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 //
   8 // Copyright (C) 2001  Curtis L. Olson - http://www.flightgear.org/~curt
   9 //
  10 // This program is free software; you can redistribute it and/or
  11 // modify it under the terms of the GNU General Public License as
  12 // published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
  13 // License, or (at your option) any later version.
  14 //
  15 // This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  16 // WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  17 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  18 // General Public License for more details.
  19 //
  20 // You should have received a copy of the GNU General Public License
  21 // along with this program; if not, write to the Free Software Foundation,
  22 // Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
  23 //
  24 // $Id$
  25
  26 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  27 #  include <simgear_config.h>
  28 #endif
  29
  30 #if defined( __APPLE__ )
  31 # include <OpenAL/alut.h>
  32 #else
  33 # include <AL/alut.h>
  34 #endif
  35
  36 #include <iostream>
  37 #include <algorithm>
  38
  39 #include "soundmgr_openal.hxx"
  40
  41 #include <simgear/structure/exception.hxx>
  42 #include <simgear/debug/logstream.hxx>
  43 #include <simgear/misc/sg_path.hxx>
  44 #include <simgear/math/SGMath.hxx>
  45
  46
  47 #define MAX_SOURCES     128
  48
  49 //
  50 // Sound Manager
  51 //
  52
  53 int SGSoundMgr::_alut_init = 0;
  54
  55 // constructor
  56 SGSoundMgr::SGSoundMgr() :
  57     _working(false),
  58     _changed(true),
  59     _volume(0.0),
  60     _device(NULL),
  61     _context(NULL),
  62     _position(SGVec3d::zeros()),
  63     _velocity(SGVec3d::zeros()),
  64     _orientation(SGQuatd::zeros()),
  65     _devname(NULL)
  66 {
  67 #if defined(ALUT_API_MAJOR_VERSION) && ALUT_API_MAJOR_VERSION >= 1
  68     if (_alut_init == 0) {
  69         if ( !alutInitWithoutContext(NULL, NULL) ) {
  70             testForALUTError("alut initialization");
  71             return;
  72         }
  73     }
  74     _alut_init++;
  75 #endif
  76 }
  77
  78 // destructor
  79
  80 SGSoundMgr::~SGSoundMgr() {
  81
  82     stop();
  83 #if defined(ALUT_API_MAJOR_VERSION) && ALUT_API_MAJOR_VERSION >= 1
  84     _alut_init--;
  85     if (_alut_init == 0) {
  86         alutExit ();
  87     }
  88 #endif
  89 }
  90
  91 // initialize the sound manager
  92 void SGSoundMgr::init() {
  93
  94     SG_LOG( SG_GENERAL, SG_INFO, "Initializing OpenAL sound manager" );
  95
  96     ALCdevice *device = alcOpenDevice(_devname);
  97     if ( testForError(device, "No default audio device available.") ) {
  98         return;
  99     }
 100
 101     ALCcontext *context = alcCreateContext(device, NULL);
 102     if ( testForError(context, "Unable to create a valid context.") ) {
 103         alcCloseDevice (device);
 104         return;
 105     }
 106
 107     if ( !alcMakeContextCurrent(context) ) {
 108         testForALCError("context initialization");
 109         alcDestroyContext (context);
 110         alcCloseDevice (device);
 111         return;
 112     }
 113
 114     _context = context;
 115     _working = true;
 116
 117     _at_up_vec[0] = 0.0; _at_up_vec[1] = 0.0; _at_up_vec[2] = -1.0;
 118     _at_up_vec[3] = 0.0; _at_up_vec[4] = 1.0; _at_up_vec[5] = 0.0;
 119
 120     alListenerf( AL_GAIN, 0.2f );
 121     alListenerfv( AL_ORIENTATION, _at_up_vec );
 122     alListenerfv( AL_POSITION, SGVec3f::zeros().data() );
 123     alListenerfv( AL_VELOCITY, SGVec3f::zeros().data() );
 124
 125     alDopplerFactor(1.0);
 126     alDopplerVelocity(340.3);   // speed of sound in meters per second.
 127
 128     if ( alIsExtensionPresent((const ALchar*)"EXT_exponent_distance") ) {
 129         alDistanceModel(AL_EXPONENT_DISTANCE);
 130     } else {
 131         alDistanceModel(AL_INVERSE_DISTANCE);
 132     }
 133
 134     testForALError("listener initialization");
 135
 136     // get a free source one at a time
 137     // if an error is returned no more (hardware) sources are available
 138     for (unsigned int i=0; i<MAX_SOURCES; i++) {
 139         ALuint source;
 140         ALenum error;
 141
 142         alGetError();
 143         alGenSources(1, &source);
 144         error = alGetError();
 145         if ( error == AL_NO_ERROR ) {
 146             _free_sources.push_back( source );
 147         }
 148         else break;
 149     }
 150
 151     if (_free_sources.size() == 0) {
 152         SG_LOG(SG_GENERAL, SG_ALERT, "Unable to grab any OpenAL sources!");
 153     }
 154
 155     sample_group_map_iterator sample_grp_current = _sample_groups.begin();
 156     sample_group_map_iterator sample_grp_end = _sample_groups.end();
 157     for ( ; sample_grp_current != sample_grp_end; ++sample_grp_current ) {
 158         SGSampleGroup *sgrp = sample_grp_current->second;
 159         sgrp->activate();
 160     }
 161 }
 162
 163 // suspend the sound manager
 164 void SGSoundMgr::stop() {
 165     if (_working) {
 166         _working = false;
 167
 168         // clear any OpenAL buffers before shutting down
 169         buffer_map_iterator buffers_current;
 170         while(_buffers.size()){
 171             buffers_current = _buffers.begin();
 172             refUint ref = buffers_current->second;
 173             ALuint buffer = ref.id;
 174             alDeleteBuffers(1, &buffer);
 175             _buffers.erase( buffers_current );
 176         }
 177
 178         _context = alcGetCurrentContext();
 179         _device = alcGetContextsDevice(_context);
 180         alcMakeContextCurrent(NULL);
 181         alcDestroyContext(_context);
 182         alcCloseDevice(_device);
 183     }
 184 }
 185
 186 void SGSoundMgr::suspend() {
 187     if (_working) {
 188         sample_group_map_iterator sample_grp_current = _sample_groups.begin();
 189         sample_group_map_iterator sample_grp_end = _sample_groups.end();
 190         for ( ; sample_grp_current != sample_grp_end; ++sample_grp_current ) {
 191             SGSampleGroup *sgrp = sample_grp_current->second;
 192             sgrp->suspend();
 193         }
 194     }
 195 }
 196
 197
 198 void SGSoundMgr::bind ()
 199 {
 200     _free_sources.clear();
 201     _free_sources.reserve( MAX_SOURCES );
 202     _sources_in_use.clear();
 203     _sources_in_use.reserve( MAX_SOURCES );
 204 }
 205
 206
 207 void SGSoundMgr::unbind ()
 208 {
 209     _sample_groups.clear();
 210
 211     // delete free sources
 212     for (unsigned int i=0; i<_free_sources.size(); i++) {
 213         ALuint source = _free_sources.at( i );
 214         alDeleteSources( 1 , &source );
 215     }
 216
 217     _free_sources.clear();
 218     _sources_in_use.clear();
 219 }
 220
 221 void SGSoundMgr::update( double dt )
 222 {
 223     // nothing to do in the regular update, everything is done on the following
 224     // function
 225 }
 226
 227
 228 // run the audio scheduler
 229 void SGSoundMgr::update_late( double dt ) {
 230     if (_working) {
 231         alcSuspendContext(_context);
 232
 233         sample_group_map_iterator sample_grp_current = _sample_groups.begin();
 234         sample_group_map_iterator sample_grp_end = _sample_groups.end();
 235         for ( ; sample_grp_current != sample_grp_end; ++sample_grp_current ) {
 236             SGSampleGroup *sgrp = sample_grp_current->second;
 237             sgrp->update(dt);
 238         }
 239
 240         if (_changed) {
 241             alListenerf( AL_GAIN, _volume );
 242             alListenerfv( AL_ORIENTATION, _at_up_vec );
 243             alListenerfv( AL_POSITION, toVec3f(_position).data() );
 244             alListenerfv( AL_VELOCITY, toVec3f(_velocity).data() );
 245             // alDopplerVelocity(340.3);        // TODO: altitude dependent
 246             testForALError("update");
 247             _changed = false;
 248         }
 249         alcProcessContext(_context);
 250     }
 251 }
 252
 253
 254 void
 255 SGSoundMgr::resume ()
 256 {
 257     if (_working) {
 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->resume();
 263         }
 264     }
 265 }
 266
 267
 268 // add a sampel group, return true if successful
 269 bool SGSoundMgr::add( SGSampleGroup *sgrp, const string& refname )
 270 {
 271     sample_group_map_iterator sample_grp_it = _sample_groups.find( refname );
 272     if ( sample_grp_it != _sample_groups.end() ) {
 273         // sample group already exists
 274         return false;
 275     }
 276
 277     if (_working) sgrp->activate();
 278     _sample_groups[refname] = sgrp;
 279
 280     return true;
 281 }
 282
 283
 284 // remove a sound effect, return true if successful
 285 bool SGSoundMgr::remove( const string &refname )
 286 {
 287     sample_group_map_iterator sample_grp_it = _sample_groups.find( refname );
 288     if ( sample_grp_it == _sample_groups.end() ) {
 289         // sample group was not found.
 290         return false;
 291     }
 292
 293     _sample_groups.erase( refname );
 294
 295     return true;
 296 }
 297
 298
 299 // return true of the specified sound exists in the sound manager system
 300 bool SGSoundMgr::exists( const string &refname ) {
 301     sample_group_map_iterator sample_grp_it = _sample_groups.find( refname );
 302     if ( sample_grp_it == _sample_groups.end() ) {
 303         // sample group was not found.
 304         return false;
 305     }
 306
 307     return true;
 308 }
 309
 310
 311 // return a pointer to the SGSampleGroup if the specified sound exists
 312 // in the sound manager system, otherwise return NULL
 313 SGSampleGroup *SGSoundMgr::find( const string &refname, bool create ) {
 314     sample_group_map_iterator sample_grp_it = _sample_groups.find( refname );
 315     if ( sample_grp_it == _sample_groups.end() ) {
 316         // sample group was not found.
 317         if (create) {
 318             SGSampleGroup* sgrp = new SGSampleGroup(this, refname);
 319             return sgrp;
 320         }
 321         else
 322             return NULL;
 323     }
 324
 325     return sample_grp_it->second;
 326 }
 327
 328
 329 void SGSoundMgr::set_volume( float v )
 330 {
 331     _volume = v;
 332     if (_volume > 1.0) _volume = 1.0;
 333     if (_volume < 0.0) _volume = 0.0;
 334     _changed = true;
 335 }
 336
 337 /**
 338  * set the orientation of the listener (in opengl coordinates)
 339  *
 340  * Description: ORIENTATION is a pair of 3-tuples representing the
 341  * 'at' direction vector and 'up' direction of the Object in
 342  * Cartesian space. AL expects two vectors that are orthogonal to
 343  * each other. These vectors are not expected to be normalized. If
 344  * one or more vectors have zero length, implementation behavior
 345  * is undefined. If the two vectors are linearly dependent,
 346  * behavior is undefined.
 347  */
 348 void SGSoundMgr::set_orientation( SGQuatd ori )
 349 {
 350     _orientation = ori;
 351
 352     SGVec3d sgv_up = ori.rotate(SGVec3d::e2());
 353     SGVec3d sgv_at = ori.rotate(SGVec3d::e3());
 354     _at_up_vec[0] = sgv_at[0];
 355     _at_up_vec[1] = sgv_at[1];
 356     _at_up_vec[2] = sgv_at[2];
 357     _at_up_vec[3] = sgv_up[0];
 358     _at_up_vec[4] = sgv_up[1];
 359     _at_up_vec[5] = sgv_up[2];
 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
 382     return source;
 383 }
 384
 385 // Free up a source id for further use
 386 void SGSoundMgr::release_source( unsigned int source )
 387 {
 388     vector<ALuint>::iterator it;
 389
 390     it = std::find(_sources_in_use.begin(), _sources_in_use.end(), source);
 391     if ( it != _sources_in_use.end() ) {
 392         ALint result;
 393
 394         alGetSourcei( source, AL_SOURCE_STATE, &result );
 395         if ( result == AL_PLAYING )
 396             alSourceStop( source );
 397         testForALError("release source");
 398
 399         _free_sources.push_back(source);
 400         _sources_in_use.erase(it, it+1);
 401     }
 402 }
 403
 404 unsigned int SGSoundMgr::request_buffer(SGSoundSample *sample)
 405 {
 406     ALuint buffer = NO_BUFFER;
 407
 408     if ( !sample->is_valid_buffer() ) {
 409         // sample was not yet loaded or removed again
 410         string sample_name = sample->get_sample_name();
 411
 412         // see if the sample name is already cached
 413         buffer_map_iterator buffer_it = _buffers.find( sample_name );
 414         if ( buffer_it != _buffers.end() ) {
 415             buffer_it->second.refctr++;
 416             buffer = buffer_it->second.id;
 417             sample->set_buffer( buffer );
 418             return buffer;
 419         }
 420
 421         // sample name was not found in the buffer cache.
 422         if ( sample->is_file() ) {
 423             unsigned int size;
 424             int freq, format;
 425             void *data;
 426
 427             load(sample_name, &data, &format, &size, &freq);
 428             sample->set_data( (unsigned char *)data );
 429             sample->set_frequency( freq );
 430             sample->set_format( format );
 431             sample->set_size( size );
 432         }
 433
 434         // create an OpenAL buffer handle
 435         alGenBuffers(1, &buffer);
 436         if ( !testForALError("generate buffer") ) {
 437             // Copy data to the internal OpenAL buffer
 438
 439             const ALvoid *data = sample->get_data();
 440             ALenum format = sample->get_format();
 441             ALsizei size = sample->get_size();
 442             ALsizei freq = sample->get_frequency();
 443             alBufferData( buffer, format, data, size, freq );
 444             sample->free_data();
 445
 446             if ( !testForALError("buffer add data") ) {
 447                 sample->set_buffer(buffer);
 448                 _buffers[sample_name] = refUint(buffer);
 449             }
 450         }
 451     }
 452     else
 453         buffer = sample->get_buffer();
 454
 455     return buffer;
 456 }
 457
 458 void SGSoundMgr::release_buffer(SGSoundSample *sample)
 459 {
 460     string sample_name = sample->get_sample_name();
 461
 462     buffer_map_iterator buffer_it = _buffers.find( sample_name );
 463     if ( buffer_it == _buffers.end() ) {
 464         // buffer was not found
 465         return;
 466     }
 467
 468     sample->no_valid_buffer();
 469     buffer_it->second.refctr--;
 470     if (buffer_it->second.refctr == 0) {
 471         ALuint buffer = buffer_it->second.id;
 472         _buffers.erase( buffer_it );
 473         alDeleteBuffers(1, &buffer);
 474         testForALError("release buffer");
 475     }
 476 }
 477
 478 bool SGSoundMgr::load(string &samplepath, void **dbuf, int *fmt,
 479                                           unsigned int *sz, int *frq )
 480 {
 481     ALenum format;
 482     ALsizei size;
 483     ALsizei freq;
 484     ALvoid *data;
 485
 486 #if defined(ALUT_API_MAJOR_VERSION) && ALUT_API_MAJOR_VERSION >= 1
 487     ALfloat freqf;
 488     data = alutLoadMemoryFromFile(samplepath.c_str(), &format, &size, &freqf );
 489     freq = (ALsizei)freqf;
 490     if (data == NULL) {
 491         int error = alutGetError();
 492         string msg = "Failed to load wav file: ";
 493         msg.append(alutGetErrorString(error));
 494         throw sg_io_exception(msg.c_str(), sg_location(samplepath));
 495         return false;
 496     }
 497
 498 #else
 499     ALbyte *fname = (ALbyte *)samplepath.c_str();
 500 # if defined (__APPLE__)
 501     alutLoadWAVFile( fname, &format, &data, &size, &freq );
 502 # else
 503     ALboolean loop;
 504     alutLoadWAVFile( fname, &format, &data, &size, &freq, &loop );
 505 # endif
 506     ALenum error =  alGetError();
 507     if ( error != AL_NO_ERROR ) {
 508         string msg = "Failed to load wav file: ";
 509         msg.append(alutGetErrorString(error));
 510         throw sg_io_exception(msg.c_str(), sg_location(samplepath));
 511         return false;
 512     }
 513 #endif
 514
 515     *dbuf = (void *)data;
 516     *fmt = (int)format;
 517     *sz = (unsigned int)size;
 518     *frq = (int)freq;
 519
 520     return true;
 521 }
 522
 523
 524 bool SGSoundMgr::testForError(void *p, string s)
 525 {
 526    if (p == NULL) {
 527       SG_LOG( SG_GENERAL, SG_ALERT, "Error: " << s);
 528       return true;
 529    }
 530    return false;
 531 }
 532
 533
 534 bool SGSoundMgr::testForALError(string s)
 535 {
 536     ALenum error = alGetError();
 537     if (error != AL_NO_ERROR)  {
 538        SG_LOG( SG_GENERAL, SG_ALERT, "AL Error (sound manager): "
 539                                       << alGetString(error) << " at " << s);
 540        return true;
 541     }
 542     return false;
 543 }
 544
 545 bool SGSoundMgr::testForALCError(string s)
 546 {
 547     ALCenum error;
 548     error = alcGetError(_device);
 549     if (error != ALC_NO_ERROR) {
 550         SG_LOG( SG_GENERAL, SG_ALERT, "ALC Error (sound manager): "
 551                                        << alcGetString(_device, error) << " at "
 552                                        << s);
 553         return true;
 554     }
 555     return false;
 556 }
 557
 558 bool SGSoundMgr::testForALUTError(string s)
 559 {
 560 #if defined(ALUT_API_MAJOR_VERSION) && ALUT_API_MAJOR_VERSION >= 1
 561     ALenum error;
 562     error =  alutGetError ();
 563     if (error != ALUT_ERROR_NO_ERROR) {
 564         SG_LOG( SG_GENERAL, SG_ALERT, "ALUT Error (sound manager): "
 565                                        << alutGetErrorString(error) << " at "
 566                                        << s);
 567         return true;
 568     }
 569 #endif
 570     return false;
 571 }