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

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