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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2000,2001 Fabrice Bellard
   3  * Copyright (c) 2006 Luca Abeni
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * Video4Linux2 grab interface
  25  *
  26  * Part of this file is based on the V4L2 video capture example
  27  * (http://v4l2spec.bytesex.org/v4l2spec/capture.c)
  28  *
  29  * Thanks to Michael Niedermayer for providing the mapping between
  30  * V4L2_PIX_FMT_* and PIX_FMT_*
  31  */
  32
  33 #undef __STRICT_ANSI__ //workaround due to broken kernel headers
  34 #include "config.h"
  35 #include "libavformat/internal.h"
  36 #include <unistd.h>
  37 #include <fcntl.h>
  38 #include <sys/ioctl.h>
  39 #include <sys/mman.h>
  40 #include <sys/time.h>
  41 #if HAVE_SYS_VIDEOIO_H
  42 #include <sys/videoio.h>
  43 #else
  44 #if HAVE_ASM_TYPES_H
  45 #include <asm/types.h>
  46 #endif
  47 #include <linux/videodev2.h>
  48 #endif
  49 #include "libavutil/avassert.h"
  50 #include "libavutil/imgutils.h"
  51 #include "libavutil/log.h"
  52 #include "libavutil/opt.h"
  53 #include "avdevice.h"
  54 #include "timefilter.h"
  55 #include "libavutil/parseutils.h"
  56 #include "libavutil/pixdesc.h"
  57 #include "libavutil/avstring.h"
  58
  59 #if CONFIG_LIBV4L2
  60 #include <libv4l2.h>
  61 #else
  62 #define v4l2_open   open
  63 #define v4l2_close  close
  64 #define v4l2_dup    dup
  65 #define v4l2_ioctl  ioctl
  66 #define v4l2_read   read
  67 #define v4l2_mmap   mmap
  68 #define v4l2_munmap munmap
  69 #endif
  70
  71 static const int desired_video_buffers = 256;
  72
  73 #define V4L_ALLFORMATS  3
  74 #define V4L_RAWFORMATS  1
  75 #define V4L_COMPFORMATS 2
  76
  77 /**
  78  * Return timestamps to the user exactly as returned by the kernel
  79  */
  80 #define V4L_TS_DEFAULT  0
  81 /**
  82  * Autodetect the kind of timestamps returned by the kernel and convert to
  83  * absolute (wall clock) timestamps.
  84  */
  85 #define V4L_TS_ABS      1
  86 /**
  87  * Assume kernel timestamps are from the monotonic clock and convert to
  88  * absolute timestamps.
  89  */
  90 #define V4L_TS_MONO2ABS 2
  91
  92 /**
  93  * Once the kind of timestamps returned by the kernel have been detected,
  94  * the value of the timefilter (NULL or not) determines whether a conversion
  95  * takes place.
  96  */
  97 #define V4L_TS_CONVERT_READY V4L_TS_DEFAULT
  98
  99 struct video_data {
 100     AVClass *class;
 101     int fd;
 102     int frame_format; /* V4L2_PIX_FMT_* */
 103     int width, height;
 104     int frame_size;
 105     int interlaced;
 106     int top_field_first;
 107     int ts_mode;
 108     TimeFilter *timefilter;
 109     int64_t last_time_m;
 110
 111     int buffers;
 112     void **buf_start;
 113     unsigned int *buf_len;
 114     char *standard;
 115     int channel;
 116     char *pixel_format; /**< Set by a private option. */
 117     int list_format;    /**< Set by a private option. */
 118     char *framerate;    /**< Set by a private option. */
 119 };
 120
 121 struct buff_data {
 122     int index;
 123     int fd;
 124 };
 125
 126 struct fmt_map {
 127     enum PixelFormat ff_fmt;
 128     enum CodecID codec_id;
 129     uint32_t v4l2_fmt;
 130 };
 131
 132 static struct fmt_map fmt_conversion_table[] = {
 133     //ff_fmt           codec_id           v4l2_fmt
 134     { PIX_FMT_YUV420P, CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUV420  },
 135     { PIX_FMT_YUV420P, CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YVU420  },
 136     { PIX_FMT_YUV422P, CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUV422P },
 137     { PIX_FMT_YUYV422, CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUYV    },
 138     { PIX_FMT_UYVY422, CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_UYVY    },
 139     { PIX_FMT_YUV411P, CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUV411P },
 140     { PIX_FMT_YUV410P, CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUV410  },
 141     { PIX_FMT_RGB555LE,CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB555  },
 142     { PIX_FMT_RGB555BE,CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB555X },
 143     { PIX_FMT_RGB565LE,CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB565  },
 144     { PIX_FMT_RGB565BE,CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB565X },
 145     { PIX_FMT_BGR24,   CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_BGR24   },
 146     { PIX_FMT_RGB24,   CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB24   },
 147     { PIX_FMT_BGR0,    CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_BGR32   },
 148     { PIX_FMT_0RGB,    CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB32   },
 149     { PIX_FMT_GRAY8,   CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_GREY    },
 150     { PIX_FMT_NV12,    CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_NV12    },
 151     { PIX_FMT_NONE,    CODEC_ID_MJPEG,    V4L2_PIX_FMT_MJPEG   },
 152     { PIX_FMT_NONE,    CODEC_ID_MJPEG,    V4L2_PIX_FMT_JPEG    },
 153 };
 154
 155 static int device_open(AVFormatContext *ctx)
 156 {
 157     struct v4l2_capability cap;
 158     int fd;
 159     int res, err;
 160     int flags = O_RDWR;
 161
 162     if (ctx->flags & AVFMT_FLAG_NONBLOCK) {
 163         flags |= O_NONBLOCK;
 164     }
 165
 166     fd = v4l2_open(ctx->filename, flags, 0);
 167     if (fd < 0) {
 168         err = errno;
 169
 170         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot open video device %s : %s\n",
 171                ctx->filename, strerror(err));
 172
 173         return AVERROR(err);
 174     }
 175
 176     res = v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_QUERYCAP, &cap);
 177     if (res < 0) {
 178         err = errno;
 179         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYCAP): %s\n",
 180                strerror(err));
 181
 182         goto fail;
 183     }
 184
 185     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "[%d]Capabilities: %x\n",
 186            fd, cap.capabilities);
 187
 188     if (!(cap.capabilities & V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE)) {
 189         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Not a video capture device.\n");
 190         err = ENODEV;
 191
 192         goto fail;
 193     }
 194
 195     if (!(cap.capabilities & V4L2_CAP_STREAMING)) {
 196         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 197                "The device does not support the streaming I/O method.\n");
 198         err = ENOSYS;
 199
 200         goto fail;
 201     }
 202
 203     return fd;
 204
 205 fail:
 206     v4l2_close(fd);
 207     return AVERROR(err);
 208 }
 209
 210 static int device_init(AVFormatContext *ctx, int *width, int *height,
 211                        uint32_t pix_fmt)
 212 {
 213     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 214     int fd = s->fd;
 215     struct v4l2_format fmt = { .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE };
 216     struct v4l2_pix_format *pix = &fmt.fmt.pix;
 217
 218     int res;
 219
 220     pix->width = *width;
 221     pix->height = *height;
 222     pix->pixelformat = pix_fmt;
 223     pix->field = V4L2_FIELD_ANY;
 224
 225     res = v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt);
 226
 227     if ((*width != fmt.fmt.pix.width) || (*height != fmt.fmt.pix.height)) {
 228         av_log(ctx, AV_LOG_INFO,
 229                "The V4L2 driver changed the video from %dx%d to %dx%d\n",
 230                *width, *height, fmt.fmt.pix.width, fmt.fmt.pix.height);
 231         *width = fmt.fmt.pix.width;
 232         *height = fmt.fmt.pix.height;
 233     }
 234
 235     if (pix_fmt != fmt.fmt.pix.pixelformat) {
 236         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG,
 237                "The V4L2 driver changed the pixel format "
 238                "from 0x%08X to 0x%08X\n",
 239                pix_fmt, fmt.fmt.pix.pixelformat);
 240         res = -1;
 241     }
 242
 243     if (fmt.fmt.pix.field == V4L2_FIELD_INTERLACED) {
 244         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "The V4L2 driver using the interlaced mode");
 245         s->interlaced = 1;
 246     }
 247
 248     return res;
 249 }
 250
 251 static int first_field(int fd)
 252 {
 253     int res;
 254     v4l2_std_id std;
 255
 256     res = v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_G_STD, &std);
 257     if (res < 0) {
 258         return 0;
 259     }
 260     if (std & V4L2_STD_NTSC) {
 261         return 0;
 262     }
 263
 264     return 1;
 265 }
 266
 267 static uint32_t fmt_ff2v4l(enum PixelFormat pix_fmt, enum CodecID codec_id)
 268 {
 269     int i;
 270
 271     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
 272         if ((codec_id == CODEC_ID_NONE ||
 273              fmt_conversion_table[i].codec_id == codec_id) &&
 274             (pix_fmt == PIX_FMT_NONE ||
 275              fmt_conversion_table[i].ff_fmt == pix_fmt)) {
 276             return fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
 277         }
 278     }
 279
 280     return 0;
 281 }
 282
 283 static enum PixelFormat fmt_v4l2ff(uint32_t v4l2_fmt, enum CodecID codec_id)
 284 {
 285     int i;
 286
 287     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
 288         if (fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt == v4l2_fmt &&
 289             fmt_conversion_table[i].codec_id == codec_id) {
 290             return fmt_conversion_table[i].ff_fmt;
 291         }
 292     }
 293
 294     return PIX_FMT_NONE;
 295 }
 296
 297 static enum CodecID fmt_v4l2codec(uint32_t v4l2_fmt)
 298 {
 299     int i;
 300
 301     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
 302         if (fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt == v4l2_fmt) {
 303             return fmt_conversion_table[i].codec_id;
 304         }
 305     }
 306
 307     return CODEC_ID_NONE;
 308 }
 309
 310 #if HAVE_STRUCT_V4L2_FRMIVALENUM_DISCRETE
 311 static void list_framesizes(AVFormatContext *ctx, int fd, uint32_t pixelformat)
 312 {
 313     struct v4l2_frmsizeenum vfse = { .pixel_format = pixelformat };
 314
 315     while(!ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FRAMESIZES, &vfse)) {
 316         switch (vfse.type) {
 317         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_DISCRETE:
 318             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, " %ux%u",
 319                    vfse.discrete.width, vfse.discrete.height);
 320         break;
 321         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_CONTINUOUS:
 322         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_STEPWISE:
 323             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, " {%u-%u, %u}x{%u-%u, %u}",
 324                    vfse.stepwise.min_width,
 325                    vfse.stepwise.max_width,
 326                    vfse.stepwise.step_width,
 327                    vfse.stepwise.min_height,
 328                    vfse.stepwise.max_height,
 329                    vfse.stepwise.step_height);
 330         }
 331         vfse.index++;
 332     }
 333 }
 334 #endif
 335
 336 static void list_formats(AVFormatContext *ctx, int fd, int type)
 337 {
 338     struct v4l2_fmtdesc vfd = { .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE };
 339
 340     while(!ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FMT, &vfd)) {
 341         enum CodecID codec_id = fmt_v4l2codec(vfd.pixelformat);
 342         enum PixelFormat pix_fmt = fmt_v4l2ff(vfd.pixelformat, codec_id);
 343
 344         vfd.index++;
 345
 346         if (!(vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_COMPRESSED) &&
 347             type & V4L_RAWFORMATS) {
 348             const char *fmt_name = av_get_pix_fmt_name(pix_fmt);
 349             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "R : %9s : %20s :",
 350                    fmt_name ? fmt_name : "Unsupported",
 351                    vfd.description);
 352         } else if (vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_COMPRESSED &&
 353                    type & V4L_COMPFORMATS) {
 354             AVCodec *codec = avcodec_find_encoder(codec_id);
 355             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "C : %9s : %20s :",
 356                    codec ? codec->name : "Unsupported",
 357                    vfd.description);
 358         } else {
 359             continue;
 360         }
 361
 362 #ifdef V4L2_FMT_FLAG_EMULATED
 363         if (vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_EMULATED) {
 364             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "%s", "Emulated");
 365             continue;
 366         }
 367 #endif
 368 #if HAVE_STRUCT_V4L2_FRMIVALENUM_DISCRETE
 369         list_framesizes(ctx, fd, vfd.pixelformat);
 370 #endif
 371         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "\n");
 372     }
 373 }
 374
 375 static int mmap_init(AVFormatContext *ctx)
 376 {
 377     int i, res;
 378     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 379     struct v4l2_requestbuffers req = {
 380         .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 381         .count  = desired_video_buffers,
 382         .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 383     };
 384
 385     res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_REQBUFS, &req);
 386     if (res < 0) {
 387         if (errno == EINVAL) {
 388             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Device does not support mmap\n");
 389         } else {
 390             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_REQBUFS)\n");
 391         }
 392         return AVERROR(errno);
 393     }
 394
 395     if (req.count < 2) {
 396         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Insufficient buffer memory\n");
 397         return AVERROR(ENOMEM);
 398     }
 399     s->buffers = req.count;
 400     s->buf_start = av_malloc(sizeof(void *) * s->buffers);
 401     if (s->buf_start == NULL) {
 402         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer pointers\n");
 403         return AVERROR(ENOMEM);
 404     }
 405     s->buf_len = av_malloc(sizeof(unsigned int) * s->buffers);
 406     if (s->buf_len == NULL) {
 407         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer sizes\n");
 408         av_free(s->buf_start);
 409         return AVERROR(ENOMEM);
 410     }
 411
 412     for (i = 0; i < req.count; i++) {
 413         struct v4l2_buffer buf = {
 414             .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 415             .index  = i,
 416             .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 417         };
 418         res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf);
 419         if (res < 0) {
 420             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYBUF)\n");
 421             return AVERROR(errno);
 422         }
 423
 424         s->buf_len[i] = buf.length;
 425         if (s->frame_size > 0 && s->buf_len[i] < s->frame_size) {
 426             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 427                    "Buffer len [%d] = %d != %d\n",
 428                    i, s->buf_len[i], s->frame_size);
 429
 430             return -1;
 431         }
 432         s->buf_start[i] = v4l2_mmap(NULL, buf.length,
 433                                PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,
 434                                s->fd, buf.m.offset);
 435
 436         if (s->buf_start[i] == MAP_FAILED) {
 437             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", strerror(errno));
 438             return AVERROR(errno);
 439         }
 440     }
 441
 442     return 0;
 443 }
 444
 445 static void mmap_release_buffer(AVPacket *pkt)
 446 {
 447     struct v4l2_buffer buf = { 0 };
 448     int res, fd;
 449     struct buff_data *buf_descriptor = pkt->priv;
 450
 451     if (pkt->data == NULL)
 452         return;
 453
 454     buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 455     buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
 456     buf.index = buf_descriptor->index;
 457     fd = buf_descriptor->fd;
 458     av_free(buf_descriptor);
 459
 460     res = v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
 461     if (res < 0)
 462         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n",
 463                strerror(errno));
 464
 465     pkt->data = NULL;
 466     pkt->size = 0;
 467 }
 468
 469 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
 470 static int64_t av_gettime_monotonic(void)
 471 {
 472     struct timespec tv;
 473
 474     clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &tv);
 475     return (int64_t)tv.tv_sec * 1000000 + tv.tv_nsec / 1000;
 476 }
 477 #endif
 478
 479 static int init_convert_timestamp(AVFormatContext *ctx, int64_t ts)
 480 {
 481     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 482     int64_t now;
 483
 484     now = av_gettime();
 485     if (s->ts_mode == V4L_TS_ABS &&
 486         ts <= now + 1 * AV_TIME_BASE && ts >= now - 10 * AV_TIME_BASE) {
 487         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Detected absolute timestamps\n");
 488         s->ts_mode = V4L_TS_CONVERT_READY;
 489         return 0;
 490     }
 491 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
 492     now = av_gettime_monotonic();
 493     if (s->ts_mode == V4L_TS_MONO2ABS ||
 494         (ts <= now + 1 * AV_TIME_BASE && ts >= now - 10 * AV_TIME_BASE)) {
 495         int64_t period = av_rescale_q(1, ctx->streams[0]->codec->time_base,
 496                                       AV_TIME_BASE_Q);
 497         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Detected monotonic timestamps, converting\n");
 498         /* microseconds instead of seconds, MHz instead of Hz */
 499         s->timefilter = ff_timefilter_new(1, period, 1.0E-6);
 500         s->ts_mode = V4L_TS_CONVERT_READY;
 501         return 0;
 502     }
 503 #endif
 504     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown timestamps\n");
 505     return AVERROR(EIO);
 506 }
 507
 508 static int convert_timestamp(AVFormatContext *ctx, int64_t *ts)
 509 {
 510     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 511
 512     if (s->ts_mode) {
 513         int r = init_convert_timestamp(ctx, *ts);
 514         if (r < 0)
 515             return r;
 516     }
 517 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
 518     if (s->timefilter) {
 519         int64_t nowa = av_gettime();
 520         int64_t nowm = av_gettime_monotonic();
 521         ff_timefilter_update(s->timefilter, nowa, nowm - s->last_time_m);
 522         s->last_time_m = nowm;
 523         *ts = ff_timefilter_eval(s->timefilter, *ts - nowm);
 524     }
 525 #endif
 526     return 0;
 527 }
 528
 529 static int mmap_read_frame(AVFormatContext *ctx, AVPacket *pkt)
 530 {
 531     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 532     struct v4l2_buffer buf = {
 533         .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 534         .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 535     };
 536     struct buff_data *buf_descriptor;
 537     int res;
 538
 539     /* FIXME: Some special treatment might be needed in case of loss of signal... */
 540     while ((res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_DQBUF, &buf)) < 0 && (errno == EINTR));
 541     if (res < 0) {
 542         if (errno == EAGAIN) {
 543             pkt->size = 0;
 544             return AVERROR(EAGAIN);
 545         }
 546         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_DQBUF): %s\n",
 547                strerror(errno));
 548
 549         return AVERROR(errno);
 550     }
 551     av_assert0(buf.index < s->buffers);
 552     if (s->frame_size > 0 && buf.bytesused != s->frame_size) {
 553         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 554                "The v4l2 frame is %d bytes, but %d bytes are expected\n",
 555                buf.bytesused, s->frame_size);
 556
 557         return AVERROR_INVALIDDATA;
 558     }
 559
 560     /* Image is at s->buff_start[buf.index] */
 561     pkt->data= s->buf_start[buf.index];
 562     pkt->size = buf.bytesused;
 563     pkt->pts = buf.timestamp.tv_sec * INT64_C(1000000) + buf.timestamp.tv_usec;
 564     res = convert_timestamp(ctx, &pkt->pts);
 565     if (res < 0)
 566         return res;
 567     pkt->destruct = mmap_release_buffer;
 568     buf_descriptor = av_malloc(sizeof(struct buff_data));
 569     if (buf_descriptor == NULL) {
 570         /* Something went wrong... Since av_malloc() failed, we cannot even
 571          * allocate a buffer for memcopying into it
 572          */
 573         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to allocate a buffer descriptor\n");
 574         res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
 575
 576         return AVERROR(ENOMEM);
 577     }
 578     buf_descriptor->fd = s->fd;
 579     buf_descriptor->index = buf.index;
 580     pkt->priv = buf_descriptor;
 581
 582     return s->buf_len[buf.index];
 583 }
 584
 585 static int mmap_start(AVFormatContext *ctx)
 586 {
 587     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 588     enum v4l2_buf_type type;
 589     int i, res;
 590
 591     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
 592         struct v4l2_buffer buf = {
 593             .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 594             .index  = i,
 595             .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 596         };
 597
 598         res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
 599         if (res < 0) {
 600             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n",
 601                    strerror(errno));
 602
 603             return AVERROR(errno);
 604         }
 605     }
 606
 607     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 608     res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMON, &type);
 609     if (res < 0) {
 610         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_STREAMON): %s\n",
 611                strerror(errno));
 612
 613         return AVERROR(errno);
 614     }
 615
 616     return 0;
 617 }
 618
 619 static void mmap_close(struct video_data *s)
 620 {
 621     enum v4l2_buf_type type;
 622     int i;
 623
 624     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 625     /* We do not check for the result, because we could
 626      * not do anything about it anyway...
 627      */
 628     v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMOFF, &type);
 629     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
 630         v4l2_munmap(s->buf_start[i], s->buf_len[i]);
 631     }
 632     av_free(s->buf_start);
 633     av_free(s->buf_len);
 634 }
 635
 636 static int v4l2_set_parameters(AVFormatContext *s1)
 637 {
 638     struct video_data *s = s1->priv_data;
 639     struct v4l2_input input = { 0 };
 640     struct v4l2_standard standard = { 0 };
 641     struct v4l2_streamparm streamparm = { 0 };
 642     struct v4l2_fract *tpf = &streamparm.parm.capture.timeperframe;
 643     AVRational framerate_q = { 0 };
 644     int i, ret;
 645
 646     streamparm.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 647
 648     if (s->framerate &&
 649         (ret = av_parse_video_rate(&framerate_q, s->framerate)) < 0) {
 650         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Could not parse framerate '%s'.\n",
 651                s->framerate);
 652         return ret;
 653     }
 654
 655     /* set tv video input */
 656     input.index = s->channel;
 657     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMINPUT, &input) < 0) {
 658         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "The V4L2 driver ioctl enum input failed:\n");
 659         return AVERROR(EIO);
 660     }
 661
 662     av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "The V4L2 driver set input_id: %d, input: %s\n",
 663             s->channel, input.name);
 664     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_INPUT, &input.index) < 0) {
 665         av_log(s1, AV_LOG_ERROR,
 666                "The V4L2 driver ioctl set input(%d) failed\n",
 667                 s->channel);
 668         return AVERROR(EIO);
 669     }
 670
 671     if (s->standard) {
 672         av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "The V4L2 driver set standard: %s\n",
 673                s->standard);
 674         /* set tv standard */
 675         for(i=0;;i++) {
 676             standard.index = i;
 677             ret = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard);
 678             if (ret < 0 || !av_strcasecmp(standard.name, s->standard))
 679                 break;
 680         }
 681         if (ret < 0) {
 682             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Unknown standard '%s'\n", s->standard);
 683             return ret;
 684         }
 685
 686         av_log(s1, AV_LOG_DEBUG,
 687                "The V4L2 driver set standard: %s, id: %"PRIu64"\n",
 688                s->standard, (uint64_t)standard.id);
 689         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_STD, &standard.id) < 0) {
 690             av_log(s1, AV_LOG_ERROR,
 691                    "The V4L2 driver ioctl set standard(%s) failed\n",
 692                    s->standard);
 693             return AVERROR(EIO);
 694         }
 695     }
 696
 697     if (framerate_q.num && framerate_q.den) {
 698         av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Setting time per frame to %d/%d\n",
 699                framerate_q.den, framerate_q.num);
 700         tpf->numerator   = framerate_q.den;
 701         tpf->denominator = framerate_q.num;
 702
 703         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_PARM, &streamparm) != 0) {
 704             av_log(s1, AV_LOG_ERROR,
 705                    "ioctl set time per frame(%d/%d) failed\n",
 706                    framerate_q.den, framerate_q.num);
 707             return AVERROR(EIO);
 708         }
 709
 710         if (framerate_q.num != tpf->denominator ||
 711             framerate_q.den != tpf->numerator) {
 712             av_log(s1, AV_LOG_INFO,
 713                    "The driver changed the time per frame from "
 714                    "%d/%d to %d/%d\n",
 715                    framerate_q.den, framerate_q.num,
 716                    tpf->numerator, tpf->denominator);
 717         }
 718     } else {
 719         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_PARM, &streamparm) != 0) {
 720             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_G_PARM): %s\n",
 721                    strerror(errno));
 722             return AVERROR(errno);
 723         }
 724     }
 725     s1->streams[0]->codec->time_base.den = tpf->denominator;
 726     s1->streams[0]->codec->time_base.num = tpf->numerator;
 727
 728     return 0;
 729 }
 730
 731 static uint32_t device_try_init(AVFormatContext *s1,
 732                                 enum PixelFormat pix_fmt,
 733                                 int *width,
 734                                 int *height,
 735                                 enum CodecID *codec_id)
 736 {
 737     uint32_t desired_format = fmt_ff2v4l(pix_fmt, s1->video_codec_id);
 738
 739     if (desired_format == 0 ||
 740         device_init(s1, width, height, desired_format) < 0) {
 741         int i;
 742
 743         desired_format = 0;
 744         for (i = 0; i<FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
 745             if (s1->video_codec_id == CODEC_ID_NONE ||
 746                 fmt_conversion_table[i].codec_id == s1->video_codec_id) {
 747                 desired_format = fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
 748                 if (device_init(s1, width, height, desired_format) >= 0) {
 749                     break;
 750                 }
 751                 desired_format = 0;
 752             }
 753         }
 754     }
 755
 756     if (desired_format != 0) {
 757         *codec_id = fmt_v4l2codec(desired_format);
 758         av_assert0(*codec_id != CODEC_ID_NONE);
 759     }
 760
 761     return desired_format;
 762 }
 763
 764 static int v4l2_read_header(AVFormatContext *s1)
 765 {
 766     struct video_data *s = s1->priv_data;
 767     AVStream *st;
 768     int res = 0;
 769     uint32_t desired_format;
 770     enum CodecID codec_id;
 771     enum PixelFormat pix_fmt = PIX_FMT_NONE;
 772
 773     st = avformat_new_stream(s1, NULL);
 774     if (!st) {
 775         res = AVERROR(ENOMEM);
 776         goto out;
 777     }
 778
 779     s->fd = device_open(s1);
 780     if (s->fd < 0) {
 781         res = s->fd;
 782         goto out;
 783     }
 784
 785     if (s->list_format) {
 786         list_formats(s1, s->fd, s->list_format);
 787         res = AVERROR_EXIT;
 788         goto out;
 789     }
 790
 791     avpriv_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
 792
 793     if (s->pixel_format) {
 794         AVCodec *codec = avcodec_find_decoder_by_name(s->pixel_format);
 795
 796         if (codec)
 797             s1->video_codec_id = codec->id;
 798
 799         pix_fmt = av_get_pix_fmt(s->pixel_format);
 800
 801         if (pix_fmt == PIX_FMT_NONE && !codec) {
 802             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "No such input format: %s.\n",
 803                    s->pixel_format);
 804
 805             res = AVERROR(EINVAL);
 806             goto out;
 807         }
 808     }
 809
 810     if (!s->width && !s->height) {
 811         struct v4l2_format fmt;
 812
 813         av_log(s1, AV_LOG_VERBOSE,
 814                "Querying the device for the current frame size\n");
 815         fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 816         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_FMT, &fmt) < 0) {
 817             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_G_FMT): %s\n",
 818                    strerror(errno));
 819             res = AVERROR(errno);
 820             goto out;
 821         }
 822
 823         s->width  = fmt.fmt.pix.width;
 824         s->height = fmt.fmt.pix.height;
 825         av_log(s1, AV_LOG_VERBOSE,
 826                "Setting frame size to %dx%d\n", s->width, s->height);
 827     }
 828
 829     desired_format = device_try_init(s1, pix_fmt, &s->width, &s->height,
 830                                      &codec_id);
 831     if (desired_format == 0) {
 832         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Cannot find a proper format for "
 833                "codec_id %d, pix_fmt %d.\n", s1->video_codec_id, pix_fmt);
 834         v4l2_close(s->fd);
 835
 836         res = AVERROR(EIO);
 837         goto out;
 838     }
 839     if ((res = av_image_check_size(s->width, s->height, 0, s1)) < 0)
 840         goto out;
 841
 842     s->frame_format = desired_format;
 843
 844     if ((res = v4l2_set_parameters(s1)) < 0)
 845         goto out;
 846
 847     st->codec->pix_fmt = fmt_v4l2ff(desired_format, codec_id);
 848     s->frame_size =
 849         avpicture_get_size(st->codec->pix_fmt, s->width, s->height);
 850
 851     if ((res = mmap_init(s1)) ||
 852         (res = mmap_start(s1)) < 0) {
 853         v4l2_close(s->fd);
 854         goto out;
 855     }
 856
 857     s->top_field_first = first_field(s->fd);
 858
 859     st->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
 860     st->codec->codec_id = codec_id;
 861     if (codec_id == CODEC_ID_RAWVIDEO)
 862         st->codec->codec_tag =
 863             avcodec_pix_fmt_to_codec_tag(st->codec->pix_fmt);
 864     if (desired_format == V4L2_PIX_FMT_YVU420)
 865         st->codec->codec_tag = MKTAG('Y', 'V', '1', '2');
 866     st->codec->width = s->width;
 867     st->codec->height = s->height;
 868     st->codec->bit_rate = s->frame_size * 1/av_q2d(st->codec->time_base) * 8;
 869
 870 out:
 871     return res;
 872 }
 873
 874 static int v4l2_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
 875 {
 876     struct video_data *s = s1->priv_data;
 877     AVFrame *frame = s1->streams[0]->codec->coded_frame;
 878     int res;
 879
 880     av_init_packet(pkt);
 881     if ((res = mmap_read_frame(s1, pkt)) < 0) {
 882         return res;
 883     }
 884
 885     if (frame && s->interlaced) {
 886         frame->interlaced_frame = 1;
 887         frame->top_field_first = s->top_field_first;
 888     }
 889
 890     return pkt->size;
 891 }
 892
 893 static int v4l2_read_close(AVFormatContext *s1)
 894 {
 895     struct video_data *s = s1->priv_data;
 896
 897     mmap_close(s);
 898
 899     v4l2_close(s->fd);
 900     return 0;
 901 }
 902
 903 #define OFFSET(x) offsetof(struct video_data, x)
 904 #define DEC AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM
 905
 906 static const AVOption options[] = {
 907     { "standard",     "TV standard, used only by analog frame grabber",            OFFSET(standard),     AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL }, 0, 0,       DEC },
 908     { "channel",      "TV channel, used only by frame grabber",                    OFFSET(channel),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.dbl = 0 },    0, INT_MAX, DEC },
 909     { "video_size",   "A string describing frame size, such as 640x480 or hd720.", OFFSET(width),        AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
 910     { "pixel_format", "Preferred pixel format",                                    OFFSET(pixel_format), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
 911     { "input_format", "Preferred pixel format (for raw video) or codec name",      OFFSET(pixel_format), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
 912     { "framerate",    "",                                                          OFFSET(framerate),    AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
 913     { "list_formats", "List available formats and exit",                           OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_INT,    {.dbl = 0 },  0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
 914     { "all",          "Show all available formats",                                OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.dbl = V4L_ALLFORMATS  },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
 915     { "raw",          "Show only non-compressed formats",                          OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.dbl = V4L_RAWFORMATS  },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
 916     { "compressed",   "Show only compressed formats",                              OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.dbl = V4L_COMPFORMATS },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
 917     { "timestamps",   "Kind of timestamps for grabbed frames",                     OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.dbl = 0 }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
 918     { "default",      "Use timestamps from the kernel",                            OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.dbl = V4L_TS_DEFAULT  }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
 919     { "abs",          "Use absolute timestamps (wall clock)",                      OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.dbl = V4L_TS_ABS      }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
 920     { "mono2abs",     "Force conversion from monotonic to absolute timestamps",    OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.dbl = V4L_TS_MONO2ABS }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
 921     { "ts",           "Kind of timestamps for grabbed frames",                     OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.dbl = 0 }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
 922     { NULL },
 923 };
 924
 925 static const AVClass v4l2_class = {
 926     .class_name = "V4L2 indev",
 927     .item_name  = av_default_item_name,
 928     .option     = options,
 929     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 930 };
 931
 932 AVInputFormat ff_v4l2_demuxer = {
 933     .name           = "video4linux2,v4l2",
 934     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Video4Linux2 device grab"),
 935     .priv_data_size = sizeof(struct video_data),
 936     .read_header    = v4l2_read_header,
 937     .read_packet    = v4l2_read_packet,
 938     .read_close     = v4l2_read_close,
 939     .flags          = AVFMT_NOFILE,
 940     .priv_class     = &v4l2_class,
 941 };