5bb8e9d89fc216358958c98572e5ce1dae3db880
[picodrive.git] / sound.c
1 // This is part of Pico Library\r
2 \r
3 // (c) Copyright 2004 Dave, All rights reserved.\r
4 // (c) Copyright 2006,2007 notaz, All rights reserved.\r
5 // Free for non-commercial use.\r
6 \r
7 // For commercial use, separate licencing terms must be obtained.\r
8 \r
9 \r
10 #include <string.h>\r
11 #include "ym2612.h"\r
12 #include "sn76496.h"\r
13 #include "../pico_int.h"\r
14 #include "../cd/pcm.h"\r
15 #include "mix.h"\r
16 \r
17 void (*PsndMix_32_to_16l)(short *dest, int *src, int count) = mix_32_to_16l_stereo;\r
18 \r
19 // master int buffer to mix to\r
20 static int PsndBuffer[2*(44100+100)/50];\r
21 \r
22 // dac\r
23 static unsigned short dac_info[312+4]; // pppppppp ppppllll, p - pos in buff, l - length to write for this sample\r
24 \r
25 // cdda output buffer\r
26 short cdda_out_buffer[2*1152];\r
27 \r
28 // for Pico\r
29 int PsndRate=0;\r
30 int PsndLen=0; // number of mono samples, multiply by 2 for stereo\r
31 int PsndLen_exc_add=0; // this is for non-integer sample counts per line, eg. 22050/60\r
32 int PsndLen_exc_cnt=0;\r
33 int PsndDacLine=0;\r
34 short *PsndOut=NULL; // PCM data buffer\r
35 \r
36 // timers\r
37 int timer_a_next_oflow, timer_a_step; // in z80 cycles\r
38 int timer_b_next_oflow, timer_b_step;\r
39 \r
40 // sn76496\r
41 extern int *sn76496_regs;\r
42 \r
43 \r
44 static void dac_recalculate(void)\r
45 {\r
46   int i, dac_cnt, pos, len, lines = Pico.m.pal ? 312 : 262, mid = Pico.m.pal ? 68 : 93;\r
47 \r
48   if (PsndLen <= lines)\r
49   {\r
50     // shrinking algo\r
51     dac_cnt = -PsndLen;\r
52     len=1; pos=0;\r
53     dac_info[225] = 1;\r
54 \r
55     for(i=226; i != 225; i++)\r
56     {\r
57       if (i >= lines) i = 0;\r
58       len = 0;\r
59       if(dac_cnt < 0) {\r
60         len=1;\r
61         pos++;\r
62         dac_cnt += lines;\r
63       }\r
64       dac_cnt -= PsndLen;\r
65       dac_info[i] = (pos<<4)|len;\r
66     }\r
67   }\r
68   else\r
69   {\r
70     // stretching\r
71     dac_cnt = PsndLen;\r
72     pos=0;\r
73     for(i = 225; i != 224; i++)\r
74     {\r
75       if (i >= lines) i = 0;\r
76       len=0;\r
77       while(dac_cnt >= 0) {\r
78         dac_cnt -= lines;\r
79         len++;\r
80       }\r
81       if (i == mid) // midpoint\r
82         while(pos+len < PsndLen/2) {\r
83           dac_cnt -= lines;\r
84           len++;\r
85         }\r
86       dac_cnt += PsndLen;\r
87       dac_info[i] = (pos<<4)|len;\r
88       pos+=len;\r
89     }\r
90     // last sample\r
91     for(len = 0, i = pos; i < PsndLen; i++) len++;\r
92     if (PsndLen_exc_add) len++;\r
93     dac_info[224] = (pos<<4)|len;\r
94   }\r
95   mid = (dac_info[lines-1] & 0xfff0) + ((dac_info[lines-1] & 0xf) << 4);\r
96   for (i = lines; i < sizeof(dac_info) / sizeof(dac_info[0]); i++)\r
97     dac_info[i] = mid;\r
98   //for(i=len=0; i < lines; i++) {\r
99   //  printf("%03i : %03i : %i\n", i, dac_info[i]>>4, dac_info[i]&0xf);\r
100   //  len+=dac_info[i]&0xf;\r
101   //}\r
102   //printf("rate is %i, len %f\n", PsndRate, (double)PsndRate/(Pico.m.pal ? 50.0 : 60.0));\r
103   //printf("len total: %i, last pos: %i\n", len, pos);\r
104   //exit(8);\r
105 }\r
106 \r
107 \r
108 PICO_INTERNAL void PsndReset(void)\r
109 {\r
110   // PsndRerate calls YM2612Init, which also resets\r
111   PsndRerate(0);\r
112   timers_reset();\r
113 }\r
114 \r
115 \r
116 // to be called after changing sound rate or chips\r
117 void PsndRerate(int preserve_state)\r
118 {\r
119   void *state = NULL;\r
120   int target_fps = Pico.m.pal ? 50 : 60;\r
121 \r
122   // not all rates are supported in MCD mode due to mp3 decoder limitations\r
123   if (PicoAHW & PAHW_MCD) {\r
124     if (!(11025-100 <= PsndRate && PsndRate <= 11025+100) &&\r
125         !(22050-100 <= PsndRate && PsndRate <= 22050+100) &&\r
126         !(44100-100 <= PsndRate && PsndRate <= 44100+100))\r
127       PsndRate = 22050;\r
128     PicoOpt |= POPT_EN_STEREO; // force stereo\r
129   }\r
130 \r
131   if (preserve_state) {\r
132     state = malloc(0x204);\r
133     if (state == NULL) return;\r
134     ym2612_pack_state();\r
135     memcpy(state, YM2612GetRegs(), 0x204);\r
136   }\r
137   YM2612Init(Pico.m.pal ? OSC_PAL/7 : OSC_NTSC/7, PsndRate);\r
138   if (preserve_state) {\r
139     // feed it back it's own registers, just like after loading state\r
140     memcpy(YM2612GetRegs(), state, 0x204);\r
141     ym2612_unpack_state();\r
142     if ((PicoAHW & PAHW_MCD) && !(Pico_mcd->s68k_regs[0x36] & 1) && (Pico_mcd->scd.Status_CDC & 1))\r
143       cdda_start_play();\r
144   }\r
145 \r
146   if (preserve_state) memcpy(state, sn76496_regs, 28*4); // remember old state\r
147   SN76496_init(Pico.m.pal ? OSC_PAL/15 : OSC_NTSC/15, PsndRate);\r
148   if (preserve_state) memcpy(sn76496_regs, state, 28*4); // restore old state\r
149 \r
150   if (state)\r
151     free(state);\r
152 \r
153   // calculate PsndLen\r
154   PsndLen=PsndRate / target_fps;\r
155   PsndLen_exc_add=((PsndRate - PsndLen*target_fps)<<16) / target_fps;\r
156   PsndLen_exc_cnt=0;\r
157 \r
158   // recalculate dac info\r
159   dac_recalculate();\r
160 \r
161   if (PicoAHW & PAHW_MCD)\r
162     pcm_set_rate(PsndRate);\r
163 \r
164   // clear all buffers\r
165   memset32(PsndBuffer, 0, sizeof(PsndBuffer)/4);\r
166   memset(cdda_out_buffer, 0, sizeof(cdda_out_buffer));\r
167   if (PsndOut)\r
168     PsndClear();\r
169 \r
170   // set mixer\r
171   PsndMix_32_to_16l = (PicoOpt & POPT_EN_STEREO) ? mix_32_to_16l_stereo : mix_32_to_16_mono;\r
172 \r
173   if (PicoAHW & PAHW_PICO)\r
174     PicoReratePico();\r
175 }\r
176 \r
177 \r
178 PICO_INTERNAL void PsndDoDAC(int line_to)\r
179 {\r
180   int pos, pos1, len;\r
181   int dout = ym2612.dacout;\r
182   int line_from = PsndDacLine;\r
183 \r
184   PsndDacLine = line_to + 1;\r
185 \r
186   pos =dac_info[line_from]>>4;\r
187   pos1=dac_info[line_to];\r
188   len = ((pos1>>4)-pos) + (pos1&0xf);\r
189   if (!len) return;\r
190 \r
191   if (PicoOpt & POPT_EN_STEREO) {\r
192     short *d = PsndOut + pos*2;\r
193     for (; len > 0; len--, d+=2) *d = dout;\r
194   } else {\r
195     short *d = PsndOut + pos;\r
196     for (; len > 0; len--, d++)  *d = dout;\r
197   }\r
198 \r
199 #if 0\r
200   if (do_pcm) {\r
201     int *d = PsndBuffer;\r
202     d += (PicoOpt&8) ? pos*2 : pos;\r
203     pcm_update(d, len, 1);\r
204   }\r
205 #endif\r
206 }\r
207 \r
208 // cdda\r
209 static pm_file *cdda_stream = NULL;\r
210 \r
211 static void cdda_raw_update(int *buffer, int length)\r
212 {\r
213   int ret, cdda_bytes, mult = 1;\r
214   if (cdda_stream == NULL)\r
215     return;\r
216 \r
217   cdda_bytes = length*4;\r
218   if (PsndRate <= 22050 + 100) mult = 2;\r
219   if (PsndRate <  22050 - 100) mult = 4;\r
220   cdda_bytes *= mult;\r
221 \r
222   ret = pm_read(cdda_out_buffer, cdda_bytes, cdda_stream);\r
223   if (ret < cdda_bytes) {\r
224     memset((char *)cdda_out_buffer + ret, 0, cdda_bytes - ret);\r
225     cdda_stream = NULL;\r
226     return;\r
227   }\r
228 \r
229   // now mix\r
230   switch (mult) {\r
231     case 1: mix_16h_to_32(buffer, cdda_out_buffer, length*2); break;\r
232     case 2: mix_16h_to_32_s1(buffer, cdda_out_buffer, length*2); break;\r
233     case 4: mix_16h_to_32_s2(buffer, cdda_out_buffer, length*2); break;\r
234   }\r
235 }\r
236 \r
237 PICO_INTERNAL void cdda_start_play(void)\r
238 {\r
239   int lba_offset, index, lba_length, i;\r
240 \r
241   elprintf(EL_STATUS, "cdda play track #%i", Pico_mcd->scd.Cur_Track);\r
242 \r
243   index = Pico_mcd->scd.Cur_Track - 1;\r
244 \r
245   lba_offset = Pico_mcd->scd.Cur_LBA - Track_to_LBA(index + 1);\r
246   if (lba_offset < 0) lba_offset = 0;\r
247   lba_offset += Pico_mcd->TOC.Tracks[index].Offset;\r
248 \r
249   // find the actual file for this track\r
250   for (i = index; i > 0; i--)\r
251     if (Pico_mcd->TOC.Tracks[i].F != NULL) break;\r
252 \r
253   if (Pico_mcd->TOC.Tracks[i].F == NULL) {\r
254     elprintf(EL_STATUS|EL_ANOMALY, "no track?!");\r
255     return;\r
256   }\r
257 \r
258   if (Pico_mcd->TOC.Tracks[i].ftype == TYPE_MP3)\r
259   {\r
260     int pos1024 = 0;\r
261 \r
262     lba_length = Pico_mcd->TOC.Tracks[i].Length;\r
263     for (i++; i < Pico_mcd->TOC.Last_Track; i++) {\r
264       if (Pico_mcd->TOC.Tracks[i].F != NULL) break;\r
265       lba_length += Pico_mcd->TOC.Tracks[i].Length;\r
266     }\r
267 \r
268     if (lba_offset)\r
269       pos1024 = lba_offset * 1024 / lba_length;\r
270 \r
271     mp3_start_play(Pico_mcd->TOC.Tracks[index].F, pos1024);\r
272     return;\r
273   }\r
274 \r
275   cdda_stream = Pico_mcd->TOC.Tracks[i].F;\r
276   PicoCDBufferFlush(); // buffering relies on fp not being touched\r
277   pm_seek(cdda_stream, lba_offset * 2352, SEEK_SET);\r
278   if (Pico_mcd->TOC.Tracks[i].ftype == TYPE_WAV)\r
279   {\r
280     // skip headers, assume it's 44kHz stereo uncompressed\r
281     pm_seek(cdda_stream, 44, SEEK_CUR);\r
282   }\r
283 }\r
284 \r
285 \r
286 PICO_INTERNAL void PsndClear(void)\r
287 {\r
288   int len = PsndLen;\r
289   if (PsndLen_exc_add) len++;\r
290   if (PicoOpt & POPT_EN_STEREO)\r
291     memset32((int *) PsndOut, 0, len); // assume PsndOut to be aligned\r
292   else {\r
293     short *out = PsndOut;\r
294     if ((long)out & 2) { *out++ = 0; len--; }\r
295     memset32((int *) out, 0, len/2);\r
296     if (len & 1) out[len-1] = 0;\r
297   }\r
298 }\r
299 \r
300 \r
301 static int PsndRender(int offset, int length)\r
302 {\r
303   int  buf32_updated = 0;\r
304   int *buf32 = PsndBuffer+offset;\r
305   int stereo = (PicoOpt & 8) >> 3;\r
306   // emulating CD && PCM option enabled && PCM chip on && have enabled channels\r
307   int do_pcm = (PicoAHW & PAHW_MCD) && (PicoOpt&POPT_EN_MCD_PCM) &&\r
308                 (Pico_mcd->pcm.control & 0x80) && Pico_mcd->pcm.enabled;\r
309   offset <<= stereo;\r
310 \r
311   pprof_start(sound);\r
312 \r
313 #if !SIMPLE_WRITE_SOUND\r
314   if (offset == 0) { // should happen once per frame\r
315     // compensate for float part of PsndLen\r
316     PsndLen_exc_cnt += PsndLen_exc_add;\r
317     if (PsndLen_exc_cnt >= 0x10000) {\r
318       PsndLen_exc_cnt -= 0x10000;\r
319       length++;\r
320     }\r
321   }\r
322 #endif\r
323 \r
324   // PSG\r
325   if (PicoOpt & POPT_EN_PSG)\r
326     SN76496Update(PsndOut+offset, length, stereo);\r
327 \r
328   if (PicoAHW & PAHW_PICO) {\r
329     PicoPicoPCMUpdate(PsndOut+offset, length, stereo);\r
330     return length;\r
331   }\r
332 \r
333   // Add in the stereo FM buffer\r
334   if (PicoOpt & POPT_EN_FM) {\r
335     buf32_updated = YM2612UpdateOne(buf32, length, stereo, 1);\r
336   } else\r
337     memset32(buf32, 0, length<<stereo);\r
338 \r
339 //printf("active_chs: %02x\n", buf32_updated);\r
340 \r
341   // CD: PCM sound\r
342   if (do_pcm) {\r
343     pcm_update(buf32, length, stereo);\r
344     //buf32_updated = 1;\r
345   }\r
346 \r
347   // CD: CDDA audio\r
348   // CD mode, cdda enabled, not data track, CDC is reading\r
349   if ((PicoAHW & PAHW_MCD) && (PicoOpt & POPT_EN_MCD_CDDA) &&\r
350                 !(Pico_mcd->s68k_regs[0x36] & 1) && (Pico_mcd->scd.Status_CDC & 1))\r
351   {\r
352     // note: only 44, 22 and 11 kHz supported, with forced stereo\r
353     int index = Pico_mcd->scd.Cur_Track - 1;\r
354 \r
355     if (Pico_mcd->TOC.Tracks[index].ftype == TYPE_MP3)\r
356       mp3_update(buf32, length, stereo);\r
357     else\r
358       cdda_raw_update(buf32, length);\r
359   }\r
360 \r
361   if ((PicoAHW & PAHW_32X) && (PicoOpt & POPT_EN_PWM))\r
362     p32x_pwm_update(buf32, length, stereo);\r
363 \r
364   // convert + limit to normal 16bit output\r
365   PsndMix_32_to_16l(PsndOut+offset, buf32, length);\r
366 \r
367   pprof_end(sound);\r
368 \r
369   return length;\r
370 }\r
371 \r
372 // to be called on 224 or line_sample scanlines only\r
373 PICO_INTERNAL void PsndGetSamples(int y)\r
374 {\r
375 #if SIMPLE_WRITE_SOUND\r
376   if (y != 224) return;\r
377   PsndRender(0, PsndLen);\r
378   if (PicoWriteSound) PicoWriteSound(PsndLen);\r
379   PsndClear();\r
380 #else\r
381   static int curr_pos = 0;\r
382 \r
383   if (y == 224)\r
384   {\r
385     if (emustatus & 2)\r
386          curr_pos += PsndRender(curr_pos, PsndLen-PsndLen/2);\r
387     else curr_pos  = PsndRender(0, PsndLen);\r
388     if (emustatus&1) emustatus|=2; else emustatus&=~2;\r
389     if (PicoWriteSound) PicoWriteSound(curr_pos);\r
390     // clear sound buffer\r
391     PsndClear();\r
392   }\r
393   else if (emustatus & 3) {\r
394     emustatus|= 2;\r
395     emustatus&=~1;\r
396     curr_pos = PsndRender(0, PsndLen/2);\r
397   }\r
398 #endif\r
399 }\r
400 \r
401 PICO_INTERNAL void PsndGetSamplesMS(void)\r
402 {\r
403   int stereo = (PicoOpt & 8) >> 3;\r
404   int length = PsndLen;\r
405 \r
406 #if !SIMPLE_WRITE_SOUND\r
407   // compensate for float part of PsndLen\r
408   PsndLen_exc_cnt += PsndLen_exc_add;\r
409   if (PsndLen_exc_cnt >= 0x10000) {\r
410     PsndLen_exc_cnt -= 0x10000;\r
411     length++;\r
412   }\r
413 #endif\r
414 \r
415   // PSG\r
416   if (PicoOpt & POPT_EN_PSG)\r
417     SN76496Update(PsndOut, length, stereo);\r
418 \r
419   // upmix to "stereo" if needed\r
420   if (stereo) {\r
421     int i, *p;\r
422     for (i = length, p = (void *)PsndOut; i > 0; i--, p++)\r
423       *p |= *p << 16;\r
424   }\r
425 \r
426   if (PicoWriteSound != NULL)\r
427     PicoWriteSound(length);\r
428   PsndClear();\r
429 }\r
430 \r