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

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2000,2001 Fabrice Bellard
   3  * Copyright (c) 2006 Luca Abeni
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * Video4Linux2 grab interface
  25  *
  26  * Part of this file is based on the V4L2 video capture example
  27  * (http://linuxtv.org/downloads/v4l-dvb-apis/capture-example.html)
  28  *
  29  * Thanks to Michael Niedermayer for providing the mapping between
  30  * V4L2_PIX_FMT_* and AV_PIX_FMT_*
  31  */
  32
  33 #undef __STRICT_ANSI__ //workaround due to broken kernel headers
  34 #include "config.h"
  35 #include "libavformat/internal.h"
  36 #include <unistd.h>
  37 #include <fcntl.h>
  38 #include <sys/ioctl.h>
  39 #include <sys/mman.h>
  40 #include <sys/time.h>
  41 #if HAVE_SYS_VIDEOIO_H
  42 #include <sys/videoio.h>
  43 #else
  44 #if HAVE_ASM_TYPES_H
  45 #include <asm/types.h>
  46 #endif
  47 #include <linux/videodev2.h>
  48 #endif
  49 #include "libavutil/avassert.h"
  50 #include "libavutil/imgutils.h"
  51 #include "libavutil/log.h"
  52 #include "libavutil/opt.h"
  53 #include "avdevice.h"
  54 #include "timefilter.h"
  55 #include "libavutil/parseutils.h"
  56 #include "libavutil/pixdesc.h"
  57 #include "libavutil/avstring.h"
  58
  59 #if CONFIG_LIBV4L2
  60 #include <libv4l2.h>
  61 #else
  62 #define v4l2_open   open
  63 #define v4l2_close  close
  64 #define v4l2_dup    dup
  65 #define v4l2_ioctl  ioctl
  66 #define v4l2_read   read
  67 #define v4l2_mmap   mmap
  68 #define v4l2_munmap munmap
  69 #endif
  70
  71 static const int desired_video_buffers = 256;
  72
  73 #define V4L_ALLFORMATS  3
  74 #define V4L_RAWFORMATS  1
  75 #define V4L_COMPFORMATS 2
  76
  77 /**
  78  * Return timestamps to the user exactly as returned by the kernel
  79  */
  80 #define V4L_TS_DEFAULT  0
  81 /**
  82  * Autodetect the kind of timestamps returned by the kernel and convert to
  83  * absolute (wall clock) timestamps.
  84  */
  85 #define V4L_TS_ABS      1
  86 /**
  87  * Assume kernel timestamps are from the monotonic clock and convert to
  88  * absolute timestamps.
  89  */
  90 #define V4L_TS_MONO2ABS 2
  91
  92 /**
  93  * Once the kind of timestamps returned by the kernel have been detected,
  94  * the value of the timefilter (NULL or not) determines whether a conversion
  95  * takes place.
  96  */
  97 #define V4L_TS_CONVERT_READY V4L_TS_DEFAULT
  98
  99 struct video_data {
 100     AVClass *class;
 101     int fd;
 102     int frame_format; /* V4L2_PIX_FMT_* */
 103     int width, height;
 104     int frame_size;
 105     int interlaced;
 106     int top_field_first;
 107     int ts_mode;
 108     TimeFilter *timefilter;
 109     int64_t last_time_m;
 110
 111     int buffers;
 112     void **buf_start;
 113     unsigned int *buf_len;
 114     char *standard;
 115     v4l2_std_id std_id;
 116     int channel;
 117     char *pixel_format; /**< Set by a private option. */
 118     int list_format;    /**< Set by a private option. */
 119     int list_standard;  /**< Set by a private option. */
 120     char *framerate;    /**< Set by a private option. */
 121 };
 122
 123 struct buff_data {
 124     int index;
 125     int fd;
 126 };
 127
 128 struct fmt_map {
 129     enum AVPixelFormat ff_fmt;
 130     enum AVCodecID codec_id;
 131     uint32_t v4l2_fmt;
 132 };
 133
 134 static struct fmt_map fmt_conversion_table[] = {
 135     //ff_fmt           codec_id           v4l2_fmt
 136     { AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUV420  },
 137     { AV_PIX_FMT_YUV420P, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YVU420  },
 138     { AV_PIX_FMT_YUV422P, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUV422P },
 139     { AV_PIX_FMT_YUYV422, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUYV    },
 140     { AV_PIX_FMT_UYVY422, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_UYVY    },
 141     { AV_PIX_FMT_YUV411P, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUV411P },
 142     { AV_PIX_FMT_YUV410P, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUV410  },
 143     { AV_PIX_FMT_RGB555LE,AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB555  },
 144     { AV_PIX_FMT_RGB555BE,AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB555X },
 145     { AV_PIX_FMT_RGB565LE,AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB565  },
 146     { AV_PIX_FMT_RGB565BE,AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB565X },
 147     { AV_PIX_FMT_BGR24,   AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_BGR24   },
 148     { AV_PIX_FMT_RGB24,   AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB24   },
 149     { AV_PIX_FMT_BGR0,    AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_BGR32   },
 150     { AV_PIX_FMT_0RGB,    AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB32   },
 151     { AV_PIX_FMT_GRAY8,   AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_GREY    },
 152     { AV_PIX_FMT_NV12,    AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_NV12    },
 153     { AV_PIX_FMT_NONE,    AV_CODEC_ID_MJPEG,    V4L2_PIX_FMT_MJPEG   },
 154     { AV_PIX_FMT_NONE,    AV_CODEC_ID_MJPEG,    V4L2_PIX_FMT_JPEG    },
 155 #ifdef V4L2_PIX_FMT_H264
 156     { AV_PIX_FMT_NONE,    AV_CODEC_ID_H264,     V4L2_PIX_FMT_H264    },
 157 #endif
 158 #ifdef V4L2_PIX_FMT_CPIA1
 159     { AV_PIX_FMT_NONE,    AV_CODEC_ID_CPIA,     V4L2_PIX_FMT_CPIA1   },
 160 #endif
 161 };
 162
 163 static int device_open(AVFormatContext *ctx)
 164 {
 165     struct v4l2_capability cap;
 166     int fd;
 167     int res, err;
 168     int flags = O_RDWR;
 169
 170     if (ctx->flags & AVFMT_FLAG_NONBLOCK) {
 171         flags |= O_NONBLOCK;
 172     }
 173
 174     fd = v4l2_open(ctx->filename, flags, 0);
 175     if (fd < 0) {
 176         err = errno;
 177
 178         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot open video device %s: %s\n",
 179                ctx->filename, strerror(err));
 180
 181         return AVERROR(err);
 182     }
 183
 184     res = v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_QUERYCAP, &cap);
 185     if (res < 0) {
 186         err = errno;
 187         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYCAP): %s\n",
 188                strerror(err));
 189
 190         goto fail;
 191     }
 192
 193     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "fd:%d capabilities:%x\n",
 194            fd, cap.capabilities);
 195
 196     if (!(cap.capabilities & V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE)) {
 197         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Not a video capture device.\n");
 198         err = ENODEV;
 199
 200         goto fail;
 201     }
 202
 203     if (!(cap.capabilities & V4L2_CAP_STREAMING)) {
 204         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 205                "The device does not support the streaming I/O method.\n");
 206         err = ENOSYS;
 207
 208         goto fail;
 209     }
 210
 211     return fd;
 212
 213 fail:
 214     v4l2_close(fd);
 215     return AVERROR(err);
 216 }
 217
 218 static int device_init(AVFormatContext *ctx, int *width, int *height,
 219                        uint32_t pix_fmt)
 220 {
 221     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 222     int fd = s->fd;
 223     struct v4l2_format fmt = { .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE };
 224     struct v4l2_pix_format *pix = &fmt.fmt.pix;
 225
 226     int res = 0;
 227
 228     pix->width = *width;
 229     pix->height = *height;
 230     pix->pixelformat = pix_fmt;
 231     pix->field = V4L2_FIELD_ANY;
 232
 233     if (v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt) < 0)
 234         res = AVERROR(errno);
 235
 236     if ((*width != fmt.fmt.pix.width) || (*height != fmt.fmt.pix.height)) {
 237         av_log(ctx, AV_LOG_INFO,
 238                "The V4L2 driver changed the video from %dx%d to %dx%d\n",
 239                *width, *height, fmt.fmt.pix.width, fmt.fmt.pix.height);
 240         *width = fmt.fmt.pix.width;
 241         *height = fmt.fmt.pix.height;
 242     }
 243
 244     if (pix_fmt != fmt.fmt.pix.pixelformat) {
 245         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG,
 246                "The V4L2 driver changed the pixel format "
 247                "from 0x%08X to 0x%08X\n",
 248                pix_fmt, fmt.fmt.pix.pixelformat);
 249         res = AVERROR(EINVAL);
 250     }
 251
 252     if (fmt.fmt.pix.field == V4L2_FIELD_INTERLACED) {
 253         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG,
 254                "The V4L2 driver is using the interlaced mode\n");
 255         s->interlaced = 1;
 256     }
 257
 258     return res;
 259 }
 260
 261 static int first_field(int fd)
 262 {
 263     int res;
 264     v4l2_std_id std;
 265
 266     res = v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_G_STD, &std);
 267     if (res < 0) {
 268         return 0;
 269     }
 270     if (std & V4L2_STD_NTSC) {
 271         return 0;
 272     }
 273
 274     return 1;
 275 }
 276
 277 static uint32_t fmt_ff2v4l(enum AVPixelFormat pix_fmt, enum AVCodecID codec_id)
 278 {
 279     int i;
 280
 281     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
 282         if ((codec_id == AV_CODEC_ID_NONE ||
 283              fmt_conversion_table[i].codec_id == codec_id) &&
 284             (pix_fmt == AV_PIX_FMT_NONE ||
 285              fmt_conversion_table[i].ff_fmt == pix_fmt)) {
 286             return fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
 287         }
 288     }
 289
 290     return 0;
 291 }
 292
 293 static enum AVPixelFormat fmt_v4l2ff(uint32_t v4l2_fmt, enum AVCodecID codec_id)
 294 {
 295     int i;
 296
 297     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
 298         if (fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt == v4l2_fmt &&
 299             fmt_conversion_table[i].codec_id == codec_id) {
 300             return fmt_conversion_table[i].ff_fmt;
 301         }
 302     }
 303
 304     return AV_PIX_FMT_NONE;
 305 }
 306
 307 static enum AVCodecID fmt_v4l2codec(uint32_t v4l2_fmt)
 308 {
 309     int i;
 310
 311     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
 312         if (fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt == v4l2_fmt) {
 313             return fmt_conversion_table[i].codec_id;
 314         }
 315     }
 316
 317     return AV_CODEC_ID_NONE;
 318 }
 319
 320 #if HAVE_STRUCT_V4L2_FRMIVALENUM_DISCRETE
 321 static void list_framesizes(AVFormatContext *ctx, int fd, uint32_t pixelformat)
 322 {
 323     struct v4l2_frmsizeenum vfse = { .pixel_format = pixelformat };
 324
 325     while(!ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FRAMESIZES, &vfse)) {
 326         switch (vfse.type) {
 327         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_DISCRETE:
 328             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, " %ux%u",
 329                    vfse.discrete.width, vfse.discrete.height);
 330         break;
 331         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_CONTINUOUS:
 332         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_STEPWISE:
 333             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, " {%u-%u, %u}x{%u-%u, %u}",
 334                    vfse.stepwise.min_width,
 335                    vfse.stepwise.max_width,
 336                    vfse.stepwise.step_width,
 337                    vfse.stepwise.min_height,
 338                    vfse.stepwise.max_height,
 339                    vfse.stepwise.step_height);
 340         }
 341         vfse.index++;
 342     }
 343 }
 344 #endif
 345
 346 static void list_formats(AVFormatContext *ctx, int fd, int type)
 347 {
 348     struct v4l2_fmtdesc vfd = { .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE };
 349
 350     while(!ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FMT, &vfd)) {
 351         enum AVCodecID codec_id = fmt_v4l2codec(vfd.pixelformat);
 352         enum AVPixelFormat pix_fmt = fmt_v4l2ff(vfd.pixelformat, codec_id);
 353
 354         vfd.index++;
 355
 356         if (!(vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_COMPRESSED) &&
 357             type & V4L_RAWFORMATS) {
 358             const char *fmt_name = av_get_pix_fmt_name(pix_fmt);
 359             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Raw       : %9s : %20s :",
 360                    fmt_name ? fmt_name : "Unsupported",
 361                    vfd.description);
 362         } else if (vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_COMPRESSED &&
 363                    type & V4L_COMPFORMATS) {
 364             AVCodec *codec = avcodec_find_decoder(codec_id);
 365             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Compressed: %9s : %20s :",
 366                    codec ? codec->name : "Unsupported",
 367                    vfd.description);
 368         } else {
 369             continue;
 370         }
 371
 372 #ifdef V4L2_FMT_FLAG_EMULATED
 373         if (vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_EMULATED) {
 374             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "%s", "Emulated");
 375             continue;
 376         }
 377 #endif
 378 #if HAVE_STRUCT_V4L2_FRMIVALENUM_DISCRETE
 379         list_framesizes(ctx, fd, vfd.pixelformat);
 380 #endif
 381         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "\n");
 382     }
 383 }
 384
 385 static void list_standards(AVFormatContext *ctx)
 386 {
 387     int ret;
 388     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 389     struct v4l2_standard standard;
 390
 391     if (s->std_id == 0)
 392         return;
 393
 394     for (standard.index = 0; ; standard.index++) {
 395         ret = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard);
 396         if (ret < 0) {
 397             if (errno == EINVAL)
 398                 break;
 399             else {
 400                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_ENUMSTD): %s\n", strerror(errno));
 401                 return;
 402             }
 403         }
 404         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "%2d, %16llx, %s\n",
 405                standard.index, standard.id, standard.name);
 406     }
 407 }
 408
 409 static int mmap_init(AVFormatContext *ctx)
 410 {
 411     int i, res;
 412     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 413     struct v4l2_requestbuffers req = {
 414         .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 415         .count  = desired_video_buffers,
 416         .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 417     };
 418
 419     res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_REQBUFS, &req);
 420     if (res < 0) {
 421         if (errno == EINVAL) {
 422             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Device does not support mmap\n");
 423         } else {
 424             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_REQBUFS)\n");
 425         }
 426         return AVERROR(errno);
 427     }
 428
 429     if (req.count < 2) {
 430         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Insufficient buffer memory\n");
 431         return AVERROR(ENOMEM);
 432     }
 433     s->buffers = req.count;
 434     s->buf_start = av_malloc(sizeof(void *) * s->buffers);
 435     if (s->buf_start == NULL) {
 436         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer pointers\n");
 437         return AVERROR(ENOMEM);
 438     }
 439     s->buf_len = av_malloc(sizeof(unsigned int) * s->buffers);
 440     if (s->buf_len == NULL) {
 441         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer sizes\n");
 442         av_free(s->buf_start);
 443         return AVERROR(ENOMEM);
 444     }
 445
 446     for (i = 0; i < req.count; i++) {
 447         struct v4l2_buffer buf = {
 448             .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 449             .index  = i,
 450             .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 451         };
 452         res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf);
 453         if (res < 0) {
 454             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYBUF)\n");
 455             return AVERROR(errno);
 456         }
 457
 458         s->buf_len[i] = buf.length;
 459         if (s->frame_size > 0 && s->buf_len[i] < s->frame_size) {
 460             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 461                    "Buffer len [%d] = %d != %d\n",
 462                    i, s->buf_len[i], s->frame_size);
 463
 464             return -1;
 465         }
 466         s->buf_start[i] = v4l2_mmap(NULL, buf.length,
 467                                PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,
 468                                s->fd, buf.m.offset);
 469
 470         if (s->buf_start[i] == MAP_FAILED) {
 471             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", strerror(errno));
 472             return AVERROR(errno);
 473         }
 474     }
 475
 476     return 0;
 477 }
 478
 479 static void mmap_release_buffer(AVPacket *pkt)
 480 {
 481     struct v4l2_buffer buf = { 0 };
 482     int res, fd;
 483     struct buff_data *buf_descriptor = pkt->priv;
 484
 485     if (pkt->data == NULL)
 486         return;
 487
 488     buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 489     buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
 490     buf.index = buf_descriptor->index;
 491     fd = buf_descriptor->fd;
 492     av_free(buf_descriptor);
 493
 494     res = v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
 495     if (res < 0)
 496         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n",
 497                strerror(errno));
 498
 499     pkt->data = NULL;
 500     pkt->size = 0;
 501 }
 502
 503 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
 504 static int64_t av_gettime_monotonic(void)
 505 {
 506     struct timespec tv;
 507
 508     clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &tv);
 509     return (int64_t)tv.tv_sec * 1000000 + tv.tv_nsec / 1000;
 510 }
 511 #endif
 512
 513 static int init_convert_timestamp(AVFormatContext *ctx, int64_t ts)
 514 {
 515     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 516     int64_t now;
 517
 518     now = av_gettime();
 519     if (s->ts_mode == V4L_TS_ABS &&
 520         ts <= now + 1 * AV_TIME_BASE && ts >= now - 10 * AV_TIME_BASE) {
 521         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Detected absolute timestamps\n");
 522         s->ts_mode = V4L_TS_CONVERT_READY;
 523         return 0;
 524     }
 525 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
 526     now = av_gettime_monotonic();
 527     if (s->ts_mode == V4L_TS_MONO2ABS ||
 528         (ts <= now + 1 * AV_TIME_BASE && ts >= now - 10 * AV_TIME_BASE)) {
 529         int64_t period = av_rescale_q(1, AV_TIME_BASE_Q,
 530                                       ctx->streams[0]->avg_frame_rate);
 531         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Detected monotonic timestamps, converting\n");
 532         /* microseconds instead of seconds, MHz instead of Hz */
 533         s->timefilter = ff_timefilter_new(1, period, 1.0E-6);
 534         s->ts_mode = V4L_TS_CONVERT_READY;
 535         return 0;
 536     }
 537 #endif
 538     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown timestamps\n");
 539     return AVERROR(EIO);
 540 }
 541
 542 static int convert_timestamp(AVFormatContext *ctx, int64_t *ts)
 543 {
 544     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 545
 546     if (s->ts_mode) {
 547         int r = init_convert_timestamp(ctx, *ts);
 548         if (r < 0)
 549             return r;
 550     }
 551 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
 552     if (s->timefilter) {
 553         int64_t nowa = av_gettime();
 554         int64_t nowm = av_gettime_monotonic();
 555         ff_timefilter_update(s->timefilter, nowa, nowm - s->last_time_m);
 556         s->last_time_m = nowm;
 557         *ts = ff_timefilter_eval(s->timefilter, *ts - nowm);
 558     }
 559 #endif
 560     return 0;
 561 }
 562
 563 static int mmap_read_frame(AVFormatContext *ctx, AVPacket *pkt)
 564 {
 565     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 566     struct v4l2_buffer buf = {
 567         .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 568         .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 569     };
 570     struct buff_data *buf_descriptor;
 571     int res;
 572
 573     /* FIXME: Some special treatment might be needed in case of loss of signal... */
 574     while ((res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_DQBUF, &buf)) < 0 && (errno == EINTR));
 575     if (res < 0) {
 576         if (errno == EAGAIN) {
 577             pkt->size = 0;
 578             return AVERROR(EAGAIN);
 579         }
 580         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_DQBUF): %s\n",
 581                strerror(errno));
 582
 583         return AVERROR(errno);
 584     }
 585
 586     if (buf.index >= s->buffers) {
 587         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid buffer index received.\n");
 588         return AVERROR(EINVAL);
 589     }
 590
 591     /* CPIA is a compressed format and we don't know the exact number of bytes
 592      * used by a frame, so set it here as the driver announces it.
 593      */
 594     if (ctx->video_codec_id == AV_CODEC_ID_CPIA)
 595         s->frame_size = buf.bytesused;
 596
 597     if (s->frame_size > 0 && buf.bytesused != s->frame_size) {
 598         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 599                "The v4l2 frame is %d bytes, but %d bytes are expected\n",
 600                buf.bytesused, s->frame_size);
 601
 602         return AVERROR_INVALIDDATA;
 603     }
 604
 605     /* Image is at s->buff_start[buf.index] */
 606     pkt->data= s->buf_start[buf.index];
 607     pkt->size = buf.bytesused;
 608     pkt->pts = buf.timestamp.tv_sec * INT64_C(1000000) + buf.timestamp.tv_usec;
 609     res = convert_timestamp(ctx, &pkt->pts);
 610     if (res < 0)
 611         return res;
 612     pkt->destruct = mmap_release_buffer;
 613     buf_descriptor = av_malloc(sizeof(struct buff_data));
 614     if (buf_descriptor == NULL) {
 615         /* Something went wrong... Since av_malloc() failed, we cannot even
 616          * allocate a buffer for memcopying into it
 617          */
 618         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to allocate a buffer descriptor\n");
 619         res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
 620
 621         return AVERROR(ENOMEM);
 622     }
 623     buf_descriptor->fd = s->fd;
 624     buf_descriptor->index = buf.index;
 625     pkt->priv = buf_descriptor;
 626
 627     return s->buf_len[buf.index];
 628 }
 629
 630 static int mmap_start(AVFormatContext *ctx)
 631 {
 632     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 633     enum v4l2_buf_type type;
 634     int i, res;
 635
 636     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
 637         struct v4l2_buffer buf = {
 638             .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 639             .index  = i,
 640             .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 641         };
 642
 643         res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
 644         if (res < 0) {
 645             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n",
 646                    strerror(errno));
 647
 648             return AVERROR(errno);
 649         }
 650     }
 651
 652     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 653     res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMON, &type);
 654     if (res < 0) {
 655         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_STREAMON): %s\n",
 656                strerror(errno));
 657
 658         return AVERROR(errno);
 659     }
 660
 661     return 0;
 662 }
 663
 664 static void mmap_close(struct video_data *s)
 665 {
 666     enum v4l2_buf_type type;
 667     int i;
 668
 669     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 670     /* We do not check for the result, because we could
 671      * not do anything about it anyway...
 672      */
 673     v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMOFF, &type);
 674     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
 675         v4l2_munmap(s->buf_start[i], s->buf_len[i]);
 676     }
 677     av_free(s->buf_start);
 678     av_free(s->buf_len);
 679 }
 680
 681 static int v4l2_set_parameters(AVFormatContext *s1)
 682 {
 683     struct video_data *s = s1->priv_data;
 684     struct v4l2_standard standard = { 0 };
 685     struct v4l2_streamparm streamparm = { 0 };
 686     struct v4l2_fract *tpf;
 687     AVRational framerate_q = { 0 };
 688     int i, ret;
 689
 690     if (s->framerate &&
 691         (ret = av_parse_video_rate(&framerate_q, s->framerate)) < 0) {
 692         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Could not parse framerate '%s'.\n",
 693                s->framerate);
 694         return ret;
 695     }
 696
 697     if (s->standard) {
 698         if (s->std_id) {
 699             av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Setting standard: %s\n", s->standard);
 700             /* set tv standard */
 701             for (i = 0; ; i++) {
 702                 standard.index = i;
 703                 ret = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard);
 704                 if (ret < 0 || !av_strcasecmp(standard.name, s->standard))
 705                     break;
 706             }
 707             if (ret < 0) {
 708                 ret = errno;
 709                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Unknown or unsupported standard '%s'\n", s->standard);
 710                 return AVERROR(ret);
 711             }
 712
 713             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_STD, &standard.id) < 0) {
 714                 ret = errno;
 715                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_S_STD): %s\n", strerror(errno));
 716                 return AVERROR(ret);
 717             }
 718         } else {
 719             av_log(s1, AV_LOG_WARNING,
 720                    "This device does not support any standard\n");
 721         }
 722     }
 723
 724     /* get standard */
 725     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_STD, &s->std_id) == 0) {
 726         tpf = &standard.frameperiod;
 727         for (i = 0; ; i++) {
 728             standard.index = i;
 729             ret = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard);
 730             if (ret < 0) {
 731                 ret = errno;
 732                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_ENUMSTD): %s\n", strerror(errno));
 733                 return AVERROR(ret);
 734             }
 735             if (standard.id == s->std_id) {
 736                 av_log(s1, AV_LOG_DEBUG,
 737                        "Current standard: %s, id: %"PRIu64", frameperiod: %d/%d\n",
 738                        standard.name, (uint64_t)standard.id, tpf->numerator, tpf->denominator);
 739                 break;
 740             }
 741         }
 742     } else {
 743         tpf = &streamparm.parm.capture.timeperframe;
 744     }
 745
 746     streamparm.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 747     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_PARM, &streamparm) < 0) {
 748         ret = errno;
 749         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_G_PARM): %s\n", strerror(errno));
 750         return AVERROR(ret);
 751     }
 752
 753     if (framerate_q.num && framerate_q.den) {
 754         if (streamparm.parm.capture.capability & V4L2_CAP_TIMEPERFRAME) {
 755             tpf = &streamparm.parm.capture.timeperframe;
 756
 757             av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Setting time per frame to %d/%d\n",
 758                    framerate_q.den, framerate_q.num);
 759             tpf->numerator   = framerate_q.den;
 760             tpf->denominator = framerate_q.num;
 761
 762             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_PARM, &streamparm) < 0) {
 763                 ret = errno;
 764                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_S_PARM): %s\n", strerror(errno));
 765                 return AVERROR(ret);
 766             }
 767
 768             if (framerate_q.num != tpf->denominator ||
 769                 framerate_q.den != tpf->numerator) {
 770                 av_log(s1, AV_LOG_INFO,
 771                        "The driver changed the time per frame from "
 772                        "%d/%d to %d/%d\n",
 773                        framerate_q.den, framerate_q.num,
 774                        tpf->numerator, tpf->denominator);
 775             }
 776         } else {
 777             av_log(s1, AV_LOG_WARNING,
 778                    "The driver does not allow to change time per frame\n");
 779         }
 780     }
 781     s1->streams[0]->avg_frame_rate.num = tpf->denominator;
 782     s1->streams[0]->avg_frame_rate.den = tpf->numerator;
 783
 784     return 0;
 785 }
 786
 787 static int device_try_init(AVFormatContext *s1,
 788                            enum AVPixelFormat pix_fmt,
 789                            int *width,
 790                            int *height,
 791                            uint32_t *desired_format,
 792                            enum AVCodecID *codec_id)
 793 {
 794     int ret, i;
 795
 796     *desired_format = fmt_ff2v4l(pix_fmt, s1->video_codec_id);
 797
 798     if (*desired_format) {
 799         ret = device_init(s1, width, height, *desired_format);
 800         if (ret < 0) {
 801             *desired_format = 0;
 802             if (ret != AVERROR(EINVAL))
 803                 return ret;
 804         }
 805     }
 806
 807     if (!*desired_format) {
 808         for (i = 0; i<FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
 809             if (s1->video_codec_id == AV_CODEC_ID_NONE ||
 810                 fmt_conversion_table[i].codec_id == s1->video_codec_id) {
 811                 av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Trying to set codec:%s pix_fmt:%s\n",
 812                        avcodec_get_name(fmt_conversion_table[i].codec_id),
 813                        (char *)av_x_if_null(av_get_pix_fmt_name(fmt_conversion_table[i].ff_fmt), "none"));
 814
 815                 *desired_format = fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
 816                 ret = device_init(s1, width, height, *desired_format);
 817                 if (ret >= 0)
 818                     break;
 819                 else if (ret != AVERROR(EINVAL))
 820                     return ret;
 821                 *desired_format = 0;
 822             }
 823         }
 824
 825         if (*desired_format == 0) {
 826             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Cannot find a proper format for "
 827                    "codec '%s' (id %d), pixel format '%s' (id %d)\n",
 828                    avcodec_get_name(s1->video_codec_id), s1->video_codec_id,
 829                    (char *)av_x_if_null(av_get_pix_fmt_name(pix_fmt), "none"), pix_fmt);
 830             ret = AVERROR(EINVAL);
 831         }
 832     }
 833
 834     *codec_id = fmt_v4l2codec(*desired_format);
 835     av_assert0(*codec_id != AV_CODEC_ID_NONE);
 836     return ret;
 837 }
 838
 839 static int v4l2_read_header(AVFormatContext *s1)
 840 {
 841     struct video_data *s = s1->priv_data;
 842     AVStream *st;
 843     int res = 0;
 844     uint32_t desired_format;
 845     enum AVCodecID codec_id = AV_CODEC_ID_NONE;
 846     enum AVPixelFormat pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
 847     struct v4l2_input input = { 0 };
 848
 849     st = avformat_new_stream(s1, NULL);
 850     if (!st)
 851         return AVERROR(ENOMEM);
 852
 853     s->fd = device_open(s1);
 854     if (s->fd < 0)
 855         return s->fd;
 856
 857     /* set tv video input */
 858     av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Selecting input_channel: %d\n", s->channel);
 859     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_INPUT, &s->channel) < 0) {
 860         res = errno;
 861         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_S_INPUT): %s\n", strerror(errno));
 862         return AVERROR(res);
 863     }
 864
 865     input.index = s->channel;
 866     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMINPUT, &input) < 0) {
 867         res = errno;
 868         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_ENUMINPUT): %s\n", strerror(errno));
 869         return AVERROR(res);
 870     }
 871     s->std_id = input.std;
 872     av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "input_channel: %d, input_name: %s\n",
 873            s->channel, input.name);
 874
 875     if (s->list_format) {
 876         list_formats(s1, s->fd, s->list_format);
 877         return AVERROR_EXIT;
 878     }
 879
 880     if (s->list_standard) {
 881         list_standards(s1);
 882         return AVERROR_EXIT;
 883     }
 884
 885     avpriv_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
 886
 887     if (s->pixel_format) {
 888         AVCodec *codec = avcodec_find_decoder_by_name(s->pixel_format);
 889
 890         if (codec)
 891             s1->video_codec_id = codec->id;
 892
 893         pix_fmt = av_get_pix_fmt(s->pixel_format);
 894
 895         if (pix_fmt == AV_PIX_FMT_NONE && !codec) {
 896             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "No such input format: %s.\n",
 897                    s->pixel_format);
 898
 899             return AVERROR(EINVAL);
 900         }
 901     }
 902
 903     if (!s->width && !s->height) {
 904         struct v4l2_format fmt;
 905
 906         av_log(s1, AV_LOG_VERBOSE,
 907                "Querying the device for the current frame size\n");
 908         fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 909         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_FMT, &fmt) < 0) {
 910             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_G_FMT): %s\n",
 911                    strerror(errno));
 912             return AVERROR(errno);
 913         }
 914
 915         s->width  = fmt.fmt.pix.width;
 916         s->height = fmt.fmt.pix.height;
 917         av_log(s1, AV_LOG_VERBOSE,
 918                "Setting frame size to %dx%d\n", s->width, s->height);
 919     }
 920
 921     res = device_try_init(s1, pix_fmt, &s->width, &s->height, &desired_format, &codec_id);
 922     if (res < 0) {
 923         v4l2_close(s->fd);
 924         return res;
 925     }
 926
 927     /* If no pixel_format was specified, the codec_id was not known up
 928      * until now. Set video_codec_id in the context, as codec_id will
 929      * not be available outside this function
 930      */
 931     if (codec_id != AV_CODEC_ID_NONE && s1->video_codec_id == AV_CODEC_ID_NONE)
 932         s1->video_codec_id = codec_id;
 933
 934     if ((res = av_image_check_size(s->width, s->height, 0, s1)) < 0)
 935         return res;
 936
 937     s->frame_format = desired_format;
 938
 939     if ((res = v4l2_set_parameters(s1)) < 0)
 940         return res;
 941
 942     st->codec->pix_fmt = fmt_v4l2ff(desired_format, codec_id);
 943     s->frame_size =
 944         avpicture_get_size(st->codec->pix_fmt, s->width, s->height);
 945
 946     if ((res = mmap_init(s1)) ||
 947         (res = mmap_start(s1)) < 0) {
 948         v4l2_close(s->fd);
 949         return res;
 950     }
 951
 952     s->top_field_first = first_field(s->fd);
 953
 954     st->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
 955     st->codec->codec_id = codec_id;
 956     if (codec_id == AV_CODEC_ID_RAWVIDEO)
 957         st->codec->codec_tag =
 958             avcodec_pix_fmt_to_codec_tag(st->codec->pix_fmt);
 959     if (desired_format == V4L2_PIX_FMT_YVU420)
 960         st->codec->codec_tag = MKTAG('Y', 'V', '1', '2');
 961     st->codec->width = s->width;
 962     st->codec->height = s->height;
 963     st->codec->bit_rate = s->frame_size * av_q2d(st->avg_frame_rate) * 8;
 964
 965     return 0;
 966 }
 967
 968 static int v4l2_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
 969 {
 970     struct video_data *s = s1->priv_data;
 971     AVFrame *frame = s1->streams[0]->codec->coded_frame;
 972     int res;
 973
 974     av_init_packet(pkt);
 975     if ((res = mmap_read_frame(s1, pkt)) < 0) {
 976         return res;
 977     }
 978
 979     if (frame && s->interlaced) {
 980         frame->interlaced_frame = 1;
 981         frame->top_field_first = s->top_field_first;
 982     }
 983
 984     return pkt->size;
 985 }
 986
 987 static int v4l2_read_close(AVFormatContext *s1)
 988 {
 989     struct video_data *s = s1->priv_data;
 990
 991     mmap_close(s);
 992
 993     v4l2_close(s->fd);
 994     return 0;
 995 }
 996
 997 #define OFFSET(x) offsetof(struct video_data, x)
 998 #define DEC AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM
 999
1000 static const AVOption options[] = {
1001     { "standard",     "set TV standard, used only by analog frame grabber",       OFFSET(standard),     AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL }, 0, 0,       DEC },
1002     { "channel",      "set TV channel, used only by frame grabber",               OFFSET(channel),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 },    0, INT_MAX, DEC },
1003     { "video_size",   "set frame size",                                           OFFSET(width),        AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = NULL},  0, 0,   DEC },
1004     { "pixel_format", "set preferred pixel format",                               OFFSET(pixel_format), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
1005     { "input_format", "set preferred pixel format (for raw video) or codec name", OFFSET(pixel_format), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
1006     { "framerate",    "set frame rate",                                           OFFSET(framerate),    AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
1007
1008     { "list_formats", "list available formats and exit",                          OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 },  0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
1009     { "all",          "show all available formats",                               OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_ALLFORMATS  },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
1010     { "raw",          "show only non-compressed formats",                         OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_RAWFORMATS  },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
1011     { "compressed",   "show only compressed formats",                             OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_COMPFORMATS },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
1012
1013     { "list_standards", "list supported standards and exit",                      OFFSET(list_standard), AV_OPT_TYPE_INT,   {.i64 = 0 },  0, 1, DEC, "list_standards" },
1014     { "all",            "show all supported standards",                           OFFSET(list_standard), AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = 1 },  0, 0, DEC, "list_standards" },
1015
1016     { "timestamps",   "set type of timestamps for grabbed frames",                OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
1017     { "ts",           "set type of timestamps for grabbed frames",                OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
1018     { "default",      "use timestamps from the kernel",                           OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_DEFAULT  }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
1019     { "abs",          "use absolute timestamps (wall clock)",                     OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_ABS      }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
1020     { "mono2abs",     "force conversion from monotonic to absolute timestamps",   OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_MONO2ABS }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
1021
1022     { NULL },
1023 };
1024
1025 static const AVClass v4l2_class = {
1026     .class_name = "V4L2 indev",
1027     .item_name  = av_default_item_name,
1028     .option     = options,
1029     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1030 };
1031
1032 AVInputFormat ff_v4l2_demuxer = {
1033     .name           = "video4linux2,v4l2",
1034     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Video4Linux2 device grab"),
1035     .priv_data_size = sizeof(struct video_data),
1036     .read_header    = v4l2_read_header,
1037     .read_packet    = v4l2_read_packet,
1038     .read_close     = v4l2_read_close,
1039     .flags          = AVFMT_NOFILE,
1040     .priv_class     = &v4l2_class,
1041 };