simgear/sound/soundmgr_openal.cxx

   1 // soundmgr.cxx -- Sound effect management class
   2 //
   3 // Sound manager initially written by David Findlay
   4 // <david_j_findlay@yahoo.com.au> 2001
   5 //
   6 // C++-ified by Curtis Olson, started March 2001.
   7 // Modified for the new SoundSystem by Erik Hofman, October 2009
   8 //
   9 // Copyright (C) 2001  Curtis L. Olson - http://www.flightgear.org/~curt
  10 // Copyright (C) 2009 Erik Hofman <erik@ehofman.com>
  11 //
  12 // This program is free software; you can redistribute it and/or
  13 // modify it under the terms of the GNU General Public License as
  14 // published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
  15 // License, or (at your option) any later version.
  16 //
  17 // This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  18 // WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  19 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  20 // General Public License for more details.
  21 //
  22 // You should have received a copy of the GNU General Public License
  23 // along with this program; if not, write to the Free Software Foundation,
  24 // Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
  25 //
  26 // $Id$
  27
  28 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  29 #  include <simgear_config.h>
  30 #endif
  31
  32 #if defined( __APPLE__ )
  33 # include <OpenAL/alut.h>
  34 #else
  35 # include <AL/alut.h>
  36 #endif
  37
  38 #include <iostream>
  39 #include <algorithm>
  40
  41 #include "soundmgr_openal.hxx"
  42
  43 #include <simgear/structure/exception.hxx>
  44 #include <simgear/debug/logstream.hxx>
  45 #include <simgear/misc/sg_path.hxx>
  46 #include <simgear/math/SGMath.hxx>
  47
  48 extern bool isNaN(float *v);
  49
  50 #define MAX_SOURCES     128
  51
  52 //
  53 // Sound Manager
  54 //
  55
  56 int SGSoundMgr::_alut_init = 0;
  57
  58 // constructor
  59 SGSoundMgr::SGSoundMgr() :
  60     _working(false),
  61     _active(false),
  62     _changed(true),
  63     _volume(0.0),
  64     _device(NULL),
  65     _context(NULL),
  66     _absolute_pos(SGVec3d::zeros()),
  67     _offset_pos(SGVec3d::zeros()),
  68     _base_pos(SGVec3d::zeros()),
  69     _geod_pos(SGGeod::fromCart(SGVec3d::zeros())),
  70     _velocity(SGVec3d::zeros()),
  71     _orientation(SGQuatd::zeros()),
  72     _devname(NULL),
  73     _bad_doppler(false)
  74 {
  75 #if defined(ALUT_API_MAJOR_VERSION) && ALUT_API_MAJOR_VERSION >= 1
  76     if (_alut_init == 0) {
  77         if ( !alutInitWithoutContext(NULL, NULL) ) {
  78             testForALUTError("alut initialization");
  79             return;
  80         }
  81     }
  82     _alut_init++;
  83 #endif
  84 }
  85
  86 // destructor
  87
  88 SGSoundMgr::~SGSoundMgr() {
  89
  90     stop();
  91 #if defined(ALUT_API_MAJOR_VERSION) && ALUT_API_MAJOR_VERSION >= 1
  92     _alut_init--;
  93     if (_alut_init == 0) {
  94         alutExit ();
  95     }
  96 #endif
  97 }
  98
  99 // initialize the sound manager
 100 void SGSoundMgr::init() {
 101
 102     SG_LOG( SG_GENERAL, SG_INFO, "Initializing OpenAL sound manager" );
 103
 104     ALCdevice *device = alcOpenDevice(_devname);
 105     if ( testForError(device, "No default audio device available.") ) {
 106         return;
 107     }
 108
 109     ALCcontext *context = alcCreateContext(device, NULL);
 110     if ( testForError(context, "Unable to create a valid context.") ) {
 111         alcCloseDevice (device);
 112         return;
 113     }
 114
 115     if ( !alcMakeContextCurrent(context) ) {
 116         testForALCError("context initialization");
 117         alcDestroyContext (context);
 118         alcCloseDevice (device);
 119         return;
 120     }
 121
 122     if (_context != NULL)
 123         SG_LOG(SG_GENERAL, SG_ALERT, "context is already assigned");
 124     _context = context;
 125     _working = true;
 126
 127     _at_up_vec[0] = 0.0; _at_up_vec[1] = 0.0; _at_up_vec[2] = -1.0;
 128     _at_up_vec[3] = 0.0; _at_up_vec[4] = 1.0; _at_up_vec[5] = 0.0;
 129
 130     alListenerf( AL_GAIN, 0.0f );
 131     alListenerfv( AL_ORIENTATION, _at_up_vec );
 132     alListenerfv( AL_POSITION, SGVec3f::zeros().data() );
 133     alListenerfv( AL_VELOCITY, SGVec3f::zeros().data() );
 134
 135     alDopplerFactor(1.0);
 136     alDopplerVelocity(340.3);   // speed of sound in meters per second.
 137
 138     // gain = AL_REFERENCE_DISTANCE / (AL_REFERENCE_DISTANCE +
 139     //        AL_ROLLOFF_FACTOR * (distance - AL_REFERENCE_DISTANCE));
 140     alDistanceModel(AL_INVERSE_DISTANCE_CLAMPED);
 141
 142     testForALError("listener initialization");
 143
 144     // get a free source one at a time
 145     // if an error is returned no more (hardware) sources are available
 146     for (unsigned int i=0; i<MAX_SOURCES; i++) {
 147         ALuint source;
 148         ALenum error;
 149
 150         alGetError();
 151         alGenSources(1, &source);
 152         error = alGetError();
 153         if ( error == AL_NO_ERROR ) {
 154             _free_sources.push_back( source );
 155         }
 156         else break;
 157     }
 158
 159     const char *renderer = (char *)alGetString(AL_RENDERER);
 160     if (  strcmp(renderer, "OpenAL Sample Implementation") ) {
 161        _bad_doppler = true;
 162     }
 163
 164     if (_free_sources.size() == 0) {
 165         SG_LOG(SG_GENERAL, SG_ALERT, "Unable to grab any OpenAL sources!");
 166     }
 167 }
 168
 169 void SGSoundMgr::activate() {
 170     if ( _working ) {
 171         _active = true;
 172         sample_group_map_iterator sample_grp_current = _sample_groups.begin();
 173         sample_group_map_iterator sample_grp_end = _sample_groups.end();
 174         for ( ; sample_grp_current != sample_grp_end; ++sample_grp_current ) {
 175             SGSampleGroup *sgrp = sample_grp_current->second;
 176             sgrp->activate();
 177         }
 178     }
 179 }
 180
 181 // stop the sound manager
 182 void SGSoundMgr::stop() {
 183     if (_working) {
 184         _working = false;
 185         _active = false;
 186
 187         // clear any OpenAL buffers before shutting down
 188         buffer_map_iterator buffers_current = _buffers.begin();
 189         buffer_map_iterator buffers_end = _buffers.end();
 190         for ( ; buffers_current != buffers_end; ++buffers_current ) {
 191             refUint ref = buffers_current->second;
 192             ALuint buffer = ref.id;
 193             alDeleteBuffers(1, &buffer);
 194         }
 195         _buffers.clear();
 196
 197         _context = alcGetCurrentContext();
 198         _device = alcGetContextsDevice(_context);
 199         alcDestroyContext(_context);
 200         alcCloseDevice(_device);
 201     }
 202 }
 203
 204 void SGSoundMgr::suspend() {
 205     if (_working) {
 206         sample_group_map_iterator sample_grp_current = _sample_groups.begin();
 207         sample_group_map_iterator sample_grp_end = _sample_groups.end();
 208         for ( ; sample_grp_current != sample_grp_end; ++sample_grp_current ) {
 209             SGSampleGroup *sgrp = sample_grp_current->second;
 210             sgrp->suspend();
 211         }
 212         _active = false;
 213     }
 214 }
 215
 216 void SGSoundMgr::resume() {
 217     if (_working) {
 218         sample_group_map_iterator sample_grp_current = _sample_groups.begin();
 219         sample_group_map_iterator sample_grp_end = _sample_groups.end();
 220         for ( ; sample_grp_current != sample_grp_end; ++sample_grp_current ) {
 221             SGSampleGroup *sgrp = sample_grp_current->second;
 222             sgrp->resume();
 223         }
 224         _active = true;
 225     }
 226 }
 227
 228 void SGSoundMgr::bind ()
 229 {
 230     _free_sources.clear();
 231     _free_sources.reserve( MAX_SOURCES );
 232     _sources_in_use.clear();
 233     _sources_in_use.reserve( MAX_SOURCES );
 234 }
 235
 236
 237 void SGSoundMgr::unbind ()
 238 {
 239     _sample_groups.clear();
 240
 241     // delete free sources
 242     for (unsigned int i=0; i<_free_sources.size(); i++) {
 243         ALuint source = _free_sources[i];
 244         alDeleteSources( 1 , &source );
 245     }
 246
 247     _free_sources.clear();
 248     _sources_in_use.clear();
 249 }
 250
 251 // run the audio scheduler
 252 void SGSoundMgr::update( double dt ) {
 253     if (_active) {
 254         if (_changed) {
 255             update_pos_and_orientation();
 256         }
 257
 258         sample_group_map_iterator sample_grp_current = _sample_groups.begin();
 259         sample_group_map_iterator sample_grp_end = _sample_groups.end();
 260         for ( ; sample_grp_current != sample_grp_end; ++sample_grp_current ) {
 261             SGSampleGroup *sgrp = sample_grp_current->second;
 262             sgrp->update(dt);
 263         }
 264
 265         if (_changed) {
 266 #if 0
 267 if (isNaN(_at_up_vec)) printf("NaN in listener orientation\n");
 268 if (isNaN(toVec3f(_absolute_pos).data())) printf("NaN in listener position\n");
 269 if (isNaN(_velocity.data())) printf("NaN in listener velocity\n");
 270 #endif
 271             alListenerf( AL_GAIN, _volume );
 272             alListenerfv( AL_ORIENTATION, _at_up_vec );
 273             // alListenerfv( AL_POSITION, toVec3f(_absolute_pos).data() );
 274
 275             SGQuatd hlOr = SGQuatd::fromLonLat( _geod_pos );
 276             SGVec3d velocity = SGVec3d::zeros();
 277             if ( _velocity[0] || _velocity[1] || _velocity[2] ) {
 278                 velocity = hlOr.backTransform(_velocity*SG_FEET_TO_METER);
 279             }
 280
 281             if ( _bad_doppler ) {
 282                 velocity *= 100.0f;
 283             }
 284
 285             alListenerfv( AL_VELOCITY, toVec3f(velocity).data() );
 286             // alDopplerVelocity(340.3);        // TODO: altitude dependent
 287             testForALError("update");
 288             _changed = false;
 289         }
 290     }
 291 }
 292
 293 // add a sample group, return true if successful
 294 bool SGSoundMgr::add( SGSampleGroup *sgrp, const string& refname )
 295 {
 296     sample_group_map_iterator sample_grp_it = _sample_groups.find( refname );
 297     if ( sample_grp_it != _sample_groups.end() ) {
 298         // sample group already exists
 299         return false;
 300     }
 301
 302     if (_active) sgrp->activate();
 303     _sample_groups[refname] = sgrp;
 304
 305     return true;
 306 }
 307
 308
 309 // remove a sound effect, return true if successful
 310 bool SGSoundMgr::remove( const string &refname )
 311 {
 312     sample_group_map_iterator sample_grp_it = _sample_groups.find( refname );
 313     if ( sample_grp_it == _sample_groups.end() ) {
 314         // sample group was not found.
 315         return false;
 316     }
 317
 318     _sample_groups.erase( sample_grp_it );
 319
 320     return true;
 321 }
 322
 323
 324 // return true of the specified sound exists in the sound manager system
 325 bool SGSoundMgr::exists( const string &refname ) {
 326     sample_group_map_iterator sample_grp_it = _sample_groups.find( refname );
 327     if ( sample_grp_it == _sample_groups.end() ) {
 328         // sample group was not found.
 329         return false;
 330     }
 331
 332     return true;
 333 }
 334
 335
 336 // return a pointer to the SGSampleGroup if the specified sound exists
 337 // in the sound manager system, otherwise return NULL
 338 SGSampleGroup *SGSoundMgr::find( const string &refname, bool create ) {
 339     sample_group_map_iterator sample_grp_it = _sample_groups.find( refname );
 340     if ( sample_grp_it == _sample_groups.end() ) {
 341         // sample group was not found.
 342         if (create) {
 343             SGSampleGroup* sgrp = new SGSampleGroup(this, refname);
 344             add( sgrp, refname );
 345             return sgrp;
 346         }
 347         else
 348             return NULL;
 349     }
 350
 351     return sample_grp_it->second;
 352 }
 353
 354
 355 void SGSoundMgr::set_volume( float v )
 356 {
 357     _volume = v;
 358     if (_volume > 1.0) _volume = 1.0;
 359     if (_volume < 0.0) _volume = 0.0;
 360     _changed = true;
 361 }
 362
 363 // Get an unused source id
 364 //
 365 // The Sound Manager should keep track of the sources in use, the distance
 366 // of these sources to the listener and the volume (also based on audio cone
 367 // and hence orientation) of the sources.
 368 //
 369 // The Sound Manager is (and should be) the only one knowing about source
 370 // management. Sources further away should be suspendped to free resources for
 371 // newly added sounds close by.
 372 unsigned int SGSoundMgr::request_source()
 373 {
 374     unsigned int source = NO_SOURCE;
 375
 376     if (_free_sources.size() > 0) {
 377        source = _free_sources.back();
 378        _free_sources.pop_back();
 379        _sources_in_use.push_back(source);
 380     }
 381     else
 382        SG_LOG( SG_GENERAL, SG_INFO, "No more free sources available\n");
 383
 384     return source;
 385 }
 386
 387 // Free up a source id for further use
 388 void SGSoundMgr::release_source( unsigned int source )
 389 {
 390     vector<ALuint>::iterator it;
 391
 392     it = std::find(_sources_in_use.begin(), _sources_in_use.end(), source);
 393     if ( it != _sources_in_use.end() ) {
 394         ALint result;
 395
 396         alGetSourcei( source, AL_SOURCE_STATE, &result );
 397         if ( result == AL_PLAYING )
 398             alSourceStop( source );
 399         testForALError("release source");
 400
 401         alSourcei( source, AL_BUFFER, 0 );
 402         _free_sources.push_back( source );
 403         _sources_in_use.erase( it );
 404     }
 405 }
 406
 407 unsigned int SGSoundMgr::request_buffer(SGSoundSample *sample)
 408 {
 409     ALuint buffer = NO_BUFFER;
 410
 411     if ( !sample->is_valid_buffer() ) {
 412         // sample was not yet loaded or removed again
 413         string sample_name = sample->get_sample_name();
 414
 415         // see if the sample name is already cached
 416         buffer_map_iterator buffer_it = _buffers.find( sample_name );
 417         if ( buffer_it != _buffers.end() ) {
 418             buffer_it->second.refctr++;
 419             buffer = buffer_it->second.id;
 420             sample->set_buffer( buffer );
 421             return buffer;
 422         }
 423
 424         // sample name was not found in the buffer cache.
 425         if ( sample->is_file() ) {
 426             size_t size;
 427             int freq, format;
 428             void *data;
 429
 430             load(sample_name, &data, &format, &size, &freq);
 431             sample->set_data( &data );
 432             sample->set_frequency( freq );
 433             sample->set_format( format );
 434             sample->set_size( size );
 435         }
 436
 437         // create an OpenAL buffer handle
 438         alGenBuffers(1, &buffer);
 439         if ( !testForALError("generate buffer") ) {
 440             // Copy data to the internal OpenAL buffer
 441
 442             const ALvoid *data = sample->get_data();
 443             ALenum format = sample->get_format();
 444             ALsizei size = sample->get_size();
 445             ALsizei freq = sample->get_frequency();
 446             alBufferData( buffer, format, data, size, freq );
 447
 448             // If this sample was read from a file we have all the information
 449             // needed to read it again. For data buffers provided by the
 450             // program we don't; so don't delete it's data.
 451             if ( sample->is_file() ) sample->free_data();
 452
 453             if ( !testForALError("buffer add data") ) {
 454                 sample->set_buffer(buffer);
 455                 _buffers[sample_name] = refUint(buffer);
 456             }
 457         }
 458     }
 459     else {
 460         buffer = sample->get_buffer();
 461 }
 462
 463     return buffer;
 464 }
 465
 466 void SGSoundMgr::release_buffer(SGSoundSample *sample)
 467 {
 468     string sample_name = sample->get_sample_name();
 469     buffer_map_iterator buffer_it = _buffers.find( sample_name );
 470     if ( buffer_it == _buffers.end() ) {
 471         // buffer was not found
 472         return;
 473     }
 474
 475     sample->no_valid_buffer();
 476     buffer_it->second.refctr--;
 477     if (buffer_it->second.refctr == 0) {
 478         ALuint buffer = buffer_it->second.id;
 479         alDeleteBuffers(1, &buffer);
 480         _buffers.erase( buffer_it );
 481         testForALError("release buffer");
 482     }
 483 }
 484
 485 void SGSoundMgr::update_pos_and_orientation() {
 486     /**
 487      * Description: ORIENTATION is a pair of 3-tuples representing the
 488      * 'at' direction vector and 'up' direction of the Object in
 489      * Cartesian space. AL expects two vectors that are orthogonal to
 490      * each other. These vectors are not expected to be normalized. If
 491      * one or more vectors have zero length, implementation behavior
 492      * is undefined. If the two vectors are linearly dependent,
 493      * behavior is undefined.
 494      *
 495      * This is in the same coordinate system as OpenGL; y=up, z=back, x=right.
 496      */
 497     SGVec3d sgv_at = _orientation.backTransform(-SGVec3d::e3());
 498     SGVec3d sgv_up = _orientation.backTransform(SGVec3d::e2());
 499     _at_up_vec[0] = sgv_at[0];
 500     _at_up_vec[1] = sgv_at[1];
 501     _at_up_vec[2] = sgv_at[2];
 502     _at_up_vec[3] = sgv_up[0];
 503     _at_up_vec[4] = sgv_up[1];
 504     _at_up_vec[5] = sgv_up[2];
 505
 506     // static const SGQuatd q(-0.5, -0.5, 0.5, 0.5);
 507     // SGQuatd hlOr = SGQuatd::fromLonLat(SGGeod::fromCart(_base_pos));
 508     // SGQuatd ec2body = hlOr*_orientation;
 509     _absolute_pos = _base_pos; // + ec2body.backTransform( _offset_pos );
 510 }
 511
 512 bool SGSoundMgr::load(string &samplepath, void **dbuf, int *fmt,
 513                                           size_t *sz, int *frq )
 514 {
 515     if ( !_working ) return false;
 516
 517     ALenum format;
 518     ALsizei size;
 519     ALsizei freq;
 520     ALvoid *data;
 521
 522 #if defined(ALUT_API_MAJOR_VERSION) && ALUT_API_MAJOR_VERSION >= 1
 523     ALfloat freqf;
 524     data = alutLoadMemoryFromFile(samplepath.c_str(), &format, &size, &freqf );
 525     freq = (ALsizei)freqf;
 526     if (data == NULL) {
 527         int error = alutGetError();
 528         string msg = "Failed to load wav file: ";
 529         msg.append(alutGetErrorString(error));
 530         throw sg_io_exception(msg.c_str(), sg_location(samplepath));
 531         return false;
 532     }
 533
 534 #else
 535     ALbyte *fname = (ALbyte *)samplepath.c_str();
 536 # if defined (__APPLE__)
 537     alutLoadWAVFile( fname, &format, &data, &size, &freq );
 538 # else
 539     ALboolean loop;
 540     alutLoadWAVFile( fname, &format, &data, &size, &freq, &loop );
 541 # endif
 542     ALenum error =  alGetError();
 543     if ( error != AL_NO_ERROR ) {
 544         string msg = "Failed to load wav file: ";
 545         msg.append(alGetString(error));
 546         throw sg_io_exception(msg.c_str(), sg_location(samplepath));
 547         return false;
 548     }
 549 #endif
 550
 551     *dbuf = (void *)data;
 552     *fmt = (int)format;
 553     *sz = (size_t)size;
 554     *frq = (int)freq;
 555
 556     return true;
 557 }
 558
 559
 560 bool SGSoundMgr::testForError(void *p, string s)
 561 {
 562    if (p == NULL) {
 563       SG_LOG( SG_GENERAL, SG_ALERT, "Error: " << s);
 564       return true;
 565    }
 566    return false;
 567 }
 568
 569
 570 bool SGSoundMgr::testForALError(string s)
 571 {
 572     ALenum error = alGetError();
 573     if (error != AL_NO_ERROR)  {
 574        SG_LOG( SG_GENERAL, SG_ALERT, "AL Error (sound manager): "
 575                                       << alGetString(error) << " at " << s);
 576        return true;
 577     }
 578     return false;
 579 }
 580
 581 bool SGSoundMgr::testForALCError(string s)
 582 {
 583     ALCenum error;
 584     error = alcGetError(_device);
 585     if (error != ALC_NO_ERROR) {
 586         SG_LOG( SG_GENERAL, SG_ALERT, "ALC Error (sound manager): "
 587                                        << alcGetString(_device, error) << " at "
 588                                        << s);
 589         return true;
 590     }
 591     return false;
 592 }
 593
 594 bool SGSoundMgr::testForALUTError(string s)
 595 {
 596 #if defined(ALUT_API_MAJOR_VERSION) && ALUT_API_MAJOR_VERSION >= 1
 597     ALenum error;
 598     error =  alutGetError ();
 599     if (error != ALUT_ERROR_NO_ERROR) {
 600         SG_LOG( SG_GENERAL, SG_ALERT, "ALUT Error (sound manager): "
 601                                        << alutGetErrorString(error) << " at "
 602                                        << s);
 603         return true;
 604     }
 605 #endif
 606     return false;
 607 }