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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2000,2001 Fabrice Bellard
   3  * Copyright (c) 2006 Luca Abeni
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * Video4Linux2 grab interface
  25  *
  26  * Part of this file is based on the V4L2 video capture example
  27  * (http://linuxtv.org/downloads/v4l-dvb-apis/capture-example.html)
  28  *
  29  * Thanks to Michael Niedermayer for providing the mapping between
  30  * V4L2_PIX_FMT_* and AV_PIX_FMT_*
  31  */
  32
  33 #undef __STRICT_ANSI__ //workaround due to broken kernel headers
  34 #include "config.h"
  35 #include "libavformat/internal.h"
  36 #include <unistd.h>
  37 #include <fcntl.h>
  38 #include <sys/ioctl.h>
  39 #include <sys/mman.h>
  40 #include <sys/time.h>
  41 #if HAVE_SYS_VIDEOIO_H
  42 #include <sys/videoio.h>
  43 #else
  44 #if HAVE_ASM_TYPES_H
  45 #include <asm/types.h>
  46 #endif
  47 #include <linux/videodev2.h>
  48 #endif
  49 #include "libavutil/avassert.h"
  50 #include "libavutil/imgutils.h"
  51 #include "libavutil/log.h"
  52 #include "libavutil/opt.h"
  53 #include "avdevice.h"
  54 #include "timefilter.h"
  55 #include "libavutil/parseutils.h"
  56 #include "libavutil/pixdesc.h"
  57 #include "libavutil/avstring.h"
  58
  59 #if CONFIG_LIBV4L2
  60 #include <libv4l2.h>
  61 #else
  62 #define v4l2_open   open
  63 #define v4l2_close  close
  64 #define v4l2_dup    dup
  65 #define v4l2_ioctl  ioctl
  66 #define v4l2_read   read
  67 #define v4l2_mmap   mmap
  68 #define v4l2_munmap munmap
  69 #endif
  70
  71 static const int desired_video_buffers = 256;
  72
  73 #define V4L_ALLFORMATS  3
  74 #define V4L_RAWFORMATS  1
  75 #define V4L_COMPFORMATS 2
  76
  77 /**
  78  * Return timestamps to the user exactly as returned by the kernel
  79  */
  80 #define V4L_TS_DEFAULT  0
  81 /**
  82  * Autodetect the kind of timestamps returned by the kernel and convert to
  83  * absolute (wall clock) timestamps.
  84  */
  85 #define V4L_TS_ABS      1
  86 /**
  87  * Assume kernel timestamps are from the monotonic clock and convert to
  88  * absolute timestamps.
  89  */
  90 #define V4L_TS_MONO2ABS 2
  91
  92 /**
  93  * Once the kind of timestamps returned by the kernel have been detected,
  94  * the value of the timefilter (NULL or not) determines whether a conversion
  95  * takes place.
  96  */
  97 #define V4L_TS_CONVERT_READY V4L_TS_DEFAULT
  98
  99 struct video_data {
 100     AVClass *class;
 101     int fd;
 102     int frame_format; /* V4L2_PIX_FMT_* */
 103     int width, height;
 104     int frame_size;
 105     int interlaced;
 106     int top_field_first;
 107     int ts_mode;
 108     TimeFilter *timefilter;
 109     int64_t last_time_m;
 110
 111     int buffers;
 112     void **buf_start;
 113     unsigned int *buf_len;
 114     char *standard;
 115     v4l2_std_id std_id;
 116     int channel;
 117     char *pixel_format; /**< Set by a private option. */
 118     int list_format;    /**< Set by a private option. */
 119     char *framerate;    /**< Set by a private option. */
 120 };
 121
 122 struct buff_data {
 123     int index;
 124     int fd;
 125 };
 126
 127 struct fmt_map {
 128     enum AVPixelFormat ff_fmt;
 129     enum AVCodecID codec_id;
 130     uint32_t v4l2_fmt;
 131 };
 132
 133 static struct fmt_map fmt_conversion_table[] = {
 134     //ff_fmt           codec_id           v4l2_fmt
 135     { AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUV420  },
 136     { AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YVU420  },
 137     { AV_PIX_FMT_YUV422P, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUV422P },
 138     { AV_PIX_FMT_YUYV422, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUYV    },
 139     { AV_PIX_FMT_UYVY422, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_UYVY    },
 140     { AV_PIX_FMT_YUV411P, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUV411P },
 141     { AV_PIX_FMT_YUV410P, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUV410  },
 142     { AV_PIX_FMT_RGB555LE,AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB555  },
 143     { AV_PIX_FMT_RGB555BE,AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB555X },
 144     { AV_PIX_FMT_RGB565LE,AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB565  },
 145     { AV_PIX_FMT_RGB565BE,AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB565X },
 146     { AV_PIX_FMT_BGR24,   AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_BGR24   },
 147     { AV_PIX_FMT_RGB24,   AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB24   },
 148     { AV_PIX_FMT_BGR0,    AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_BGR32   },
 149     { AV_PIX_FMT_0RGB,    AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB32   },
 150     { AV_PIX_FMT_GRAY8,   AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_GREY    },
 151     { AV_PIX_FMT_NV12,    AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_NV12    },
 152     { AV_PIX_FMT_NONE,    AV_CODEC_ID_MJPEG,    V4L2_PIX_FMT_MJPEG   },
 153     { AV_PIX_FMT_NONE,    AV_CODEC_ID_MJPEG,    V4L2_PIX_FMT_JPEG    },
 154 #ifdef V4L2_PIX_FMT_H264
 155     { AV_PIX_FMT_NONE,    AV_CODEC_ID_H264,     V4L2_PIX_FMT_H264    },
 156 #endif
 157 #ifdef V4L2_PIX_FMT_CPIA1
 158     { AV_PIX_FMT_NONE,    AV_CODEC_ID_CPIA,     V4L2_PIX_FMT_CPIA1   },
 159 #endif
 160 };
 161
 162 static int device_open(AVFormatContext *ctx)
 163 {
 164     struct v4l2_capability cap;
 165     int fd;
 166     int res, err;
 167     int flags = O_RDWR;
 168
 169     if (ctx->flags & AVFMT_FLAG_NONBLOCK) {
 170         flags |= O_NONBLOCK;
 171     }
 172
 173     fd = v4l2_open(ctx->filename, flags, 0);
 174     if (fd < 0) {
 175         err = errno;
 176
 177         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot open video device %s: %s\n",
 178                ctx->filename, strerror(err));
 179
 180         return AVERROR(err);
 181     }
 182
 183     res = v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_QUERYCAP, &cap);
 184     if (res < 0) {
 185         err = errno;
 186         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYCAP): %s\n",
 187                strerror(err));
 188
 189         goto fail;
 190     }
 191
 192     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "fd:%d capabilities:%x\n",
 193            fd, cap.capabilities);
 194
 195     if (!(cap.capabilities & V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE)) {
 196         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Not a video capture device.\n");
 197         err = ENODEV;
 198
 199         goto fail;
 200     }
 201
 202     if (!(cap.capabilities & V4L2_CAP_STREAMING)) {
 203         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 204                "The device does not support the streaming I/O method.\n");
 205         err = ENOSYS;
 206
 207         goto fail;
 208     }
 209
 210     return fd;
 211
 212 fail:
 213     v4l2_close(fd);
 214     return AVERROR(err);
 215 }
 216
 217 static int device_init(AVFormatContext *ctx, int *width, int *height,
 218                        uint32_t pix_fmt)
 219 {
 220     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 221     int fd = s->fd;
 222     struct v4l2_format fmt = { .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE };
 223     struct v4l2_pix_format *pix = &fmt.fmt.pix;
 224
 225     int res = 0;
 226
 227     pix->width = *width;
 228     pix->height = *height;
 229     pix->pixelformat = pix_fmt;
 230     pix->field = V4L2_FIELD_ANY;
 231
 232     if (v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt) < 0)
 233         res = AVERROR(errno);
 234
 235     if ((*width != fmt.fmt.pix.width) || (*height != fmt.fmt.pix.height)) {
 236         av_log(ctx, AV_LOG_INFO,
 237                "The V4L2 driver changed the video from %dx%d to %dx%d\n",
 238                *width, *height, fmt.fmt.pix.width, fmt.fmt.pix.height);
 239         *width = fmt.fmt.pix.width;
 240         *height = fmt.fmt.pix.height;
 241     }
 242
 243     if (pix_fmt != fmt.fmt.pix.pixelformat) {
 244         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG,
 245                "The V4L2 driver changed the pixel format "
 246                "from 0x%08X to 0x%08X\n",
 247                pix_fmt, fmt.fmt.pix.pixelformat);
 248         res = AVERROR(EINVAL);
 249     }
 250
 251     if (fmt.fmt.pix.field == V4L2_FIELD_INTERLACED) {
 252         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG,
 253                "The V4L2 driver is using the interlaced mode\n");
 254         s->interlaced = 1;
 255     }
 256
 257     return res;
 258 }
 259
 260 static int first_field(int fd)
 261 {
 262     int res;
 263     v4l2_std_id std;
 264
 265     res = v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_G_STD, &std);
 266     if (res < 0) {
 267         return 0;
 268     }
 269     if (std & V4L2_STD_NTSC) {
 270         return 0;
 271     }
 272
 273     return 1;
 274 }
 275
 276 static uint32_t fmt_ff2v4l(enum AVPixelFormat pix_fmt, enum AVCodecID codec_id)
 277 {
 278     int i;
 279
 280     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
 281         if ((codec_id == AV_CODEC_ID_NONE ||
 282              fmt_conversion_table[i].codec_id == codec_id) &&
 283             (pix_fmt == AV_PIX_FMT_NONE ||
 284              fmt_conversion_table[i].ff_fmt == pix_fmt)) {
 285             return fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
 286         }
 287     }
 288
 289     return 0;
 290 }
 291
 292 static enum AVPixelFormat fmt_v4l2ff(uint32_t v4l2_fmt, enum AVCodecID codec_id)
 293 {
 294     int i;
 295
 296     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
 297         if (fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt == v4l2_fmt &&
 298             fmt_conversion_table[i].codec_id == codec_id) {
 299             return fmt_conversion_table[i].ff_fmt;
 300         }
 301     }
 302
 303     return AV_PIX_FMT_NONE;
 304 }
 305
 306 static enum AVCodecID fmt_v4l2codec(uint32_t v4l2_fmt)
 307 {
 308     int i;
 309
 310     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
 311         if (fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt == v4l2_fmt) {
 312             return fmt_conversion_table[i].codec_id;
 313         }
 314     }
 315
 316     return AV_CODEC_ID_NONE;
 317 }
 318
 319 #if HAVE_STRUCT_V4L2_FRMIVALENUM_DISCRETE
 320 static void list_framesizes(AVFormatContext *ctx, int fd, uint32_t pixelformat)
 321 {
 322     struct v4l2_frmsizeenum vfse = { .pixel_format = pixelformat };
 323
 324     while(!ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FRAMESIZES, &vfse)) {
 325         switch (vfse.type) {
 326         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_DISCRETE:
 327             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, " %ux%u",
 328                    vfse.discrete.width, vfse.discrete.height);
 329         break;
 330         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_CONTINUOUS:
 331         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_STEPWISE:
 332             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, " {%u-%u, %u}x{%u-%u, %u}",
 333                    vfse.stepwise.min_width,
 334                    vfse.stepwise.max_width,
 335                    vfse.stepwise.step_width,
 336                    vfse.stepwise.min_height,
 337                    vfse.stepwise.max_height,
 338                    vfse.stepwise.step_height);
 339         }
 340         vfse.index++;
 341     }
 342 }
 343 #endif
 344
 345 static void list_formats(AVFormatContext *ctx, int fd, int type)
 346 {
 347     struct v4l2_fmtdesc vfd = { .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE };
 348
 349     while(!ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FMT, &vfd)) {
 350         enum AVCodecID codec_id = fmt_v4l2codec(vfd.pixelformat);
 351         enum AVPixelFormat pix_fmt = fmt_v4l2ff(vfd.pixelformat, codec_id);
 352
 353         vfd.index++;
 354
 355         if (!(vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_COMPRESSED) &&
 356             type & V4L_RAWFORMATS) {
 357             const char *fmt_name = av_get_pix_fmt_name(pix_fmt);
 358             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Raw       : %9s : %20s :",
 359                    fmt_name ? fmt_name : "Unsupported",
 360                    vfd.description);
 361         } else if (vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_COMPRESSED &&
 362                    type & V4L_COMPFORMATS) {
 363             AVCodec *codec = avcodec_find_decoder(codec_id);
 364             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Compressed: %9s : %20s :",
 365                    codec ? codec->name : "Unsupported",
 366                    vfd.description);
 367         } else {
 368             continue;
 369         }
 370
 371 #ifdef V4L2_FMT_FLAG_EMULATED
 372         if (vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_EMULATED) {
 373             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "%s", "Emulated");
 374             continue;
 375         }
 376 #endif
 377 #if HAVE_STRUCT_V4L2_FRMIVALENUM_DISCRETE
 378         list_framesizes(ctx, fd, vfd.pixelformat);
 379 #endif
 380         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "\n");
 381     }
 382 }
 383
 384 static int mmap_init(AVFormatContext *ctx)
 385 {
 386     int i, res;
 387     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 388     struct v4l2_requestbuffers req = {
 389         .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 390         .count  = desired_video_buffers,
 391         .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 392     };
 393
 394     res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_REQBUFS, &req);
 395     if (res < 0) {
 396         if (errno == EINVAL) {
 397             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Device does not support mmap\n");
 398         } else {
 399             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_REQBUFS)\n");
 400         }
 401         return AVERROR(errno);
 402     }
 403
 404     if (req.count < 2) {
 405         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Insufficient buffer memory\n");
 406         return AVERROR(ENOMEM);
 407     }
 408     s->buffers = req.count;
 409     s->buf_start = av_malloc(sizeof(void *) * s->buffers);
 410     if (s->buf_start == NULL) {
 411         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer pointers\n");
 412         return AVERROR(ENOMEM);
 413     }
 414     s->buf_len = av_malloc(sizeof(unsigned int) * s->buffers);
 415     if (s->buf_len == NULL) {
 416         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer sizes\n");
 417         av_free(s->buf_start);
 418         return AVERROR(ENOMEM);
 419     }
 420
 421     for (i = 0; i < req.count; i++) {
 422         struct v4l2_buffer buf = {
 423             .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 424             .index  = i,
 425             .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 426         };
 427         res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf);
 428         if (res < 0) {
 429             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYBUF)\n");
 430             return AVERROR(errno);
 431         }
 432
 433         s->buf_len[i] = buf.length;
 434         if (s->frame_size > 0 && s->buf_len[i] < s->frame_size) {
 435             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 436                    "Buffer len [%d] = %d != %d\n",
 437                    i, s->buf_len[i], s->frame_size);
 438
 439             return -1;
 440         }
 441         s->buf_start[i] = v4l2_mmap(NULL, buf.length,
 442                                PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,
 443                                s->fd, buf.m.offset);
 444
 445         if (s->buf_start[i] == MAP_FAILED) {
 446             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", strerror(errno));
 447             return AVERROR(errno);
 448         }
 449     }
 450
 451     return 0;
 452 }
 453
 454 static void mmap_release_buffer(AVPacket *pkt)
 455 {
 456     struct v4l2_buffer buf = { 0 };
 457     int res, fd;
 458     struct buff_data *buf_descriptor = pkt->priv;
 459
 460     if (pkt->data == NULL)
 461         return;
 462
 463     buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 464     buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
 465     buf.index = buf_descriptor->index;
 466     fd = buf_descriptor->fd;
 467     av_free(buf_descriptor);
 468
 469     res = v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
 470     if (res < 0)
 471         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n",
 472                strerror(errno));
 473
 474     pkt->data = NULL;
 475     pkt->size = 0;
 476 }
 477
 478 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
 479 static int64_t av_gettime_monotonic(void)
 480 {
 481     struct timespec tv;
 482
 483     clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &tv);
 484     return (int64_t)tv.tv_sec * 1000000 + tv.tv_nsec / 1000;
 485 }
 486 #endif
 487
 488 static int init_convert_timestamp(AVFormatContext *ctx, int64_t ts)
 489 {
 490     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 491     int64_t now;
 492
 493     now = av_gettime();
 494     if (s->ts_mode == V4L_TS_ABS &&
 495         ts <= now + 1 * AV_TIME_BASE && ts >= now - 10 * AV_TIME_BASE) {
 496         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Detected absolute timestamps\n");
 497         s->ts_mode = V4L_TS_CONVERT_READY;
 498         return 0;
 499     }
 500 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
 501     now = av_gettime_monotonic();
 502     if (s->ts_mode == V4L_TS_MONO2ABS ||
 503         (ts <= now + 1 * AV_TIME_BASE && ts >= now - 10 * AV_TIME_BASE)) {
 504         int64_t period = av_rescale_q(1, AV_TIME_BASE_Q,
 505                                       ctx->streams[0]->avg_frame_rate);
 506         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Detected monotonic timestamps, converting\n");
 507         /* microseconds instead of seconds, MHz instead of Hz */
 508         s->timefilter = ff_timefilter_new(1, period, 1.0E-6);
 509         s->ts_mode = V4L_TS_CONVERT_READY;
 510         return 0;
 511     }
 512 #endif
 513     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown timestamps\n");
 514     return AVERROR(EIO);
 515 }
 516
 517 static int convert_timestamp(AVFormatContext *ctx, int64_t *ts)
 518 {
 519     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 520
 521     if (s->ts_mode) {
 522         int r = init_convert_timestamp(ctx, *ts);
 523         if (r < 0)
 524             return r;
 525     }
 526 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
 527     if (s->timefilter) {
 528         int64_t nowa = av_gettime();
 529         int64_t nowm = av_gettime_monotonic();
 530         ff_timefilter_update(s->timefilter, nowa, nowm - s->last_time_m);
 531         s->last_time_m = nowm;
 532         *ts = ff_timefilter_eval(s->timefilter, *ts - nowm);
 533     }
 534 #endif
 535     return 0;
 536 }
 537
 538 static int mmap_read_frame(AVFormatContext *ctx, AVPacket *pkt)
 539 {
 540     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 541     struct v4l2_buffer buf = {
 542         .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 543         .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 544     };
 545     struct buff_data *buf_descriptor;
 546     int res;
 547
 548     /* FIXME: Some special treatment might be needed in case of loss of signal... */
 549     while ((res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_DQBUF, &buf)) < 0 && (errno == EINTR));
 550     if (res < 0) {
 551         if (errno == EAGAIN) {
 552             pkt->size = 0;
 553             return AVERROR(EAGAIN);
 554         }
 555         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_DQBUF): %s\n",
 556                strerror(errno));
 557
 558         return AVERROR(errno);
 559     }
 560
 561     if (buf.index >= s->buffers) {
 562         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid buffer index received.\n");
 563         return AVERROR(EINVAL);
 564     }
 565
 566     /* CPIA is a compressed format and we don't know the exact number of bytes
 567      * used by a frame, so set it here as the driver announces it.
 568      */
 569     if (ctx->video_codec_id == AV_CODEC_ID_CPIA)
 570         s->frame_size = buf.bytesused;
 571
 572     if (s->frame_size > 0 && buf.bytesused != s->frame_size) {
 573         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 574                "The v4l2 frame is %d bytes, but %d bytes are expected\n",
 575                buf.bytesused, s->frame_size);
 576
 577         return AVERROR_INVALIDDATA;
 578     }
 579
 580     /* Image is at s->buff_start[buf.index] */
 581     pkt->data= s->buf_start[buf.index];
 582     pkt->size = buf.bytesused;
 583     pkt->pts = buf.timestamp.tv_sec * INT64_C(1000000) + buf.timestamp.tv_usec;
 584     res = convert_timestamp(ctx, &pkt->pts);
 585     if (res < 0)
 586         return res;
 587     pkt->destruct = mmap_release_buffer;
 588     buf_descriptor = av_malloc(sizeof(struct buff_data));
 589     if (buf_descriptor == NULL) {
 590         /* Something went wrong... Since av_malloc() failed, we cannot even
 591          * allocate a buffer for memcopying into it
 592          */
 593         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to allocate a buffer descriptor\n");
 594         res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
 595
 596         return AVERROR(ENOMEM);
 597     }
 598     buf_descriptor->fd = s->fd;
 599     buf_descriptor->index = buf.index;
 600     pkt->priv = buf_descriptor;
 601
 602     return s->buf_len[buf.index];
 603 }
 604
 605 static int mmap_start(AVFormatContext *ctx)
 606 {
 607     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 608     enum v4l2_buf_type type;
 609     int i, res;
 610
 611     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
 612         struct v4l2_buffer buf = {
 613             .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 614             .index  = i,
 615             .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 616         };
 617
 618         res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
 619         if (res < 0) {
 620             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n",
 621                    strerror(errno));
 622
 623             return AVERROR(errno);
 624         }
 625     }
 626
 627     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 628     res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMON, &type);
 629     if (res < 0) {
 630         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_STREAMON): %s\n",
 631                strerror(errno));
 632
 633         return AVERROR(errno);
 634     }
 635
 636     return 0;
 637 }
 638
 639 static void mmap_close(struct video_data *s)
 640 {
 641     enum v4l2_buf_type type;
 642     int i;
 643
 644     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 645     /* We do not check for the result, because we could
 646      * not do anything about it anyway...
 647      */
 648     v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMOFF, &type);
 649     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
 650         v4l2_munmap(s->buf_start[i], s->buf_len[i]);
 651     }
 652     av_free(s->buf_start);
 653     av_free(s->buf_len);
 654 }
 655
 656 static int v4l2_set_parameters(AVFormatContext *s1)
 657 {
 658     struct video_data *s = s1->priv_data;
 659     struct v4l2_standard standard = { 0 };
 660     struct v4l2_streamparm streamparm = { 0 };
 661     struct v4l2_fract *tpf = &streamparm.parm.capture.timeperframe;
 662     AVRational framerate_q = { 0 };
 663     int i, ret;
 664
 665     streamparm.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 666
 667     if (s->framerate &&
 668         (ret = av_parse_video_rate(&framerate_q, s->framerate)) < 0) {
 669         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Could not parse framerate '%s'.\n",
 670                s->framerate);
 671         return ret;
 672     }
 673
 674     if (s->standard) {
 675         av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "The V4L2 driver set standard: %s\n",
 676                s->standard);
 677         /* set tv standard */
 678         for(i=0;;i++) {
 679             standard.index = i;
 680             ret = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard);
 681             if (ret < 0 || !av_strcasecmp(standard.name, s->standard))
 682                 break;
 683         }
 684         if (ret < 0) {
 685             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Unknown standard '%s'\n", s->standard);
 686             return ret;
 687         }
 688
 689         av_log(s1, AV_LOG_DEBUG,
 690                "The V4L2 driver set standard: %s, id: %"PRIu64"\n",
 691                s->standard, (uint64_t)standard.id);
 692         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_STD, &standard.id) < 0) {
 693             av_log(s1, AV_LOG_ERROR,
 694                    "The V4L2 driver ioctl set standard(%s) failed\n",
 695                    s->standard);
 696             return AVERROR(EIO);
 697         }
 698     }
 699
 700     if (framerate_q.num && framerate_q.den) {
 701         av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Setting time per frame to %d/%d\n",
 702                framerate_q.den, framerate_q.num);
 703         tpf->numerator   = framerate_q.den;
 704         tpf->denominator = framerate_q.num;
 705
 706         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_PARM, &streamparm) != 0) {
 707             av_log(s1, AV_LOG_ERROR,
 708                    "ioctl set time per frame(%d/%d) failed\n",
 709                    framerate_q.den, framerate_q.num);
 710             return AVERROR(EIO);
 711         }
 712
 713         if (framerate_q.num != tpf->denominator ||
 714             framerate_q.den != tpf->numerator) {
 715             av_log(s1, AV_LOG_INFO,
 716                    "The driver changed the time per frame from "
 717                    "%d/%d to %d/%d\n",
 718                    framerate_q.den, framerate_q.num,
 719                    tpf->numerator, tpf->denominator);
 720         }
 721     } else {
 722         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_PARM, &streamparm) != 0) {
 723             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_G_PARM): %s\n",
 724                    strerror(errno));
 725             return AVERROR(errno);
 726         }
 727     }
 728     s1->streams[0]->avg_frame_rate.num = tpf->denominator;
 729     s1->streams[0]->avg_frame_rate.den = tpf->numerator;
 730
 731     return 0;
 732 }
 733
 734 static int device_try_init(AVFormatContext *s1,
 735                            enum AVPixelFormat pix_fmt,
 736                            int *width,
 737                            int *height,
 738                            uint32_t *desired_format,
 739                            enum AVCodecID *codec_id)
 740 {
 741     int ret, i;
 742
 743     *desired_format = fmt_ff2v4l(pix_fmt, s1->video_codec_id);
 744
 745     if (*desired_format) {
 746         ret = device_init(s1, width, height, *desired_format);
 747         if (ret < 0) {
 748             *desired_format = 0;
 749             if (ret != AVERROR(EINVAL))
 750                 return ret;
 751         }
 752     }
 753
 754     if (!*desired_format) {
 755         for (i = 0; i<FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
 756             if (s1->video_codec_id == AV_CODEC_ID_NONE ||
 757                 fmt_conversion_table[i].codec_id == s1->video_codec_id) {
 758                 av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Trying to set codec:%s pix_fmt:%s\n",
 759                        avcodec_get_name(fmt_conversion_table[i].codec_id),
 760                        (char *)av_x_if_null(av_get_pix_fmt_name(fmt_conversion_table[i].ff_fmt), "none"));
 761
 762                 *desired_format = fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
 763                 ret = device_init(s1, width, height, *desired_format);
 764                 if (ret >= 0)
 765                     break;
 766                 else if (ret != AVERROR(EINVAL))
 767                     return ret;
 768                 *desired_format = 0;
 769             }
 770         }
 771
 772         if (*desired_format == 0) {
 773             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Cannot find a proper format for "
 774                    "codec '%s' (id %d), pixel format '%s' (id %d)\n",
 775                    avcodec_get_name(s1->video_codec_id), s1->video_codec_id,
 776                    (char *)av_x_if_null(av_get_pix_fmt_name(pix_fmt), "none"), pix_fmt);
 777             ret = AVERROR(EINVAL);
 778         }
 779     }
 780
 781     *codec_id = fmt_v4l2codec(*desired_format);
 782     av_assert0(*codec_id != AV_CODEC_ID_NONE);
 783     return ret;
 784 }
 785
 786 static int v4l2_read_header(AVFormatContext *s1)
 787 {
 788     struct video_data *s = s1->priv_data;
 789     AVStream *st;
 790     int res = 0;
 791     uint32_t desired_format;
 792     enum AVCodecID codec_id = AV_CODEC_ID_NONE;
 793     enum AVPixelFormat pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
 794     struct v4l2_input input = { 0 };
 795
 796     st = avformat_new_stream(s1, NULL);
 797     if (!st)
 798         return AVERROR(ENOMEM);
 799
 800     s->fd = device_open(s1);
 801     if (s->fd < 0)
 802         return s->fd;
 803
 804     /* set tv video input */
 805     av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Selecting input_channel: %d\n", s->channel);
 806     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_INPUT, &s->channel) < 0) {
 807         res = errno;
 808         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_S_INPUT): %s\n", strerror(errno));
 809         return AVERROR(res);
 810     }
 811
 812     input.index = s->channel;
 813     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMINPUT, &input) < 0) {
 814         res = errno;
 815         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_ENUMINPUT): %s\n", strerror(errno));
 816         return AVERROR(res);
 817     }
 818     s->std_id = input.std;
 819     av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "input_channel: %d, input_name: %s\n",
 820            s->channel, input.name);
 821
 822     if (s->list_format) {
 823         list_formats(s1, s->fd, s->list_format);
 824         return AVERROR_EXIT;
 825     }
 826
 827     avpriv_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
 828
 829     if (s->pixel_format) {
 830         AVCodec *codec = avcodec_find_decoder_by_name(s->pixel_format);
 831
 832         if (codec)
 833             s1->video_codec_id = codec->id;
 834
 835         pix_fmt = av_get_pix_fmt(s->pixel_format);
 836
 837         if (pix_fmt == AV_PIX_FMT_NONE && !codec) {
 838             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "No such input format: %s.\n",
 839                    s->pixel_format);
 840
 841             return AVERROR(EINVAL);
 842         }
 843     }
 844
 845     if (!s->width && !s->height) {
 846         struct v4l2_format fmt;
 847
 848         av_log(s1, AV_LOG_VERBOSE,
 849                "Querying the device for the current frame size\n");
 850         fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 851         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_FMT, &fmt) < 0) {
 852             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_G_FMT): %s\n",
 853                    strerror(errno));
 854             return AVERROR(errno);
 855         }
 856
 857         s->width  = fmt.fmt.pix.width;
 858         s->height = fmt.fmt.pix.height;
 859         av_log(s1, AV_LOG_VERBOSE,
 860                "Setting frame size to %dx%d\n", s->width, s->height);
 861     }
 862
 863     res = device_try_init(s1, pix_fmt, &s->width, &s->height, &desired_format, &codec_id);
 864     if (res < 0) {
 865         v4l2_close(s->fd);
 866         return res;
 867     }
 868
 869     /* If no pixel_format was specified, the codec_id was not known up
 870      * until now. Set video_codec_id in the context, as codec_id will
 871      * not be available outside this function
 872      */
 873     if (codec_id != AV_CODEC_ID_NONE && s1->video_codec_id == AV_CODEC_ID_NONE)
 874         s1->video_codec_id = codec_id;
 875
 876     if ((res = av_image_check_size(s->width, s->height, 0, s1)) < 0)
 877         return res;
 878
 879     s->frame_format = desired_format;
 880
 881     if ((res = v4l2_set_parameters(s1)) < 0)
 882         return res;
 883
 884     st->codec->pix_fmt = fmt_v4l2ff(desired_format, codec_id);
 885     s->frame_size =
 886         avpicture_get_size(st->codec->pix_fmt, s->width, s->height);
 887
 888     if ((res = mmap_init(s1)) ||
 889         (res = mmap_start(s1)) < 0) {
 890         v4l2_close(s->fd);
 891         return res;
 892     }
 893
 894     s->top_field_first = first_field(s->fd);
 895
 896     st->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
 897     st->codec->codec_id = codec_id;
 898     if (codec_id == AV_CODEC_ID_RAWVIDEO)
 899         st->codec->codec_tag =
 900             avcodec_pix_fmt_to_codec_tag(st->codec->pix_fmt);
 901     if (desired_format == V4L2_PIX_FMT_YVU420)
 902         st->codec->codec_tag = MKTAG('Y', 'V', '1', '2');
 903     st->codec->width = s->width;
 904     st->codec->height = s->height;
 905     st->codec->bit_rate = s->frame_size * av_q2d(st->avg_frame_rate) * 8;
 906
 907     return 0;
 908 }
 909
 910 static int v4l2_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
 911 {
 912     struct video_data *s = s1->priv_data;
 913     AVFrame *frame = s1->streams[0]->codec->coded_frame;
 914     int res;
 915
 916     av_init_packet(pkt);
 917     if ((res = mmap_read_frame(s1, pkt)) < 0) {
 918         return res;
 919     }
 920
 921     if (frame && s->interlaced) {
 922         frame->interlaced_frame = 1;
 923         frame->top_field_first = s->top_field_first;
 924     }
 925
 926     return pkt->size;
 927 }
 928
 929 static int v4l2_read_close(AVFormatContext *s1)
 930 {
 931     struct video_data *s = s1->priv_data;
 932
 933     mmap_close(s);
 934
 935     v4l2_close(s->fd);
 936     return 0;
 937 }
 938
 939 #define OFFSET(x) offsetof(struct video_data, x)
 940 #define DEC AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM
 941
 942 static const AVOption options[] = {
 943     { "standard",     "set TV standard, used only by analog frame grabber",       OFFSET(standard),     AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL }, 0, 0,       DEC },
 944     { "channel",      "set TV channel, used only by frame grabber",               OFFSET(channel),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 },    0, INT_MAX, DEC },
 945     { "video_size",   "set frame size",                                           OFFSET(width),        AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = NULL},  0, 0,   DEC },
 946     { "pixel_format", "set preferred pixel format",                               OFFSET(pixel_format), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
 947     { "input_format", "set preferred pixel format (for raw video) or codec name", OFFSET(pixel_format), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
 948     { "framerate",    "set frame rate",                                           OFFSET(framerate),    AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
 949
 950     { "list_formats", "list available formats and exit",                          OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 },  0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
 951     { "all",          "show all available formats",                               OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_ALLFORMATS  },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
 952     { "raw",          "show only non-compressed formats",                         OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_RAWFORMATS  },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
 953     { "compressed",   "show only compressed formats",                             OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_COMPFORMATS },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
 954
 955     { "timestamps",   "set type of timestamps for grabbed frames",                OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
 956     { "ts",           "set type of timestamps for grabbed frames",                OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
 957     { "default",      "use timestamps from the kernel",                           OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_DEFAULT  }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
 958     { "abs",          "use absolute timestamps (wall clock)",                     OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_ABS      }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
 959     { "mono2abs",     "force conversion from monotonic to absolute timestamps",   OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_MONO2ABS }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
 960
 961     { NULL },
 962 };
 963
 964 static const AVClass v4l2_class = {
 965     .class_name = "V4L2 indev",
 966     .item_name  = av_default_item_name,
 967     .option     = options,
 968     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 969 };
 970
 971 AVInputFormat ff_v4l2_demuxer = {
 972     .name           = "video4linux2,v4l2",
 973     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Video4Linux2 device grab"),
 974     .priv_data_size = sizeof(struct video_data),
 975     .read_header    = v4l2_read_header,
 976     .read_packet    = v4l2_read_packet,
 977     .read_close     = v4l2_read_close,
 978     .flags          = AVFMT_NOFILE,
 979     .priv_class     = &v4l2_class,
 980 };