git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavformat/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 #include "avformat.h"
  30 #include <unistd.h>
  31 #include <fcntl.h>
  32 #include <sys/ioctl.h>
  33 #include <sys/mman.h>
  34 #include <sys/time.h>
  35 #include <asm/types.h>
  36 #include <linux/videodev2.h>
  37 #include <time.h>
  38
  39 static const int desired_video_buffers = 256;
  40
  41 enum io_method {
  42     io_read,
  43     io_mmap,
  44     io_userptr
  45 };
  46
  47 struct video_data {
  48     int fd;
  49     int frame_format; /* V4L2_PIX_FMT_* */
  50     enum io_method io_method;
  51     int width, height;
  52     int frame_rate;
  53     int frame_rate_base;
  54     int frame_size;
  55     int top_field_first;
  56
  57     int buffers;
  58     void **buf_start;
  59     unsigned int *buf_len;
  60 };
  61
  62 struct buff_data {
  63     int index;
  64     int fd;
  65 };
  66
  67 struct fmt_map {
  68     enum PixelFormat ff_fmt;
  69     int32_t v4l2_fmt;
  70 };
  71
  72 static struct fmt_map fmt_conversion_table[] = {
  73     {
  74         .ff_fmt = PIX_FMT_YUV420P,
  75         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUV420,
  76     },
  77     {
  78         .ff_fmt = PIX_FMT_YUV422P,
  79         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUV422P,
  80     },
  81     {
  82         .ff_fmt = PIX_FMT_YUYV422,
  83         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUYV,
  84     },
  85     {
  86         .ff_fmt = PIX_FMT_UYVY422,
  87         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_UYVY,
  88     },
  89     {
  90         .ff_fmt = PIX_FMT_YUV411P,
  91         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUV411P,
  92     },
  93     {
  94         .ff_fmt = PIX_FMT_YUV410P,
  95         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUV410,
  96     },
  97     {
  98         .ff_fmt = PIX_FMT_BGR24,
  99         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_BGR24,
 100     },
 101     {
 102         .ff_fmt = PIX_FMT_RGB24,
 103         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_RGB24,
 104     },
 105     /*
 106     {
 107         .ff_fmt = PIX_FMT_RGB32,
 108         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_BGR32,
 109     },
 110     */
 111     {
 112         .ff_fmt = PIX_FMT_GRAY8,
 113         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_GREY,
 114     },
 115 };
 116
 117 static int device_open(AVFormatContext *ctx, uint32_t *capabilities)
 118 {
 119     struct v4l2_capability cap;
 120     int fd;
 121     int res;
 122
 123     fd = open(ctx->filename, O_RDWR /*| O_NONBLOCK*/, 0);
 124     if (fd < 0) {
 125         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot open video device %s : %s\n",
 126                  ctx->filename, strerror(errno));
 127
 128         return -1;
 129     }
 130
 131     res = ioctl(fd, VIDIOC_QUERYCAP, &cap);
 132     // ENOIOCTLCMD definition only availble on __KERNEL__
 133     if (res < 0 && errno == 515)
 134     {
 135         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "QUERYCAP not implemented, probably V4L device but not supporting V4L2\n");
 136         close(fd);
 137
 138         return -1;
 139     }
 140     if (res < 0) {
 141         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYCAP): %s\n",
 142                  strerror(errno));
 143         close(fd);
 144
 145         return -1;
 146     }
 147     if ((cap.capabilities & V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE) == 0) {
 148         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Not a video capture device\n");
 149         close(fd);
 150
 151         return -1;
 152     }
 153     *capabilities = cap.capabilities;
 154
 155     return fd;
 156 }
 157
 158 static int device_init(AVFormatContext *ctx, int *width, int *height, int pix_fmt)
 159 {
 160     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 161     int fd = s->fd;
 162     struct v4l2_format fmt;
 163     int res;
 164
 165     memset(&fmt, 0, sizeof(struct v4l2_format));
 166     fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 167     fmt.fmt.pix.width = *width;
 168     fmt.fmt.pix.height = *height;
 169     fmt.fmt.pix.pixelformat = pix_fmt;
 170     fmt.fmt.pix.field = V4L2_FIELD_INTERLACED;
 171     res = ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt);
 172     if ((*width != fmt.fmt.pix.width) || (*height != fmt.fmt.pix.height)) {
 173         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);
 174         *width = fmt.fmt.pix.width;
 175         *height = fmt.fmt.pix.height;
 176     }
 177
 178     return res;
 179 }
 180
 181 static int first_field(int fd)
 182 {
 183     int res;
 184     v4l2_std_id std;
 185
 186     res = ioctl(fd, VIDIOC_G_STD, &std);
 187     if (res < 0) {
 188         return 0;
 189     }
 190     if (std & V4L2_STD_NTSC) {
 191         return 0;
 192     }
 193
 194     return 1;
 195 }
 196
 197 static uint32_t fmt_ff2v4l(enum PixelFormat pix_fmt)
 198 {
 199     int i;
 200
 201     for (i = 0; i < sizeof(fmt_conversion_table) / sizeof(struct fmt_map); i++) {
 202         if (fmt_conversion_table[i].ff_fmt == pix_fmt) {
 203             return fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
 204         }
 205     }
 206
 207     return 0;
 208 }
 209
 210 static enum PixelFormat fmt_v4l2ff(uint32_t pix_fmt)
 211 {
 212     int i;
 213
 214     for (i = 0; i < sizeof(fmt_conversion_table) / sizeof(struct fmt_map); i++) {
 215         if (fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt == pix_fmt) {
 216             return fmt_conversion_table[i].ff_fmt;
 217         }
 218     }
 219
 220     return -1;
 221 }
 222
 223 static int mmap_init(AVFormatContext *ctx)
 224 {
 225     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 226     struct v4l2_requestbuffers req;
 227     int i, res;
 228
 229     memset(&req, 0, sizeof(struct v4l2_requestbuffers));
 230     req.count = desired_video_buffers;
 231     req.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 232     req.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
 233     res = ioctl (s->fd, VIDIOC_REQBUFS, &req);
 234     if (res < 0) {
 235         if (errno == EINVAL) {
 236             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Device does not support mmap\n");
 237         } else {
 238             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_REQBUFS)\n");
 239         }
 240
 241         return -1;
 242     }
 243
 244     if (req.count < 2) {
 245         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Insufficient buffer memory\n");
 246
 247         return -1;
 248     }
 249     s->buffers = req.count;
 250     s->buf_start = av_malloc(sizeof(void *) * s->buffers);
 251     if (s->buf_start == NULL) {
 252         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer pointers\n");
 253
 254         return -1;
 255     }
 256     s->buf_len = av_malloc(sizeof(unsigned int) * s->buffers);
 257     if (s->buf_len == NULL) {
 258         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer sizes\n");
 259         av_free(s->buf_start);
 260
 261         return -1;
 262     }
 263
 264     for (i = 0; i < req.count; i++) {
 265         struct v4l2_buffer buf;
 266
 267         memset(&buf, 0, sizeof(struct v4l2_buffer));
 268         buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 269         buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
 270         buf.index = i;
 271         res = ioctl (s->fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf);
 272         if (res < 0) {
 273             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYBUF)\n");
 274
 275             return -1;
 276         }
 277
 278         s->buf_len[i] = buf.length;
 279         if (s->buf_len[i] < s->frame_size) {
 280             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Buffer len [%d] = %d != %d\n", i, s->buf_len[i], s->frame_size);
 281
 282             return -1;
 283         }
 284         s->buf_start[i] = mmap (NULL, buf.length,
 285                         PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, s->fd, buf.m.offset);
 286         if (s->buf_start[i] == MAP_FAILED) {
 287             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", strerror(errno));
 288
 289             return -1;
 290         }
 291     }
 292
 293     return 0;
 294 }
 295
 296 static int read_init(AVFormatContext *ctx)
 297 {
 298     return -1;
 299 }
 300
 301 static void mmap_release_buffer(AVPacket *pkt)
 302 {
 303     struct v4l2_buffer buf;
 304     int res, fd;
 305     struct buff_data *buf_descriptor = pkt->priv;
 306
 307     memset(&buf, 0, sizeof(struct v4l2_buffer));
 308     buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 309     buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
 310     buf.index = buf_descriptor->index;
 311     fd = buf_descriptor->fd;
 312     av_free(buf_descriptor);
 313
 314     res = ioctl (fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
 315     if (res < 0) {
 316         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF)\n");
 317     }
 318     pkt->data = NULL;
 319     pkt->size = 0;
 320 }
 321
 322 static int mmap_read_frame(AVFormatContext *ctx, AVPacket *pkt)
 323 {
 324     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 325     struct v4l2_buffer buf;
 326     struct buff_data *buf_descriptor;
 327     int res;
 328
 329     memset(&buf, 0, sizeof(struct v4l2_buffer));
 330     buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 331     buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
 332
 333     /* FIXME: Some special treatment might be needed in case of loss of signal... */
 334     while ((res = ioctl(s->fd, VIDIOC_DQBUF, &buf)) < 0 &&
 335            ((errno == EAGAIN) || (errno == EINTR)));
 336     if (res < 0) {
 337         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_DQBUF): %s\n", strerror(errno));
 338
 339         return -1;
 340     }
 341     assert (buf.index < s->buffers);
 342     if (buf.bytesused != s->frame_size) {
 343         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "The v4l2 frame is %d bytes, but %d bytes are expected\n", buf.bytesused, s->frame_size);
 344
 345         return -1;
 346     }
 347
 348     /* Image is at s->buff_start[buf.index] */
 349     pkt->data= s->buf_start[buf.index];
 350     pkt->size = buf.bytesused;
 351     pkt->pts = buf.timestamp.tv_sec * INT64_C(1000000) + buf.timestamp.tv_usec;
 352     pkt->destruct = mmap_release_buffer;
 353     buf_descriptor = av_malloc(sizeof(struct buff_data));
 354     if (buf_descriptor == NULL) {
 355         /* Something went wrong... Since av_malloc() failed, we cannot even
 356          * allocate a buffer for memcopying into it
 357          */
 358         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to allocate a buffer descriptor\n");
 359         res = ioctl (s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
 360
 361         return -1;
 362     }
 363     buf_descriptor->fd = s->fd;
 364     buf_descriptor->index = buf.index;
 365     pkt->priv = buf_descriptor;
 366
 367     return s->buf_len[buf.index];
 368 }
 369
 370 static int read_frame(AVFormatContext *ctx, AVPacket *pkt)
 371 {
 372     return -1;
 373 }
 374
 375 static int mmap_start(AVFormatContext *ctx)
 376 {
 377     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 378     enum v4l2_buf_type type;
 379     int i, res;
 380
 381     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
 382         struct v4l2_buffer buf;
 383
 384         memset(&buf, 0, sizeof(struct v4l2_buffer));
 385         buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 386         buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
 387         buf.index  = i;
 388
 389         res = ioctl (s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
 390         if (res < 0) {
 391             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n", strerror(errno));
 392
 393             return -1;
 394         }
 395     }
 396
 397     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 398     res = ioctl (s->fd, VIDIOC_STREAMON, &type);
 399     if (res < 0) {
 400         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_STREAMON): %s\n", strerror(errno));
 401
 402         return -1;
 403     }
 404
 405     return 0;
 406 }
 407
 408 static void mmap_close(struct video_data *s)
 409 {
 410     enum v4l2_buf_type type;
 411     int i;
 412
 413     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 414     /* We do not check for the result, because we could
 415      * not do anything about it anyway...
 416      */
 417     ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMOFF, &type);
 418     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
 419         munmap(s->buf_start[i], s->buf_len[i]);
 420     }
 421     av_free(s->buf_start);
 422     av_free(s->buf_len);
 423 }
 424
 425 static int v4l2_set_parameters( AVFormatContext *s1, AVFormatParameters *ap )
 426 {
 427     struct video_data *s = s1->priv_data;
 428     struct v4l2_input input;
 429     struct v4l2_standard standard;
 430     int i;
 431
 432     /* set tv video input */
 433     memset (&input, 0, sizeof (input));
 434     input.index = ap->channel;
 435     if(ioctl (s->fd, VIDIOC_ENUMINPUT, &input) < 0) {
 436         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "The V4L2 driver ioctl enum input failed:\n");
 437         return AVERROR_IO;
 438     }
 439
 440     av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "The V4L2 driver set input_id: %d, input: %s\n",
 441            ap->channel, input.name);
 442     if(ioctl (s->fd, VIDIOC_S_INPUT, &input.index) < 0 ) {
 443         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "The V4L2 driver ioctl set input(%d) failed\n",
 444             ap->channel);
 445         return AVERROR_IO;
 446     }
 447
 448     av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "The V4L2 driver set standard: %s\n",
 449            ap->standard );
 450     /* set tv standard */
 451     memset (&standard, 0, sizeof (standard));
 452     for(i=0;;i++) {
 453         standard.index = i;
 454         if (ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard) < 0) {
 455             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "The V4L2 driver ioctl set standard(%s) failed\n",
 456                    ap->standard);
 457             return AVERROR_IO;
 458         }
 459
 460         if(!strcasecmp(standard.name, ap->standard)) {
 461             break;
 462         }
 463     }
 464
 465     av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "The V4L2 driver set standard: %s, id: %"PRIu64"\n",
 466            ap->standard, standard.id);
 467     if (ioctl(s->fd, VIDIOC_S_STD, &standard.id) < 0) {
 468         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "The V4L2 driver ioctl set standard(%s) failed\n",
 469             ap->standard);
 470         return AVERROR_IO;
 471     }
 472
 473     return 0;
 474 }
 475
 476 static int v4l2_read_header(AVFormatContext *s1, AVFormatParameters *ap)
 477 {
 478     struct video_data *s = s1->priv_data;
 479     AVStream *st;
 480     int width, height;
 481     int res, frame_rate, frame_rate_base;
 482     uint32_t desired_format, capabilities;
 483
 484     if (ap->width <= 0 || ap->height <= 0 || ap->time_base.den <= 0) {
 485         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Missing/Wrong parameters\n");
 486
 487         return -1;
 488     }
 489
 490     width = ap->width;
 491     height = ap->height;
 492     frame_rate = ap->time_base.den;
 493     frame_rate_base = ap->time_base.num;
 494
 495     if((unsigned)width > 32767 || (unsigned)height > 32767) {
 496         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Wrong size %dx%d\n", width, height);
 497
 498         return -1;
 499     }
 500
 501     st = av_new_stream(s1, 0);
 502     if (!st) {
 503         return AVERROR(ENOMEM);
 504     }
 505     av_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
 506
 507     s->width = width;
 508     s->height = height;
 509     s->frame_rate      = frame_rate;
 510     s->frame_rate_base = frame_rate_base;
 511
 512     capabilities = 0;
 513     s->fd = device_open(s1, &capabilities);
 514     if (s->fd < 0) {
 515         av_free(st);
 516
 517         return AVERROR_IO;
 518     }
 519     av_log(s1, AV_LOG_INFO, "[%d]Capabilities: %x\n", s->fd, capabilities);
 520
 521     desired_format = fmt_ff2v4l(ap->pix_fmt);
 522     if (desired_format == 0 || (device_init(s1, &width, &height, desired_format) < 0)) {
 523         int i, done;
 524
 525         done = 0; i = 0;
 526         while (!done) {
 527             desired_format = fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
 528             if (device_init(s1, &width, &height, desired_format) < 0) {
 529                 desired_format = 0;
 530                 i++;
 531             } else {
 532                done = 1;
 533             }
 534             if (i == sizeof(fmt_conversion_table) / sizeof(struct fmt_map)) {
 535                done = 1;
 536             }
 537         }
 538     }
 539     if (desired_format == 0) {
 540         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Cannot find a proper format.\n");
 541         close(s->fd);
 542         av_free(st);
 543
 544         return AVERROR_IO;
 545     }
 546     s->frame_format = desired_format;
 547
 548     if( v4l2_set_parameters( s1, ap ) < 0 )
 549         return AVERROR_IO;
 550
 551     st->codec->pix_fmt = fmt_v4l2ff(desired_format);
 552     s->frame_size = avpicture_get_size(st->codec->pix_fmt, width, height);
 553     if (capabilities & V4L2_CAP_STREAMING) {
 554         s->io_method = io_mmap;
 555         res = mmap_init(s1);
 556         if (res == 0) {
 557             res = mmap_start(s1);
 558         }
 559     } else {
 560         s->io_method = io_read;
 561         res = read_init(s1);
 562     }
 563     if (res < 0) {
 564         close(s->fd);
 565         av_free(st);
 566
 567         return AVERROR_IO;
 568     }
 569     s->top_field_first = first_field(s->fd);
 570
 571     st->codec->codec_type = CODEC_TYPE_VIDEO;
 572     st->codec->codec_id = CODEC_ID_RAWVIDEO;
 573     st->codec->width = width;
 574     st->codec->height = height;
 575     st->codec->time_base.den = frame_rate;
 576     st->codec->time_base.num = frame_rate_base;
 577     st->codec->bit_rate = s->frame_size * 1/av_q2d(st->codec->time_base) * 8;
 578
 579     return 0;
 580 }
 581
 582 static int v4l2_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
 583 {
 584     struct video_data *s = s1->priv_data;
 585     int res;
 586
 587     if (s->io_method == io_mmap) {
 588         av_init_packet(pkt);
 589         res = mmap_read_frame(s1, pkt);
 590     } else if (s->io_method == io_read) {
 591         if (av_new_packet(pkt, s->frame_size) < 0)
 592             return AVERROR_IO;
 593
 594         res = read_frame(s1, pkt);
 595     } else {
 596         return AVERROR_IO;
 597     }
 598     if (res < 0) {
 599         return AVERROR_IO;
 600     }
 601
 602     if (s1->streams[0]->codec->coded_frame) {
 603         s1->streams[0]->codec->coded_frame->interlaced_frame = 1;
 604         s1->streams[0]->codec->coded_frame->top_field_first = s->top_field_first;
 605     }
 606
 607     return s->frame_size;
 608 }
 609
 610 static int v4l2_read_close(AVFormatContext *s1)
 611 {
 612     struct video_data *s = s1->priv_data;
 613
 614     if (s->io_method == io_mmap) {
 615         mmap_close(s);
 616     }
 617
 618     close(s->fd);
 619     return 0;
 620 }
 621
 622 AVInputFormat v4l2_demuxer = {
 623     "video4linux2",
 624     "video grab",
 625     sizeof(struct video_data),
 626     NULL,
 627     v4l2_read_header,
 628     v4l2_read_packet,
 629     v4l2_read_close,
 630     .flags = AVFMT_NOFILE,
 631 };