]> git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavdevice/v4l2.c
Add support for the RGB32 pixel format in video4linux2 devices
[ffmpeg] / libavdevice / v4l2.c
1 /*
2  * Video4Linux2 grab interface
3  * Copyright (c) 2000,2001 Fabrice Bellard.
4  * Copyright (c) 2006 Luca Abeni.
5  *
6  * Part of this file is based on the V4L2 video capture example
7  * (http://v4l2spec.bytesex.org/v4l2spec/capture.c)
8  *
9  * Thanks to Michael Niedermayer for providing the mapping between
10  * V4L2_PIX_FMT_* and PIX_FMT_*
11  *
12  *
13  * This file is part of FFmpeg.
14  *
15  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
16  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
17  * License as published by the Free Software Foundation; either
18  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
19  *
20  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
21  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
22  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
23  * Lesser General Public License for more details.
24  *
25  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
26  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
27  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
28  */
29
30 #undef __STRICT_ANSI__ //workaround due to broken kernel headers
31 #include "config.h"
32 #include "libavformat/avformat.h"
33 #include <unistd.h>
34 #include <fcntl.h>
35 #include <sys/ioctl.h>
36 #include <sys/mman.h>
37 #include <sys/time.h>
38 #include <asm/types.h>
39 #include <linux/videodev2.h>
40 #include <time.h>
41 #include <strings.h>
42
43 static const int desired_video_buffers = 256;
44
45 enum io_method {
46     io_read,
47     io_mmap,
48     io_userptr
49 };
50
51 struct video_data {
52     int fd;
53     int frame_format; /* V4L2_PIX_FMT_* */
54     enum io_method io_method;
55     int width, height;
56     int frame_rate;
57     int frame_rate_base;
58     int frame_size;
59     int top_field_first;
60
61     int buffers;
62     void **buf_start;
63     unsigned int *buf_len;
64 };
65
66 struct buff_data {
67     int index;
68     int fd;
69 };
70
71 struct fmt_map {
72     enum PixelFormat ff_fmt;
73     int32_t v4l2_fmt;
74 };
75
76 static struct fmt_map fmt_conversion_table[] = {
77     {
78         .ff_fmt = PIX_FMT_YUV420P,
79         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUV420,
80     },
81     {
82         .ff_fmt = PIX_FMT_YUV422P,
83         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUV422P,
84     },
85     {
86         .ff_fmt = PIX_FMT_YUYV422,
87         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUYV,
88     },
89     {
90         .ff_fmt = PIX_FMT_UYVY422,
91         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_UYVY,
92     },
93     {
94         .ff_fmt = PIX_FMT_YUV411P,
95         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUV411P,
96     },
97     {
98         .ff_fmt = PIX_FMT_YUV410P,
99         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUV410,
100     },
101     {
102         .ff_fmt = PIX_FMT_RGB555,
103         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_RGB555,
104     },
105     {
106         .ff_fmt = PIX_FMT_RGB565,
107         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_RGB565,
108     },
109     {
110         .ff_fmt = PIX_FMT_BGR24,
111         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_BGR24,
112     },
113     {
114         .ff_fmt = PIX_FMT_RGB24,
115         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_RGB24,
116     },
117     {
118         .ff_fmt = PIX_FMT_BGRA,
119         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_BGR32,
120     },
121     {
122         .ff_fmt = PIX_FMT_GRAY8,
123         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_GREY,
124     },
125 };
126
127 static int device_open(AVFormatContext *ctx, uint32_t *capabilities)
128 {
129     struct v4l2_capability cap;
130     int fd;
131     int res;
132     int flags = O_RDWR;
133
134     if (ctx->flags & AVFMT_FLAG_NONBLOCK) {
135         flags |= O_NONBLOCK;
136     }
137     fd = open(ctx->filename, flags, 0);
138     if (fd < 0) {
139         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot open video device %s : %s\n",
140                  ctx->filename, strerror(errno));
141
142         return -1;
143     }
144
145     res = ioctl(fd, VIDIOC_QUERYCAP, &cap);
146     // ENOIOCTLCMD definition only availble on __KERNEL__
147     if (res < 0 && errno == 515)
148     {
149         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "QUERYCAP not implemented, probably V4L device but not supporting V4L2\n");
150         close(fd);
151
152         return -1;
153     }
154     if (res < 0) {
155         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYCAP): %s\n",
156                  strerror(errno));
157         close(fd);
158
159         return -1;
160     }
161     if ((cap.capabilities & V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE) == 0) {
162         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Not a video capture device\n");
163         close(fd);
164
165         return -1;
166     }
167     *capabilities = cap.capabilities;
168
169     return fd;
170 }
171
172 static int device_init(AVFormatContext *ctx, int *width, int *height, int pix_fmt)
173 {
174     struct video_data *s = ctx->priv_data;
175     int fd = s->fd;
176     struct v4l2_format fmt;
177     int res;
178
179     memset(&fmt, 0, sizeof(struct v4l2_format));
180     fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
181     fmt.fmt.pix.width = *width;
182     fmt.fmt.pix.height = *height;
183     fmt.fmt.pix.pixelformat = pix_fmt;
184     fmt.fmt.pix.field = V4L2_FIELD_INTERLACED;
185     res = ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt);
186     if ((*width != fmt.fmt.pix.width) || (*height != fmt.fmt.pix.height)) {
187         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "The V4L2 driver changed the video from %dx%d to %dx%d\n", *width, *height, fmt.fmt.pix.width, fmt.fmt.pix.height);
188         *width = fmt.fmt.pix.width;
189         *height = fmt.fmt.pix.height;
190     }
191
192     return res;
193 }
194
195 static int first_field(int fd)
196 {
197     int res;
198     v4l2_std_id std;
199
200     res = ioctl(fd, VIDIOC_G_STD, &std);
201     if (res < 0) {
202         return 0;
203     }
204     if (std & V4L2_STD_NTSC) {
205         return 0;
206     }
207
208     return 1;
209 }
210
211 static uint32_t fmt_ff2v4l(enum PixelFormat pix_fmt)
212 {
213     int i;
214
215     for (i = 0; i < sizeof(fmt_conversion_table) / sizeof(struct fmt_map); i++) {
216         if (fmt_conversion_table[i].ff_fmt == pix_fmt) {
217             return fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
218         }
219     }
220
221     return 0;
222 }
223
224 static enum PixelFormat fmt_v4l2ff(uint32_t pix_fmt)
225 {
226     int i;
227
228     for (i = 0; i < sizeof(fmt_conversion_table) / sizeof(struct fmt_map); i++) {
229         if (fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt == pix_fmt) {
230             return fmt_conversion_table[i].ff_fmt;
231         }
232     }
233
234     return PIX_FMT_NONE;
235 }
236
237 static int mmap_init(AVFormatContext *ctx)
238 {
239     struct video_data *s = ctx->priv_data;
240     struct v4l2_requestbuffers req;
241     int i, res;
242
243     memset(&req, 0, sizeof(struct v4l2_requestbuffers));
244     req.count = desired_video_buffers;
245     req.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
246     req.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
247     res = ioctl (s->fd, VIDIOC_REQBUFS, &req);
248     if (res < 0) {
249         if (errno == EINVAL) {
250             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Device does not support mmap\n");
251         } else {
252             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_REQBUFS)\n");
253         }
254
255         return -1;
256     }
257
258     if (req.count < 2) {
259         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Insufficient buffer memory\n");
260
261         return -1;
262     }
263     s->buffers = req.count;
264     s->buf_start = av_malloc(sizeof(void *) * s->buffers);
265     if (s->buf_start == NULL) {
266         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer pointers\n");
267
268         return -1;
269     }
270     s->buf_len = av_malloc(sizeof(unsigned int) * s->buffers);
271     if (s->buf_len == NULL) {
272         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer sizes\n");
273         av_free(s->buf_start);
274
275         return -1;
276     }
277
278     for (i = 0; i < req.count; i++) {
279         struct v4l2_buffer buf;
280
281         memset(&buf, 0, sizeof(struct v4l2_buffer));
282         buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
283         buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
284         buf.index = i;
285         res = ioctl (s->fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf);
286         if (res < 0) {
287             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYBUF)\n");
288
289             return -1;
290         }
291
292         s->buf_len[i] = buf.length;
293         if (s->buf_len[i] < s->frame_size) {
294             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Buffer len [%d] = %d != %d\n", i, s->buf_len[i], s->frame_size);
295
296             return -1;
297         }
298         s->buf_start[i] = mmap (NULL, buf.length,
299                         PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, s->fd, buf.m.offset);
300         if (s->buf_start[i] == MAP_FAILED) {
301             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", strerror(errno));
302
303             return -1;
304         }
305     }
306
307     return 0;
308 }
309
310 static int read_init(AVFormatContext *ctx)
311 {
312     return -1;
313 }
314
315 static void mmap_release_buffer(AVPacket *pkt)
316 {
317     struct v4l2_buffer buf;
318     int res, fd;
319     struct buff_data *buf_descriptor = pkt->priv;
320
321     memset(&buf, 0, sizeof(struct v4l2_buffer));
322     buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
323     buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
324     buf.index = buf_descriptor->index;
325     fd = buf_descriptor->fd;
326     av_free(buf_descriptor);
327
328     res = ioctl (fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
329     if (res < 0) {
330         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF)\n");
331     }
332     pkt->data = NULL;
333     pkt->size = 0;
334 }
335
336 static int mmap_read_frame(AVFormatContext *ctx, AVPacket *pkt)
337 {
338     struct video_data *s = ctx->priv_data;
339     struct v4l2_buffer buf;
340     struct buff_data *buf_descriptor;
341     int res;
342
343     memset(&buf, 0, sizeof(struct v4l2_buffer));
344     buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
345     buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
346
347     /* FIXME: Some special treatment might be needed in case of loss of signal... */
348     while ((res = ioctl(s->fd, VIDIOC_DQBUF, &buf)) < 0 && (errno == EINTR));
349     if (res < 0) {
350         if (errno == EAGAIN) {
351             pkt->size = 0;
352
353             return AVERROR(EAGAIN);
354         }
355         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_DQBUF): %s\n", strerror(errno));
356
357         return -1;
358     }
359     assert (buf.index < s->buffers);
360     if (buf.bytesused != s->frame_size) {
361         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "The v4l2 frame is %d bytes, but %d bytes are expected\n", buf.bytesused, s->frame_size);
362
363         return -1;
364     }
365
366     /* Image is at s->buff_start[buf.index] */
367     pkt->data= s->buf_start[buf.index];
368     pkt->size = buf.bytesused;
369     pkt->pts = buf.timestamp.tv_sec * INT64_C(1000000) + buf.timestamp.tv_usec;
370     pkt->destruct = mmap_release_buffer;
371     buf_descriptor = av_malloc(sizeof(struct buff_data));
372     if (buf_descriptor == NULL) {
373         /* Something went wrong... Since av_malloc() failed, we cannot even
374          * allocate a buffer for memcopying into it
375          */
376         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to allocate a buffer descriptor\n");
377         res = ioctl (s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
378
379         return -1;
380     }
381     buf_descriptor->fd = s->fd;
382     buf_descriptor->index = buf.index;
383     pkt->priv = buf_descriptor;
384
385     return s->buf_len[buf.index];
386 }
387
388 static int read_frame(AVFormatContext *ctx, AVPacket *pkt)
389 {
390     return -1;
391 }
392
393 static int mmap_start(AVFormatContext *ctx)
394 {
395     struct video_data *s = ctx->priv_data;
396     enum v4l2_buf_type type;
397     int i, res;
398
399     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
400         struct v4l2_buffer buf;
401
402         memset(&buf, 0, sizeof(struct v4l2_buffer));
403         buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
404         buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
405         buf.index  = i;
406
407         res = ioctl (s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
408         if (res < 0) {
409             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n", strerror(errno));
410
411             return -1;
412         }
413     }
414
415     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
416     res = ioctl (s->fd, VIDIOC_STREAMON, &type);
417     if (res < 0) {
418         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_STREAMON): %s\n", strerror(errno));
419
420         return -1;
421     }
422
423     return 0;
424 }
425
426 static void mmap_close(struct video_data *s)
427 {
428     enum v4l2_buf_type type;
429     int i;
430
431     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
432     /* We do not check for the result, because we could
433      * not do anything about it anyway...
434      */
435     ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMOFF, &type);
436     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
437         munmap(s->buf_start[i], s->buf_len[i]);
438     }
439     av_free(s->buf_start);
440     av_free(s->buf_len);
441 }
442
443 static int v4l2_set_parameters( AVFormatContext *s1, AVFormatParameters *ap )
444 {
445     struct video_data *s = s1->priv_data;
446     struct v4l2_input input;
447     struct v4l2_standard standard;
448     int i;
449
450     if(ap->channel>=0) {
451         /* set tv video input */
452         memset (&input, 0, sizeof (input));
453         input.index = ap->channel;
454         if(ioctl (s->fd, VIDIOC_ENUMINPUT, &input) < 0) {
455             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "The V4L2 driver ioctl enum input failed:\n");
456             return AVERROR(EIO);
457         }
458
459         av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "The V4L2 driver set input_id: %d, input: %s\n",
460                ap->channel, input.name);
461         if(ioctl (s->fd, VIDIOC_S_INPUT, &input.index) < 0 ) {
462             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "The V4L2 driver ioctl set input(%d) failed\n",
463                    ap->channel);
464             return AVERROR(EIO);
465         }
466     }
467
468     if(ap->standard) {
469         av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "The V4L2 driver set standard: %s\n",
470                ap->standard );
471         /* set tv standard */
472         memset (&standard, 0, sizeof (standard));
473         for(i=0;;i++) {
474             standard.index = i;
475             if (ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard) < 0) {
476                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "The V4L2 driver ioctl set standard(%s) failed\n",
477                        ap->standard);
478                 return AVERROR(EIO);
479             }
480
481             if(!strcasecmp(standard.name, ap->standard)) {
482                 break;
483             }
484         }
485
486         av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "The V4L2 driver set standard: %s, id: %"PRIu64"\n",
487                ap->standard, standard.id);
488         if (ioctl(s->fd, VIDIOC_S_STD, &standard.id) < 0) {
489             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "The V4L2 driver ioctl set standard(%s) failed\n",
490                    ap->standard);
491             return AVERROR(EIO);
492         }
493     }
494
495     return 0;
496 }
497
498 static int v4l2_read_header(AVFormatContext *s1, AVFormatParameters *ap)
499 {
500     struct video_data *s = s1->priv_data;
501     AVStream *st;
502     int width, height;
503     int res, frame_rate, frame_rate_base;
504     uint32_t desired_format, capabilities;
505
506     if (ap->width <= 0 || ap->height <= 0) {
507         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Wrong size (%dx%d)\n", ap->width, ap->height);
508         return -1;
509     }
510     if (ap->time_base.den <= 0) {
511         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Wrong time base (%d)\n", ap->time_base.den);
512         return -1;
513     }
514
515     width = ap->width;
516     height = ap->height;
517     frame_rate = ap->time_base.den;
518     frame_rate_base = ap->time_base.num;
519
520     if((unsigned)width > 32767 || (unsigned)height > 32767) {
521         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Wrong size (%dx%d)\n", width, height);
522
523         return -1;
524     }
525
526     st = av_new_stream(s1, 0);
527     if (!st) {
528         return AVERROR(ENOMEM);
529     }
530     av_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
531
532     s->width = width;
533     s->height = height;
534     s->frame_rate      = frame_rate;
535     s->frame_rate_base = frame_rate_base;
536
537     capabilities = 0;
538     s->fd = device_open(s1, &capabilities);
539     if (s->fd < 0) {
540         return AVERROR(EIO);
541     }
542     av_log(s1, AV_LOG_INFO, "[%d]Capabilities: %x\n", s->fd, capabilities);
543
544     desired_format = fmt_ff2v4l(ap->pix_fmt);
545     if (desired_format == 0 || (device_init(s1, &width, &height, desired_format) < 0)) {
546         int i, done;
547
548         done = 0; i = 0;
549         while (!done) {
550             desired_format = fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
551             if (device_init(s1, &width, &height, desired_format) < 0) {
552                 desired_format = 0;
553                 i++;
554             } else {
555                done = 1;
556             }
557             if (i == sizeof(fmt_conversion_table) / sizeof(struct fmt_map)) {
558                done = 1;
559             }
560         }
561     }
562     if (desired_format == 0) {
563         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Cannot find a proper format.\n");
564         close(s->fd);
565
566         return AVERROR(EIO);
567     }
568     s->frame_format = desired_format;
569
570     if( v4l2_set_parameters( s1, ap ) < 0 )
571         return AVERROR(EIO);
572
573     st->codec->pix_fmt = fmt_v4l2ff(desired_format);
574     s->frame_size = avpicture_get_size(st->codec->pix_fmt, width, height);
575     if (capabilities & V4L2_CAP_STREAMING) {
576         s->io_method = io_mmap;
577         res = mmap_init(s1);
578         if (res == 0) {
579             res = mmap_start(s1);
580         }
581     } else {
582         s->io_method = io_read;
583         res = read_init(s1);
584     }
585     if (res < 0) {
586         close(s->fd);
587
588         return AVERROR(EIO);
589     }
590     s->top_field_first = first_field(s->fd);
591
592     st->codec->codec_type = CODEC_TYPE_VIDEO;
593     st->codec->codec_id = CODEC_ID_RAWVIDEO;
594     st->codec->width = width;
595     st->codec->height = height;
596     st->codec->time_base.den = frame_rate;
597     st->codec->time_base.num = frame_rate_base;
598     st->codec->bit_rate = s->frame_size * 1/av_q2d(st->codec->time_base) * 8;
599
600     return 0;
601 }
602
603 static int v4l2_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
604 {
605     struct video_data *s = s1->priv_data;
606     int res;
607
608     if (s->io_method == io_mmap) {
609         av_init_packet(pkt);
610         res = mmap_read_frame(s1, pkt);
611     } else if (s->io_method == io_read) {
612         if (av_new_packet(pkt, s->frame_size) < 0)
613             return AVERROR(EIO);
614
615         res = read_frame(s1, pkt);
616     } else {
617         return AVERROR(EIO);
618     }
619     if (res < 0) {
620         return res;
621     }
622
623     if (s1->streams[0]->codec->coded_frame) {
624         s1->streams[0]->codec->coded_frame->interlaced_frame = 1;
625         s1->streams[0]->codec->coded_frame->top_field_first = s->top_field_first;
626     }
627
628     return s->frame_size;
629 }
630
631 static int v4l2_read_close(AVFormatContext *s1)
632 {
633     struct video_data *s = s1->priv_data;
634
635     if (s->io_method == io_mmap) {
636         mmap_close(s);
637     }
638
639     close(s->fd);
640     return 0;
641 }
642
643 AVInputFormat v4l2_demuxer = {
644     "video4linux2",
645     NULL_IF_CONFIG_SMALL("video grab"),
646     sizeof(struct video_data),
647     NULL,
648     v4l2_read_header,
649     v4l2_read_packet,
650     v4l2_read_close,
651     .flags = AVFMT_NOFILE,
652 };