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 #endif
  38
  39 static const int desired_video_buffers = 256;
  40
  41 #define V4L_ALLFORMATS  3
  42 #define V4L_RAWFORMATS  1
  43 #define V4L_COMPFORMATS 2
  44
  45 /**
  46  * Return timestamps to the user exactly as returned by the kernel
  47  */
  48 #define V4L_TS_DEFAULT  0
  49 /**
  50  * Autodetect the kind of timestamps returned by the kernel and convert to
  51  * absolute (wall clock) timestamps.
  52  */
  53 #define V4L_TS_ABS      1
  54 /**
  55  * Assume kernel timestamps are from the monotonic clock and convert to
  56  * absolute timestamps.
  57  */
  58 #define V4L_TS_MONO2ABS 2
  59
  60 /**
  61  * Once the kind of timestamps returned by the kernel have been detected,
  62  * the value of the timefilter (NULL or not) determines whether a conversion
  63  * takes place.
  64  */
  65 #define V4L_TS_CONVERT_READY V4L_TS_DEFAULT
  66
  67 struct video_data {
  68     AVClass *class;
  69     int fd;
  70     int frame_format; /* V4L2_PIX_FMT_* */
  71     int width, height;
  72     int frame_size;
  73     int interlaced;
  74     int top_field_first;
  75     int ts_mode;
  76     TimeFilter *timefilter;
  77     int64_t last_time_m;
  78
  79     int buffers;
  80     volatile int buffers_queued;
  81     void **buf_start;
  82     unsigned int *buf_len;
  83     char *standard;
  84     v4l2_std_id std_id;
  85     int channel;
  86     char *pixel_format; /**< Set by a private option. */
  87     int list_format;    /**< Set by a private option. */
  88     int list_standard;  /**< Set by a private option. */
  89     char *framerate;    /**< Set by a private option. */
  90
  91     int use_libv4l2;
  92     int (*open_f)(const char *file, int oflag, ...);
  93     int (*close_f)(int fd);
  94     int (*dup_f)(int fd);
  95     int (*ioctl_f)(int fd, unsigned long int request, ...);
  96     ssize_t (*read_f)(int fd, void *buffer, size_t n);
  97     void *(*mmap_f)(void *start, size_t length, int prot, int flags, int fd, int64_t offset);
  98     int (*munmap_f)(void *_start, size_t length);
  99 };
 100
 101 struct buff_data {
 102     struct video_data *s;
 103     int index;
 104 };
 105
 106 static int device_open(AVFormatContext *ctx)
 107 {
 108     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 109     struct v4l2_capability cap;
 110     int fd;
 111     int ret;
 112     int flags = O_RDWR;
 113
 114 #define SET_WRAPPERS(prefix) do {       \
 115     s->open_f   = prefix ## open;       \
 116     s->close_f  = prefix ## close;      \
 117     s->dup_f    = prefix ## dup;        \
 118     s->ioctl_f  = prefix ## ioctl;      \
 119     s->read_f   = prefix ## read;       \
 120     s->mmap_f   = prefix ## mmap;       \
 121     s->munmap_f = prefix ## munmap;     \
 122 } while (0)
 123
 124     if (s->use_libv4l2) {
 125 #if CONFIG_LIBV4L2
 126         SET_WRAPPERS(v4l2_);
 127 #else
 128         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "libavdevice is not build with libv4l2 support.\n");
 129         return AVERROR(EINVAL);
 130 #endif
 131     } else {
 132         SET_WRAPPERS();
 133     }
 134
 135 #define v4l2_open   s->open_f
 136 #define v4l2_close  s->close_f
 137 #define v4l2_dup    s->dup_f
 138 #define v4l2_ioctl  s->ioctl_f
 139 #define v4l2_read   s->read_f
 140 #define v4l2_mmap   s->mmap_f
 141 #define v4l2_munmap s->munmap_f
 142
 143     if (ctx->flags & AVFMT_FLAG_NONBLOCK) {
 144         flags |= O_NONBLOCK;
 145     }
 146
 147     fd = v4l2_open(ctx->filename, flags, 0);
 148     if (fd < 0) {
 149         ret = AVERROR(errno);
 150         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot open video device %s: %s\n",
 151                ctx->filename, av_err2str(ret));
 152         return ret;
 153     }
 154
 155     if (v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_QUERYCAP, &cap) < 0) {
 156         ret = AVERROR(errno);
 157         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYCAP): %s\n",
 158                av_err2str(ret));
 159         goto fail;
 160     }
 161
 162     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "fd:%d capabilities:%x\n",
 163            fd, cap.capabilities);
 164
 165     if (!(cap.capabilities & V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE)) {
 166         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Not a video capture device.\n");
 167         ret = AVERROR(ENODEV);
 168         goto fail;
 169     }
 170
 171     if (!(cap.capabilities & V4L2_CAP_STREAMING)) {
 172         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 173                "The device does not support the streaming I/O method.\n");
 174         ret = AVERROR(ENOSYS);
 175         goto fail;
 176     }
 177
 178     return fd;
 179
 180 fail:
 181     v4l2_close(fd);
 182     return ret;
 183 }
 184
 185 static int device_init(AVFormatContext *ctx, int *width, int *height,
 186                        uint32_t pix_fmt)
 187 {
 188     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 189     int fd = s->fd;
 190     struct v4l2_format fmt = { .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE };
 191     struct v4l2_pix_format *pix = &fmt.fmt.pix;
 192
 193     int res = 0;
 194
 195     pix->width = *width;
 196     pix->height = *height;
 197     pix->pixelformat = pix_fmt;
 198     pix->field = V4L2_FIELD_ANY;
 199
 200     if (v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt) < 0)
 201         res = AVERROR(errno);
 202
 203     if ((*width != fmt.fmt.pix.width) || (*height != fmt.fmt.pix.height)) {
 204         av_log(ctx, AV_LOG_INFO,
 205                "The V4L2 driver changed the video from %dx%d to %dx%d\n",
 206                *width, *height, fmt.fmt.pix.width, fmt.fmt.pix.height);
 207         *width = fmt.fmt.pix.width;
 208         *height = fmt.fmt.pix.height;
 209     }
 210
 211     if (pix_fmt != fmt.fmt.pix.pixelformat) {
 212         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG,
 213                "The V4L2 driver changed the pixel format "
 214                "from 0x%08X to 0x%08X\n",
 215                pix_fmt, fmt.fmt.pix.pixelformat);
 216         res = AVERROR(EINVAL);
 217     }
 218
 219     if (fmt.fmt.pix.field == V4L2_FIELD_INTERLACED) {
 220         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG,
 221                "The V4L2 driver is using the interlaced mode\n");
 222         s->interlaced = 1;
 223     }
 224
 225     return res;
 226 }
 227
 228 static int first_field(const struct video_data *s, int fd)
 229 {
 230     int res;
 231     v4l2_std_id std;
 232
 233     res = v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_G_STD, &std);
 234     if (res < 0) {
 235         return 0;
 236     }
 237     if (std & V4L2_STD_NTSC) {
 238         return 0;
 239     }
 240
 241     return 1;
 242 }
 243
 244 #if HAVE_STRUCT_V4L2_FRMIVALENUM_DISCRETE
 245 static void list_framesizes(AVFormatContext *ctx, int fd, uint32_t pixelformat)
 246 {
 247     const struct video_data *s = ctx->priv_data;
 248     struct v4l2_frmsizeenum vfse = { .pixel_format = pixelformat };
 249
 250     while(!v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FRAMESIZES, &vfse)) {
 251         switch (vfse.type) {
 252         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_DISCRETE:
 253             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, " %ux%u",
 254                    vfse.discrete.width, vfse.discrete.height);
 255         break;
 256         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_CONTINUOUS:
 257         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_STEPWISE:
 258             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, " {%u-%u, %u}x{%u-%u, %u}",
 259                    vfse.stepwise.min_width,
 260                    vfse.stepwise.max_width,
 261                    vfse.stepwise.step_width,
 262                    vfse.stepwise.min_height,
 263                    vfse.stepwise.max_height,
 264                    vfse.stepwise.step_height);
 265         }
 266         vfse.index++;
 267     }
 268 }
 269 #endif
 270
 271 static void list_formats(AVFormatContext *ctx, int fd, int type)
 272 {
 273     const struct video_data *s = ctx->priv_data;
 274     struct v4l2_fmtdesc vfd = { .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE };
 275
 276     while(!v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FMT, &vfd)) {
 277         enum AVCodecID codec_id = avpriv_fmt_v4l2codec(vfd.pixelformat);
 278         enum AVPixelFormat pix_fmt = avpriv_fmt_v4l2ff(vfd.pixelformat, codec_id);
 279
 280         vfd.index++;
 281
 282         if (!(vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_COMPRESSED) &&
 283             type & V4L_RAWFORMATS) {
 284             const char *fmt_name = av_get_pix_fmt_name(pix_fmt);
 285             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Raw       : %9s : %20s :",
 286                    fmt_name ? fmt_name : "Unsupported",
 287                    vfd.description);
 288         } else if (vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_COMPRESSED &&
 289                    type & V4L_COMPFORMATS) {
 290             AVCodec *codec = avcodec_find_decoder(codec_id);
 291             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Compressed: %9s : %20s :",
 292                    codec ? codec->name : "Unsupported",
 293                    vfd.description);
 294         } else {
 295             continue;
 296         }
 297
 298 #ifdef V4L2_FMT_FLAG_EMULATED
 299         if (vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_EMULATED)
 300             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, " Emulated :");
 301 #endif
 302 #if HAVE_STRUCT_V4L2_FRMIVALENUM_DISCRETE
 303         list_framesizes(ctx, fd, vfd.pixelformat);
 304 #endif
 305         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "\n");
 306     }
 307 }
 308
 309 static void list_standards(AVFormatContext *ctx)
 310 {
 311     int ret;
 312     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 313     struct v4l2_standard standard;
 314
 315     if (s->std_id == 0)
 316         return;
 317
 318     for (standard.index = 0; ; standard.index++) {
 319         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard) < 0) {
 320             ret = AVERROR(errno);
 321             if (ret == AVERROR(EINVAL)) {
 322                 break;
 323             } else {
 324                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_ENUMSTD): %s\n", av_err2str(ret));
 325                 return;
 326             }
 327         }
 328         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "%2d, %16"PRIx64", %s\n",
 329                standard.index, (uint64_t)standard.id, standard.name);
 330     }
 331 }
 332
 333 static int mmap_init(AVFormatContext *ctx)
 334 {
 335     int i, res;
 336     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 337     struct v4l2_requestbuffers req = {
 338         .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 339         .count  = desired_video_buffers,
 340         .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 341     };
 342
 343     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_REQBUFS, &req) < 0) {
 344         res = AVERROR(errno);
 345         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_REQBUFS): %s\n", av_err2str(res));
 346         return res;
 347     }
 348
 349     if (req.count < 2) {
 350         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Insufficient buffer memory\n");
 351         return AVERROR(ENOMEM);
 352     }
 353     s->buffers = req.count;
 354     s->buf_start = av_malloc(sizeof(void *) * s->buffers);
 355     if (s->buf_start == NULL) {
 356         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer pointers\n");
 357         return AVERROR(ENOMEM);
 358     }
 359     s->buf_len = av_malloc(sizeof(unsigned int) * s->buffers);
 360     if (s->buf_len == NULL) {
 361         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer sizes\n");
 362         av_free(s->buf_start);
 363         return AVERROR(ENOMEM);
 364     }
 365
 366     for (i = 0; i < req.count; i++) {
 367         struct v4l2_buffer buf = {
 368             .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 369             .index  = i,
 370             .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 371         };
 372         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf) < 0) {
 373             res = AVERROR(errno);
 374             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYBUF): %s\n", av_err2str(res));
 375             return res;
 376         }
 377
 378         s->buf_len[i] = buf.length;
 379         if (s->frame_size > 0 && s->buf_len[i] < s->frame_size) {
 380             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 381                    "buf_len[%d] = %d < expected frame size %d\n",
 382                    i, s->buf_len[i], s->frame_size);
 383             return AVERROR(ENOMEM);
 384         }
 385         s->buf_start[i] = v4l2_mmap(NULL, buf.length,
 386                                PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,
 387                                s->fd, buf.m.offset);
 388
 389         if (s->buf_start[i] == MAP_FAILED) {
 390             res = AVERROR(errno);
 391             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", av_err2str(res));
 392             return res;
 393         }
 394     }
 395
 396     return 0;
 397 }
 398
 399 #if FF_API_DESTRUCT_PACKET
 400 static void dummy_release_buffer(AVPacket *pkt)
 401 {
 402     av_assert0(0);
 403 }
 404 #endif
 405
 406 static void mmap_release_buffer(void *opaque, uint8_t *data)
 407 {
 408     struct v4l2_buffer buf = { 0 };
 409     int res;
 410     struct buff_data *buf_descriptor = opaque;
 411     struct video_data *s = buf_descriptor->s;
 412
 413     buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 414     buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
 415     buf.index = buf_descriptor->index;
 416     av_free(buf_descriptor);
 417
 418     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf) < 0) {
 419         res = AVERROR(errno);
 420         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n",
 421                av_err2str(res));
 422     }
 423
 424     avpriv_atomic_int_add_and_fetch(&s->buffers_queued, 1);
 425 }
 426
 427 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
 428 static int64_t av_gettime_monotonic(void)
 429 {
 430     struct timespec tv;
 431
 432     clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &tv);
 433     return (int64_t)tv.tv_sec * 1000000 + tv.tv_nsec / 1000;
 434 }
 435 #endif
 436
 437 static int init_convert_timestamp(AVFormatContext *ctx, int64_t ts)
 438 {
 439     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 440     int64_t now;
 441
 442     now = av_gettime();
 443     if (s->ts_mode == V4L_TS_ABS &&
 444         ts <= now + 1 * AV_TIME_BASE && ts >= now - 10 * AV_TIME_BASE) {
 445         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Detected absolute timestamps\n");
 446         s->ts_mode = V4L_TS_CONVERT_READY;
 447         return 0;
 448     }
 449 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
 450     if (ctx->streams[0]->avg_frame_rate.num) {
 451         now = av_gettime_monotonic();
 452         if (s->ts_mode == V4L_TS_MONO2ABS ||
 453             (ts <= now + 1 * AV_TIME_BASE && ts >= now - 10 * AV_TIME_BASE)) {
 454             AVRational tb = {AV_TIME_BASE, 1};
 455             int64_t period = av_rescale_q(1, tb, ctx->streams[0]->avg_frame_rate);
 456             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Detected monotonic timestamps, converting\n");
 457             /* microseconds instead of seconds, MHz instead of Hz */
 458             s->timefilter = ff_timefilter_new(1, period, 1.0E-6);
 459             if (!s->timefilter)
 460                 return AVERROR(ENOMEM);
 461             s->ts_mode = V4L_TS_CONVERT_READY;
 462             return 0;
 463         }
 464     }
 465 #endif
 466     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown timestamps\n");
 467     return AVERROR(EIO);
 468 }
 469
 470 static int convert_timestamp(AVFormatContext *ctx, int64_t *ts)
 471 {
 472     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 473
 474     if (s->ts_mode) {
 475         int r = init_convert_timestamp(ctx, *ts);
 476         if (r < 0)
 477             return r;
 478     }
 479 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
 480     if (s->timefilter) {
 481         int64_t nowa = av_gettime();
 482         int64_t nowm = av_gettime_monotonic();
 483         ff_timefilter_update(s->timefilter, nowa, nowm - s->last_time_m);
 484         s->last_time_m = nowm;
 485         *ts = ff_timefilter_eval(s->timefilter, *ts - nowm);
 486     }
 487 #endif
 488     return 0;
 489 }
 490
 491 static int mmap_read_frame(AVFormatContext *ctx, AVPacket *pkt)
 492 {
 493     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 494     struct v4l2_buffer buf = {
 495         .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 496         .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 497     };
 498     int res;
 499
 500     /* FIXME: Some special treatment might be needed in case of loss of signal... */
 501     while ((res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_DQBUF, &buf)) < 0 && (errno == EINTR));
 502     if (res < 0) {
 503         if (errno == EAGAIN) {
 504             pkt->size = 0;
 505             return AVERROR(EAGAIN);
 506         }
 507         res = AVERROR(errno);
 508         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_DQBUF): %s\n", av_err2str(res));
 509         return res;
 510     }
 511
 512     if (buf.index >= s->buffers) {
 513         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid buffer index received.\n");
 514         return AVERROR(EINVAL);
 515     }
 516     avpriv_atomic_int_add_and_fetch(&s->buffers_queued, -1);
 517     // always keep at least one buffer queued
 518     av_assert0(avpriv_atomic_int_get(&s->buffers_queued) >= 1);
 519
 520     /* CPIA is a compressed format and we don't know the exact number of bytes
 521      * used by a frame, so set it here as the driver announces it.
 522      */
 523     if (ctx->video_codec_id == AV_CODEC_ID_CPIA)
 524         s->frame_size = buf.bytesused;
 525
 526     if (s->frame_size > 0 && buf.bytesused != s->frame_size) {
 527         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 528                "The v4l2 frame is %d bytes, but %d bytes are expected\n",
 529                buf.bytesused, s->frame_size);
 530         return AVERROR_INVALIDDATA;
 531     }
 532
 533     /* Image is at s->buff_start[buf.index] */
 534     if (avpriv_atomic_int_get(&s->buffers_queued) == FFMAX(s->buffers / 8, 1)) {
 535         /* when we start getting low on queued buffers, fall back on copying data */
 536         res = av_new_packet(pkt, buf.bytesused);
 537         if (res < 0) {
 538             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Error allocating a packet.\n");
 539             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf) == 0)
 540                 avpriv_atomic_int_add_and_fetch(&s->buffers_queued, 1);
 541             return res;
 542         }
 543         memcpy(pkt->data, s->buf_start[buf.index], buf.bytesused);
 544
 545         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf) < 0) {
 546             res = AVERROR(errno);
 547             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n", av_err2str(res));
 548             av_free_packet(pkt);
 549             return res;
 550         }
 551         avpriv_atomic_int_add_and_fetch(&s->buffers_queued, 1);
 552     } else {
 553         struct buff_data *buf_descriptor;
 554
 555         pkt->data     = s->buf_start[buf.index];
 556         pkt->size     = buf.bytesused;
 557 #if FF_API_DESTRUCT_PACKET
 558 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 559         pkt->destruct = dummy_release_buffer;
 560 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 561 #endif
 562
 563         buf_descriptor = av_malloc(sizeof(struct buff_data));
 564         if (buf_descriptor == NULL) {
 565             /* Something went wrong... Since av_malloc() failed, we cannot even
 566              * allocate a buffer for memcpying into it
 567              */
 568             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to allocate a buffer descriptor\n");
 569             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf) == 0)
 570                 avpriv_atomic_int_add_and_fetch(&s->buffers_queued, 1);
 571
 572             return AVERROR(ENOMEM);
 573         }
 574         buf_descriptor->index = buf.index;
 575         buf_descriptor->s     = s;
 576
 577         pkt->buf = av_buffer_create(pkt->data, pkt->size, mmap_release_buffer,
 578                                     buf_descriptor, 0);
 579         if (!pkt->buf) {
 580             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to create a buffer\n");
 581             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf) == 0)
 582                 avpriv_atomic_int_add_and_fetch(&s->buffers_queued, 1);
 583             av_freep(&buf_descriptor);
 584             return AVERROR(ENOMEM);
 585         }
 586     }
 587     pkt->pts = buf.timestamp.tv_sec * INT64_C(1000000) + buf.timestamp.tv_usec;
 588     convert_timestamp(ctx, &pkt->pts);
 589
 590     return s->buf_len[buf.index];
 591 }
 592
 593 static int mmap_start(AVFormatContext *ctx)
 594 {
 595     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 596     enum v4l2_buf_type type;
 597     int i, res;
 598
 599     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
 600         struct v4l2_buffer buf = {
 601             .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 602             .index  = i,
 603             .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 604         };
 605
 606         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf) < 0) {
 607             res = AVERROR(errno);
 608             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n", av_err2str(res));
 609             return res;
 610         }
 611     }
 612     s->buffers_queued = s->buffers;
 613
 614     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 615     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMON, &type) < 0) {
 616         res = AVERROR(errno);
 617         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_STREAMON): %s\n", av_err2str(res));
 618         return res;
 619     }
 620
 621     return 0;
 622 }
 623
 624 static void mmap_close(struct video_data *s)
 625 {
 626     enum v4l2_buf_type type;
 627     int i;
 628
 629     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 630     /* We do not check for the result, because we could
 631      * not do anything about it anyway...
 632      */
 633     v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMOFF, &type);
 634     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
 635         v4l2_munmap(s->buf_start[i], s->buf_len[i]);
 636     }
 637     av_free(s->buf_start);
 638     av_free(s->buf_len);
 639 }
 640
 641 static int v4l2_set_parameters(AVFormatContext *s1)
 642 {
 643     struct video_data *s = s1->priv_data;
 644     struct v4l2_standard standard = { 0 };
 645     struct v4l2_streamparm streamparm = { 0 };
 646     struct v4l2_fract *tpf;
 647     AVRational framerate_q = { 0 };
 648     int i, ret;
 649
 650     if (s->framerate &&
 651         (ret = av_parse_video_rate(&framerate_q, s->framerate)) < 0) {
 652         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Could not parse framerate '%s'.\n",
 653                s->framerate);
 654         return ret;
 655     }
 656
 657     if (s->standard) {
 658         if (s->std_id) {
 659             ret = 0;
 660             av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Setting standard: %s\n", s->standard);
 661             /* set tv standard */
 662             for (i = 0; ; i++) {
 663                 standard.index = i;
 664                 if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard) < 0) {
 665                     ret = AVERROR(errno);
 666                     break;
 667                 }
 668                 if (!av_strcasecmp(standard.name, s->standard))
 669                     break;
 670             }
 671             if (ret < 0) {
 672                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Unknown or unsupported standard '%s'\n", s->standard);
 673                 return ret;
 674             }
 675
 676             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_STD, &standard.id) < 0) {
 677                 ret = AVERROR(errno);
 678                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_S_STD): %s\n", av_err2str(ret));
 679                 return ret;
 680             }
 681         } else {
 682             av_log(s1, AV_LOG_WARNING,
 683                    "This device does not support any standard\n");
 684         }
 685     }
 686
 687     /* get standard */
 688     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_STD, &s->std_id) == 0) {
 689         tpf = &standard.frameperiod;
 690         for (i = 0; ; i++) {
 691             standard.index = i;
 692             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard) < 0) {
 693                 ret = AVERROR(errno);
 694                 if (ret == AVERROR(EINVAL)) {
 695                     tpf = &streamparm.parm.capture.timeperframe;
 696                     break;
 697                 }
 698                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_ENUMSTD): %s\n", av_err2str(ret));
 699                 return ret;
 700             }
 701             if (standard.id == s->std_id) {
 702                 av_log(s1, AV_LOG_DEBUG,
 703                        "Current standard: %s, id: %"PRIx64", frameperiod: %d/%d\n",
 704                        standard.name, (uint64_t)standard.id, tpf->numerator, tpf->denominator);
 705                 break;
 706             }
 707         }
 708     } else {
 709         tpf = &streamparm.parm.capture.timeperframe;
 710     }
 711
 712     streamparm.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 713     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_PARM, &streamparm) < 0) {
 714         ret = AVERROR(errno);
 715         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_G_PARM): %s\n", av_err2str(ret));
 716         return ret;
 717     }
 718
 719     if (framerate_q.num && framerate_q.den) {
 720         if (streamparm.parm.capture.capability & V4L2_CAP_TIMEPERFRAME) {
 721             tpf = &streamparm.parm.capture.timeperframe;
 722
 723             av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Setting time per frame to %d/%d\n",
 724                    framerate_q.den, framerate_q.num);
 725             tpf->numerator   = framerate_q.den;
 726             tpf->denominator = framerate_q.num;
 727
 728             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_PARM, &streamparm) < 0) {
 729                 ret = AVERROR(errno);
 730                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_S_PARM): %s\n", av_err2str(ret));
 731                 return ret;
 732             }
 733
 734             if (framerate_q.num != tpf->denominator ||
 735                 framerate_q.den != tpf->numerator) {
 736                 av_log(s1, AV_LOG_INFO,
 737                        "The driver changed the time per frame from "
 738                        "%d/%d to %d/%d\n",
 739                        framerate_q.den, framerate_q.num,
 740                        tpf->numerator, tpf->denominator);
 741             }
 742         } else {
 743             av_log(s1, AV_LOG_WARNING,
 744                    "The driver does not allow to change time per frame\n");
 745         }
 746     }
 747     if (tpf->denominator > 0 && tpf->numerator > 0) {
 748         s1->streams[0]->avg_frame_rate.num = tpf->denominator;
 749         s1->streams[0]->avg_frame_rate.den = tpf->numerator;
 750         s1->streams[0]->r_frame_rate = s1->streams[0]->avg_frame_rate;
 751     } else
 752         av_log(s1, AV_LOG_WARNING, "Time per frame unknown\n");
 753
 754     return 0;
 755 }
 756
 757 static int device_try_init(AVFormatContext *s1,
 758                            enum AVPixelFormat pix_fmt,
 759                            int *width,
 760                            int *height,
 761                            uint32_t *desired_format,
 762                            enum AVCodecID *codec_id)
 763 {
 764     int ret, i;
 765
 766     *desired_format = avpriv_fmt_ff2v4l(pix_fmt, s1->video_codec_id);
 767
 768     if (*desired_format) {
 769         ret = device_init(s1, width, height, *desired_format);
 770         if (ret < 0) {
 771             *desired_format = 0;
 772             if (ret != AVERROR(EINVAL))
 773                 return ret;
 774         }
 775     }
 776
 777     if (!*desired_format) {
 778         for (i = 0; avpriv_fmt_conversion_table[i].codec_id != AV_CODEC_ID_NONE; i++) {
 779             if (s1->video_codec_id == AV_CODEC_ID_NONE ||
 780                 avpriv_fmt_conversion_table[i].codec_id == s1->video_codec_id) {
 781                 av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Trying to set codec:%s pix_fmt:%s\n",
 782                        avcodec_get_name(avpriv_fmt_conversion_table[i].codec_id),
 783                        (char *)av_x_if_null(av_get_pix_fmt_name(avpriv_fmt_conversion_table[i].ff_fmt), "none"));
 784
 785                 *desired_format = avpriv_fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
 786                 ret = device_init(s1, width, height, *desired_format);
 787                 if (ret >= 0)
 788                     break;
 789                 else if (ret != AVERROR(EINVAL))
 790                     return ret;
 791                 *desired_format = 0;
 792             }
 793         }
 794
 795         if (*desired_format == 0) {
 796             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Cannot find a proper format for "
 797                    "codec '%s' (id %d), pixel format '%s' (id %d)\n",
 798                    avcodec_get_name(s1->video_codec_id), s1->video_codec_id,
 799                    (char *)av_x_if_null(av_get_pix_fmt_name(pix_fmt), "none"), pix_fmt);
 800             ret = AVERROR(EINVAL);
 801         }
 802     }
 803
 804     *codec_id = avpriv_fmt_v4l2codec(*desired_format);
 805     av_assert0(*codec_id != AV_CODEC_ID_NONE);
 806     return ret;
 807 }
 808
 809 static int v4l2_read_header(AVFormatContext *s1)
 810 {
 811     struct video_data *s = s1->priv_data;
 812     AVStream *st;
 813     int res = 0;
 814     uint32_t desired_format;
 815     enum AVCodecID codec_id = AV_CODEC_ID_NONE;
 816     enum AVPixelFormat pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
 817     struct v4l2_input input = { 0 };
 818
 819     st = avformat_new_stream(s1, NULL);
 820     if (!st)
 821         return AVERROR(ENOMEM);
 822
 823 #if CONFIG_LIBV4L2
 824     /* silence libv4l2 logging. if fopen() fails v4l2_log_file will be NULL
 825        and errors will get sent to stderr */
 826     if (s->use_libv4l2)
 827         v4l2_log_file = fopen("/dev/null", "w");
 828 #endif
 829
 830     s->fd = device_open(s1);
 831     if (s->fd < 0)
 832         return s->fd;
 833
 834     if (s->channel != -1) {
 835         /* set video input */
 836         av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Selecting input_channel: %d\n", s->channel);
 837         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_INPUT, &s->channel) < 0) {
 838             res = AVERROR(errno);
 839             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_S_INPUT): %s\n", av_err2str(res));
 840             return res;
 841         }
 842     } else {
 843         /* get current video input */
 844         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_INPUT, &s->channel) < 0) {
 845             res = AVERROR(errno);
 846             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_G_INPUT): %s\n", av_err2str(res));
 847             return res;
 848         }
 849     }
 850
 851     /* enum input */
 852     input.index = s->channel;
 853     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMINPUT, &input) < 0) {
 854         res = AVERROR(errno);
 855         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_ENUMINPUT): %s\n", av_err2str(res));
 856         return res;
 857     }
 858     s->std_id = input.std;
 859     av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Current input_channel: %d, input_name: %s, input_std: %"PRIx64"\n",
 860            s->channel, input.name, (uint64_t)input.std);
 861
 862     if (s->list_format) {
 863         list_formats(s1, s->fd, s->list_format);
 864         return AVERROR_EXIT;
 865     }
 866
 867     if (s->list_standard) {
 868         list_standards(s1);
 869         return AVERROR_EXIT;
 870     }
 871
 872     avpriv_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
 873
 874     if ((res = v4l2_set_parameters(s1)) < 0)
 875         return res;
 876
 877     if (s->pixel_format) {
 878         AVCodec *codec = avcodec_find_decoder_by_name(s->pixel_format);
 879
 880         if (codec)
 881             s1->video_codec_id = codec->id;
 882
 883         pix_fmt = av_get_pix_fmt(s->pixel_format);
 884
 885         if (pix_fmt == AV_PIX_FMT_NONE && !codec) {
 886             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "No such input format: %s.\n",
 887                    s->pixel_format);
 888
 889             return AVERROR(EINVAL);
 890         }
 891     }
 892
 893     if (!s->width && !s->height) {
 894         struct v4l2_format fmt = { .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE };
 895
 896         av_log(s1, AV_LOG_VERBOSE,
 897                "Querying the device for the current frame size\n");
 898         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_FMT, &fmt) < 0) {
 899             res = AVERROR(errno);
 900             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_G_FMT): %s\n", av_err2str(res));
 901             return res;
 902         }
 903
 904         s->width  = fmt.fmt.pix.width;
 905         s->height = fmt.fmt.pix.height;
 906         av_log(s1, AV_LOG_VERBOSE,
 907                "Setting frame size to %dx%d\n", s->width, s->height);
 908     }
 909
 910     res = device_try_init(s1, pix_fmt, &s->width, &s->height, &desired_format, &codec_id);
 911     if (res < 0) {
 912         v4l2_close(s->fd);
 913         return res;
 914     }
 915
 916     /* If no pixel_format was specified, the codec_id was not known up
 917      * until now. Set video_codec_id in the context, as codec_id will
 918      * not be available outside this function
 919      */
 920     if (codec_id != AV_CODEC_ID_NONE && s1->video_codec_id == AV_CODEC_ID_NONE)
 921         s1->video_codec_id = codec_id;
 922
 923     if ((res = av_image_check_size(s->width, s->height, 0, s1)) < 0)
 924         return res;
 925
 926     s->frame_format = desired_format;
 927
 928     st->codec->pix_fmt = avpriv_fmt_v4l2ff(desired_format, codec_id);
 929     s->frame_size =
 930         avpicture_get_size(st->codec->pix_fmt, s->width, s->height);
 931
 932     if ((res = mmap_init(s1)) ||
 933         (res = mmap_start(s1)) < 0) {
 934         v4l2_close(s->fd);
 935         return res;
 936     }
 937
 938     s->top_field_first = first_field(s, s->fd);
 939
 940     st->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
 941     st->codec->codec_id = codec_id;
 942     if (codec_id == AV_CODEC_ID_RAWVIDEO)
 943         st->codec->codec_tag =
 944             avcodec_pix_fmt_to_codec_tag(st->codec->pix_fmt);
 945     else if (codec_id == AV_CODEC_ID_H264) {
 946         st->need_parsing = AVSTREAM_PARSE_HEADERS;
 947     }
 948     if (desired_format == V4L2_PIX_FMT_YVU420)
 949         st->codec->codec_tag = MKTAG('Y', 'V', '1', '2');
 950     else if (desired_format == V4L2_PIX_FMT_YVU410)
 951         st->codec->codec_tag = MKTAG('Y', 'V', 'U', '9');
 952     st->codec->width = s->width;
 953     st->codec->height = s->height;
 954     if (st->avg_frame_rate.den)
 955         st->codec->bit_rate = s->frame_size * av_q2d(st->avg_frame_rate) * 8;
 956
 957     return 0;
 958 }
 959
 960 static int v4l2_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
 961 {
 962     struct video_data *s = s1->priv_data;
 963     AVFrame *frame = s1->streams[0]->codec->coded_frame;
 964     int res;
 965
 966     av_init_packet(pkt);
 967     if ((res = mmap_read_frame(s1, pkt)) < 0) {
 968         return res;
 969     }
 970
 971     if (frame && s->interlaced) {
 972         frame->interlaced_frame = 1;
 973         frame->top_field_first = s->top_field_first;
 974     }
 975
 976     return pkt->size;
 977 }
 978
 979 static int v4l2_read_close(AVFormatContext *s1)
 980 {
 981     struct video_data *s = s1->priv_data;
 982
 983     if (avpriv_atomic_int_get(&s->buffers_queued) != s->buffers)
 984         av_log(s1, AV_LOG_WARNING, "Some buffers are still owned by the caller on "
 985                "close.\n");
 986
 987     mmap_close(s);
 988
 989     v4l2_close(s->fd);
 990     return 0;
 991 }
 992
 993 #define OFFSET(x) offsetof(struct video_data, x)
 994 #define DEC AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM
 995
 996 static const AVOption options[] = {
 997     { "standard",     "set TV standard, used only by analog frame grabber",       OFFSET(standard),     AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL }, 0, 0,       DEC },
 998     { "channel",      "set TV channel, used only by frame grabber",               OFFSET(channel),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 },  -1, INT_MAX, DEC },
 999     { "video_size",   "set frame size",                                           OFFSET(width),        AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = NULL},  0, 0,   DEC },
1000     { "pixel_format", "set preferred pixel format",                               OFFSET(pixel_format), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
1001     { "input_format", "set preferred pixel format (for raw video) or codec name", OFFSET(pixel_format), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
1002     { "framerate",    "set frame rate",                                           OFFSET(framerate),    AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
1003
1004     { "list_formats", "list available formats and exit",                          OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 },  0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
1005     { "all",          "show all available formats",                               OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_ALLFORMATS  },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
1006     { "raw",          "show only non-compressed formats",                         OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_RAWFORMATS  },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
1007     { "compressed",   "show only compressed formats",                             OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_COMPFORMATS },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
1008
1009     { "list_standards", "list supported standards and exit",                      OFFSET(list_standard), AV_OPT_TYPE_INT,   {.i64 = 0 },  0, 1, DEC, "list_standards" },
1010     { "all",            "show all supported standards",                           OFFSET(list_standard), AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = 1 },  0, 0, DEC, "list_standards" },
1011
1012     { "timestamps",   "set type of timestamps for grabbed frames",                OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
1013     { "ts",           "set type of timestamps for grabbed frames",                OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
1014     { "default",      "use timestamps from the kernel",                           OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_DEFAULT  }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
1015     { "abs",          "use absolute timestamps (wall clock)",                     OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_ABS      }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
1016     { "mono2abs",     "force conversion from monotonic to absolute timestamps",   OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_MONO2ABS }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
1017     { "use_libv4l2",  "use libv4l2 (v4l-utils) convertion functions",             OFFSET(use_libv4l2),  AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0}, 0, 1, DEC },
1018     { NULL },
1019 };
1020
1021 static const AVClass v4l2_class = {
1022     .class_name = "V4L2 indev",
1023     .item_name  = av_default_item_name,
1024     .option     = options,
1025     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1026 };
1027
1028 AVInputFormat ff_v4l2_demuxer = {
1029     .name           = "video4linux2,v4l2",
1030     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Video4Linux2 device grab"),
1031     .priv_data_size = sizeof(struct video_data),
1032     .read_header    = v4l2_read_header,
1033     .read_packet    = v4l2_read_packet,
1034     .read_close     = v4l2_read_close,
1035     .flags          = AVFMT_NOFILE,
1036     .priv_class     = &v4l2_class,
1037 };