Shamusworld >> Repos - apple2/blob - src/sound.cpp

   1 //
   2 // Sound Interface
   3 //
   4 // by James Hammons
   5 // (C) 2005-2018 Underground Software
   6 //
   7 // JLH = James Hammons <jlhamm@acm.org>
   8 //
   9 // WHO  WHEN        WHAT
  10 // ---  ----------  -----------------------------------------------------------
  11 // JLH  12/02/2005  Fixed a problem with sound callback thread signaling the
  12 //                  main thread
  13 // JLH  12/03/2005  Fixed sound callback dropping samples when the sample
  14 //                  buffer is shorter than the callback sample buffer
  15 //
  16
  17 // STILL TO DO:
  18 //
  19 // - Figure out why it's losing samples (Bard's Tale) [DONE]
  20 // - Figure out why it's playing too fast [DONE]
  21 //
  22
  23 #include "sound.h"
  24
  25 #include <string.h>                     // For memset, memcpy
  26 #include <SDL2/SDL.h>
  27 #include "log.h"
  28 #include "mockingboard.h"
  29
  30
  31 // Useful defines
  32
  33 //#define DEBUG
  34
  35 #define SAMPLES_PER_FRAME       (SAMPLE_RATE / 60.0)
  36 #define CYCLES_PER_SAMPLE       (1024000.0 / SAMPLE_RATE)
  37 // 32K ought to be enough for anybody
  38 #define SOUND_BUFFER_SIZE       (32768)
  39
  40 // Global variables
  41
  42
  43 // Local variables
  44
  45 static SDL_AudioSpec desired, obtained;
  46 static SDL_AudioDeviceID device;
  47 static bool soundInitialized = false;
  48 static bool speakerState = false;
  49 static uint16_t soundBuffer[SOUND_BUFFER_SIZE];
  50 static uint32_t soundBufferPos;
  51 static uint16_t sample;
  52 static uint8_t ampPtr = 12;                                             // Start with -2047 - +2047
  53 static int16_t amplitude[17] = { 0, 1, 2, 3, 7, 15, 31, 63, 127, 255,
  54         511, 1023, 2047, 4095, 8191, 16383, 32767 };
  55
  56 // Private function prototypes
  57
  58 static void SDLSoundCallback(void * userdata, Uint8 * buffer, int length);
  59
  60
  61 /*
  62 N.B: We can convert this from the current callback model to a push model by using SDL_QueueAudio(SDL_AudioDeviceID id, const void * data, Uint32 len) where id is the audio device ID, data is a pointer to the sound buffer, and len is the size of the buffer in *bytes* (not samples!).  To use this method, we need to set up things as usual but instead of putting the callback function pointer in desired.callback, we put a NULL there.  The downside is that we can't tell if the buffer is being starved or not, which is why we haven't kicked it to the curb just yet--we want to know why we're still getting buffer starvation even if it's not as frequent as it used to be.  :-/
  63 You can get the size of the audio already queued with SDL_GetQueuedAudioSize(SDL_AudioDeviceID id), which will return the size of the buffer in bytes (again, *not* samples!).
  64 */
  65 //
  66 // Initialize the SDL sound system
  67 //
  68 void SoundInit(void)
  69 {
  70         SDL_zero(desired);
  71         desired.freq = SAMPLE_RATE;             // SDL will do conversion on the fly, if it can't get the exact rate. Nice!
  72         desired.format = AUDIO_U16SYS;  // This uses the native endian (for portability)...
  73         desired.channels = 1;
  74         desired.samples = 512;                  // Let's try a 1/2K buffer
  75         desired.callback = SDLSoundCallback;
  76
  77         device = SDL_OpenAudioDevice(NULL, 0, &desired, &obtained, 0);
  78
  79         if (device == 0)
  80         {
  81                 WriteLog("Sound: Failed to initialize SDL sound.\n");
  82                 return;
  83         }
  84
  85         soundBufferPos = 0;
  86         sample = desired.silence;               // ? wilwok ? yes
  87
  88         SDL_PauseAudioDevice(device, 0);// Start playback!
  89         soundInitialized = true;
  90         WriteLog("Sound: Successfully initialized.\n");
  91 }
  92
  93
  94 //
  95 // Close down the SDL sound subsystem
  96 //
  97 void SoundDone(void)
  98 {
  99         if (soundInitialized)
 100         {
 101                 SDL_PauseAudioDevice(device, 1);
 102                 SDL_CloseAudioDevice(device);
 103                 WriteLog("Sound: Done.\n");
 104         }
 105 }
 106
 107
 108 void SoundPause(void)
 109 {
 110         if (soundInitialized)
 111                 SDL_PauseAudioDevice(device, 1);
 112 }
 113
 114
 115 void SoundResume(void)
 116 {
 117         if (soundInitialized)
 118                 SDL_PauseAudioDevice(device, 0);
 119 }
 120
 121
 122 //
 123 // Sound card callback handler
 124 //
 125 static uint32_t sndFrmCnt = 0;
 126 static uint32_t lastStarve = 0;
 127 static void SDLSoundCallback(void * /*userdata*/, Uint8 * buffer8, int length8)
 128 {
 129 sndFrmCnt++;
 130
 131         // Recast this as a 16-bit type...
 132         uint16_t * buffer = (uint16_t *)buffer8;
 133         uint32_t length = (uint32_t)length8 / 2;
 134
 135         if (soundBufferPos < length)
 136         {
 137 //WriteLog("*** Sound buffer starved (%d short) *** [%d delta %d]\n", length - soundBufferPos, sndFrmCnt, sndFrmCnt - lastStarve);
 138 lastStarve = sndFrmCnt;
 139 #if 1
 140                 for(uint32_t i=0; i<length; i++)
 141                         buffer[i] = desired.silence;
 142 #else
 143                 // The sound buffer is starved...
 144                 for(uint32_t i=0; i<soundBufferPos; i++)
 145                         buffer[i] = soundBuffer[i];
 146
 147                 // Fill buffer with last value
 148                 for(uint32_t i=soundBufferPos; i<length; i++)
 149                         buffer[i] = sample;
 150
 151                 // Reset soundBufferPos to start of buffer...
 152                 soundBufferPos = 0;
 153 #endif
 154         }
 155         else
 156         {
 157                 // Fill sound buffer with frame buffered sound
 158                 for(uint32_t i=0; i<length; i++)
 159                         buffer[i] = soundBuffer[i];
 160
 161                 soundBufferPos -= length;
 162
 163                 // Move current buffer down to start
 164                 for(uint32_t i=0; i<soundBufferPos; i++)
 165                         soundBuffer[i] = soundBuffer[length + i];
 166         }
 167 }
 168
 169
 170 //
 171 // This is called by the main CPU thread every ~21.666 cycles.
 172 //
 173 void WriteSampleToBuffer(void)
 174 {
 175 //      uint16_t s1 = AYGetSample(0);
 176 //      uint16_t s2 = AYGetSample(1);
 177         uint16_t s1 = mb[0].ay[0].GetSample();
 178         uint16_t s2 = mb[0].ay[1].GetSample();
 179
 180         // This should almost never happen, but, if it does...
 181         while (soundBufferPos >= (SOUND_BUFFER_SIZE - 1))
 182         {
 183 //WriteLog("WriteSampleToBuffer(): Waiting for sound thread. soundBufferPos=%i, SOUNDBUFFERSIZE-1=%i\n", soundBufferPos, SOUND_BUFFER_SIZE-1);
 184                 SDL_Delay(1);
 185         }
 186
 187         SDL_LockAudioDevice(device);
 188         soundBuffer[soundBufferPos++] = sample + s1 + s2;
 189         SDL_UnlockAudioDevice(device);
 190 }
 191
 192
 193 void ToggleSpeaker(void)
 194 {
 195         if (!soundInitialized)
 196                 return;
 197
 198         speakerState = !speakerState;
 199         sample = (speakerState ? amplitude[ampPtr] : 0);
 200 }
 201
 202
 203 void VolumeUp(void)
 204 {
 205         // Currently set for 16-bit samples
 206         if (ampPtr < 16)
 207                 ampPtr++;
 208 }
 209
 210
 211 void VolumeDown(void)
 212 {
 213         if (ampPtr > 0)
 214                 ampPtr--;
 215 }
 216
 217
 218 uint8_t GetVolume(void)
 219 {
 220         return ampPtr;
 221 }
 222