git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavdevice/v4l2.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2000,2001 Fabrice Bellard
   3  * Copyright (c) 2006 Luca Abeni
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg 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  * FFmpeg 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 FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * Video4Linux2 grab interface
  25  *
  26  * Part of this file is based on the V4L2 video capture example
  27  * (http://linuxtv.org/downloads/v4l-dvb-apis/capture-example.html)
  28  *
  29  * Thanks to Michael Niedermayer for providing the mapping between
  30  * V4L2_PIX_FMT_* and AV_PIX_FMT_*
  31  */
  32
  33 #undef __STRICT_ANSI__ //workaround due to broken kernel headers
  34 #include "config.h"
  35 #include "libavformat/internal.h"
  36 #include <unistd.h>
  37 #include <fcntl.h>
  38 #include <sys/ioctl.h>
  39 #include <sys/mman.h>
  40 #include <sys/time.h>
  41 #if HAVE_SYS_VIDEOIO_H
  42 #include <sys/videoio.h>
  43 #else
  44 #if HAVE_ASM_TYPES_H
  45 #include <asm/types.h>
  46 #endif
  47 #include <linux/videodev2.h>
  48 #endif
  49 #include "libavutil/avassert.h"
  50 #include "libavutil/imgutils.h"
  51 #include "libavutil/log.h"
  52 #include "libavutil/opt.h"
  53 #include "avdevice.h"
  54 #include "timefilter.h"
  55 #include "libavutil/parseutils.h"
  56 #include "libavutil/pixdesc.h"
  57 #include "libavutil/avstring.h"
  58
  59 #if CONFIG_LIBV4L2
  60 #include <libv4l2.h>
  61 #else
  62 #define v4l2_open   open
  63 #define v4l2_close  close
  64 #define v4l2_dup    dup
  65 #define v4l2_ioctl  ioctl
  66 #define v4l2_read   read
  67 #define v4l2_mmap   mmap
  68 #define v4l2_munmap munmap
  69 #endif
  70
  71 static const int desired_video_buffers = 256;
  72
  73 #define V4L_ALLFORMATS  3
  74 #define V4L_RAWFORMATS  1
  75 #define V4L_COMPFORMATS 2
  76
  77 /**
  78  * Return timestamps to the user exactly as returned by the kernel
  79  */
  80 #define V4L_TS_DEFAULT  0
  81 /**
  82  * Autodetect the kind of timestamps returned by the kernel and convert to
  83  * absolute (wall clock) timestamps.
  84  */
  85 #define V4L_TS_ABS      1
  86 /**
  87  * Assume kernel timestamps are from the monotonic clock and convert to
  88  * absolute timestamps.
  89  */
  90 #define V4L_TS_MONO2ABS 2
  91
  92 /**
  93  * Once the kind of timestamps returned by the kernel have been detected,
  94  * the value of the timefilter (NULL or not) determines whether a conversion
  95  * takes place.
  96  */
  97 #define V4L_TS_CONVERT_READY V4L_TS_DEFAULT
  98
  99 struct video_data {
 100     AVClass *class;
 101     int fd;
 102     int frame_format; /* V4L2_PIX_FMT_* */
 103     int width, height;
 104     int frame_size;
 105     int interlaced;
 106     int top_field_first;
 107     int ts_mode;
 108     TimeFilter *timefilter;
 109     int64_t last_time_m;
 110
 111     int buffers;
 112     void **buf_start;
 113     unsigned int *buf_len;
 114     char *standard;
 115     v4l2_std_id std_id;
 116     int channel;
 117     char *pixel_format; /**< Set by a private option. */
 118     int list_format;    /**< Set by a private option. */
 119     int list_standard;  /**< Set by a private option. */
 120     char *framerate;    /**< Set by a private option. */
 121 };
 122
 123 struct buff_data {
 124     int index;
 125     int fd;
 126 };
 127
 128 struct fmt_map {
 129     enum AVPixelFormat ff_fmt;
 130     enum AVCodecID codec_id;
 131     uint32_t v4l2_fmt;
 132 };
 133
 134 static struct fmt_map fmt_conversion_table[] = {
 135     //ff_fmt           codec_id           v4l2_fmt
 136     { AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUV420  },
 137     { AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YVU420  },
 138     { AV_PIX_FMT_YUV422P, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUV422P },
 139     { AV_PIX_FMT_YUYV422, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUYV    },
 140     { AV_PIX_FMT_UYVY422, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_UYVY    },
 141     { AV_PIX_FMT_YUV411P, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUV411P },
 142     { AV_PIX_FMT_YUV410P, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUV410  },
 143     { AV_PIX_FMT_YUV410P, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YVU410  },
 144     { AV_PIX_FMT_RGB555LE,AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB555  },
 145     { AV_PIX_FMT_RGB555BE,AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB555X },
 146     { AV_PIX_FMT_RGB565LE,AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB565  },
 147     { AV_PIX_FMT_RGB565BE,AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB565X },
 148     { AV_PIX_FMT_BGR24,   AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_BGR24   },
 149     { AV_PIX_FMT_RGB24,   AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB24   },
 150     { AV_PIX_FMT_BGR0,    AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_BGR32   },
 151     { AV_PIX_FMT_0RGB,    AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB32   },
 152     { AV_PIX_FMT_GRAY8,   AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_GREY    },
 153 #ifdef V4L2_PIX_FMT_Y16
 154     { AV_PIX_FMT_GRAY16LE,AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_Y16     },
 155 #endif
 156     { AV_PIX_FMT_NV12,    AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_NV12    },
 157     { AV_PIX_FMT_NONE,    AV_CODEC_ID_MJPEG,    V4L2_PIX_FMT_MJPEG   },
 158     { AV_PIX_FMT_NONE,    AV_CODEC_ID_MJPEG,    V4L2_PIX_FMT_JPEG    },
 159 #ifdef V4L2_PIX_FMT_H264
 160     { AV_PIX_FMT_NONE,    AV_CODEC_ID_H264,     V4L2_PIX_FMT_H264    },
 161 #endif
 162 #ifdef V4L2_PIX_FMT_CPIA1
 163     { AV_PIX_FMT_NONE,    AV_CODEC_ID_CPIA,     V4L2_PIX_FMT_CPIA1   },
 164 #endif
 165 };
 166
 167 static int device_open(AVFormatContext *ctx)
 168 {
 169     struct v4l2_capability cap;
 170     int fd;
 171     int ret;
 172     int flags = O_RDWR;
 173
 174     if (ctx->flags & AVFMT_FLAG_NONBLOCK) {
 175         flags |= O_NONBLOCK;
 176     }
 177
 178     fd = v4l2_open(ctx->filename, flags, 0);
 179     if (fd < 0) {
 180         ret = AVERROR(errno);
 181         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot open video device %s: %s\n",
 182                ctx->filename, av_err2str(ret));
 183         return ret;
 184     }
 185
 186     if (v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_QUERYCAP, &cap) < 0) {
 187         ret = AVERROR(errno);
 188         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYCAP): %s\n",
 189                av_err2str(ret));
 190         goto fail;
 191     }
 192
 193     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "fd:%d capabilities:%x\n",
 194            fd, cap.capabilities);
 195
 196     if (!(cap.capabilities & V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE)) {
 197         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Not a video capture device.\n");
 198         ret = AVERROR(ENODEV);
 199         goto fail;
 200     }
 201
 202     if (!(cap.capabilities & V4L2_CAP_STREAMING)) {
 203         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 204                "The device does not support the streaming I/O method.\n");
 205         ret = AVERROR(ENOSYS);
 206         goto fail;
 207     }
 208
 209     return fd;
 210
 211 fail:
 212     v4l2_close(fd);
 213     return ret;
 214 }
 215
 216 static int device_init(AVFormatContext *ctx, int *width, int *height,
 217                        uint32_t pix_fmt)
 218 {
 219     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 220     int fd = s->fd;
 221     struct v4l2_format fmt = { .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE };
 222     struct v4l2_pix_format *pix = &fmt.fmt.pix;
 223
 224     int res = 0;
 225
 226     pix->width = *width;
 227     pix->height = *height;
 228     pix->pixelformat = pix_fmt;
 229     pix->field = V4L2_FIELD_ANY;
 230
 231     if (v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt) < 0)
 232         res = AVERROR(errno);
 233
 234     if ((*width != fmt.fmt.pix.width) || (*height != fmt.fmt.pix.height)) {
 235         av_log(ctx, AV_LOG_INFO,
 236                "The V4L2 driver changed the video from %dx%d to %dx%d\n",
 237                *width, *height, fmt.fmt.pix.width, fmt.fmt.pix.height);
 238         *width = fmt.fmt.pix.width;
 239         *height = fmt.fmt.pix.height;
 240     }
 241
 242     if (pix_fmt != fmt.fmt.pix.pixelformat) {
 243         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG,
 244                "The V4L2 driver changed the pixel format "
 245                "from 0x%08X to 0x%08X\n",
 246                pix_fmt, fmt.fmt.pix.pixelformat);
 247         res = AVERROR(EINVAL);
 248     }
 249
 250     if (fmt.fmt.pix.field == V4L2_FIELD_INTERLACED) {
 251         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG,
 252                "The V4L2 driver is using the interlaced mode\n");
 253         s->interlaced = 1;
 254     }
 255
 256     return res;
 257 }
 258
 259 static int first_field(int fd)
 260 {
 261     int res;
 262     v4l2_std_id std;
 263
 264     res = v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_G_STD, &std);
 265     if (res < 0) {
 266         return 0;
 267     }
 268     if (std & V4L2_STD_NTSC) {
 269         return 0;
 270     }
 271
 272     return 1;
 273 }
 274
 275 static uint32_t fmt_ff2v4l(enum AVPixelFormat pix_fmt, enum AVCodecID codec_id)
 276 {
 277     int i;
 278
 279     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
 280         if ((codec_id == AV_CODEC_ID_NONE ||
 281              fmt_conversion_table[i].codec_id == codec_id) &&
 282             (pix_fmt == AV_PIX_FMT_NONE ||
 283              fmt_conversion_table[i].ff_fmt == pix_fmt)) {
 284             return fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
 285         }
 286     }
 287
 288     return 0;
 289 }
 290
 291 static enum AVPixelFormat fmt_v4l2ff(uint32_t v4l2_fmt, enum AVCodecID codec_id)
 292 {
 293     int i;
 294
 295     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
 296         if (fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt == v4l2_fmt &&
 297             fmt_conversion_table[i].codec_id == codec_id) {
 298             return fmt_conversion_table[i].ff_fmt;
 299         }
 300     }
 301
 302     return AV_PIX_FMT_NONE;
 303 }
 304
 305 static enum AVCodecID fmt_v4l2codec(uint32_t v4l2_fmt)
 306 {
 307     int i;
 308
 309     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
 310         if (fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt == v4l2_fmt) {
 311             return fmt_conversion_table[i].codec_id;
 312         }
 313     }
 314
 315     return AV_CODEC_ID_NONE;
 316 }
 317
 318 #if HAVE_STRUCT_V4L2_FRMIVALENUM_DISCRETE
 319 static void list_framesizes(AVFormatContext *ctx, int fd, uint32_t pixelformat)
 320 {
 321     struct v4l2_frmsizeenum vfse = { .pixel_format = pixelformat };
 322
 323     while(!ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FRAMESIZES, &vfse)) {
 324         switch (vfse.type) {
 325         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_DISCRETE:
 326             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, " %ux%u",
 327                    vfse.discrete.width, vfse.discrete.height);
 328         break;
 329         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_CONTINUOUS:
 330         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_STEPWISE:
 331             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, " {%u-%u, %u}x{%u-%u, %u}",
 332                    vfse.stepwise.min_width,
 333                    vfse.stepwise.max_width,
 334                    vfse.stepwise.step_width,
 335                    vfse.stepwise.min_height,
 336                    vfse.stepwise.max_height,
 337                    vfse.stepwise.step_height);
 338         }
 339         vfse.index++;
 340     }
 341 }
 342 #endif
 343
 344 static void list_formats(AVFormatContext *ctx, int fd, int type)
 345 {
 346     struct v4l2_fmtdesc vfd = { .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE };
 347
 348     while(!ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FMT, &vfd)) {
 349         enum AVCodecID codec_id = fmt_v4l2codec(vfd.pixelformat);
 350         enum AVPixelFormat pix_fmt = fmt_v4l2ff(vfd.pixelformat, codec_id);
 351
 352         vfd.index++;
 353
 354         if (!(vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_COMPRESSED) &&
 355             type & V4L_RAWFORMATS) {
 356             const char *fmt_name = av_get_pix_fmt_name(pix_fmt);
 357             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Raw       : %9s : %20s :",
 358                    fmt_name ? fmt_name : "Unsupported",
 359                    vfd.description);
 360         } else if (vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_COMPRESSED &&
 361                    type & V4L_COMPFORMATS) {
 362             AVCodec *codec = avcodec_find_decoder(codec_id);
 363             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Compressed: %9s : %20s :",
 364                    codec ? codec->name : "Unsupported",
 365                    vfd.description);
 366         } else {
 367             continue;
 368         }
 369
 370 #ifdef V4L2_FMT_FLAG_EMULATED
 371         if (vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_EMULATED) {
 372             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "%s", "Emulated");
 373             continue;
 374         }
 375 #endif
 376 #if HAVE_STRUCT_V4L2_FRMIVALENUM_DISCRETE
 377         list_framesizes(ctx, fd, vfd.pixelformat);
 378 #endif
 379         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "\n");
 380     }
 381 }
 382
 383 static void list_standards(AVFormatContext *ctx)
 384 {
 385     int ret;
 386     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 387     struct v4l2_standard standard;
 388
 389     if (s->std_id == 0)
 390         return;
 391
 392     for (standard.index = 0; ; standard.index++) {
 393         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard) < 0) {
 394             ret = AVERROR(errno);
 395             if (ret == AVERROR(EINVAL)) {
 396                 break;
 397             } else {
 398                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_ENUMSTD): %s\n", av_err2str(ret));
 399                 return;
 400             }
 401         }
 402         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "%2d, %16llx, %s\n",
 403                standard.index, standard.id, standard.name);
 404     }
 405 }
 406
 407 static int mmap_init(AVFormatContext *ctx)
 408 {
 409     int i, res;
 410     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 411     struct v4l2_requestbuffers req = {
 412         .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 413         .count  = desired_video_buffers,
 414         .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 415     };
 416
 417     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_REQBUFS, &req) < 0) {
 418         res = AVERROR(errno);
 419         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_REQBUFS): %s\n", av_err2str(res));
 420         return res;
 421     }
 422
 423     if (req.count < 2) {
 424         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Insufficient buffer memory\n");
 425         return AVERROR(ENOMEM);
 426     }
 427     s->buffers = req.count;
 428     s->buf_start = av_malloc(sizeof(void *) * s->buffers);
 429     if (s->buf_start == NULL) {
 430         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer pointers\n");
 431         return AVERROR(ENOMEM);
 432     }
 433     s->buf_len = av_malloc(sizeof(unsigned int) * s->buffers);
 434     if (s->buf_len == NULL) {
 435         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer sizes\n");
 436         av_free(s->buf_start);
 437         return AVERROR(ENOMEM);
 438     }
 439
 440     for (i = 0; i < req.count; i++) {
 441         struct v4l2_buffer buf = {
 442             .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 443             .index  = i,
 444             .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 445         };
 446         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf) < 0) {
 447             res = AVERROR(errno);
 448             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYBUF): %s\n", av_err2str(res));
 449             return res;
 450         }
 451
 452         s->buf_len[i] = buf.length;
 453         if (s->frame_size > 0 && s->buf_len[i] < s->frame_size) {
 454             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 455                    "buf_len[%d] = %d < expected frame size %d\n",
 456                    i, s->buf_len[i], s->frame_size);
 457             return AVERROR(ENOMEM);
 458         }
 459         s->buf_start[i] = v4l2_mmap(NULL, buf.length,
 460                                PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,
 461                                s->fd, buf.m.offset);
 462
 463         if (s->buf_start[i] == MAP_FAILED) {
 464             res = AVERROR(errno);
 465             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", av_err2str(res));
 466             return res;
 467         }
 468     }
 469
 470     return 0;
 471 }
 472
 473 static void mmap_release_buffer(AVPacket *pkt)
 474 {
 475     struct v4l2_buffer buf = { 0 };
 476     int res, fd;
 477     struct buff_data *buf_descriptor = pkt->priv;
 478
 479     if (pkt->data == NULL)
 480         return;
 481
 482     buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 483     buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
 484     buf.index = buf_descriptor->index;
 485     fd = buf_descriptor->fd;
 486     av_free(buf_descriptor);
 487
 488     if (v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &buf) < 0) {
 489         res = AVERROR(errno);
 490         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n", av_err2str(res));
 491     }
 492
 493     pkt->data = NULL;
 494     pkt->size = 0;
 495 }
 496
 497 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
 498 static int64_t av_gettime_monotonic(void)
 499 {
 500     struct timespec tv;
 501
 502     clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &tv);
 503     return (int64_t)tv.tv_sec * 1000000 + tv.tv_nsec / 1000;
 504 }
 505 #endif
 506
 507 static int init_convert_timestamp(AVFormatContext *ctx, int64_t ts)
 508 {
 509     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 510     int64_t now;
 511
 512     now = av_gettime();
 513     if (s->ts_mode == V4L_TS_ABS &&
 514         ts <= now + 1 * AV_TIME_BASE && ts >= now - 10 * AV_TIME_BASE) {
 515         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Detected absolute timestamps\n");
 516         s->ts_mode = V4L_TS_CONVERT_READY;
 517         return 0;
 518     }
 519 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
 520     now = av_gettime_monotonic();
 521     if (s->ts_mode == V4L_TS_MONO2ABS ||
 522         (ts <= now + 1 * AV_TIME_BASE && ts >= now - 10 * AV_TIME_BASE)) {
 523         int64_t period = av_rescale_q(1, AV_TIME_BASE_Q,
 524                                       ctx->streams[0]->avg_frame_rate);
 525         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Detected monotonic timestamps, converting\n");
 526         /* microseconds instead of seconds, MHz instead of Hz */
 527         s->timefilter = ff_timefilter_new(1, period, 1.0E-6);
 528         s->ts_mode = V4L_TS_CONVERT_READY;
 529         return 0;
 530     }
 531 #endif
 532     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown timestamps\n");
 533     return AVERROR(EIO);
 534 }
 535
 536 static int convert_timestamp(AVFormatContext *ctx, int64_t *ts)
 537 {
 538     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 539
 540     if (s->ts_mode) {
 541         int r = init_convert_timestamp(ctx, *ts);
 542         if (r < 0)
 543             return r;
 544     }
 545 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
 546     if (s->timefilter) {
 547         int64_t nowa = av_gettime();
 548         int64_t nowm = av_gettime_monotonic();
 549         ff_timefilter_update(s->timefilter, nowa, nowm - s->last_time_m);
 550         s->last_time_m = nowm;
 551         *ts = ff_timefilter_eval(s->timefilter, *ts - nowm);
 552     }
 553 #endif
 554     return 0;
 555 }
 556
 557 static int mmap_read_frame(AVFormatContext *ctx, AVPacket *pkt)
 558 {
 559     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 560     struct v4l2_buffer buf = {
 561         .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 562         .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 563     };
 564     struct buff_data *buf_descriptor;
 565     int res;
 566
 567     /* FIXME: Some special treatment might be needed in case of loss of signal... */
 568     while ((res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_DQBUF, &buf)) < 0 && (errno == EINTR));
 569     if (res < 0) {
 570         if (errno == EAGAIN) {
 571             pkt->size = 0;
 572             return AVERROR(EAGAIN);
 573         }
 574         res = AVERROR(errno);
 575         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_DQBUF): %s\n", av_err2str(res));
 576         return res;
 577     }
 578
 579     if (buf.index >= s->buffers) {
 580         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid buffer index received.\n");
 581         return AVERROR(EINVAL);
 582     }
 583
 584     /* CPIA is a compressed format and we don't know the exact number of bytes
 585      * used by a frame, so set it here as the driver announces it.
 586      */
 587     if (ctx->video_codec_id == AV_CODEC_ID_CPIA)
 588         s->frame_size = buf.bytesused;
 589
 590     if (s->frame_size > 0 && buf.bytesused != s->frame_size) {
 591         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 592                "The v4l2 frame is %d bytes, but %d bytes are expected\n",
 593                buf.bytesused, s->frame_size);
 594         return AVERROR_INVALIDDATA;
 595     }
 596
 597     /* Image is at s->buff_start[buf.index] */
 598     pkt->data= s->buf_start[buf.index];
 599     pkt->size = buf.bytesused;
 600     pkt->pts = buf.timestamp.tv_sec * INT64_C(1000000) + buf.timestamp.tv_usec;
 601     res = convert_timestamp(ctx, &pkt->pts);
 602     if (res < 0)
 603         return res;
 604     pkt->destruct = mmap_release_buffer;
 605     buf_descriptor = av_malloc(sizeof(struct buff_data));
 606     if (buf_descriptor == NULL) {
 607         /* Something went wrong... Since av_malloc() failed, we cannot even
 608          * allocate a buffer for memcopying into it
 609          */
 610         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to allocate a buffer descriptor\n");
 611         res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
 612         return AVERROR(ENOMEM);
 613     }
 614     buf_descriptor->fd = s->fd;
 615     buf_descriptor->index = buf.index;
 616     pkt->priv = buf_descriptor;
 617
 618     return s->buf_len[buf.index];
 619 }
 620
 621 static int mmap_start(AVFormatContext *ctx)
 622 {
 623     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 624     enum v4l2_buf_type type;
 625     int i, res;
 626
 627     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
 628         struct v4l2_buffer buf = {
 629             .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 630             .index  = i,
 631             .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 632         };
 633
 634         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf) < 0) {
 635             res = AVERROR(errno);
 636             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n", av_err2str(res));
 637             return res;
 638         }
 639     }
 640
 641     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 642     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMON, &type) < 0) {
 643         res = AVERROR(errno);
 644         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_STREAMON): %s\n", av_err2str(res));
 645         return res;
 646     }
 647
 648     return 0;
 649 }
 650
 651 static void mmap_close(struct video_data *s)
 652 {
 653     enum v4l2_buf_type type;
 654     int i;
 655
 656     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 657     /* We do not check for the result, because we could
 658      * not do anything about it anyway...
 659      */
 660     v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMOFF, &type);
 661     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
 662         v4l2_munmap(s->buf_start[i], s->buf_len[i]);
 663     }
 664     av_free(s->buf_start);
 665     av_free(s->buf_len);
 666 }
 667
 668 static int v4l2_set_parameters(AVFormatContext *s1)
 669 {
 670     struct video_data *s = s1->priv_data;
 671     struct v4l2_standard standard = { 0 };
 672     struct v4l2_streamparm streamparm = { 0 };
 673     struct v4l2_fract *tpf;
 674     AVRational framerate_q = { 0 };
 675     int i, ret;
 676
 677     if (s->framerate &&
 678         (ret = av_parse_video_rate(&framerate_q, s->framerate)) < 0) {
 679         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Could not parse framerate '%s'.\n",
 680                s->framerate);
 681         return ret;
 682     }
 683
 684     if (s->standard) {
 685         if (s->std_id) {
 686             ret = 0;
 687             av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Setting standard: %s\n", s->standard);
 688             /* set tv standard */
 689             for (i = 0; ; i++) {
 690                 standard.index = i;
 691                 if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard) < 0) {
 692                     ret = AVERROR(errno);
 693                     break;
 694                 }
 695                 if (!av_strcasecmp(standard.name, s->standard))
 696                     break;
 697             }
 698             if (ret < 0) {
 699                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Unknown or unsupported standard '%s'\n", s->standard);
 700                 return ret;
 701             }
 702
 703             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_STD, &standard.id) < 0) {
 704                 ret = AVERROR(errno);
 705                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_S_STD): %s\n", av_err2str(ret));
 706                 return ret;
 707             }
 708         } else {
 709             av_log(s1, AV_LOG_WARNING,
 710                    "This device does not support any standard\n");
 711         }
 712     }
 713
 714     /* get standard */
 715     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_STD, &s->std_id) == 0) {
 716         tpf = &standard.frameperiod;
 717         for (i = 0; ; i++) {
 718             standard.index = i;
 719             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard) < 0) {
 720                 ret = AVERROR(errno);
 721                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_ENUMSTD): %s\n", av_err2str(ret));
 722                 return ret;
 723             }
 724             if (standard.id == s->std_id) {
 725                 av_log(s1, AV_LOG_DEBUG,
 726                        "Current standard: %s, id: %"PRIu64", frameperiod: %d/%d\n",
 727                        standard.name, (uint64_t)standard.id, tpf->numerator, tpf->denominator);
 728                 break;
 729             }
 730         }
 731     } else {
 732         tpf = &streamparm.parm.capture.timeperframe;
 733     }
 734
 735     streamparm.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 736     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_PARM, &streamparm) < 0) {
 737         ret = AVERROR(errno);
 738         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_G_PARM): %s\n", av_err2str(ret));
 739         return ret;
 740     }
 741
 742     if (framerate_q.num && framerate_q.den) {
 743         if (streamparm.parm.capture.capability & V4L2_CAP_TIMEPERFRAME) {
 744             tpf = &streamparm.parm.capture.timeperframe;
 745
 746             av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Setting time per frame to %d/%d\n",
 747                    framerate_q.den, framerate_q.num);
 748             tpf->numerator   = framerate_q.den;
 749             tpf->denominator = framerate_q.num;
 750
 751             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_PARM, &streamparm) < 0) {
 752                 ret = AVERROR(errno);
 753                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_S_PARM): %s\n", av_err2str(ret));
 754                 return ret;
 755             }
 756
 757             if (framerate_q.num != tpf->denominator ||
 758                 framerate_q.den != tpf->numerator) {
 759                 av_log(s1, AV_LOG_INFO,
 760                        "The driver changed the time per frame from "
 761                        "%d/%d to %d/%d\n",
 762                        framerate_q.den, framerate_q.num,
 763                        tpf->numerator, tpf->denominator);
 764             }
 765         } else {
 766             av_log(s1, AV_LOG_WARNING,
 767                    "The driver does not allow to change time per frame\n");
 768         }
 769     }
 770     s1->streams[0]->avg_frame_rate.num = tpf->denominator;
 771     s1->streams[0]->avg_frame_rate.den = tpf->numerator;
 772
 773     return 0;
 774 }
 775
 776 static int device_try_init(AVFormatContext *s1,
 777                            enum AVPixelFormat pix_fmt,
 778                            int *width,
 779                            int *height,
 780                            uint32_t *desired_format,
 781                            enum AVCodecID *codec_id)
 782 {
 783     int ret, i;
 784
 785     *desired_format = fmt_ff2v4l(pix_fmt, s1->video_codec_id);
 786
 787     if (*desired_format) {
 788         ret = device_init(s1, width, height, *desired_format);
 789         if (ret < 0) {
 790             *desired_format = 0;
 791             if (ret != AVERROR(EINVAL))
 792                 return ret;
 793         }
 794     }
 795
 796     if (!*desired_format) {
 797         for (i = 0; i<FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
 798             if (s1->video_codec_id == AV_CODEC_ID_NONE ||
 799                 fmt_conversion_table[i].codec_id == s1->video_codec_id) {
 800                 av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Trying to set codec:%s pix_fmt:%s\n",
 801                        avcodec_get_name(fmt_conversion_table[i].codec_id),
 802                        (char *)av_x_if_null(av_get_pix_fmt_name(fmt_conversion_table[i].ff_fmt), "none"));
 803
 804                 *desired_format = fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
 805                 ret = device_init(s1, width, height, *desired_format);
 806                 if (ret >= 0)
 807                     break;
 808                 else if (ret != AVERROR(EINVAL))
 809                     return ret;
 810                 *desired_format = 0;
 811             }
 812         }
 813
 814         if (*desired_format == 0) {
 815             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Cannot find a proper format for "
 816                    "codec '%s' (id %d), pixel format '%s' (id %d)\n",
 817                    avcodec_get_name(s1->video_codec_id), s1->video_codec_id,
 818                    (char *)av_x_if_null(av_get_pix_fmt_name(pix_fmt), "none"), pix_fmt);
 819             ret = AVERROR(EINVAL);
 820         }
 821     }
 822
 823     *codec_id = fmt_v4l2codec(*desired_format);
 824     av_assert0(*codec_id != AV_CODEC_ID_NONE);
 825     return ret;
 826 }
 827
 828 static int v4l2_read_header(AVFormatContext *s1)
 829 {
 830     struct video_data *s = s1->priv_data;
 831     AVStream *st;
 832     int res = 0;
 833     uint32_t desired_format;
 834     enum AVCodecID codec_id = AV_CODEC_ID_NONE;
 835     enum AVPixelFormat pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
 836     struct v4l2_input input = { 0 };
 837
 838     st = avformat_new_stream(s1, NULL);
 839     if (!st)
 840         return AVERROR(ENOMEM);
 841
 842     s->fd = device_open(s1);
 843     if (s->fd < 0)
 844         return s->fd;
 845
 846     /* set tv video input */
 847     av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Selecting input_channel: %d\n", s->channel);
 848     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_INPUT, &s->channel) < 0) {
 849         res = AVERROR(errno);
 850         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_S_INPUT): %s\n", av_err2str(res));
 851         return res;
 852     }
 853
 854     input.index = s->channel;
 855     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMINPUT, &input) < 0) {
 856         res = AVERROR(errno);
 857         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_ENUMINPUT): %s\n", av_err2str(res));
 858         return res;
 859     }
 860     s->std_id = input.std;
 861     av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "input_channel: %d, input_name: %s\n",
 862            s->channel, input.name);
 863
 864     if (s->list_format) {
 865         list_formats(s1, s->fd, s->list_format);
 866         return AVERROR_EXIT;
 867     }
 868
 869     if (s->list_standard) {
 870         list_standards(s1);
 871         return AVERROR_EXIT;
 872     }
 873
 874     avpriv_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
 875
 876     if (s->pixel_format) {
 877         AVCodec *codec = avcodec_find_decoder_by_name(s->pixel_format);
 878
 879         if (codec)
 880             s1->video_codec_id = codec->id;
 881
 882         pix_fmt = av_get_pix_fmt(s->pixel_format);
 883
 884         if (pix_fmt == AV_PIX_FMT_NONE && !codec) {
 885             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "No such input format: %s.\n",
 886                    s->pixel_format);
 887
 888             return AVERROR(EINVAL);
 889         }
 890     }
 891
 892     if (!s->width && !s->height) {
 893         struct v4l2_format fmt;
 894
 895         av_log(s1, AV_LOG_VERBOSE,
 896                "Querying the device for the current frame size\n");
 897         fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 898         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_FMT, &fmt) < 0) {
 899             res = AVERROR(errno);
 900             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_G_FMT): %s\n", av_err2str(res));
 901             return res;
 902         }
 903
 904         s->width  = fmt.fmt.pix.width;
 905         s->height = fmt.fmt.pix.height;
 906         av_log(s1, AV_LOG_VERBOSE,
 907                "Setting frame size to %dx%d\n", s->width, s->height);
 908     }
 909
 910     res = device_try_init(s1, pix_fmt, &s->width, &s->height, &desired_format, &codec_id);
 911     if (res < 0) {
 912         v4l2_close(s->fd);
 913         return res;
 914     }
 915
 916     /* If no pixel_format was specified, the codec_id was not known up
 917      * until now. Set video_codec_id in the context, as codec_id will
 918      * not be available outside this function
 919      */
 920     if (codec_id != AV_CODEC_ID_NONE && s1->video_codec_id == AV_CODEC_ID_NONE)
 921         s1->video_codec_id = codec_id;
 922
 923     if ((res = av_image_check_size(s->width, s->height, 0, s1)) < 0)
 924         return res;
 925
 926     s->frame_format = desired_format;
 927
 928     if ((res = v4l2_set_parameters(s1)) < 0)
 929         return res;
 930
 931     st->codec->pix_fmt = fmt_v4l2ff(desired_format, codec_id);
 932     s->frame_size =
 933         avpicture_get_size(st->codec->pix_fmt, s->width, s->height);
 934
 935     if ((res = mmap_init(s1)) ||
 936         (res = mmap_start(s1)) < 0) {
 937         v4l2_close(s->fd);
 938         return res;
 939     }
 940
 941     s->top_field_first = first_field(s->fd);
 942
 943     st->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
 944     st->codec->codec_id = codec_id;
 945     if (codec_id == AV_CODEC_ID_RAWVIDEO)
 946         st->codec->codec_tag =
 947             avcodec_pix_fmt_to_codec_tag(st->codec->pix_fmt);
 948     if (desired_format == V4L2_PIX_FMT_YVU420)
 949         st->codec->codec_tag = MKTAG('Y', 'V', '1', '2');
 950     else if (desired_format == V4L2_PIX_FMT_YVU410)
 951         st->codec->codec_tag = MKTAG('Y', 'V', 'U', '9');
 952     st->codec->width = s->width;
 953     st->codec->height = s->height;
 954     st->codec->bit_rate = s->frame_size * av_q2d(st->avg_frame_rate) * 8;
 955
 956     return 0;
 957 }
 958
 959 static int v4l2_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
 960 {
 961     struct video_data *s = s1->priv_data;
 962     AVFrame *frame = s1->streams[0]->codec->coded_frame;
 963     int res;
 964
 965     av_init_packet(pkt);
 966     if ((res = mmap_read_frame(s1, pkt)) < 0) {
 967         return res;
 968     }
 969
 970     if (frame && s->interlaced) {
 971         frame->interlaced_frame = 1;
 972         frame->top_field_first = s->top_field_first;
 973     }
 974
 975     return pkt->size;
 976 }
 977
 978 static int v4l2_read_close(AVFormatContext *s1)
 979 {
 980     struct video_data *s = s1->priv_data;
 981
 982     mmap_close(s);
 983
 984     v4l2_close(s->fd);
 985     return 0;
 986 }
 987
 988 #define OFFSET(x) offsetof(struct video_data, x)
 989 #define DEC AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM
 990
 991 static const AVOption options[] = {
 992     { "standard",     "set TV standard, used only by analog frame grabber",       OFFSET(standard),     AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL }, 0, 0,       DEC },
 993     { "channel",      "set TV channel, used only by frame grabber",               OFFSET(channel),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 },    0, INT_MAX, DEC },
 994     { "video_size",   "set frame size",                                           OFFSET(width),        AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = NULL},  0, 0,   DEC },
 995     { "pixel_format", "set preferred pixel format",                               OFFSET(pixel_format), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
 996     { "input_format", "set preferred pixel format (for raw video) or codec name", OFFSET(pixel_format), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
 997     { "framerate",    "set frame rate",                                           OFFSET(framerate),    AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
 998
 999     { "list_formats", "list available formats and exit",                          OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 },  0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
1000     { "all",          "show all available formats",                               OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_ALLFORMATS  },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
1001     { "raw",          "show only non-compressed formats",                         OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_RAWFORMATS  },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
1002     { "compressed",   "show only compressed formats",                             OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_COMPFORMATS },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
1003
1004     { "list_standards", "list supported standards and exit",                      OFFSET(list_standard), AV_OPT_TYPE_INT,   {.i64 = 0 },  0, 1, DEC, "list_standards" },
1005     { "all",            "show all supported standards",                           OFFSET(list_standard), AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = 1 },  0, 0, DEC, "list_standards" },
1006
1007     { "timestamps",   "set type of timestamps for grabbed frames",                OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
1008     { "ts",           "set type of timestamps for grabbed frames",                OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
1009     { "default",      "use timestamps from the kernel",                           OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_DEFAULT  }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
1010     { "abs",          "use absolute timestamps (wall clock)",                     OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_ABS      }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
1011     { "mono2abs",     "force conversion from monotonic to absolute timestamps",   OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_MONO2ABS }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
1012
1013     { NULL },
1014 };
1015
1016 static const AVClass v4l2_class = {
1017     .class_name = "V4L2 indev",
1018     .item_name  = av_default_item_name,
1019     .option     = options,
1020     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1021 };
1022
1023 AVInputFormat ff_v4l2_demuxer = {
1024     .name           = "video4linux2,v4l2",
1025     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Video4Linux2 device grab"),
1026     .priv_data_size = sizeof(struct video_data),
1027     .read_header    = v4l2_read_header,
1028     .read_packet    = v4l2_read_packet,
1029     .read_close     = v4l2_read_close,
1030     .flags          = AVFMT_NOFILE,
1031     .priv_class     = &v4l2_class,
1032 };