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://v4l2spec.bytesex.org/v4l2spec/capture.c)
  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     int channel;
 116     char *pixel_format; /**< Set by a private option. */
 117     int list_format;    /**< Set by a private option. */
 118     char *framerate;    /**< Set by a private option. */
 119 };
 120
 121 struct buff_data {
 122     int index;
 123     int fd;
 124 };
 125
 126 struct fmt_map {
 127     enum AVPixelFormat ff_fmt;
 128     enum AVCodecID codec_id;
 129     uint32_t v4l2_fmt;
 130 };
 131
 132 static struct fmt_map fmt_conversion_table[] = {
 133     //ff_fmt           codec_id           v4l2_fmt
 134     { AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUV420  },
 135     { AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YVU420  },
 136     { AV_PIX_FMT_YUV422P, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUV422P },
 137     { AV_PIX_FMT_YUYV422, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUYV    },
 138     { AV_PIX_FMT_UYVY422, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_UYVY    },
 139     { AV_PIX_FMT_YUV411P, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUV411P },
 140     { AV_PIX_FMT_YUV410P, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUV410  },
 141     { AV_PIX_FMT_RGB555LE,AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB555  },
 142     { AV_PIX_FMT_RGB555BE,AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB555X },
 143     { AV_PIX_FMT_RGB565LE,AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB565  },
 144     { AV_PIX_FMT_RGB565BE,AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB565X },
 145     { AV_PIX_FMT_BGR24,   AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_BGR24   },
 146     { AV_PIX_FMT_RGB24,   AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB24   },
 147     { AV_PIX_FMT_BGR0,    AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_BGR32   },
 148     { AV_PIX_FMT_0RGB,    AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB32   },
 149     { AV_PIX_FMT_GRAY8,   AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_GREY    },
 150     { AV_PIX_FMT_NV12,    AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_NV12    },
 151     { AV_PIX_FMT_NONE,    AV_CODEC_ID_MJPEG,    V4L2_PIX_FMT_MJPEG   },
 152     { AV_PIX_FMT_NONE,    AV_CODEC_ID_MJPEG,    V4L2_PIX_FMT_JPEG    },
 153 #ifdef V4L2_PIX_FMT_H264
 154     { AV_PIX_FMT_NONE,    AV_CODEC_ID_H264,     V4L2_PIX_FMT_H264    },
 155 #endif
 156 #ifdef V4L2_PIX_FMT_CPIA1
 157     { AV_PIX_FMT_NONE,    AV_CODEC_ID_CPIA,     V4L2_PIX_FMT_CPIA1   },
 158 #endif
 159 };
 160
 161 static int device_open(AVFormatContext *ctx)
 162 {
 163     struct v4l2_capability cap;
 164     int fd;
 165     int res, err;
 166     int flags = O_RDWR;
 167
 168     if (ctx->flags & AVFMT_FLAG_NONBLOCK) {
 169         flags |= O_NONBLOCK;
 170     }
 171
 172     fd = v4l2_open(ctx->filename, flags, 0);
 173     if (fd < 0) {
 174         err = errno;
 175
 176         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot open video device %s : %s\n",
 177                ctx->filename, strerror(err));
 178
 179         return AVERROR(err);
 180     }
 181
 182     res = v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_QUERYCAP, &cap);
 183     if (res < 0) {
 184         err = errno;
 185         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYCAP): %s\n",
 186                strerror(err));
 187
 188         goto fail;
 189     }
 190
 191     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "[%d]Capabilities: %x\n",
 192            fd, cap.capabilities);
 193
 194     if (!(cap.capabilities & V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE)) {
 195         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Not a video capture device.\n");
 196         err = ENODEV;
 197
 198         goto fail;
 199     }
 200
 201     if (!(cap.capabilities & V4L2_CAP_STREAMING)) {
 202         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 203                "The device does not support the streaming I/O method.\n");
 204         err = ENOSYS;
 205
 206         goto fail;
 207     }
 208
 209     return fd;
 210
 211 fail:
 212     v4l2_close(fd);
 213     return AVERROR(err);
 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;
 225
 226     pix->width = *width;
 227     pix->height = *height;
 228     pix->pixelformat = pix_fmt;
 229     pix->field = V4L2_FIELD_ANY;
 230
 231     res = v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt);
 232
 233     if ((*width != fmt.fmt.pix.width) || (*height != fmt.fmt.pix.height)) {
 234         av_log(ctx, AV_LOG_INFO,
 235                "The V4L2 driver changed the video from %dx%d to %dx%d\n",
 236                *width, *height, fmt.fmt.pix.width, fmt.fmt.pix.height);
 237         *width = fmt.fmt.pix.width;
 238         *height = fmt.fmt.pix.height;
 239     }
 240
 241     if (pix_fmt != fmt.fmt.pix.pixelformat) {
 242         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG,
 243                "The V4L2 driver changed the pixel format "
 244                "from 0x%08X to 0x%08X\n",
 245                pix_fmt, fmt.fmt.pix.pixelformat);
 246         res = -1;
 247     }
 248
 249     if (fmt.fmt.pix.field == V4L2_FIELD_INTERLACED) {
 250         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "The V4L2 driver using the interlaced mode");
 251         s->interlaced = 1;
 252     }
 253
 254     return res;
 255 }
 256
 257 static int first_field(int fd)
 258 {
 259     int res;
 260     v4l2_std_id std;
 261
 262     res = v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_G_STD, &std);
 263     if (res < 0) {
 264         return 0;
 265     }
 266     if (std & V4L2_STD_NTSC) {
 267         return 0;
 268     }
 269
 270     return 1;
 271 }
 272
 273 static uint32_t fmt_ff2v4l(enum AVPixelFormat pix_fmt, enum AVCodecID codec_id)
 274 {
 275     int i;
 276
 277     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
 278         if ((codec_id == AV_CODEC_ID_NONE ||
 279              fmt_conversion_table[i].codec_id == codec_id) &&
 280             (pix_fmt == AV_PIX_FMT_NONE ||
 281              fmt_conversion_table[i].ff_fmt == pix_fmt)) {
 282             return fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
 283         }
 284     }
 285
 286     return 0;
 287 }
 288
 289 static enum AVPixelFormat fmt_v4l2ff(uint32_t v4l2_fmt, enum AVCodecID codec_id)
 290 {
 291     int i;
 292
 293     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
 294         if (fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt == v4l2_fmt &&
 295             fmt_conversion_table[i].codec_id == codec_id) {
 296             return fmt_conversion_table[i].ff_fmt;
 297         }
 298     }
 299
 300     return AV_PIX_FMT_NONE;
 301 }
 302
 303 static enum AVCodecID fmt_v4l2codec(uint32_t v4l2_fmt)
 304 {
 305     int i;
 306
 307     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
 308         if (fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt == v4l2_fmt) {
 309             return fmt_conversion_table[i].codec_id;
 310         }
 311     }
 312
 313     return AV_CODEC_ID_NONE;
 314 }
 315
 316 #if HAVE_STRUCT_V4L2_FRMIVALENUM_DISCRETE
 317 static void list_framesizes(AVFormatContext *ctx, int fd, uint32_t pixelformat)
 318 {
 319     struct v4l2_frmsizeenum vfse = { .pixel_format = pixelformat };
 320
 321     while(!ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FRAMESIZES, &vfse)) {
 322         switch (vfse.type) {
 323         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_DISCRETE:
 324             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, " %ux%u",
 325                    vfse.discrete.width, vfse.discrete.height);
 326         break;
 327         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_CONTINUOUS:
 328         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_STEPWISE:
 329             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, " {%u-%u, %u}x{%u-%u, %u}",
 330                    vfse.stepwise.min_width,
 331                    vfse.stepwise.max_width,
 332                    vfse.stepwise.step_width,
 333                    vfse.stepwise.min_height,
 334                    vfse.stepwise.max_height,
 335                    vfse.stepwise.step_height);
 336         }
 337         vfse.index++;
 338     }
 339 }
 340 #endif
 341
 342 static void list_formats(AVFormatContext *ctx, int fd, int type)
 343 {
 344     struct v4l2_fmtdesc vfd = { .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE };
 345
 346     while(!ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FMT, &vfd)) {
 347         enum AVCodecID codec_id = fmt_v4l2codec(vfd.pixelformat);
 348         enum AVPixelFormat pix_fmt = fmt_v4l2ff(vfd.pixelformat, codec_id);
 349
 350         vfd.index++;
 351
 352         if (!(vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_COMPRESSED) &&
 353             type & V4L_RAWFORMATS) {
 354             const char *fmt_name = av_get_pix_fmt_name(pix_fmt);
 355             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "R : %9s : %20s :",
 356                    fmt_name ? fmt_name : "Unsupported",
 357                    vfd.description);
 358         } else if (vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_COMPRESSED &&
 359                    type & V4L_COMPFORMATS) {
 360             AVCodec *codec = avcodec_find_encoder(codec_id);
 361             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "C : %9s : %20s :",
 362                    codec ? codec->name : "Unsupported",
 363                    vfd.description);
 364         } else {
 365             continue;
 366         }
 367
 368 #ifdef V4L2_FMT_FLAG_EMULATED
 369         if (vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_EMULATED) {
 370             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "%s", "Emulated");
 371             continue;
 372         }
 373 #endif
 374 #if HAVE_STRUCT_V4L2_FRMIVALENUM_DISCRETE
 375         list_framesizes(ctx, fd, vfd.pixelformat);
 376 #endif
 377         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "\n");
 378     }
 379 }
 380
 381 static int mmap_init(AVFormatContext *ctx)
 382 {
 383     int i, res;
 384     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 385     struct v4l2_requestbuffers req = {
 386         .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 387         .count  = desired_video_buffers,
 388         .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 389     };
 390
 391     res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_REQBUFS, &req);
 392     if (res < 0) {
 393         if (errno == EINVAL) {
 394             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Device does not support mmap\n");
 395         } else {
 396             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_REQBUFS)\n");
 397         }
 398         return AVERROR(errno);
 399     }
 400
 401     if (req.count < 2) {
 402         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Insufficient buffer memory\n");
 403         return AVERROR(ENOMEM);
 404     }
 405     s->buffers = req.count;
 406     s->buf_start = av_malloc(sizeof(void *) * s->buffers);
 407     if (s->buf_start == NULL) {
 408         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer pointers\n");
 409         return AVERROR(ENOMEM);
 410     }
 411     s->buf_len = av_malloc(sizeof(unsigned int) * s->buffers);
 412     if (s->buf_len == NULL) {
 413         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer sizes\n");
 414         av_free(s->buf_start);
 415         return AVERROR(ENOMEM);
 416     }
 417
 418     for (i = 0; i < req.count; i++) {
 419         struct v4l2_buffer buf = {
 420             .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 421             .index  = i,
 422             .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 423         };
 424         res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf);
 425         if (res < 0) {
 426             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYBUF)\n");
 427             return AVERROR(errno);
 428         }
 429
 430         s->buf_len[i] = buf.length;
 431         if (s->frame_size > 0 && s->buf_len[i] < s->frame_size) {
 432             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 433                    "Buffer len [%d] = %d != %d\n",
 434                    i, s->buf_len[i], s->frame_size);
 435
 436             return -1;
 437         }
 438         s->buf_start[i] = v4l2_mmap(NULL, buf.length,
 439                                PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,
 440                                s->fd, buf.m.offset);
 441
 442         if (s->buf_start[i] == MAP_FAILED) {
 443             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", strerror(errno));
 444             return AVERROR(errno);
 445         }
 446     }
 447
 448     return 0;
 449 }
 450
 451 static void mmap_release_buffer(AVPacket *pkt)
 452 {
 453     struct v4l2_buffer buf = { 0 };
 454     int res, fd;
 455     struct buff_data *buf_descriptor = pkt->priv;
 456
 457     if (pkt->data == NULL)
 458         return;
 459
 460     buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 461     buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
 462     buf.index = buf_descriptor->index;
 463     fd = buf_descriptor->fd;
 464     av_free(buf_descriptor);
 465
 466     res = v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
 467     if (res < 0)
 468         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n",
 469                strerror(errno));
 470
 471     pkt->data = NULL;
 472     pkt->size = 0;
 473 }
 474
 475 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
 476 static int64_t av_gettime_monotonic(void)
 477 {
 478     struct timespec tv;
 479
 480     clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &tv);
 481     return (int64_t)tv.tv_sec * 1000000 + tv.tv_nsec / 1000;
 482 }
 483 #endif
 484
 485 static int init_convert_timestamp(AVFormatContext *ctx, int64_t ts)
 486 {
 487     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 488     int64_t now;
 489
 490     now = av_gettime();
 491     if (s->ts_mode == V4L_TS_ABS &&
 492         ts <= now + 1 * AV_TIME_BASE && ts >= now - 10 * AV_TIME_BASE) {
 493         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Detected absolute timestamps\n");
 494         s->ts_mode = V4L_TS_CONVERT_READY;
 495         return 0;
 496     }
 497 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
 498     now = av_gettime_monotonic();
 499     if (s->ts_mode == V4L_TS_MONO2ABS ||
 500         (ts <= now + 1 * AV_TIME_BASE && ts >= now - 10 * AV_TIME_BASE)) {
 501         int64_t period = av_rescale_q(1, ctx->streams[0]->codec->time_base,
 502                                       AV_TIME_BASE_Q);
 503         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Detected monotonic timestamps, converting\n");
 504         /* microseconds instead of seconds, MHz instead of Hz */
 505         s->timefilter = ff_timefilter_new(1, period, 1.0E-6);
 506         s->ts_mode = V4L_TS_CONVERT_READY;
 507         return 0;
 508     }
 509 #endif
 510     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown timestamps\n");
 511     return AVERROR(EIO);
 512 }
 513
 514 static int convert_timestamp(AVFormatContext *ctx, int64_t *ts)
 515 {
 516     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 517
 518     if (s->ts_mode) {
 519         int r = init_convert_timestamp(ctx, *ts);
 520         if (r < 0)
 521             return r;
 522     }
 523 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
 524     if (s->timefilter) {
 525         int64_t nowa = av_gettime();
 526         int64_t nowm = av_gettime_monotonic();
 527         ff_timefilter_update(s->timefilter, nowa, nowm - s->last_time_m);
 528         s->last_time_m = nowm;
 529         *ts = ff_timefilter_eval(s->timefilter, *ts - nowm);
 530     }
 531 #endif
 532     return 0;
 533 }
 534
 535 static int mmap_read_frame(AVFormatContext *ctx, AVPacket *pkt)
 536 {
 537     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 538     struct v4l2_buffer buf = {
 539         .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 540         .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 541     };
 542     struct buff_data *buf_descriptor;
 543     int res;
 544
 545     /* FIXME: Some special treatment might be needed in case of loss of signal... */
 546     while ((res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_DQBUF, &buf)) < 0 && (errno == EINTR));
 547     if (res < 0) {
 548         if (errno == EAGAIN) {
 549             pkt->size = 0;
 550             return AVERROR(EAGAIN);
 551         }
 552         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_DQBUF): %s\n",
 553                strerror(errno));
 554
 555         return AVERROR(errno);
 556     }
 557     av_assert0(buf.index < s->buffers);
 558
 559     /* CPIA is a compressed format and we don't know the exact number of bytes
 560      * used by a frame, so set it here as the driver announces it.
 561      */
 562     if (ctx->video_codec_id == AV_CODEC_ID_CPIA)
 563         s->frame_size = buf.bytesused;
 564
 565     if (s->frame_size > 0 && buf.bytesused != s->frame_size) {
 566         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 567                "The v4l2 frame is %d bytes, but %d bytes are expected\n",
 568                buf.bytesused, s->frame_size);
 569
 570         return AVERROR_INVALIDDATA;
 571     }
 572
 573     /* Image is at s->buff_start[buf.index] */
 574     pkt->data= s->buf_start[buf.index];
 575     pkt->size = buf.bytesused;
 576     pkt->pts = buf.timestamp.tv_sec * INT64_C(1000000) + buf.timestamp.tv_usec;
 577     res = convert_timestamp(ctx, &pkt->pts);
 578     if (res < 0)
 579         return res;
 580     pkt->destruct = mmap_release_buffer;
 581     buf_descriptor = av_malloc(sizeof(struct buff_data));
 582     if (buf_descriptor == NULL) {
 583         /* Something went wrong... Since av_malloc() failed, we cannot even
 584          * allocate a buffer for memcopying into it
 585          */
 586         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to allocate a buffer descriptor\n");
 587         res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
 588
 589         return AVERROR(ENOMEM);
 590     }
 591     buf_descriptor->fd = s->fd;
 592     buf_descriptor->index = buf.index;
 593     pkt->priv = buf_descriptor;
 594
 595     return s->buf_len[buf.index];
 596 }
 597
 598 static int mmap_start(AVFormatContext *ctx)
 599 {
 600     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 601     enum v4l2_buf_type type;
 602     int i, res;
 603
 604     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
 605         struct v4l2_buffer buf = {
 606             .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 607             .index  = i,
 608             .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 609         };
 610
 611         res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
 612         if (res < 0) {
 613             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n",
 614                    strerror(errno));
 615
 616             return AVERROR(errno);
 617         }
 618     }
 619
 620     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 621     res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMON, &type);
 622     if (res < 0) {
 623         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_STREAMON): %s\n",
 624                strerror(errno));
 625
 626         return AVERROR(errno);
 627     }
 628
 629     return 0;
 630 }
 631
 632 static void mmap_close(struct video_data *s)
 633 {
 634     enum v4l2_buf_type type;
 635     int i;
 636
 637     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 638     /* We do not check for the result, because we could
 639      * not do anything about it anyway...
 640      */
 641     v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMOFF, &type);
 642     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
 643         v4l2_munmap(s->buf_start[i], s->buf_len[i]);
 644     }
 645     av_free(s->buf_start);
 646     av_free(s->buf_len);
 647 }
 648
 649 static int v4l2_set_parameters(AVFormatContext *s1)
 650 {
 651     struct video_data *s = s1->priv_data;
 652     struct v4l2_input input = { 0 };
 653     struct v4l2_standard standard = { 0 };
 654     struct v4l2_streamparm streamparm = { 0 };
 655     struct v4l2_fract *tpf = &streamparm.parm.capture.timeperframe;
 656     AVRational framerate_q = { 0 };
 657     int i, ret;
 658
 659     streamparm.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 660
 661     if (s->framerate &&
 662         (ret = av_parse_video_rate(&framerate_q, s->framerate)) < 0) {
 663         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Could not parse framerate '%s'.\n",
 664                s->framerate);
 665         return ret;
 666     }
 667
 668     /* set tv video input */
 669     input.index = s->channel;
 670     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMINPUT, &input) < 0) {
 671         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "The V4L2 driver ioctl enum input failed:\n");
 672         return AVERROR(EIO);
 673     }
 674
 675     av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "The V4L2 driver set input_id: %d, input: %s\n",
 676             s->channel, input.name);
 677     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_INPUT, &input.index) < 0) {
 678         av_log(s1, AV_LOG_ERROR,
 679                "The V4L2 driver ioctl set input(%d) failed\n",
 680                 s->channel);
 681         return AVERROR(EIO);
 682     }
 683
 684     if (s->standard) {
 685         av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "The V4L2 driver set standard: %s\n",
 686                s->standard);
 687         /* set tv standard */
 688         for(i=0;;i++) {
 689             standard.index = i;
 690             ret = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard);
 691             if (ret < 0 || !av_strcasecmp(standard.name, s->standard))
 692                 break;
 693         }
 694         if (ret < 0) {
 695             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Unknown standard '%s'\n", s->standard);
 696             return ret;
 697         }
 698
 699         av_log(s1, AV_LOG_DEBUG,
 700                "The V4L2 driver set standard: %s, id: %"PRIu64"\n",
 701                s->standard, (uint64_t)standard.id);
 702         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_STD, &standard.id) < 0) {
 703             av_log(s1, AV_LOG_ERROR,
 704                    "The V4L2 driver ioctl set standard(%s) failed\n",
 705                    s->standard);
 706             return AVERROR(EIO);
 707         }
 708     }
 709
 710     if (framerate_q.num && framerate_q.den) {
 711         av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Setting time per frame to %d/%d\n",
 712                framerate_q.den, framerate_q.num);
 713         tpf->numerator   = framerate_q.den;
 714         tpf->denominator = framerate_q.num;
 715
 716         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_PARM, &streamparm) != 0) {
 717             av_log(s1, AV_LOG_ERROR,
 718                    "ioctl set time per frame(%d/%d) failed\n",
 719                    framerate_q.den, framerate_q.num);
 720             return AVERROR(EIO);
 721         }
 722
 723         if (framerate_q.num != tpf->denominator ||
 724             framerate_q.den != tpf->numerator) {
 725             av_log(s1, AV_LOG_INFO,
 726                    "The driver changed the time per frame from "
 727                    "%d/%d to %d/%d\n",
 728                    framerate_q.den, framerate_q.num,
 729                    tpf->numerator, tpf->denominator);
 730         }
 731     } else {
 732         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_PARM, &streamparm) != 0) {
 733             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_G_PARM): %s\n",
 734                    strerror(errno));
 735             return AVERROR(errno);
 736         }
 737     }
 738     s1->streams[0]->codec->time_base.den = tpf->denominator;
 739     s1->streams[0]->codec->time_base.num = tpf->numerator;
 740
 741     return 0;
 742 }
 743
 744 static uint32_t device_try_init(AVFormatContext *s1,
 745                                 enum AVPixelFormat pix_fmt,
 746                                 int *width,
 747                                 int *height,
 748                                 enum AVCodecID *codec_id)
 749 {
 750     uint32_t desired_format = fmt_ff2v4l(pix_fmt, s1->video_codec_id);
 751
 752     if (desired_format == 0 ||
 753         device_init(s1, width, height, desired_format) < 0) {
 754         int i;
 755
 756         desired_format = 0;
 757         for (i = 0; i<FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
 758             if (s1->video_codec_id == AV_CODEC_ID_NONE ||
 759                 fmt_conversion_table[i].codec_id == s1->video_codec_id) {
 760                 desired_format = fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
 761                 if (device_init(s1, width, height, desired_format) >= 0) {
 762                     break;
 763                 }
 764                 desired_format = 0;
 765             }
 766         }
 767     }
 768
 769     if (desired_format != 0) {
 770         *codec_id = fmt_v4l2codec(desired_format);
 771         av_assert0(*codec_id != AV_CODEC_ID_NONE);
 772     }
 773
 774     return desired_format;
 775 }
 776
 777 static int v4l2_read_header(AVFormatContext *s1)
 778 {
 779     struct video_data *s = s1->priv_data;
 780     AVStream *st;
 781     int res = 0;
 782     uint32_t desired_format;
 783     enum AVCodecID codec_id = AV_CODEC_ID_NONE;
 784     enum AVPixelFormat pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
 785
 786     st = avformat_new_stream(s1, NULL);
 787     if (!st) {
 788         res = AVERROR(ENOMEM);
 789         goto out;
 790     }
 791
 792     s->fd = device_open(s1);
 793     if (s->fd < 0) {
 794         res = s->fd;
 795         goto out;
 796     }
 797
 798     if (s->list_format) {
 799         list_formats(s1, s->fd, s->list_format);
 800         res = AVERROR_EXIT;
 801         goto out;
 802     }
 803
 804     avpriv_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
 805
 806     if (s->pixel_format) {
 807         AVCodec *codec = avcodec_find_decoder_by_name(s->pixel_format);
 808
 809         if (codec)
 810             s1->video_codec_id = codec->id;
 811
 812         pix_fmt = av_get_pix_fmt(s->pixel_format);
 813
 814         if (pix_fmt == AV_PIX_FMT_NONE && !codec) {
 815             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "No such input format: %s.\n",
 816                    s->pixel_format);
 817
 818             res = AVERROR(EINVAL);
 819             goto out;
 820         }
 821     }
 822
 823     if (!s->width && !s->height) {
 824         struct v4l2_format fmt;
 825
 826         av_log(s1, AV_LOG_VERBOSE,
 827                "Querying the device for the current frame size\n");
 828         fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 829         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_FMT, &fmt) < 0) {
 830             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_G_FMT): %s\n",
 831                    strerror(errno));
 832             res = AVERROR(errno);
 833             goto out;
 834         }
 835
 836         s->width  = fmt.fmt.pix.width;
 837         s->height = fmt.fmt.pix.height;
 838         av_log(s1, AV_LOG_VERBOSE,
 839                "Setting frame size to %dx%d\n", s->width, s->height);
 840     }
 841
 842     desired_format = device_try_init(s1, pix_fmt, &s->width, &s->height,
 843                                      &codec_id);
 844
 845     /* If no pixel_format was specified, the codec_id was not known up
 846      * until now. Set video_codec_id in the context, as codec_id will
 847      * not be available outside this function
 848      */
 849     if (codec_id != AV_CODEC_ID_NONE && s1->video_codec_id == AV_CODEC_ID_NONE)
 850         s1->video_codec_id = codec_id;
 851
 852     if (desired_format == 0) {
 853         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Cannot find a proper format for "
 854                "codec_id %d, pix_fmt %d.\n", s1->video_codec_id, pix_fmt);
 855         v4l2_close(s->fd);
 856
 857         res = AVERROR(EIO);
 858         goto out;
 859     }
 860     if ((res = av_image_check_size(s->width, s->height, 0, s1)) < 0)
 861         goto out;
 862
 863     s->frame_format = desired_format;
 864
 865     if ((res = v4l2_set_parameters(s1)) < 0)
 866         goto out;
 867
 868     st->codec->pix_fmt = fmt_v4l2ff(desired_format, codec_id);
 869     s->frame_size =
 870         avpicture_get_size(st->codec->pix_fmt, s->width, s->height);
 871
 872     if ((res = mmap_init(s1)) ||
 873         (res = mmap_start(s1)) < 0) {
 874         v4l2_close(s->fd);
 875         goto out;
 876     }
 877
 878     s->top_field_first = first_field(s->fd);
 879
 880     st->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
 881     st->codec->codec_id = codec_id;
 882     if (codec_id == AV_CODEC_ID_RAWVIDEO)
 883         st->codec->codec_tag =
 884             avcodec_pix_fmt_to_codec_tag(st->codec->pix_fmt);
 885     if (desired_format == V4L2_PIX_FMT_YVU420)
 886         st->codec->codec_tag = MKTAG('Y', 'V', '1', '2');
 887     st->codec->width = s->width;
 888     st->codec->height = s->height;
 889     st->codec->bit_rate = s->frame_size * 1/av_q2d(st->codec->time_base) * 8;
 890
 891 out:
 892     return res;
 893 }
 894
 895 static int v4l2_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
 896 {
 897     struct video_data *s = s1->priv_data;
 898     AVFrame *frame = s1->streams[0]->codec->coded_frame;
 899     int res;
 900
 901     av_init_packet(pkt);
 902     if ((res = mmap_read_frame(s1, pkt)) < 0) {
 903         return res;
 904     }
 905
 906     if (frame && s->interlaced) {
 907         frame->interlaced_frame = 1;
 908         frame->top_field_first = s->top_field_first;
 909     }
 910
 911     return pkt->size;
 912 }
 913
 914 static int v4l2_read_close(AVFormatContext *s1)
 915 {
 916     struct video_data *s = s1->priv_data;
 917
 918     mmap_close(s);
 919
 920     v4l2_close(s->fd);
 921     return 0;
 922 }
 923
 924 #define OFFSET(x) offsetof(struct video_data, x)
 925 #define DEC AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM
 926
 927 static const AVOption options[] = {
 928     { "standard",     "TV standard, used only by analog frame grabber",            OFFSET(standard),     AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL }, 0, 0,       DEC },
 929     { "channel",      "TV channel, used only by frame grabber",                    OFFSET(channel),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 },    0, INT_MAX, DEC },
 930     { "video_size",   "A string describing frame size, such as 640x480 or hd720.", OFFSET(width),        AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
 931     { "pixel_format", "Preferred pixel format",                                    OFFSET(pixel_format), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
 932     { "input_format", "Preferred pixel format (for raw video) or codec name",      OFFSET(pixel_format), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
 933     { "framerate",    "",                                                          OFFSET(framerate),    AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
 934     { "list_formats", "List available formats and exit",                           OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 },  0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
 935     { "all",          "Show all available formats",                                OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_ALLFORMATS  },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
 936     { "raw",          "Show only non-compressed formats",                          OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_RAWFORMATS  },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
 937     { "compressed",   "Show only compressed formats",                              OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_COMPFORMATS },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
 938     { "timestamps",   "Kind of timestamps for grabbed frames",                     OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
 939     { "default",      "Use timestamps from the kernel",                            OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_DEFAULT  }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
 940     { "abs",          "Use absolute timestamps (wall clock)",                      OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_ABS      }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
 941     { "mono2abs",     "Force conversion from monotonic to absolute timestamps",    OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_MONO2ABS }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
 942     { "ts",           "Kind of timestamps for grabbed frames",                     OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
 943     { NULL },
 944 };
 945
 946 static const AVClass v4l2_class = {
 947     .class_name = "V4L2 indev",
 948     .item_name  = av_default_item_name,
 949     .option     = options,
 950     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 951 };
 952
 953 AVInputFormat ff_v4l2_demuxer = {
 954     .name           = "video4linux2,v4l2",
 955     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Video4Linux2 device grab"),
 956     .priv_data_size = sizeof(struct video_data),
 957     .read_header    = v4l2_read_header,
 958     .read_packet    = v4l2_read_packet,
 959     .read_close     = v4l2_read_close,
 960     .flags          = AVFMT_NOFILE,
 961     .priv_class     = &v4l2_class,
 962 };