At that point we simulate
73 // a Seek() to the beginning of the media to give filters a chance to preroll.
74 // From then on the normal Seek() transitions are carried out and we start
75 // playing the media.
76 //
77 // If any error ever happens, this object will transition to the "Error" state
78 // from any state. If Stop() is ever called, this object will transition to
79 // "Stopped" state.
80 class MEDIA_EXPORT Pipeline : public DemuxerHost {
81  public:
82   // Constructs a media pipeline that will execute on |task_runner|.
83   Pipeline(const scoped_refptr<base::SingleThreadTaskRunner>& task_runner,
84            MediaLog* media_log);
85   virtual ~Pipeline();
86
87   // Build a pipeline to using the given filter collection to construct a filter
88   // chain, executing |seek_cb| when the initial seek/preroll has completed.
89   //
90   // |filter_collection| must be a complete collection containing a demuxer,
91   // audio/video decoders, and audio/video renderers. Failing to do so will
92   // result in a crash.
93   //
94   // The following permanent callbacks will be executed as follows up until
95   // Stop() has completed:
96   //   |ended_cb| will be executed whenever the media reaches the end.
97   //   |error_cb| will be executed whenever an error occurs but hasn't been
98   //              reported already through another callback.
99   //   |metadata_cb| will be executed when the content duration, container video
100   //                 size, start time, and whether the content has audio and/or
101   //                 video in supported formats are known.
102   //   |preroll_completed_cb| will be executed when all renderers have buffered
103   //                          enough data to satisfy preroll and are ready to
104   //                          start playback.
105   //   |duration_change_cb| optional callback that will be executed whenever the
106   //                        presentation duration changes.
107   // It is an error to call this method after the pipeline has already started.
108   void Start(scoped_ptr<FilterCollection> filter_collection,
109              const base::Closure& ended_cb,
110              const PipelineStatusCB& error_cb,
111              const PipelineStatusCB& seek_cb,
112              const PipelineMetadataCB& metadata_cb,
113              const base::Closure& preroll_completed_cb,
114              const base::Closure& duration_change_cb);
115
116   // Asynchronously stops the pipeline, executing |stop_cb| when the pipeline
117   // teardown has completed.
118   //
119   // Stop() must complete before destroying the pipeline. It it permissible to
120   // call Stop() at any point during the lifetime of the pipeline.
121   //
122   // It is safe to delete the pipeline during the execution of |stop_cb|.
123   void Stop(const base::Closure& stop_cb);
124
125   // Attempt to seek to the position specified by time.  |seek_cb| will be
126   // executed when the all filters in the pipeline have processed the seek.
127   //
128   // Clients are expected to call GetMediaTime() to check whether the seek
129   // succeeded.
130   //
131   // It is an error to call this method if the pipeline has not started.
132   void Seek(base::TimeDelta time, const PipelineStatusCB& seek_cb);
133
134   // Returns true if the pipeline has been started via Start().  If IsRunning()
135   // returns true, it is expected that Stop() will be called before destroying
136   // the pipeline.
137   bool IsRunning() const;
138
139   // Gets the current playback rate of the pipeline.  When the pipeline is
140   // started, the playback rate will be 0.0f.  A rate of 1.0f indicates
141   // that the pipeline is rendering the media at the standard rate.  Valid
142   // values for playback rate are >= 0.0f.
143   float GetPlaybackRate() const;
144
145   // Attempt to adjust the playback rate. Setting a playback rate of 0.0f pauses
146   // all rendering of the media.  A rate of 1.0f indicates a normal playback
147   // rate.  Values for the playback rate must be greater than or equal to 0.0f.
148   //
149   // TODO(scherkus): What about maximum rate?  Does HTML5 specify a max?
150   void SetPlaybackRate(float playback_rate);
151
152   // Gets the current volume setting being used by the audio renderer.  When
153   // the pipeline is started, this value will be 1.0f.  Valid values range
154   // from 0.0f to 1.0f.
155   float GetVolume() const;
156
157   // Attempt to set the volume of the audio renderer.  Valid values for volume
158   // range from 0.0f (muted) to 1.0f (full volume).  This value affects all
159   // channels proportionately for multi-channel audio streams.
160   void SetVolume(float volume);
161
162   // Returns the current media playback time, which progresses from 0 until
163   // GetMediaDuration().
164   base::TimeDelta GetMediaTime() const;
165
166   // Get approximate time ranges of buffered media.
167   Ranges<base::TimeDelta> GetBufferedTimeRanges();
168
169   // Get the duration of the media in microseconds.  If the duration has not
170   // been determined yet, then returns 0.
171   base::TimeDelta GetMediaDuration() const;
172
173   // Return true if loading progress has been made since the last time this
174   // method was called.
175   bool DidLoadingProgress() const;
176
177   // Gets the current pipeline statistics.
178   PipelineStatistics GetStatistics() const;
179
180   void SetClockForTesting(Clock* clock);
181   void SetErrorForTesting(PipelineStatus status);
182
183  private:
184   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(PipelineTest, GetBufferedTimeRanges);
185   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(PipelineTest, EndedCallback);
186   FRIEND_TEST_ALL_PREFIXES(PipelineTest, AudioStreamShorterThanVideo);
187   friend class MediaLog;
188
189   // Pipeline states, as described above.
190   enum State {
191     kCreated,
192     kInitDemuxer,
193     kInitAudioRenderer,
194     kInitVideoRenderer,
195     kInitPrerolling,
196     kSeeking,
197     kStarting,
198     kStarted,
199     kStopping,
200     kStopped,
201   };
202
203   // Updates |state_|. All state transitions should use this call.
204   void SetState(State next_state);
205
206   static const char* GetStateString(State state);
207   State GetNextState() const;
208
209   // Helper method that runs & resets |seek_cb_| and resets |seek_timestamp_|
210   // and |seek_pending_|.
211   void FinishSeek();
212
213   // DemuxerHost implementaion.
214   virtual void AddBufferedTimeRange(base::TimeDelta start,
215                                     base::TimeDelta end) OVERRIDE;
216   virtual void SetDuration(base::TimeDelta duration) OVERRIDE;
217   virtual void OnDemuxerError(PipelineStatus error) OVERRIDE;
218   virtual void AddTextStream(DemuxerStream* text_stream,
219                              const TextTrackConfig& config) OVERRIDE;
220   virtual void RemoveTextStream(DemuxerStream* text_stream) OVERRIDE;
221
222   // Initiates teardown sequence in response to a runtime error.
223   //
224   // Safe to call from any thread.
225   void SetError(PipelineStatus error);
226
227   // Callbacks executed when a renderer has ended.
228   void OnAudioRendererEnded();
229   void OnVideoRendererEnded();
230   void OnTextRendererEnded();
231
232   // Callback executed by filters to update statistics.
233   void OnUpdateStatistics(const PipelineStatistics& stats);
234
235   // Callback executed by audio renderer to update clock time.
236   void OnAudioTimeUpdate(base::TimeDelta time, base::TimeDelta max_time);
237
238   // Callback executed by video renderer to update clock time.
239   void OnVideoTimeUpdate(base::TimeDelta max_time);
240
241   // The following "task" methods correspond to the public methods, but these
242   // methods are run as the result of posting a task to the Pipeline's
243   // task runner.
244   void StartTask();
245
246   // Stops and destroys all filters, placing the pipeline in the kStopped state.
247   void StopTask(const base::Closure& stop_cb);
248
249   // Carries out stopping and destroying all filters, placing the pipeline in
250   // the kStopped state.
251   void ErrorChangedTask(PipelineStatus error);
252
253   // Carries out notifying filters that the playback rate has changed.
254   void PlaybackRateChangedTask(float playback_rate);
255
256   // Carries out notifying filters that the volume has changed.
257   void VolumeChangedTask(float volume);
258
259   // Carries out notifying filters that we are seeking to a new timestamp.
260   void SeekTask(base::TimeDelta time, const PipelineStatusCB& seek_cb);
261
262   // Handles audio/video/text ended logic and running |ended_cb_|.
263   void DoAudioRendererEnded();
264   void DoVideoRendererEnded();
265   void DoTextRendererEnded();
266   void RunEndedCallbackIfNeeded();
267
268   // Carries out adding a new text stream to the text renderer.
269   void AddTextStreamTask(DemuxerStream* text_stream,
270                          const TextTrackConfig& config);
271
272   // Carries out removing a text stream from the text renderer.
273   void RemoveTextStreamTask(DemuxerStream* text_stream);
274
275   // Kicks off initialization for each media object, executing |done_cb| with
276   // the result when completed.
277   void InitializeDemuxer(const PipelineStatusCB& done_cb);
278   void InitializeAudioRenderer(const PipelineStatusCB& done_cb);
279   void InitializeVideoRenderer(const PipelineStatusCB& done_cb);
280
281   // Kicks off destroying filters. Called by StopTask() and ErrorChangedTask().
282   // When we start to tear down the pipeline, we will consider two cases:
283   // 1. when pipeline has not been initialized, we will transit to stopping
284   // state first.
285   // 2. when pipeline has been initialized, we will first transit to pausing
286   // => flushing => stopping => stopped state.
287   // This will remove the race condition during stop between filters.
288   void TearDownPipeline();
289
290   // Compute the time corresponding to a byte offset.
291   base::TimeDelta TimeForByteOffset_Locked(int64 byte_offset) const;
292
293   void OnStateTransition(PipelineStatus status);
294   void StateTransitionTask(PipelineStatus status);
295
296   // Initiates an asynchronous preroll call sequence executing |done_cb|
297   // with the final status when completed.
298   void DoInitialPreroll(const PipelineStatusCB& done_cb);
299
300   // Initiates an asynchronous pause-flush-seek-preroll call sequence
301   // executing |done_cb| with the final status when completed.
302   //
303   // TODO(scherkus): Prerolling should be separate from seeking so we can report
304   // finer grained ready states (HAVE_CURRENT_DATA vs. HAVE_FUTURE_DATA)
305   // indepentent from seeking.
306   void DoSeek(base::TimeDelta seek_timestamp, const PipelineStatusCB& done_cb);
307
308   // Updates playback rate and volume and initiates an asynchronous play call
309   // sequence executing |done_cb| with the final status when completed.
310   void DoPlay(const PipelineStatusCB& done_cb);
311
312   // Initiates an asynchronous pause-flush-stop call sequence executing
313   // |done_cb| when completed.
314   void DoStop(const PipelineStatusCB& done_cb);
315   void OnStopCompleted(PipelineStatus status);
316
317   void OnAudioUnderflow();
318
319   void StartClockIfWaitingForTimeUpdate_Locked();
320
321   // Task runner used to execute pipeline tasks.
322   scoped_refptr<base::SingleThreadTaskRunner> task_runner_;
323
324   // MediaLog to which to log events.
325   scoped_refptr<MediaLog> media_log_;
326
327   // Lock used to serialize access for the following data members.
328   mutable base::Lock lock_;
329
330   // Whether or not the pipeline is running.
331   bool running_;
332
333   // Amount of available buffered data as reported by |demuxer_|.
334   Ranges<base::TimeDelta> buffered_time_ranges_;
335
336   // True when AddBufferedTimeRange() has been called more recently than
337   // DidLoadingProgress().
338   mutable bool did_loading_progress_;
339
340   // Current volume level (from 0.0f to 1.0f).  This value is set immediately
341   // via SetVolume() and a task is dispatched on the task runner to notify the
342   // filters.
343   float volume_;
344
345   // Current playback rate (>= 0.0f).  This value is set immediately via
346   // SetPlaybackRate() and a task is dispatched on the task runner to notify
347   // the filters.
348   float playback_rate_;
349
350   // base::TickClock used by |clock_|.
351   base::DefaultTickClock default_tick_clock_;
352
353   // Reference clock.  Keeps track of current playback time.  Uses system
354   // clock and linear interpolation, but can have its time manually set
355   // by filters.
356   scoped_ptr<Clock> clock_;
357
358   // If this value is set to true, then |clock_| is paused and we are waiting
359   // for an update of the clock greater than or equal to the elapsed time to
360   // start the clock.
361   bool waiting_for_clock_update_;
362
363   // Status of the pipeline.  Initialized to PIPELINE_OK which indicates that
364   // the pipeline is operating correctly. Any other value indicates that the
365   // pipeline is stopped or is stopping.  Clients can call the Stop() method to
366   // reset the pipeline state, and restore this to PIPELINE_OK.
367   PipelineStatus status_;
368
369   // The following data members are only accessed by tasks posted to
370   // |task_runner_|.
371
372   // Member that tracks the current state.
373   State state_;
374
375   // Whether we've received the audio/video/text ended events.
376   bool audio_ended_;
377   bool video_ended_;
378   bool text_ended_;
379
380   // Temporary callback used for Start() and Seek().
381   PipelineStatusCB seek_cb_;
382
383   // Temporary callback used for Stop().
384   base::Closure stop_cb_;
385
386   // Permanent callbacks passed in via Start().
387   base::Closure ended_cb_;
388   PipelineStatusCB error_cb_;
389   PipelineMetadataCB metadata_cb_;
390   base::Closure preroll_completed_cb_;
391   base::Closure duration_change_cb_;
392
393   // Contains the demuxer and renderers to use when initializing.
394   scoped_ptr<FilterCollection> filter_collection_;
395
396   // Holds the initialized demuxer. Used for seeking. Owned by client.
397   Demuxer* demuxer_;
398
399   // Holds the initialized renderers. Used for setting the volume,
400   // playback rate, and determining when playback has finished.
401   scoped_ptr<AudioRenderer> audio_renderer_;
402   scoped_ptr<VideoRenderer> video_renderer_;
403   scoped_ptr<TextRenderer> text_renderer_;
404
405   PipelineStatistics statistics_;
406
407   // Time of pipeline creation; is non-zero only until the pipeline first
408   // reaches "kStarted", at which point it is used & zeroed out.
409   base::TimeTicks creation_time_;
410
411   scoped_ptr<SerialRunner> pending_callbacks_;
412
413   base::ThreadChecker thread_checker_;
414
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