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 #include "v4l2-common.h"
  34
  35 #if CONFIG_LIBV4L2
  36 #include <libv4l2.h>
  37 #else
  38 #define v4l2_open   open
  39 #define v4l2_close  close
  40 #define v4l2_dup    dup
  41 #define v4l2_ioctl  ioctl
  42 #define v4l2_read   read
  43 #define v4l2_mmap   mmap
  44 #define v4l2_munmap munmap
  45 #endif
  46
  47 static const int desired_video_buffers = 256;
  48
  49 #define V4L_ALLFORMATS  3
  50 #define V4L_RAWFORMATS  1
  51 #define V4L_COMPFORMATS 2
  52
  53 /**
  54  * Return timestamps to the user exactly as returned by the kernel
  55  */
  56 #define V4L_TS_DEFAULT  0
  57 /**
  58  * Autodetect the kind of timestamps returned by the kernel and convert to
  59  * absolute (wall clock) timestamps.
  60  */
  61 #define V4L_TS_ABS      1
  62 /**
  63  * Assume kernel timestamps are from the monotonic clock and convert to
  64  * absolute timestamps.
  65  */
  66 #define V4L_TS_MONO2ABS 2
  67
  68 /**
  69  * Once the kind of timestamps returned by the kernel have been detected,
  70  * the value of the timefilter (NULL or not) determines whether a conversion
  71  * takes place.
  72  */
  73 #define V4L_TS_CONVERT_READY V4L_TS_DEFAULT
  74
  75 struct video_data {
  76     AVClass *class;
  77     int fd;
  78     int frame_format; /* V4L2_PIX_FMT_* */
  79     int width, height;
  80     int frame_size;
  81     int interlaced;
  82     int top_field_first;
  83     int ts_mode;
  84     TimeFilter *timefilter;
  85     int64_t last_time_m;
  86
  87     int buffers;
  88     volatile int buffers_queued;
  89     void **buf_start;
  90     unsigned int *buf_len;
  91     char *standard;
  92     v4l2_std_id std_id;
  93     int channel;
  94     char *pixel_format; /**< Set by a private option. */
  95     int list_format;    /**< Set by a private option. */
  96     int list_standard;  /**< Set by a private option. */
  97     char *framerate;    /**< Set by a private option. */
  98 };
  99
 100 struct buff_data {
 101     struct video_data *s;
 102     int index;
 103 };
 104
 105 static int device_open(AVFormatContext *ctx)
 106 {
 107     struct v4l2_capability cap;
 108     int fd;
 109     int ret;
 110     int flags = O_RDWR;
 111
 112     if (ctx->flags & AVFMT_FLAG_NONBLOCK) {
 113         flags |= O_NONBLOCK;
 114     }
 115
 116     fd = v4l2_open(ctx->filename, flags, 0);
 117     if (fd < 0) {
 118         ret = AVERROR(errno);
 119         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot open video device %s: %s\n",
 120                ctx->filename, av_err2str(ret));
 121         return ret;
 122     }
 123
 124     if (v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_QUERYCAP, &cap) < 0) {
 125         ret = AVERROR(errno);
 126         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYCAP): %s\n",
 127                av_err2str(ret));
 128         goto fail;
 129     }
 130
 131     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "fd:%d capabilities:%x\n",
 132            fd, cap.capabilities);
 133
 134     if (!(cap.capabilities & V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE)) {
 135         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Not a video capture device.\n");
 136         ret = AVERROR(ENODEV);
 137         goto fail;
 138     }
 139
 140     if (!(cap.capabilities & V4L2_CAP_STREAMING)) {
 141         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 142                "The device does not support the streaming I/O method.\n");
 143         ret = AVERROR(ENOSYS);
 144         goto fail;
 145     }
 146
 147     return fd;
 148
 149 fail:
 150     v4l2_close(fd);
 151     return ret;
 152 }
 153
 154 static int device_init(AVFormatContext *ctx, int *width, int *height,
 155                        uint32_t pix_fmt)
 156 {
 157     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 158     int fd = s->fd;
 159     struct v4l2_format fmt = { .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE };
 160     struct v4l2_pix_format *pix = &fmt.fmt.pix;
 161
 162     int res = 0;
 163
 164     pix->width = *width;
 165     pix->height = *height;
 166     pix->pixelformat = pix_fmt;
 167     pix->field = V4L2_FIELD_ANY;
 168
 169     if (v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt) < 0)
 170         res = AVERROR(errno);
 171
 172     if ((*width != fmt.fmt.pix.width) || (*height != fmt.fmt.pix.height)) {
 173         av_log(ctx, AV_LOG_INFO,
 174                "The V4L2 driver changed the video from %dx%d to %dx%d\n",
 175                *width, *height, fmt.fmt.pix.width, fmt.fmt.pix.height);
 176         *width = fmt.fmt.pix.width;
 177         *height = fmt.fmt.pix.height;
 178     }
 179
 180     if (pix_fmt != fmt.fmt.pix.pixelformat) {
 181         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG,
 182                "The V4L2 driver changed the pixel format "
 183                "from 0x%08X to 0x%08X\n",
 184                pix_fmt, fmt.fmt.pix.pixelformat);
 185         res = AVERROR(EINVAL);
 186     }
 187
 188     if (fmt.fmt.pix.field == V4L2_FIELD_INTERLACED) {
 189         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG,
 190                "The V4L2 driver is using the interlaced mode\n");
 191         s->interlaced = 1;
 192     }
 193
 194     return res;
 195 }
 196
 197 static int first_field(int fd)
 198 {
 199     int res;
 200     v4l2_std_id std;
 201
 202     res = v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_G_STD, &std);
 203     if (res < 0) {
 204         return 0;
 205     }
 206     if (std & V4L2_STD_NTSC) {
 207         return 0;
 208     }
 209
 210     return 1;
 211 }
 212
 213 #if HAVE_STRUCT_V4L2_FRMIVALENUM_DISCRETE
 214 static void list_framesizes(AVFormatContext *ctx, int fd, uint32_t pixelformat)
 215 {
 216     struct v4l2_frmsizeenum vfse = { .pixel_format = pixelformat };
 217
 218     while(!v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FRAMESIZES, &vfse)) {
 219         switch (vfse.type) {
 220         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_DISCRETE:
 221             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, " %ux%u",
 222                    vfse.discrete.width, vfse.discrete.height);
 223         break;
 224         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_CONTINUOUS:
 225         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_STEPWISE:
 226             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, " {%u-%u, %u}x{%u-%u, %u}",
 227                    vfse.stepwise.min_width,
 228                    vfse.stepwise.max_width,
 229                    vfse.stepwise.step_width,
 230                    vfse.stepwise.min_height,
 231                    vfse.stepwise.max_height,
 232                    vfse.stepwise.step_height);
 233         }
 234         vfse.index++;
 235     }
 236 }
 237 #endif
 238
 239 static void list_formats(AVFormatContext *ctx, int fd, int type)
 240 {
 241     struct v4l2_fmtdesc vfd = { .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE };
 242
 243     while(!v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FMT, &vfd)) {
 244         enum AVCodecID codec_id = avpriv_fmt_v4l2codec(vfd.pixelformat);
 245         enum AVPixelFormat pix_fmt = avpriv_fmt_v4l2ff(vfd.pixelformat, codec_id);
 246
 247         vfd.index++;
 248
 249         if (!(vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_COMPRESSED) &&
 250             type & V4L_RAWFORMATS) {
 251             const char *fmt_name = av_get_pix_fmt_name(pix_fmt);
 252             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Raw       : %9s : %20s :",
 253                    fmt_name ? fmt_name : "Unsupported",
 254                    vfd.description);
 255         } else if (vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_COMPRESSED &&
 256                    type & V4L_COMPFORMATS) {
 257             AVCodec *codec = avcodec_find_decoder(codec_id);
 258             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Compressed: %9s : %20s :",
 259                    codec ? codec->name : "Unsupported",
 260                    vfd.description);
 261         } else {
 262             continue;
 263         }
 264
 265 #ifdef V4L2_FMT_FLAG_EMULATED
 266         if (vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_EMULATED)
 267             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, " Emulated :");
 268 #endif
 269 #if HAVE_STRUCT_V4L2_FRMIVALENUM_DISCRETE
 270         list_framesizes(ctx, fd, vfd.pixelformat);
 271 #endif
 272         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "\n");
 273     }
 274 }
 275
 276 static void list_standards(AVFormatContext *ctx)
 277 {
 278     int ret;
 279     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 280     struct v4l2_standard standard;
 281
 282     if (s->std_id == 0)
 283         return;
 284
 285     for (standard.index = 0; ; standard.index++) {
 286         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard) < 0) {
 287             ret = AVERROR(errno);
 288             if (ret == AVERROR(EINVAL)) {
 289                 break;
 290             } else {
 291                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_ENUMSTD): %s\n", av_err2str(ret));
 292                 return;
 293             }
 294         }
 295         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "%2d, %16llx, %s\n",
 296                standard.index, standard.id, standard.name);
 297     }
 298 }
 299
 300 static int mmap_init(AVFormatContext *ctx)
 301 {
 302     int i, res;
 303     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 304     struct v4l2_requestbuffers req = {
 305         .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 306         .count  = desired_video_buffers,
 307         .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 308     };
 309
 310     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_REQBUFS, &req) < 0) {
 311         res = AVERROR(errno);
 312         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_REQBUFS): %s\n", av_err2str(res));
 313         return res;
 314     }
 315
 316     if (req.count < 2) {
 317         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Insufficient buffer memory\n");
 318         return AVERROR(ENOMEM);
 319     }
 320     s->buffers = req.count;
 321     s->buf_start = av_malloc(sizeof(void *) * s->buffers);
 322     if (s->buf_start == NULL) {
 323         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer pointers\n");
 324         return AVERROR(ENOMEM);
 325     }
 326     s->buf_len = av_malloc(sizeof(unsigned int) * s->buffers);
 327     if (s->buf_len == NULL) {
 328         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer sizes\n");
 329         av_free(s->buf_start);
 330         return AVERROR(ENOMEM);
 331     }
 332
 333     for (i = 0; i < req.count; i++) {
 334         struct v4l2_buffer buf = {
 335             .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 336             .index  = i,
 337             .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 338         };
 339         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf) < 0) {
 340             res = AVERROR(errno);
 341             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYBUF): %s\n", av_err2str(res));
 342             return res;
 343         }
 344
 345         s->buf_len[i] = buf.length;
 346         if (s->frame_size > 0 && s->buf_len[i] < s->frame_size) {
 347             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 348                    "buf_len[%d] = %d < expected frame size %d\n",
 349                    i, s->buf_len[i], s->frame_size);
 350             return AVERROR(ENOMEM);
 351         }
 352         s->buf_start[i] = v4l2_mmap(NULL, buf.length,
 353                                PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,
 354                                s->fd, buf.m.offset);
 355
 356         if (s->buf_start[i] == MAP_FAILED) {
 357             res = AVERROR(errno);
 358             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", av_err2str(res));
 359             return res;
 360         }
 361     }
 362
 363     return 0;
 364 }
 365
 366 #if FF_API_DESTRUCT_PACKET
 367 static void dummy_release_buffer(AVPacket *pkt)
 368 {
 369     av_assert0(0);
 370 }
 371 #endif
 372
 373 static void mmap_release_buffer(void *opaque, uint8_t *data)
 374 {
 375     struct v4l2_buffer buf = { 0 };
 376     int res;
 377     struct buff_data *buf_descriptor = opaque;
 378     struct video_data *s = buf_descriptor->s;
 379
 380     buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 381     buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
 382     buf.index = buf_descriptor->index;
 383     av_free(buf_descriptor);
 384
 385     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf) < 0) {
 386         res = AVERROR(errno);
 387         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n",
 388                av_err2str(res));
 389     }
 390
 391     avpriv_atomic_int_add_and_fetch(&s->buffers_queued, 1);
 392 }
 393
 394 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
 395 static int64_t av_gettime_monotonic(void)
 396 {
 397     struct timespec tv;
 398
 399     clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &tv);
 400     return (int64_t)tv.tv_sec * 1000000 + tv.tv_nsec / 1000;
 401 }
 402 #endif
 403
 404 static int init_convert_timestamp(AVFormatContext *ctx, int64_t ts)
 405 {
 406     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 407     int64_t now;
 408
 409     now = av_gettime();
 410     if (s->ts_mode == V4L_TS_ABS &&
 411         ts <= now + 1 * AV_TIME_BASE && ts >= now - 10 * AV_TIME_BASE) {
 412         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Detected absolute timestamps\n");
 413         s->ts_mode = V4L_TS_CONVERT_READY;
 414         return 0;
 415     }
 416 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
 417     now = av_gettime_monotonic();
 418     if (s->ts_mode == V4L_TS_MONO2ABS ||
 419         (ts <= now + 1 * AV_TIME_BASE && ts >= now - 10 * AV_TIME_BASE)) {
 420         AVRational tb = {AV_TIME_BASE, 1};
 421         int64_t period = av_rescale_q(1, tb, ctx->streams[0]->avg_frame_rate);
 422         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Detected monotonic timestamps, converting\n");
 423         /* microseconds instead of seconds, MHz instead of Hz */
 424         s->timefilter = ff_timefilter_new(1, period, 1.0E-6);
 425         s->ts_mode = V4L_TS_CONVERT_READY;
 426         return 0;
 427     }
 428 #endif
 429     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown timestamps\n");
 430     return AVERROR(EIO);
 431 }
 432
 433 static int convert_timestamp(AVFormatContext *ctx, int64_t *ts)
 434 {
 435     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 436
 437     if (s->ts_mode) {
 438         int r = init_convert_timestamp(ctx, *ts);
 439         if (r < 0)
 440             return r;
 441     }
 442 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
 443     if (s->timefilter) {
 444         int64_t nowa = av_gettime();
 445         int64_t nowm = av_gettime_monotonic();
 446         ff_timefilter_update(s->timefilter, nowa, nowm - s->last_time_m);
 447         s->last_time_m = nowm;
 448         *ts = ff_timefilter_eval(s->timefilter, *ts - nowm);
 449     }
 450 #endif
 451     return 0;
 452 }
 453
 454 static int mmap_read_frame(AVFormatContext *ctx, AVPacket *pkt)
 455 {
 456     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 457     struct v4l2_buffer buf = {
 458         .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 459         .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 460     };
 461     int res;
 462
 463     /* FIXME: Some special treatment might be needed in case of loss of signal... */
 464     while ((res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_DQBUF, &buf)) < 0 && (errno == EINTR));
 465     if (res < 0) {
 466         if (errno == EAGAIN) {
 467             pkt->size = 0;
 468             return AVERROR(EAGAIN);
 469         }
 470         res = AVERROR(errno);
 471         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_DQBUF): %s\n", av_err2str(res));
 472         return res;
 473     }
 474
 475     if (buf.index >= s->buffers) {
 476         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid buffer index received.\n");
 477         return AVERROR(EINVAL);
 478     }
 479     avpriv_atomic_int_add_and_fetch(&s->buffers_queued, -1);
 480     // always keep at least one buffer queued
 481     av_assert0(avpriv_atomic_int_get(&s->buffers_queued) >= 1);
 482
 483     /* CPIA is a compressed format and we don't know the exact number of bytes
 484      * used by a frame, so set it here as the driver announces it.
 485      */
 486     if (ctx->video_codec_id == AV_CODEC_ID_CPIA)
 487         s->frame_size = buf.bytesused;
 488
 489     if (s->frame_size > 0 && buf.bytesused != s->frame_size) {
 490         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 491                "The v4l2 frame is %d bytes, but %d bytes are expected\n",
 492                buf.bytesused, s->frame_size);
 493         return AVERROR_INVALIDDATA;
 494     }
 495
 496     /* Image is at s->buff_start[buf.index] */
 497     if (avpriv_atomic_int_get(&s->buffers_queued) == FFMAX(s->buffers / 8, 1)) {
 498         /* when we start getting low on queued buffers, fall back on copying data */
 499         res = av_new_packet(pkt, buf.bytesused);
 500         if (res < 0) {
 501             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Error allocating a packet.\n");
 502             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf) == 0)
 503                 avpriv_atomic_int_add_and_fetch(&s->buffers_queued, 1);
 504             return res;
 505         }
 506         memcpy(pkt->data, s->buf_start[buf.index], buf.bytesused);
 507
 508         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf) < 0) {
 509             res = AVERROR(errno);
 510             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n", av_err2str(res));
 511             av_free_packet(pkt);
 512             return res;
 513         }
 514         avpriv_atomic_int_add_and_fetch(&s->buffers_queued, 1);
 515     } else {
 516         struct buff_data *buf_descriptor;
 517
 518         pkt->data     = s->buf_start[buf.index];
 519         pkt->size     = buf.bytesused;
 520 #if FF_API_DESTRUCT_PACKET
 521         pkt->destruct = dummy_release_buffer;
 522 #endif
 523
 524         buf_descriptor = av_malloc(sizeof(struct buff_data));
 525         if (buf_descriptor == NULL) {
 526             /* Something went wrong... Since av_malloc() failed, we cannot even
 527              * allocate a buffer for memcpying into it
 528              */
 529             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to allocate a buffer descriptor\n");
 530             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf) == 0)
 531                 avpriv_atomic_int_add_and_fetch(&s->buffers_queued, 1);
 532
 533             return AVERROR(ENOMEM);
 534         }
 535         buf_descriptor->index = buf.index;
 536         buf_descriptor->s     = s;
 537
 538         pkt->buf = av_buffer_create(pkt->data, pkt->size, mmap_release_buffer,
 539                                     buf_descriptor, 0);
 540         if (!pkt->buf) {
 541             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to create a buffer\n");
 542             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf) == 0)
 543                 avpriv_atomic_int_add_and_fetch(&s->buffers_queued, 1);
 544             av_freep(&buf_descriptor);
 545             return AVERROR(ENOMEM);
 546         }
 547     }
 548     pkt->pts = buf.timestamp.tv_sec * INT64_C(1000000) + buf.timestamp.tv_usec;
 549     convert_timestamp(ctx, &pkt->pts);
 550
 551     return s->buf_len[buf.index];
 552 }
 553
 554 static int mmap_start(AVFormatContext *ctx)
 555 {
 556     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 557     enum v4l2_buf_type type;
 558     int i, res;
 559
 560     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
 561         struct v4l2_buffer buf = {
 562             .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 563             .index  = i,
 564             .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 565         };
 566
 567         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf) < 0) {
 568             res = AVERROR(errno);
 569             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n", av_err2str(res));
 570             return res;
 571         }
 572     }
 573     s->buffers_queued = s->buffers;
 574
 575     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 576     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMON, &type) < 0) {
 577         res = AVERROR(errno);
 578         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_STREAMON): %s\n", av_err2str(res));
 579         return res;
 580     }
 581
 582     return 0;
 583 }
 584
 585 static void mmap_close(struct video_data *s)
 586 {
 587     enum v4l2_buf_type type;
 588     int i;
 589
 590     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 591     /* We do not check for the result, because we could
 592      * not do anything about it anyway...
 593      */
 594     v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMOFF, &type);
 595     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
 596         v4l2_munmap(s->buf_start[i], s->buf_len[i]);
 597     }
 598     av_free(s->buf_start);
 599     av_free(s->buf_len);
 600 }
 601
 602 static int v4l2_set_parameters(AVFormatContext *s1)
 603 {
 604     struct video_data *s = s1->priv_data;
 605     struct v4l2_standard standard = { 0 };
 606     struct v4l2_streamparm streamparm = { 0 };
 607     struct v4l2_fract *tpf;
 608     AVRational framerate_q = { 0 };
 609     int i, ret;
 610
 611     if (s->framerate &&
 612         (ret = av_parse_video_rate(&framerate_q, s->framerate)) < 0) {
 613         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Could not parse framerate '%s'.\n",
 614                s->framerate);
 615         return ret;
 616     }
 617
 618     if (s->standard) {
 619         if (s->std_id) {
 620             ret = 0;
 621             av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Setting standard: %s\n", s->standard);
 622             /* set tv standard */
 623             for (i = 0; ; i++) {
 624                 standard.index = i;
 625                 if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard) < 0) {
 626                     ret = AVERROR(errno);
 627                     break;
 628                 }
 629                 if (!av_strcasecmp(standard.name, s->standard))
 630                     break;
 631             }
 632             if (ret < 0) {
 633                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Unknown or unsupported standard '%s'\n", s->standard);
 634                 return ret;
 635             }
 636
 637             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_STD, &standard.id) < 0) {
 638                 ret = AVERROR(errno);
 639                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_S_STD): %s\n", av_err2str(ret));
 640                 return ret;
 641             }
 642         } else {
 643             av_log(s1, AV_LOG_WARNING,
 644                    "This device does not support any standard\n");
 645         }
 646     }
 647
 648     /* get standard */
 649     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_STD, &s->std_id) == 0) {
 650         tpf = &standard.frameperiod;
 651         for (i = 0; ; i++) {
 652             standard.index = i;
 653             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard) < 0) {
 654                 ret = AVERROR(errno);
 655                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_ENUMSTD): %s\n", av_err2str(ret));
 656                 return ret;
 657             }
 658             if (standard.id == s->std_id) {
 659                 av_log(s1, AV_LOG_DEBUG,
 660                        "Current standard: %s, id: %"PRIu64", frameperiod: %d/%d\n",
 661                        standard.name, (uint64_t)standard.id, tpf->numerator, tpf->denominator);
 662                 break;
 663             }
 664         }
 665     } else {
 666         tpf = &streamparm.parm.capture.timeperframe;
 667     }
 668
 669     streamparm.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 670     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_PARM, &streamparm) < 0) {
 671         ret = AVERROR(errno);
 672         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_G_PARM): %s\n", av_err2str(ret));
 673         return ret;
 674     }
 675
 676     if (framerate_q.num && framerate_q.den) {
 677         if (streamparm.parm.capture.capability & V4L2_CAP_TIMEPERFRAME) {
 678             tpf = &streamparm.parm.capture.timeperframe;
 679
 680             av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Setting time per frame to %d/%d\n",
 681                    framerate_q.den, framerate_q.num);
 682             tpf->numerator   = framerate_q.den;
 683             tpf->denominator = framerate_q.num;
 684
 685             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_PARM, &streamparm) < 0) {
 686                 ret = AVERROR(errno);
 687                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_S_PARM): %s\n", av_err2str(ret));
 688                 return ret;
 689             }
 690
 691             if (framerate_q.num != tpf->denominator ||
 692                 framerate_q.den != tpf->numerator) {
 693                 av_log(s1, AV_LOG_INFO,
 694                        "The driver changed the time per frame from "
 695                        "%d/%d to %d/%d\n",
 696                        framerate_q.den, framerate_q.num,
 697                        tpf->numerator, tpf->denominator);
 698             }
 699         } else {
 700             av_log(s1, AV_LOG_WARNING,
 701                    "The driver does not allow to change time per frame\n");
 702         }
 703     }
 704     s1->streams[0]->avg_frame_rate.num = tpf->denominator;
 705     s1->streams[0]->avg_frame_rate.den = tpf->numerator;
 706     s1->streams[0]->r_frame_rate = s1->streams[0]->avg_frame_rate;
 707
 708     return 0;
 709 }
 710
 711 static int device_try_init(AVFormatContext *s1,
 712                            enum AVPixelFormat pix_fmt,
 713                            int *width,
 714                            int *height,
 715                            uint32_t *desired_format,
 716                            enum AVCodecID *codec_id)
 717 {
 718     int ret, i;
 719
 720     *desired_format = avpriv_fmt_ff2v4l(pix_fmt, s1->video_codec_id);
 721
 722     if (*desired_format) {
 723         ret = device_init(s1, width, height, *desired_format);
 724         if (ret < 0) {
 725             *desired_format = 0;
 726             if (ret != AVERROR(EINVAL))
 727                 return ret;
 728         }
 729     }
 730
 731     if (!*desired_format) {
 732         for (i = 0; avpriv_fmt_conversion_table[i].codec_id != AV_CODEC_ID_NONE; i++) {
 733             if (s1->video_codec_id == AV_CODEC_ID_NONE ||
 734                 avpriv_fmt_conversion_table[i].codec_id == s1->video_codec_id) {
 735                 av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Trying to set codec:%s pix_fmt:%s\n",
 736                        avcodec_get_name(avpriv_fmt_conversion_table[i].codec_id),
 737                        (char *)av_x_if_null(av_get_pix_fmt_name(avpriv_fmt_conversion_table[i].ff_fmt), "none"));
 738
 739                 *desired_format = avpriv_fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
 740                 ret = device_init(s1, width, height, *desired_format);
 741                 if (ret >= 0)
 742                     break;
 743                 else if (ret != AVERROR(EINVAL))
 744                     return ret;
 745                 *desired_format = 0;
 746             }
 747         }
 748
 749         if (*desired_format == 0) {
 750             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Cannot find a proper format for "
 751                    "codec '%s' (id %d), pixel format '%s' (id %d)\n",
 752                    avcodec_get_name(s1->video_codec_id), s1->video_codec_id,
 753                    (char *)av_x_if_null(av_get_pix_fmt_name(pix_fmt), "none"), pix_fmt);
 754             ret = AVERROR(EINVAL);
 755         }
 756     }
 757
 758     *codec_id = avpriv_fmt_v4l2codec(*desired_format);
 759     av_assert0(*codec_id != AV_CODEC_ID_NONE);
 760     return ret;
 761 }
 762
 763 static int v4l2_read_header(AVFormatContext *s1)
 764 {
 765     struct video_data *s = s1->priv_data;
 766     AVStream *st;
 767     int res = 0;
 768     uint32_t desired_format;
 769     enum AVCodecID codec_id = AV_CODEC_ID_NONE;
 770     enum AVPixelFormat pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
 771     struct v4l2_input input = { 0 };
 772
 773     st = avformat_new_stream(s1, NULL);
 774     if (!st)
 775         return AVERROR(ENOMEM);
 776
 777 #if CONFIG_LIBV4L2
 778     /* silence libv4l2 logging. if fopen() fails v4l2_log_file will be NULL
 779        and errors will get sent to stderr */
 780     v4l2_log_file = fopen("/dev/null", "w");
 781 #endif
 782
 783     s->fd = device_open(s1);
 784     if (s->fd < 0)
 785         return s->fd;
 786
 787     if (s->channel != -1) {
 788         /* set video input */
 789         av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Selecting input_channel: %d\n", s->channel);
 790         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_INPUT, &s->channel) < 0) {
 791             res = AVERROR(errno);
 792             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_S_INPUT): %s\n", av_err2str(res));
 793             return res;
 794         }
 795     } else {
 796         /* get current video input */
 797         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_INPUT, &s->channel) < 0) {
 798             res = AVERROR(errno);
 799             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_G_INPUT): %s\n", av_err2str(res));
 800             return res;
 801         }
 802     }
 803
 804     /* enum input */
 805     input.index = s->channel;
 806     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMINPUT, &input) < 0) {
 807         res = AVERROR(errno);
 808         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_ENUMINPUT): %s\n", av_err2str(res));
 809         return res;
 810     }
 811     s->std_id = input.std;
 812     av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Current input_channel: %d, input_name: %s\n",
 813            s->channel, input.name);
 814
 815     if (s->list_format) {
 816         list_formats(s1, s->fd, s->list_format);
 817         return AVERROR_EXIT;
 818     }
 819
 820     if (s->list_standard) {
 821         list_standards(s1);
 822         return AVERROR_EXIT;
 823     }
 824
 825     avpriv_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
 826
 827     if (s->pixel_format) {
 828         AVCodec *codec = avcodec_find_decoder_by_name(s->pixel_format);
 829
 830         if (codec)
 831             s1->video_codec_id = codec->id;
 832
 833         pix_fmt = av_get_pix_fmt(s->pixel_format);
 834
 835         if (pix_fmt == AV_PIX_FMT_NONE && !codec) {
 836             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "No such input format: %s.\n",
 837                    s->pixel_format);
 838
 839             return AVERROR(EINVAL);
 840         }
 841     }
 842
 843     if (!s->width && !s->height) {
 844         struct v4l2_format fmt = { .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE };
 845
 846         av_log(s1, AV_LOG_VERBOSE,
 847                "Querying the device for the current frame size\n");
 848         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_FMT, &fmt) < 0) {
 849             res = AVERROR(errno);
 850             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_G_FMT): %s\n", av_err2str(res));
 851             return res;
 852         }
 853
 854         s->width  = fmt.fmt.pix.width;
 855         s->height = fmt.fmt.pix.height;
 856         av_log(s1, AV_LOG_VERBOSE,
 857                "Setting frame size to %dx%d\n", s->width, s->height);
 858     }
 859
 860     res = device_try_init(s1, pix_fmt, &s->width, &s->height, &desired_format, &codec_id);
 861     if (res < 0) {
 862         v4l2_close(s->fd);
 863         return res;
 864     }
 865
 866     /* If no pixel_format was specified, the codec_id was not known up
 867      * until now. Set video_codec_id in the context, as codec_id will
 868      * not be available outside this function
 869      */
 870     if (codec_id != AV_CODEC_ID_NONE && s1->video_codec_id == AV_CODEC_ID_NONE)
 871         s1->video_codec_id = codec_id;
 872
 873     if ((res = av_image_check_size(s->width, s->height, 0, s1)) < 0)
 874         return res;
 875
 876     s->frame_format = desired_format;
 877
 878     if ((res = v4l2_set_parameters(s1)) < 0)
 879         return res;
 880
 881     st->codec->pix_fmt = avpriv_fmt_v4l2ff(desired_format, codec_id);
 882     s->frame_size =
 883         avpicture_get_size(st->codec->pix_fmt, s->width, s->height);
 884
 885     if ((res = mmap_init(s1)) ||
 886         (res = mmap_start(s1)) < 0) {
 887         v4l2_close(s->fd);
 888         return res;
 889     }
 890
 891     s->top_field_first = first_field(s->fd);
 892
 893     st->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
 894     st->codec->codec_id = codec_id;
 895     if (codec_id == AV_CODEC_ID_RAWVIDEO)
 896         st->codec->codec_tag =
 897             avcodec_pix_fmt_to_codec_tag(st->codec->pix_fmt);
 898     if (desired_format == V4L2_PIX_FMT_YVU420)
 899         st->codec->codec_tag = MKTAG('Y', 'V', '1', '2');
 900     else if (desired_format == V4L2_PIX_FMT_YVU410)
 901         st->codec->codec_tag = MKTAG('Y', 'V', 'U', '9');
 902     st->codec->width = s->width;
 903     st->codec->height = s->height;
 904     st->codec->bit_rate = s->frame_size * av_q2d(st->avg_frame_rate) * 8;
 905
 906     return 0;
 907 }
 908
 909 static int v4l2_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
 910 {
 911     struct video_data *s = s1->priv_data;
 912     AVFrame *frame = s1->streams[0]->codec->coded_frame;
 913     int res;
 914
 915     av_init_packet(pkt);
 916     if ((res = mmap_read_frame(s1, pkt)) < 0) {
 917         return res;
 918     }
 919
 920     if (frame && s->interlaced) {
 921         frame->interlaced_frame = 1;
 922         frame->top_field_first = s->top_field_first;
 923     }
 924
 925     return pkt->size;
 926 }
 927
 928 static int v4l2_read_close(AVFormatContext *s1)
 929 {
 930     struct video_data *s = s1->priv_data;
 931
 932     if (avpriv_atomic_int_get(&s->buffers_queued) != s->buffers)
 933         av_log(s1, AV_LOG_WARNING, "Some buffers are still owned by the caller on "
 934                "close.\n");
 935
 936     mmap_close(s);
 937
 938     v4l2_close(s->fd);
 939     return 0;
 940 }
 941
 942 #define OFFSET(x) offsetof(struct video_data, x)
 943 #define DEC AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM
 944
 945 static const AVOption options[] = {
 946     { "standard",     "set TV standard, used only by analog frame grabber",       OFFSET(standard),     AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL }, 0, 0,       DEC },
 947     { "channel",      "set TV channel, used only by frame grabber",               OFFSET(channel),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 },  -1, INT_MAX, DEC },
 948     { "video_size",   "set frame size",                                           OFFSET(width),        AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = NULL},  0, 0,   DEC },
 949     { "pixel_format", "set preferred pixel format",                               OFFSET(pixel_format), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
 950     { "input_format", "set preferred pixel format (for raw video) or codec name", OFFSET(pixel_format), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
 951     { "framerate",    "set frame rate",                                           OFFSET(framerate),    AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
 952
 953     { "list_formats", "list available formats and exit",                          OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 },  0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
 954     { "all",          "show all available formats",                               OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_ALLFORMATS  },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
 955     { "raw",          "show only non-compressed formats",                         OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_RAWFORMATS  },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
 956     { "compressed",   "show only compressed formats",                             OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_COMPFORMATS },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
 957
 958     { "list_standards", "list supported standards and exit",                      OFFSET(list_standard), AV_OPT_TYPE_INT,   {.i64 = 0 },  0, 1, DEC, "list_standards" },
 959     { "all",            "show all supported standards",                           OFFSET(list_standard), AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = 1 },  0, 0, DEC, "list_standards" },
 960
 961     { "timestamps",   "set type of timestamps for grabbed frames",                OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
 962     { "ts",           "set type of timestamps for grabbed frames",                OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
 963     { "default",      "use timestamps from the kernel",                           OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_DEFAULT  }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
 964     { "abs",          "use absolute timestamps (wall clock)",                     OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_ABS      }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
 965     { "mono2abs",     "force conversion from monotonic to absolute timestamps",   OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_MONO2ABS }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
 966
 967     { NULL },
 968 };
 969
 970 static const AVClass v4l2_class = {
 971     .class_name = "V4L2 indev",
 972     .item_name  = av_default_item_name,
 973     .option     = options,
 974     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 975 };
 976
 977 AVInputFormat ff_v4l2_demuxer = {
 978     .name           = "video4linux2,v4l2",
 979     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Video4Linux2 device grab"),
 980     .priv_data_size = sizeof(struct video_data),
 981     .read_header    = v4l2_read_header,
 982     .read_packet    = v4l2_read_packet,
 983     .read_close     = v4l2_read_close,
 984     .flags          = AVFMT_NOFILE,
 985     .priv_class     = &v4l2_class,
 986 };