#!/usr/bin/env python

'''
    client.py: Um cliente de stream de audio.
    
    Se conecta a um servidor e recebe um stream de pacotes UDP contendo um áudio.
    Concatena vários pacotes e converte a onda para mostrá-la na tela como animação.
'''

__authors__ = "Eduardo H. Trevisan, Gabriela Stein"
__date__ = "2019-06-07"
__email__ = "eht17@inf.ufpr.br"
__status__ = "Production"


import socket

import sys
import time
import getopt
import alsaaudio    # Biblioteca de audio
import pickle       # Serializacao dos dados
import numpy as np  # Tratamento de dados numericos
import matplotlib.pyplot as plt  # Biblioteca de plot grafico
import matplotlib.animation as animation
import datetime


seq = 1         # Sequencia atual das mensagens
lost = 0        # Numero de mensagens perdidas
outOfOrder = 0  # Numero de mensagens fora de ordem

# Inicializando plot
fig = plt.figure(facecolor='black')
plt.axes(xlim=(0, 2600), ylim=(-6000, 6000))
ax = plt.subplot(111, frameon=False)
# Removendo ticks
ax.set_xticks([])
ax.set_yticks([])

def usage():
    print('uso: client.py [-d <device>] [-a <address>] [-p <port>]', file=sys.stderr)
    sys.exit(2)

def handle_close(evt):
    '''Função executada ao fechar a janela, encerra a execução e imprime as estatísticas'''
    plt.close("all")
    print(datetime.datetime.now())
    print('Encerrando cliente...\n')
    print('        Numero total de mensagens : ', seq)
    print('     Numero de mensagens perdidas : ', lost)
    print('Numero de mensagens fora de ordem : ', outOfOrder)
    sys.exit(0)

# Configurando evento de fechamento da janela
fig.canvas.mpl_connect('close_event', handle_close)

def init():
    '''Função para inicialização da imagem na animação'''
    im = ""
    return im

def updatefig(*args):
    '''Escuta dados do servidor e plota onda para animacao'''
    global seq, outOfOrder, lost

    line = np.array([])

    # Espera 20 mensagens e as concatena para plot da onda
    for i in range(0,20):
        msg = ""

        # Esperando dados
        response = UDPClientSocket.recvfrom(bufferSize)

        # Decodificando mensagem
        msg = pickle.loads(response[0])

        if seq == msg[0]:           # Se recebemos a mensagem correta
            out.write(msg[2])           # Tocar audio
            seq += 1
        elif seq < msg[0]:          # Se recebemos uma mensagem do futuro
            out.write(msg[2])           # Tocar audio
            lost += msg[0] - seq        # Contabilizar numero de msg perdidas
            seq = msg[0] + 1
        else:                       # Se recebemos uma mensagem do passado
            outOfOrder += 1             # Atualizar contadores de mensagens
            lost -= 1                   # perdidas e fora de ordem


        # Compilando ondas para plot
        signal = np.frombuffer(msg[2], dtype='int16')
        line = np.append(line, signal)

    # Plotar onda
    # im = plt.plot(line, 'C1')
    c = (1,1,1)
    im = plt.plot(line, color=c)
    return im

if __name__ == '__main__':

    # Argumentos padroes
    device = 'default'
    address = '127.0.0.1'
    port = '20001'

    opts, args = getopt.getopt(sys.argv[1:], 'd:a:p:h:')
    for o, a in opts:
        if o == '-d':
            device = a
        elif o == '-a':
            address = a
        elif o == '-p':
            port = a
        elif o == '-h':
            usage()

    # Abrir dispositivo de saida
    out = alsaaudio.PCM(alsaaudio.PCM_PLAYBACK, device=device)

    # Atributos: Mono, 44100 Hz, 16 bit little endian frames
    out.setchannels(1)
    out.setrate(44100)
    out.setformat(alsaaudio.PCM_FORMAT_S16_LE)

    # Numero de frames por periodo
    out.setperiodsize(160)

    # Construir mensagem com endereco do servidor
    serverAddressPort = (address, int(port))
    bytesToSend = str.encode("")
    bufferSize = 1024

    # Criar um socket UDP para o cliente
    UDPClientSocket = socket.socket(family=socket.AF_INET, type=socket.SOCK_DGRAM)

    print(datetime.datetime.now())
    print("Cliente inicializado")
    print("Enviando mensagem para: " + address + ":" + port + "\n")

    # Mandar mensagem para o Servidor
    UDPClientSocket.sendto(bytesToSend, serverAddressPort)

    print(datetime.datetime.now())
    print("Escutando servidor...\n")

    # Escutar mensagens e fazer animação
    ani = animation.FuncAnimation(fig, updatefig, init_func=init, interval=0.005, blit=True)
    plt.show()