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_CPIA1
 154     { AV_PIX_FMT_NONE,    AV_CODEC_ID_CPIA,     V4L2_PIX_FMT_CPIA1   },
 155 #endif
 156 };
 157
 158 static int device_open(AVFormatContext *ctx)
 159 {
 160     struct v4l2_capability cap;
 161     int fd;
 162     int res, err;
 163     int flags = O_RDWR;
 164
 165     if (ctx->flags & AVFMT_FLAG_NONBLOCK) {
 166         flags |= O_NONBLOCK;
 167     }
 168
 169     fd = v4l2_open(ctx->filename, flags, 0);
 170     if (fd < 0) {
 171         err = errno;
 172
 173         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot open video device %s : %s\n",
 174                ctx->filename, strerror(err));
 175
 176         return AVERROR(err);
 177     }
 178
 179     res = v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_QUERYCAP, &cap);
 180     if (res < 0) {
 181         err = errno;
 182         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYCAP): %s\n",
 183                strerror(err));
 184
 185         goto fail;
 186     }
 187
 188     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "[%d]Capabilities: %x\n",
 189            fd, cap.capabilities);
 190
 191     if (!(cap.capabilities & V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE)) {
 192         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Not a video capture device.\n");
 193         err = ENODEV;
 194
 195         goto fail;
 196     }
 197
 198     if (!(cap.capabilities & V4L2_CAP_STREAMING)) {
 199         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 200                "The device does not support the streaming I/O method.\n");
 201         err = ENOSYS;
 202
 203         goto fail;
 204     }
 205
 206     return fd;
 207
 208 fail:
 209     v4l2_close(fd);
 210     return AVERROR(err);
 211 }
 212
 213 static int device_init(AVFormatContext *ctx, int *width, int *height,
 214                        uint32_t pix_fmt)
 215 {
 216     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 217     int fd = s->fd;
 218     struct v4l2_format fmt = { .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE };
 219     struct v4l2_pix_format *pix = &fmt.fmt.pix;
 220
 221     int res;
 222
 223     pix->width = *width;
 224     pix->height = *height;
 225     pix->pixelformat = pix_fmt;
 226     pix->field = V4L2_FIELD_ANY;
 227
 228     res = v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt);
 229
 230     if ((*width != fmt.fmt.pix.width) || (*height != fmt.fmt.pix.height)) {
 231         av_log(ctx, AV_LOG_INFO,
 232                "The V4L2 driver changed the video from %dx%d to %dx%d\n",
 233                *width, *height, fmt.fmt.pix.width, fmt.fmt.pix.height);
 234         *width = fmt.fmt.pix.width;
 235         *height = fmt.fmt.pix.height;
 236     }
 237
 238     if (pix_fmt != fmt.fmt.pix.pixelformat) {
 239         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG,
 240                "The V4L2 driver changed the pixel format "
 241                "from 0x%08X to 0x%08X\n",
 242                pix_fmt, fmt.fmt.pix.pixelformat);
 243         res = -1;
 244     }
 245
 246     if (fmt.fmt.pix.field == V4L2_FIELD_INTERLACED) {
 247         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "The V4L2 driver using the interlaced mode");
 248         s->interlaced = 1;
 249     }
 250
 251     return res;
 252 }
 253
 254 static int first_field(int fd)
 255 {
 256     int res;
 257     v4l2_std_id std;
 258
 259     res = v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_G_STD, &std);
 260     if (res < 0) {
 261         return 0;
 262     }
 263     if (std & V4L2_STD_NTSC) {
 264         return 0;
 265     }
 266
 267     return 1;
 268 }
 269
 270 static uint32_t fmt_ff2v4l(enum AVPixelFormat pix_fmt, enum AVCodecID codec_id)
 271 {
 272     int i;
 273
 274     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
 275         if ((codec_id == AV_CODEC_ID_NONE ||
 276              fmt_conversion_table[i].codec_id == codec_id) &&
 277             (pix_fmt == AV_PIX_FMT_NONE ||
 278              fmt_conversion_table[i].ff_fmt == pix_fmt)) {
 279             return fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
 280         }
 281     }
 282
 283     return 0;
 284 }
 285
 286 static enum AVPixelFormat fmt_v4l2ff(uint32_t v4l2_fmt, enum AVCodecID codec_id)
 287 {
 288     int i;
 289
 290     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
 291         if (fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt == v4l2_fmt &&
 292             fmt_conversion_table[i].codec_id == codec_id) {
 293             return fmt_conversion_table[i].ff_fmt;
 294         }
 295     }
 296
 297     return AV_PIX_FMT_NONE;
 298 }
 299
 300 static enum AVCodecID fmt_v4l2codec(uint32_t v4l2_fmt)
 301 {
 302     int i;
 303
 304     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
 305         if (fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt == v4l2_fmt) {
 306             return fmt_conversion_table[i].codec_id;
 307         }
 308     }
 309
 310     return AV_CODEC_ID_NONE;
 311 }
 312
 313 #if HAVE_STRUCT_V4L2_FRMIVALENUM_DISCRETE
 314 static void list_framesizes(AVFormatContext *ctx, int fd, uint32_t pixelformat)
 315 {
 316     struct v4l2_frmsizeenum vfse = { .pixel_format = pixelformat };
 317
 318     while(!ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FRAMESIZES, &vfse)) {
 319         switch (vfse.type) {
 320         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_DISCRETE:
 321             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, " %ux%u",
 322                    vfse.discrete.width, vfse.discrete.height);
 323         break;
 324         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_CONTINUOUS:
 325         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_STEPWISE:
 326             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, " {%u-%u, %u}x{%u-%u, %u}",
 327                    vfse.stepwise.min_width,
 328                    vfse.stepwise.max_width,
 329                    vfse.stepwise.step_width,
 330                    vfse.stepwise.min_height,
 331                    vfse.stepwise.max_height,
 332                    vfse.stepwise.step_height);
 333         }
 334         vfse.index++;
 335     }
 336 }
 337 #endif
 338
 339 static void list_formats(AVFormatContext *ctx, int fd, int type)
 340 {
 341     struct v4l2_fmtdesc vfd = { .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE };
 342
 343     while(!ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FMT, &vfd)) {
 344         enum AVCodecID codec_id = fmt_v4l2codec(vfd.pixelformat);
 345         enum AVPixelFormat pix_fmt = fmt_v4l2ff(vfd.pixelformat, codec_id);
 346
 347         vfd.index++;
 348
 349         if (!(vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_COMPRESSED) &&
 350             type & V4L_RAWFORMATS) {
 351             const char *fmt_name = av_get_pix_fmt_name(pix_fmt);
 352             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "R : %9s : %20s :",
 353                    fmt_name ? fmt_name : "Unsupported",
 354                    vfd.description);
 355         } else if (vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_COMPRESSED &&
 356                    type & V4L_COMPFORMATS) {
 357             AVCodec *codec = avcodec_find_encoder(codec_id);
 358             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "C : %9s : %20s :",
 359                    codec ? codec->name : "Unsupported",
 360                    vfd.description);
 361         } else {
 362             continue;
 363         }
 364
 365 #ifdef V4L2_FMT_FLAG_EMULATED
 366         if (vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_EMULATED) {
 367             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "%s", "Emulated");
 368             continue;
 369         }
 370 #endif
 371 #if HAVE_STRUCT_V4L2_FRMIVALENUM_DISCRETE
 372         list_framesizes(ctx, fd, vfd.pixelformat);
 373 #endif
 374         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "\n");
 375     }
 376 }
 377
 378 static int mmap_init(AVFormatContext *ctx)
 379 {
 380     int i, res;
 381     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 382     struct v4l2_requestbuffers req = {
 383         .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 384         .count  = desired_video_buffers,
 385         .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 386     };
 387
 388     res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_REQBUFS, &req);
 389     if (res < 0) {
 390         if (errno == EINVAL) {
 391             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Device does not support mmap\n");
 392         } else {
 393             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_REQBUFS)\n");
 394         }
 395         return AVERROR(errno);
 396     }
 397
 398     if (req.count < 2) {
 399         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Insufficient buffer memory\n");
 400         return AVERROR(ENOMEM);
 401     }
 402     s->buffers = req.count;
 403     s->buf_start = av_malloc(sizeof(void *) * s->buffers);
 404     if (s->buf_start == NULL) {
 405         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer pointers\n");
 406         return AVERROR(ENOMEM);
 407     }
 408     s->buf_len = av_malloc(sizeof(unsigned int) * s->buffers);
 409     if (s->buf_len == NULL) {
 410         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer sizes\n");
 411         av_free(s->buf_start);
 412         return AVERROR(ENOMEM);
 413     }
 414
 415     for (i = 0; i < req.count; i++) {
 416         struct v4l2_buffer buf = {
 417             .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 418             .index  = i,
 419             .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 420         };
 421         res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf);
 422         if (res < 0) {
 423             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYBUF)\n");
 424             return AVERROR(errno);
 425         }
 426
 427         s->buf_len[i] = buf.length;
 428         if (s->frame_size > 0 && s->buf_len[i] < s->frame_size) {
 429             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 430                    "Buffer len [%d] = %d != %d\n",
 431                    i, s->buf_len[i], s->frame_size);
 432
 433             return -1;
 434         }
 435         s->buf_start[i] = v4l2_mmap(NULL, buf.length,
 436                                PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,
 437                                s->fd, buf.m.offset);
 438
 439         if (s->buf_start[i] == MAP_FAILED) {
 440             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", strerror(errno));
 441             return AVERROR(errno);
 442         }
 443     }
 444
 445     return 0;
 446 }
 447
 448 static void mmap_release_buffer(AVPacket *pkt)
 449 {
 450     struct v4l2_buffer buf = { 0 };
 451     int res, fd;
 452     struct buff_data *buf_descriptor = pkt->priv;
 453
 454     if (pkt->data == NULL)
 455         return;
 456
 457     buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 458     buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
 459     buf.index = buf_descriptor->index;
 460     fd = buf_descriptor->fd;
 461     av_free(buf_descriptor);
 462
 463     res = v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
 464     if (res < 0)
 465         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n",
 466                strerror(errno));
 467
 468     pkt->data = NULL;
 469     pkt->size = 0;
 470 }
 471
 472 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
 473 static int64_t av_gettime_monotonic(void)
 474 {
 475     struct timespec tv;
 476
 477     clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &tv);
 478     return (int64_t)tv.tv_sec * 1000000 + tv.tv_nsec / 1000;
 479 }
 480 #endif
 481
 482 static int init_convert_timestamp(AVFormatContext *ctx, int64_t ts)
 483 {
 484     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 485     int64_t now;
 486
 487     now = av_gettime();
 488     if (s->ts_mode == V4L_TS_ABS &&
 489         ts <= now + 1 * AV_TIME_BASE && ts >= now - 10 * AV_TIME_BASE) {
 490         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Detected absolute timestamps\n");
 491         s->ts_mode = V4L_TS_CONVERT_READY;
 492         return 0;
 493     }
 494 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
 495     now = av_gettime_monotonic();
 496     if (s->ts_mode == V4L_TS_MONO2ABS ||
 497         (ts <= now + 1 * AV_TIME_BASE && ts >= now - 10 * AV_TIME_BASE)) {
 498         int64_t period = av_rescale_q(1, ctx->streams[0]->codec->time_base,
 499                                       AV_TIME_BASE_Q);
 500         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Detected monotonic timestamps, converting\n");
 501         /* microseconds instead of seconds, MHz instead of Hz */
 502         s->timefilter = ff_timefilter_new(1, period, 1.0E-6);
 503         s->ts_mode = V4L_TS_CONVERT_READY;
 504         return 0;
 505     }
 506 #endif
 507     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown timestamps\n");
 508     return AVERROR(EIO);
 509 }
 510
 511 static int convert_timestamp(AVFormatContext *ctx, int64_t *ts)
 512 {
 513     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 514
 515     if (s->ts_mode) {
 516         int r = init_convert_timestamp(ctx, *ts);
 517         if (r < 0)
 518             return r;
 519     }
 520 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
 521     if (s->timefilter) {
 522         int64_t nowa = av_gettime();
 523         int64_t nowm = av_gettime_monotonic();
 524         ff_timefilter_update(s->timefilter, nowa, nowm - s->last_time_m);
 525         s->last_time_m = nowm;
 526         *ts = ff_timefilter_eval(s->timefilter, *ts - nowm);
 527     }
 528 #endif
 529     return 0;
 530 }
 531
 532 static int mmap_read_frame(AVFormatContext *ctx, AVPacket *pkt)
 533 {
 534     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 535     struct v4l2_buffer buf = {
 536         .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 537         .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 538     };
 539     struct buff_data *buf_descriptor;
 540     int res;
 541
 542     /* FIXME: Some special treatment might be needed in case of loss of signal... */
 543     while ((res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_DQBUF, &buf)) < 0 && (errno == EINTR));
 544     if (res < 0) {
 545         if (errno == EAGAIN) {
 546             pkt->size = 0;
 547             return AVERROR(EAGAIN);
 548         }
 549         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_DQBUF): %s\n",
 550                strerror(errno));
 551
 552         return AVERROR(errno);
 553     }
 554     av_assert0(buf.index < s->buffers);
 555
 556     /* CPIA is a compressed format and we don't know the exact number of bytes
 557      * used by a frame, so set it here as the driver announces it.
 558      */
 559     if (ctx->video_codec_id == AV_CODEC_ID_CPIA)
 560         s->frame_size = buf.bytesused;
 561
 562     if (s->frame_size > 0 && buf.bytesused != s->frame_size) {
 563         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 564                "The v4l2 frame is %d bytes, but %d bytes are expected\n",
 565                buf.bytesused, s->frame_size);
 566
 567         return AVERROR_INVALIDDATA;
 568     }
 569
 570     /* Image is at s->buff_start[buf.index] */
 571     pkt->data= s->buf_start[buf.index];
 572     pkt->size = buf.bytesused;
 573     pkt->pts = buf.timestamp.tv_sec * INT64_C(1000000) + buf.timestamp.tv_usec;
 574     res = convert_timestamp(ctx, &pkt->pts);
 575     if (res < 0)
 576         return res;
 577     pkt->destruct = mmap_release_buffer;
 578     buf_descriptor = av_malloc(sizeof(struct buff_data));
 579     if (buf_descriptor == NULL) {
 580         /* Something went wrong... Since av_malloc() failed, we cannot even
 581          * allocate a buffer for memcopying into it
 582          */
 583         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to allocate a buffer descriptor\n");
 584         res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
 585
 586         return AVERROR(ENOMEM);
 587     }
 588     buf_descriptor->fd = s->fd;
 589     buf_descriptor->index = buf.index;
 590     pkt->priv = buf_descriptor;
 591
 592     return s->buf_len[buf.index];
 593 }
 594
 595 static int mmap_start(AVFormatContext *ctx)
 596 {
 597     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 598     enum v4l2_buf_type type;
 599     int i, res;
 600
 601     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
 602         struct v4l2_buffer buf = {
 603             .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 604             .index  = i,
 605             .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 606         };
 607
 608         res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
 609         if (res < 0) {
 610             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n",
 611                    strerror(errno));
 612
 613             return AVERROR(errno);
 614         }
 615     }
 616
 617     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 618     res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMON, &type);
 619     if (res < 0) {
 620         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_STREAMON): %s\n",
 621                strerror(errno));
 622
 623         return AVERROR(errno);
 624     }
 625
 626     return 0;
 627 }
 628
 629 static void mmap_close(struct video_data *s)
 630 {
 631     enum v4l2_buf_type type;
 632     int i;
 633
 634     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 635     /* We do not check for the result, because we could
 636      * not do anything about it anyway...
 637      */
 638     v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMOFF, &type);
 639     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
 640         v4l2_munmap(s->buf_start[i], s->buf_len[i]);
 641     }
 642     av_free(s->buf_start);
 643     av_free(s->buf_len);
 644 }
 645
 646 static int v4l2_set_parameters(AVFormatContext *s1)
 647 {
 648     struct video_data *s = s1->priv_data;
 649     struct v4l2_input input = { 0 };
 650     struct v4l2_standard standard = { 0 };
 651     struct v4l2_streamparm streamparm = { 0 };
 652     struct v4l2_fract *tpf = &streamparm.parm.capture.timeperframe;
 653     AVRational framerate_q = { 0 };
 654     int i, ret;
 655
 656     streamparm.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 657
 658     if (s->framerate &&
 659         (ret = av_parse_video_rate(&framerate_q, s->framerate)) < 0) {
 660         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Could not parse framerate '%s'.\n",
 661                s->framerate);
 662         return ret;
 663     }
 664
 665     /* set tv video input */
 666     input.index = s->channel;
 667     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMINPUT, &input) < 0) {
 668         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "The V4L2 driver ioctl enum input failed:\n");
 669         return AVERROR(EIO);
 670     }
 671
 672     av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "The V4L2 driver set input_id: %d, input: %s\n",
 673             s->channel, input.name);
 674     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_INPUT, &input.index) < 0) {
 675         av_log(s1, AV_LOG_ERROR,
 676                "The V4L2 driver ioctl set input(%d) failed\n",
 677                 s->channel);
 678         return AVERROR(EIO);
 679     }
 680
 681     if (s->standard) {
 682         av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "The V4L2 driver set standard: %s\n",
 683                s->standard);
 684         /* set tv standard */
 685         for(i=0;;i++) {
 686             standard.index = i;
 687             ret = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard);
 688             if (ret < 0 || !av_strcasecmp(standard.name, s->standard))
 689                 break;
 690         }
 691         if (ret < 0) {
 692             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Unknown standard '%s'\n", s->standard);
 693             return ret;
 694         }
 695
 696         av_log(s1, AV_LOG_DEBUG,
 697                "The V4L2 driver set standard: %s, id: %"PRIu64"\n",
 698                s->standard, (uint64_t)standard.id);
 699         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_STD, &standard.id) < 0) {
 700             av_log(s1, AV_LOG_ERROR,
 701                    "The V4L2 driver ioctl set standard(%s) failed\n",
 702                    s->standard);
 703             return AVERROR(EIO);
 704         }
 705     }
 706
 707     if (framerate_q.num && framerate_q.den) {
 708         av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Setting time per frame to %d/%d\n",
 709                framerate_q.den, framerate_q.num);
 710         tpf->numerator   = framerate_q.den;
 711         tpf->denominator = framerate_q.num;
 712
 713         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_PARM, &streamparm) != 0) {
 714             av_log(s1, AV_LOG_ERROR,
 715                    "ioctl set time per frame(%d/%d) failed\n",
 716                    framerate_q.den, framerate_q.num);
 717             return AVERROR(EIO);
 718         }
 719
 720         if (framerate_q.num != tpf->denominator ||
 721             framerate_q.den != tpf->numerator) {
 722             av_log(s1, AV_LOG_INFO,
 723                    "The driver changed the time per frame from "
 724                    "%d/%d to %d/%d\n",
 725                    framerate_q.den, framerate_q.num,
 726                    tpf->numerator, tpf->denominator);
 727         }
 728     } else {
 729         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_PARM, &streamparm) != 0) {
 730             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_G_PARM): %s\n",
 731                    strerror(errno));
 732             return AVERROR(errno);
 733         }
 734     }
 735     s1->streams[0]->codec->time_base.den = tpf->denominator;
 736     s1->streams[0]->codec->time_base.num = tpf->numerator;
 737
 738     return 0;
 739 }
 740
 741 static uint32_t device_try_init(AVFormatContext *s1,
 742                                 enum AVPixelFormat pix_fmt,
 743                                 int *width,
 744                                 int *height,
 745                                 enum AVCodecID *codec_id)
 746 {
 747     uint32_t desired_format = fmt_ff2v4l(pix_fmt, s1->video_codec_id);
 748
 749     if (desired_format == 0 ||
 750         device_init(s1, width, height, desired_format) < 0) {
 751         int i;
 752
 753         desired_format = 0;
 754         for (i = 0; i<FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
 755             if (s1->video_codec_id == AV_CODEC_ID_NONE ||
 756                 fmt_conversion_table[i].codec_id == s1->video_codec_id) {
 757                 desired_format = fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
 758                 if (device_init(s1, width, height, desired_format) >= 0) {
 759                     break;
 760                 }
 761                 desired_format = 0;
 762             }
 763         }
 764     }
 765
 766     if (desired_format != 0) {
 767         *codec_id = fmt_v4l2codec(desired_format);
 768         av_assert0(*codec_id != AV_CODEC_ID_NONE);
 769     }
 770
 771     return desired_format;
 772 }
 773
 774 static int v4l2_read_header(AVFormatContext *s1)
 775 {
 776     struct video_data *s = s1->priv_data;
 777     AVStream *st;
 778     int res = 0;
 779     uint32_t desired_format;
 780     enum AVCodecID codec_id = AV_CODEC_ID_NONE;
 781     enum AVPixelFormat pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
 782
 783     st = avformat_new_stream(s1, NULL);
 784     if (!st) {
 785         res = AVERROR(ENOMEM);
 786         goto out;
 787     }
 788
 789     s->fd = device_open(s1);
 790     if (s->fd < 0) {
 791         res = s->fd;
 792         goto out;
 793     }
 794
 795     if (s->list_format) {
 796         list_formats(s1, s->fd, s->list_format);
 797         res = AVERROR_EXIT;
 798         goto out;
 799     }
 800
 801     avpriv_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
 802
 803     if (s->pixel_format) {
 804         AVCodec *codec = avcodec_find_decoder_by_name(s->pixel_format);
 805
 806         if (codec)
 807             s1->video_codec_id = codec->id;
 808
 809         pix_fmt = av_get_pix_fmt(s->pixel_format);
 810
 811         if (pix_fmt == AV_PIX_FMT_NONE && !codec) {
 812             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "No such input format: %s.\n",
 813                    s->pixel_format);
 814
 815             res = AVERROR(EINVAL);
 816             goto out;
 817         }
 818     }
 819
 820     if (!s->width && !s->height) {
 821         struct v4l2_format fmt;
 822
 823         av_log(s1, AV_LOG_VERBOSE,
 824                "Querying the device for the current frame size\n");
 825         fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 826         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_FMT, &fmt) < 0) {
 827             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_G_FMT): %s\n",
 828                    strerror(errno));
 829             res = AVERROR(errno);
 830             goto out;
 831         }
 832
 833         s->width  = fmt.fmt.pix.width;
 834         s->height = fmt.fmt.pix.height;
 835         av_log(s1, AV_LOG_VERBOSE,
 836                "Setting frame size to %dx%d\n", s->width, s->height);
 837     }
 838
 839     desired_format = device_try_init(s1, pix_fmt, &s->width, &s->height,
 840                                      &codec_id);
 841
 842     /* If no pixel_format was specified, the codec_id was not known up
 843      * until now. Set video_codec_id in the context, as codec_id will
 844      * not be available outside this function
 845      */
 846     if (codec_id != AV_CODEC_ID_NONE && s1->video_codec_id == AV_CODEC_ID_NONE)
 847         s1->video_codec_id = codec_id;
 848
 849     if (desired_format == 0) {
 850         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Cannot find a proper format for "
 851                "codec_id %d, pix_fmt %d.\n", s1->video_codec_id, pix_fmt);
 852         v4l2_close(s->fd);
 853
 854         res = AVERROR(EIO);
 855         goto out;
 856     }
 857     if ((res = av_image_check_size(s->width, s->height, 0, s1)) < 0)
 858         goto out;
 859
 860     s->frame_format = desired_format;
 861
 862     if ((res = v4l2_set_parameters(s1)) < 0)
 863         goto out;
 864
 865     st->codec->pix_fmt = fmt_v4l2ff(desired_format, codec_id);
 866     s->frame_size =
 867         avpicture_get_size(st->codec->pix_fmt, s->width, s->height);
 868
 869     if ((res = mmap_init(s1)) ||
 870         (res = mmap_start(s1)) < 0) {
 871         v4l2_close(s->fd);
 872         goto out;
 873     }
 874
 875     s->top_field_first = first_field(s->fd);
 876
 877     st->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
 878     st->codec->codec_id = codec_id;
 879     if (codec_id == AV_CODEC_ID_RAWVIDEO)
 880         st->codec->codec_tag =
 881             avcodec_pix_fmt_to_codec_tag(st->codec->pix_fmt);
 882     if (desired_format == V4L2_PIX_FMT_YVU420)
 883         st->codec->codec_tag = MKTAG('Y', 'V', '1', '2');
 884     st->codec->width = s->width;
 885     st->codec->height = s->height;
 886     st->codec->bit_rate = s->frame_size * 1/av_q2d(st->codec->time_base) * 8;
 887
 888 out:
 889     return res;
 890 }
 891
 892 static int v4l2_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
 893 {
 894     struct video_data *s = s1->priv_data;
 895     AVFrame *frame = s1->streams[0]->codec->coded_frame;
 896     int res;
 897
 898     av_init_packet(pkt);
 899     if ((res = mmap_read_frame(s1, pkt)) < 0) {
 900         return res;
 901     }
 902
 903     if (frame && s->interlaced) {
 904         frame->interlaced_frame = 1;
 905         frame->top_field_first = s->top_field_first;
 906     }
 907
 908     return pkt->size;
 909 }
 910
 911 static int v4l2_read_close(AVFormatContext *s1)
 912 {
 913     struct video_data *s = s1->priv_data;
 914
 915     mmap_close(s);
 916
 917     v4l2_close(s->fd);
 918     return 0;
 919 }
 920
 921 #define OFFSET(x) offsetof(struct video_data, x)
 922 #define DEC AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM
 923
 924 static const AVOption options[] = {
 925     { "standard",     "TV standard, used only by analog frame grabber",            OFFSET(standard),     AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL }, 0, 0,       DEC },
 926     { "channel",      "TV channel, used only by frame grabber",                    OFFSET(channel),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 },    0, INT_MAX, DEC },
 927     { "video_size",   "A string describing frame size, such as 640x480 or hd720.", OFFSET(width),        AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
 928     { "pixel_format", "Preferred pixel format",                                    OFFSET(pixel_format), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
 929     { "input_format", "Preferred pixel format (for raw video) or codec name",      OFFSET(pixel_format), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
 930     { "framerate",    "",                                                          OFFSET(framerate),    AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
 931     { "list_formats", "List available formats and exit",                           OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 },  0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
 932     { "all",          "Show all available formats",                                OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_ALLFORMATS  },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
 933     { "raw",          "Show only non-compressed formats",                          OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_RAWFORMATS  },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
 934     { "compressed",   "Show only compressed formats",                              OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_COMPFORMATS },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
 935     { "timestamps",   "Kind of timestamps for grabbed frames",                     OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
 936     { "default",      "Use timestamps from the kernel",                            OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_DEFAULT  }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
 937     { "abs",          "Use absolute timestamps (wall clock)",                      OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_ABS      }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
 938     { "mono2abs",     "Force conversion from monotonic to absolute timestamps",    OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_MONO2ABS }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
 939     { "ts",           "Kind of timestamps for grabbed frames",                     OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
 940     { NULL },
 941 };
 942
 943 static const AVClass v4l2_class = {
 944     .class_name = "V4L2 indev",
 945     .item_name  = av_default_item_name,
 946     .option     = options,
 947     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 948 };
 949
 950 AVInputFormat ff_v4l2_demuxer = {
 951     .name           = "video4linux2,v4l2",
 952     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Video4Linux2 device grab"),
 953     .priv_data_size = sizeof(struct video_data),
 954     .read_header    = v4l2_read_header,
 955     .read_packet    = v4l2_read_packet,
 956     .read_close     = v4l2_read_close,
 957     .flags          = AVFMT_NOFILE,
 958     .priv_class     = &v4l2_class,
 959 };