git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavdevice/v4l.c

   1 /*
   2  * Linux video grab interface
   3  * Copyright (c) 2000,2001 Fabrice Bellard
   4  *
   5  * This file is part of Libav.
   6  *
   7  * Libav is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * Libav is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with Libav; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 #undef __STRICT_ANSI__ //workaround due to broken kernel headers
  23 #include "config.h"
  24 #include "libavutil/rational.h"
  25 #include "libavutil/imgutils.h"
  26 #include "libavutil/log.h"
  27 #include "libavutil/opt.h"
  28 #include "libavformat/avformat.h"
  29 #include "libavcodec/dsputil.h"
  30 #include <unistd.h>
  31 #include <fcntl.h>
  32 #include <sys/ioctl.h>
  33 #include <sys/mman.h>
  34 #include <sys/time.h>
  35 #define _LINUX_TIME_H 1
  36 #include <linux/videodev.h>
  37 #include <time.h>
  38 #include <strings.h>
  39
  40 typedef struct {
  41     AVClass *class;
  42     int fd;
  43     int frame_format; /* see VIDEO_PALETTE_xxx */
  44     int use_mmap;
  45     AVRational time_base;
  46     int64_t time_frame;
  47     int frame_size;
  48     struct video_capability video_cap;
  49     struct video_audio audio_saved;
  50     struct video_window video_win;
  51     uint8_t *video_buf;
  52     struct video_mbuf gb_buffers;
  53     struct video_mmap gb_buf;
  54     int gb_frame;
  55     int standard;
  56 } VideoData;
  57
  58 static const struct {
  59     int palette;
  60     int depth;
  61     enum PixelFormat pix_fmt;
  62 } video_formats [] = {
  63     {.palette = VIDEO_PALETTE_YUV420P, .depth = 12, .pix_fmt = PIX_FMT_YUV420P },
  64     {.palette = VIDEO_PALETTE_YUV422,  .depth = 16, .pix_fmt = PIX_FMT_YUYV422 },
  65     {.palette = VIDEO_PALETTE_UYVY,    .depth = 16, .pix_fmt = PIX_FMT_UYVY422 },
  66     {.palette = VIDEO_PALETTE_YUYV,    .depth = 16, .pix_fmt = PIX_FMT_YUYV422 },
  67     /* NOTE: v4l uses BGR24, not RGB24 */
  68     {.palette = VIDEO_PALETTE_RGB24,   .depth = 24, .pix_fmt = PIX_FMT_BGR24   },
  69     {.palette = VIDEO_PALETTE_RGB565,  .depth = 16, .pix_fmt = PIX_FMT_BGR565  },
  70     {.palette = VIDEO_PALETTE_GREY,    .depth = 8,  .pix_fmt = PIX_FMT_GRAY8   },
  71 };
  72
  73
  74 static int grab_read_header(AVFormatContext *s1, AVFormatParameters *ap)
  75 {
  76     VideoData *s = s1->priv_data;
  77     AVStream *st;
  78     int video_fd;
  79     int desired_palette, desired_depth;
  80     struct video_tuner tuner;
  81     struct video_audio audio;
  82     struct video_picture pict;
  83     int j;
  84     int vformat_num = FF_ARRAY_ELEMS(video_formats);
  85
  86     if (ap->time_base.den <= 0) {
  87         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Wrong time base (%d)\n", ap->time_base.den);
  88         return -1;
  89     }
  90     s->time_base = ap->time_base;
  91
  92     s->video_win.width = ap->width;
  93     s->video_win.height = ap->height;
  94
  95     st = av_new_stream(s1, 0);
  96     if (!st)
  97         return AVERROR(ENOMEM);
  98     av_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
  99
 100     video_fd = open(s1->filename, O_RDWR);
 101     if (video_fd < 0) {
 102         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "%s: %s\n", s1->filename, strerror(errno));
 103         goto fail;
 104     }
 105
 106     if (ioctl(video_fd, VIDIOCGCAP, &s->video_cap) < 0) {
 107         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCGCAP: %s\n", strerror(errno));
 108         goto fail;
 109     }
 110
 111     if (!(s->video_cap.type & VID_TYPE_CAPTURE)) {
 112         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Fatal: grab device does not handle capture\n");
 113         goto fail;
 114     }
 115
 116     /* no values set, autodetect them */
 117     if (s->video_win.width <= 0 || s->video_win.height <= 0) {
 118         if (ioctl(video_fd, VIDIOCGWIN, &s->video_win, sizeof(s->video_win)) < 0) {
 119             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCGWIN: %s\n", strerror(errno));
 120             goto fail;
 121         }
 122     }
 123
 124     if(av_image_check_size(s->video_win.width, s->video_win.height, 0, s1) < 0)
 125         return -1;
 126
 127     desired_palette = -1;
 128     desired_depth = -1;
 129     for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
 130         if (ap->pix_fmt == video_formats[j].pix_fmt) {
 131             desired_palette = video_formats[j].palette;
 132             desired_depth = video_formats[j].depth;
 133             break;
 134         }
 135     }
 136
 137     /* set tv standard */
 138     if (!ioctl(video_fd, VIDIOCGTUNER, &tuner)) {
 139 #if FF_API_FORMAT_PARAMETERS
 140         if (ap->standard) {
 141             if (!strcasecmp(ap->standard, "pal"))
 142                 s->standard = VIDEO_MODE_PAL;
 143             else if (!strcasecmp(ap->standard, "secam"))
 144                 s->standard = VIDEO_MODE_SECAM;
 145             else
 146                 s->standard = VIDEO_MODE_NTSC;
 147         }
 148 #endif
 149         tuner.mode = s->standard;
 150         ioctl(video_fd, VIDIOCSTUNER, &tuner);
 151     }
 152
 153     /* unmute audio */
 154     audio.audio = 0;
 155     ioctl(video_fd, VIDIOCGAUDIO, &audio);
 156     memcpy(&s->audio_saved, &audio, sizeof(audio));
 157     audio.flags &= ~VIDEO_AUDIO_MUTE;
 158     ioctl(video_fd, VIDIOCSAUDIO, &audio);
 159
 160     ioctl(video_fd, VIDIOCGPICT, &pict);
 161     av_dlog(s1, "v4l: colour=%d hue=%d brightness=%d constrast=%d whiteness=%d\n",
 162             pict.colour, pict.hue, pict.brightness, pict.contrast, pict.whiteness);
 163     /* try to choose a suitable video format */
 164     pict.palette = desired_palette;
 165     pict.depth= desired_depth;
 166     if (desired_palette == -1 || ioctl(video_fd, VIDIOCSPICT, &pict) < 0) {
 167         for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
 168             pict.palette = video_formats[j].palette;
 169             pict.depth = video_formats[j].depth;
 170             if (-1 != ioctl(video_fd, VIDIOCSPICT, &pict))
 171                 break;
 172         }
 173         if (j >= vformat_num)
 174             goto fail1;
 175     }
 176
 177     if (ioctl(video_fd, VIDIOCGMBUF, &s->gb_buffers) < 0) {
 178         /* try to use read based access */
 179         int val;
 180
 181         s->video_win.x = 0;
 182         s->video_win.y = 0;
 183         s->video_win.chromakey = -1;
 184         s->video_win.flags = 0;
 185
 186         if (ioctl(video_fd, VIDIOCSWIN, s->video_win) < 0) {
 187             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCSWIN: %s\n", strerror(errno));
 188             goto fail;
 189         }
 190
 191         s->frame_format = pict.palette;
 192
 193         val = 1;
 194         if (ioctl(video_fd, VIDIOCCAPTURE, &val) < 0) {
 195             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCCAPTURE: %s\n", strerror(errno));
 196             goto fail;
 197         }
 198
 199         s->time_frame = av_gettime() * s->time_base.den / s->time_base.num;
 200         s->use_mmap = 0;
 201     } else {
 202         s->video_buf = mmap(0, s->gb_buffers.size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, video_fd, 0);
 203         if ((unsigned char*)-1 == s->video_buf) {
 204             s->video_buf = mmap(0, s->gb_buffers.size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, video_fd, 0);
 205             if ((unsigned char*)-1 == s->video_buf) {
 206                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", strerror(errno));
 207                 goto fail;
 208             }
 209         }
 210         s->gb_frame = 0;
 211         s->time_frame = av_gettime() * s->time_base.den / s->time_base.num;
 212
 213         /* start to grab the first frame */
 214         s->gb_buf.frame = s->gb_frame % s->gb_buffers.frames;
 215         s->gb_buf.height = s->video_win.height;
 216         s->gb_buf.width = s->video_win.width;
 217         s->gb_buf.format = pict.palette;
 218
 219         if (ioctl(video_fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf) < 0) {
 220             if (errno != EAGAIN) {
 221             fail1:
 222                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCMCAPTURE: %s\n", strerror(errno));
 223             } else {
 224                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Fatal: grab device does not receive any video signal\n");
 225             }
 226             goto fail;
 227         }
 228         for (j = 1; j < s->gb_buffers.frames; j++) {
 229           s->gb_buf.frame = j;
 230           ioctl(video_fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf);
 231         }
 232         s->frame_format = s->gb_buf.format;
 233         s->use_mmap = 1;
 234     }
 235
 236     for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
 237         if (s->frame_format == video_formats[j].palette) {
 238             s->frame_size = s->video_win.width * s->video_win.height * video_formats[j].depth / 8;
 239             st->codec->pix_fmt = video_formats[j].pix_fmt;
 240             break;
 241         }
 242     }
 243
 244     if (j >= vformat_num)
 245         goto fail;
 246
 247     s->fd = video_fd;
 248
 249     st->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
 250     st->codec->codec_id = CODEC_ID_RAWVIDEO;
 251     st->codec->width = s->video_win.width;
 252     st->codec->height = s->video_win.height;
 253     st->codec->time_base = s->time_base;
 254     st->codec->bit_rate = s->frame_size * 1/av_q2d(st->codec->time_base) * 8;
 255
 256     return 0;
 257  fail:
 258     if (video_fd >= 0)
 259         close(video_fd);
 260     return AVERROR(EIO);
 261 }
 262
 263 static int v4l_mm_read_picture(VideoData *s, uint8_t *buf)
 264 {
 265     uint8_t *ptr;
 266
 267     while (ioctl(s->fd, VIDIOCSYNC, &s->gb_frame) < 0 &&
 268            (errno == EAGAIN || errno == EINTR));
 269
 270     ptr = s->video_buf + s->gb_buffers.offsets[s->gb_frame];
 271     memcpy(buf, ptr, s->frame_size);
 272
 273     /* Setup to capture the next frame */
 274     s->gb_buf.frame = s->gb_frame;
 275     if (ioctl(s->fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf) < 0) {
 276         if (errno == EAGAIN)
 277             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot Sync\n");
 278         else
 279             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCMCAPTURE: %s\n", strerror(errno));
 280         return AVERROR(EIO);
 281     }
 282
 283     /* This is now the grabbing frame */
 284     s->gb_frame = (s->gb_frame + 1) % s->gb_buffers.frames;
 285
 286     return s->frame_size;
 287 }
 288
 289 static int grab_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
 290 {
 291     VideoData *s = s1->priv_data;
 292     int64_t curtime, delay;
 293     struct timespec ts;
 294
 295     /* Calculate the time of the next frame */
 296     s->time_frame += INT64_C(1000000);
 297
 298     /* wait based on the frame rate */
 299     for(;;) {
 300         curtime = av_gettime();
 301         delay = s->time_frame * s->time_base.num / s->time_base.den - curtime;
 302         if (delay <= 0) {
 303             if (delay < INT64_C(-1000000) * s->time_base.num / s->time_base.den) {
 304                 /* printf("grabbing is %d frames late (dropping)\n", (int) -(delay / 16666)); */
 305                 s->time_frame += INT64_C(1000000);
 306             }
 307             break;
 308         }
 309         ts.tv_sec = delay / 1000000;
 310         ts.tv_nsec = (delay % 1000000) * 1000;
 311         nanosleep(&ts, NULL);
 312     }
 313
 314     if (av_new_packet(pkt, s->frame_size) < 0)
 315         return AVERROR(EIO);
 316
 317     pkt->pts = curtime;
 318
 319     /* read one frame */
 320     if (s->use_mmap) {
 321         return v4l_mm_read_picture(s, pkt->data);
 322     } else {
 323         if (read(s->fd, pkt->data, pkt->size) != pkt->size)
 324             return AVERROR(EIO);
 325         return s->frame_size;
 326     }
 327 }
 328
 329 static int grab_read_close(AVFormatContext *s1)
 330 {
 331     VideoData *s = s1->priv_data;
 332
 333     if (s->use_mmap)
 334         munmap(s->video_buf, s->gb_buffers.size);
 335
 336     /* mute audio. we must force it because the BTTV driver does not
 337        return its state correctly */
 338     s->audio_saved.flags |= VIDEO_AUDIO_MUTE;
 339     ioctl(s->fd, VIDIOCSAUDIO, &s->audio_saved);
 340
 341     close(s->fd);
 342     return 0;
 343 }
 344
 345 static const AVOption options[] = {
 346     { "standard", "", offsetof(VideoData, standard), FF_OPT_TYPE_INT, {.dbl = VIDEO_MODE_NTSC}, VIDEO_MODE_PAL, VIDEO_MODE_NTSC, AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM, "standard" },
 347     { "PAL",   "", 0, FF_OPT_TYPE_CONST, {.dbl = VIDEO_MODE_PAL},   0, 0, AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM, "standard" },
 348     { "SECAM", "", 0, FF_OPT_TYPE_CONST, {.dbl = VIDEO_MODE_SECAM}, 0, 0, AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM, "standard" },
 349     { "NTSC",  "", 0, FF_OPT_TYPE_CONST, {.dbl = VIDEO_MODE_NTSC},  0, 0, AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM, "standard" },
 350     { NULL },
 351 };
 352
 353 static const AVClass v4l_class = {
 354     .class_name = "V4L indev",
 355     .item_name  = av_default_item_name,
 356     .option     = options,
 357     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 358 };
 359
 360 AVInputFormat ff_v4l_demuxer = {
 361     "video4linux",
 362     NULL_IF_CONFIG_SMALL("Video4Linux device grab"),
 363     sizeof(VideoData),
 364     NULL,
 365     grab_read_header,
 366     grab_read_packet,
 367     grab_read_close,
 368     .flags = AVFMT_NOFILE,
 369     .priv_class = &v4l_class,
 370 };