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 library is free software; you can redistribute it and/or
  14  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  15  * License as published by the Free Software Foundation; either
  16  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
  17  *
  18  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
  19  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  20  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  21  * Lesser General Public License for more details.
  22  *
  23  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  24  * License along with this library; if not, write to the Free Software
  25  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  26  */
  27 #include "avformat.h"
  28 #include <unistd.h>
  29 #include <fcntl.h>
  30 #include <sys/ioctl.h>
  31 #include <sys/mman.h>
  32 #include <sys/time.h>
  33 #define _LINUX_TIME_H 1
  34 #include <linux/videodev.h>
  35 #include <time.h>
  36
  37 static const int desired_video_buffers = 256;
  38
  39 enum io_method {
  40     io_read,
  41     io_mmap,
  42     io_userptr
  43 };
  44
  45 struct video_data {
  46     int fd;
  47     int frame_format; /* V4L2_PIX_FMT_* */
  48     enum io_method io_method;
  49     int width, height;
  50     int frame_rate;
  51     int frame_rate_base;
  52     int frame_size;
  53     int top_field_first;
  54
  55     int buffers;
  56     void **buf_start;
  57     unsigned int *buf_len;
  58 };
  59
  60 struct fmt_map {
  61     enum PixelFormat ff_fmt;
  62     int32_t v4l2_fmt;
  63 };
  64
  65 static struct fmt_map fmt_conversion_table[] = {
  66     {
  67         .ff_fmt = PIX_FMT_YUV420P,
  68         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUV420,
  69     },
  70     {
  71         .ff_fmt = PIX_FMT_YUV422P,
  72         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUV422P,
  73     },
  74     {
  75         .ff_fmt = PIX_FMT_YUV422,
  76         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUYV,
  77     },
  78     {
  79         .ff_fmt = PIX_FMT_UYVY422,
  80         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_UYVY,
  81     },
  82     {
  83         .ff_fmt = PIX_FMT_YUV411P,
  84         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUV411P,
  85     },
  86     {
  87         .ff_fmt = PIX_FMT_YUV410P,
  88         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUV410,
  89     },
  90     {
  91         .ff_fmt = PIX_FMT_BGR24,
  92         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_BGR24,
  93     },
  94     {
  95         .ff_fmt = PIX_FMT_RGB24,
  96         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_RGB24,
  97     },
  98     /*
  99     {
 100         .ff_fmt = PIX_FMT_RGBA32,
 101         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_BGR32,
 102     },
 103     */
 104     {
 105         .ff_fmt = PIX_FMT_GRAY8,
 106         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_GREY,
 107     },
 108 };
 109
 110 static int device_open(const char *devname, uint32_t *capabilities)
 111 {
 112     struct v4l2_capability cap;
 113     int fd;
 114     int res;
 115
 116     fd = open(devname, O_RDWR /*| O_NONBLOCK*/, 0);
 117     if (fd < 0) {
 118         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot open video device %s : %s\n",
 119                  devname, strerror(errno));
 120
 121         return -1;
 122     }
 123
 124     res = ioctl(fd, VIDIOC_QUERYCAP, &cap);
 125     // ENOIOCTLCMD definition only availble on __KERNEL__
 126     if (res < 0 && errno == 515)
 127     {
 128         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "QUERYCAP not implemented, probably V4L device but not supporting V4L2\n");
 129
 130         return -1;
 131     }
 132     if (res < 0) {
 133         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYCAP): %s\n",
 134                  strerror(errno));
 135
 136         return -1;
 137     }
 138     if ((cap.capabilities & V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE) == 0) {
 139         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Not a video capture device\n");
 140
 141         return -1;
 142     }
 143     *capabilities = cap.capabilities;
 144
 145     return fd;
 146 }
 147
 148 static int device_init(int fd, int width, int height, int pix_fmt)
 149 {
 150     struct v4l2_format fmt;
 151
 152     memset(&fmt, 0, sizeof(struct v4l2_format));
 153     fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 154     fmt.fmt.pix.width = width;
 155     fmt.fmt.pix.height = height;
 156     fmt.fmt.pix.pixelformat = pix_fmt;
 157     fmt.fmt.pix.field = V4L2_FIELD_INTERLACED;
 158     return ioctl (fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt);
 159 }
 160
 161 static int first_field(int fd)
 162 {
 163     int res;
 164     v4l2_std_id std;
 165
 166     res = ioctl(fd, VIDIOC_G_STD, &std);
 167     if (res < 0) {
 168         return 0;
 169     }
 170     if (std & V4L2_STD_NTSC) {
 171         return 0;
 172     }
 173
 174     return 1;
 175 }
 176
 177 static uint32_t fmt_ff2v4l(enum PixelFormat pix_fmt)
 178 {
 179     int i;
 180
 181     for (i = 0; i < sizeof(fmt_conversion_table) / sizeof(struct fmt_map); i++) {
 182         if (fmt_conversion_table[i].ff_fmt == pix_fmt) {
 183             return fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
 184         }
 185     }
 186
 187     return 0;
 188 }
 189
 190 static enum PixelFormat fmt_v4l2ff(uint32_t pix_fmt)
 191 {
 192     int i;
 193
 194     for (i = 0; i < sizeof(fmt_conversion_table) / sizeof(struct fmt_map); i++) {
 195         if (fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt == pix_fmt) {
 196             return fmt_conversion_table[i].ff_fmt;
 197         }
 198     }
 199
 200     return -1;
 201 }
 202
 203 static int mmap_init(struct video_data *s)
 204 {
 205     struct v4l2_requestbuffers req;
 206     int i, res;
 207
 208     memset(&req, 0, sizeof(struct v4l2_requestbuffers));
 209     req.count = desired_video_buffers;
 210     req.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 211     req.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
 212     res = ioctl (s->fd, VIDIOC_REQBUFS, &req);
 213     if (res < 0) {
 214         if (errno == EINVAL) {
 215             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Device does not support mmap\n");
 216         } else {
 217             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_REQBUFS)\n");
 218         }
 219
 220         return -1;
 221     }
 222
 223     if (req.count < 2) {
 224         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Insufficient buffer memory\n");
 225
 226         return -1;
 227     }
 228     s->buffers = req.count;
 229     s->buf_start = av_malloc(sizeof(void *) * s->buffers);
 230     if (s->buf_start == NULL) {
 231         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer pointers\n");
 232
 233         return -1;
 234     }
 235     s->buf_len = av_malloc(sizeof(unsigned int) * s->buffers);
 236     if (s->buf_len == NULL) {
 237         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer sizes\n");
 238         av_free(s->buf_start);
 239
 240         return -1;
 241     }
 242
 243     for (i = 0; i < req.count; i++) {
 244         struct v4l2_buffer buf;
 245
 246         memset(&buf, 0, sizeof(struct v4l2_buffer));
 247         buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 248         buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
 249         buf.index = i;
 250         res = ioctl (s->fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf);
 251         if (res < 0) {
 252             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYBUF)\n");
 253
 254             return -1;
 255         }
 256
 257         s->buf_len[i] = buf.length;
 258         if (s->buf_len[i] < s->frame_size) {
 259             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Buffer len [%d] = %d != %d\n", i, s->buf_len[i], s->frame_size);
 260
 261             return -1;
 262         }
 263         s->buf_start[i] = mmap (NULL, buf.length,
 264                         PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, s->fd, buf.m.offset);
 265         if (s->buf_start[i] == MAP_FAILED) {
 266             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", strerror(errno));
 267
 268             return -1;
 269         }
 270     }
 271
 272     return 0;
 273 }
 274
 275 static int read_init(struct video_data *s)
 276 {
 277     return -1;
 278 }
 279
 280 static int mmap_read_frame(struct video_data *s, void *frame, int64_t *ts)
 281 {
 282     struct v4l2_buffer buf;
 283     int res;
 284
 285     memset(&buf, 0, sizeof(struct v4l2_buffer));
 286     buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 287     buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
 288
 289     /* FIXME: Some special treatment might be needed in case of loss of signal... */
 290     while ((res = ioctl(s->fd, VIDIOC_DQBUF, &buf)) < 0 &&
 291            ((errno == EAGAIN) || (errno == EINTR)));
 292     if (res < 0) {
 293         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_DQBUF): %s\n", strerror(errno));
 294
 295         return -1;
 296     }
 297     assert (buf.index < s->buffers);
 298     assert(buf.bytesused == s->frame_size);
 299     /* Image is at s->buff_start[buf.index] */
 300     memcpy(frame, s->buf_start[buf.index], buf.bytesused);
 301     *ts = buf.timestamp.tv_sec * int64_t_C(1000000) + buf.timestamp.tv_usec;
 302
 303     res = ioctl (s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
 304     if (res < 0) {
 305         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF)\n");
 306
 307         return -1;
 308     }
 309
 310     return s->buf_len[buf.index];
 311 }
 312
 313 static int read_frame(struct video_data *s, void *frame, int64_t *ts)
 314 {
 315     return -1;
 316 }
 317
 318 static int mmap_start(struct video_data *s)
 319 {
 320     enum v4l2_buf_type type;
 321     int i, res;
 322
 323     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
 324         struct v4l2_buffer buf;
 325
 326         memset(&buf, 0, sizeof(struct v4l2_buffer));
 327         buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 328         buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
 329         buf.index  = i;
 330
 331         res = ioctl (s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
 332         if (res < 0) {
 333             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n", strerror(errno));
 334
 335             return -1;
 336         }
 337     }
 338
 339     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 340     res = ioctl (s->fd, VIDIOC_STREAMON, &type);
 341     if (res < 0) {
 342         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_STREAMON): %s\n", strerror(errno));
 343
 344         return -1;
 345     }
 346
 347     return 0;
 348 }
 349
 350 static void mmap_close(struct video_data *s)
 351 {
 352     enum v4l2_buf_type type;
 353     int i;
 354
 355     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 356     /* We do not check for the result, because we could
 357      * not do anything about it anyway...
 358      */
 359     ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMOFF, &type);
 360     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
 361         munmap(s->buf_start[i], s->buf_len[i]);
 362     }
 363     av_free(s->buf_start);
 364     av_free(s->buf_len);
 365 }
 366
 367 static int v4l2_read_header(AVFormatContext *s1, AVFormatParameters *ap)
 368 {
 369     struct video_data *s = s1->priv_data;
 370     AVStream *st;
 371     int width, height;
 372     int res, frame_rate, frame_rate_base;
 373     uint32_t desired_format, capabilities;
 374     const char *video_device;
 375
 376     if (!ap || ap->width <= 0 || ap->height <= 0 || ap->time_base.den <= 0) {
 377         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Missing/Wrong parameters\n");
 378
 379         return -1;
 380     }
 381
 382     width = ap->width;
 383     height = ap->height;
 384     frame_rate = ap->time_base.den;
 385     frame_rate_base = ap->time_base.num;
 386
 387     if((unsigned)width > 32767 || (unsigned)height > 32767) {
 388         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Wrong size %dx%d\n", width, height);
 389
 390         return -1;
 391     }
 392
 393     st = av_new_stream(s1, 0);
 394     if (!st) {
 395         return -ENOMEM;
 396     }
 397     av_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
 398
 399     s->width = width;
 400     s->height = height;
 401     s->frame_rate      = frame_rate;
 402     s->frame_rate_base = frame_rate_base;
 403
 404     video_device = ap->device;
 405     if (!video_device) {
 406         video_device = "/dev/video";
 407     }
 408     capabilities = 0;
 409     s->fd = device_open(video_device, &capabilities);
 410     if (s->fd < 0) {
 411         av_free(st);
 412
 413         return AVERROR_IO;
 414     }
 415     av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "[%d]Capabilities: %x\n", s->fd, capabilities);
 416
 417     desired_format = fmt_ff2v4l(ap->pix_fmt);
 418     if (desired_format == 0 || (device_init(s->fd, width, height, desired_format) < 0)) {
 419         int i, done;
 420
 421         done = 0; i = 0;
 422         while (!done) {
 423             desired_format = fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
 424             if (device_init(s->fd, width, height, desired_format) < 0) {
 425                 desired_format = 0;
 426                 i++;
 427             } else {
 428                done = 1;
 429             }
 430             if (i == sizeof(fmt_conversion_table) / sizeof(struct fmt_map)) {
 431                done = 1;
 432             }
 433         }
 434     }
 435     if (desired_format == 0) {
 436         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Cannot find a proper format.\n");
 437         close(s->fd);
 438         av_free(st);
 439
 440         return AVERROR_IO;
 441     }
 442     s->frame_format = desired_format;
 443
 444     st->codec->pix_fmt = fmt_v4l2ff(desired_format);
 445     s->frame_size = avpicture_get_size(st->codec->pix_fmt, width, height);
 446     if (capabilities & V4L2_CAP_STREAMING) {
 447         s->io_method = io_mmap;
 448         res = mmap_init(s);
 449         res = mmap_start(s);
 450     } else {
 451         s->io_method = io_read;
 452         res = read_init(s);
 453     }
 454     if (res < 0) {
 455         close(s->fd);
 456         av_free(st);
 457
 458         return AVERROR_IO;
 459     }
 460     s->top_field_first = first_field(s->fd);
 461
 462     st->codec->codec_type = CODEC_TYPE_VIDEO;
 463     st->codec->codec_id = CODEC_ID_RAWVIDEO;
 464     st->codec->width = width;
 465     st->codec->height = height;
 466     st->codec->time_base.den = frame_rate;
 467     st->codec->time_base.num = frame_rate_base;
 468     st->codec->bit_rate = s->frame_size * 1/av_q2d(st->codec->time_base) * 8;
 469
 470     return 0;
 471 }
 472
 473 static int v4l2_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
 474 {
 475     struct video_data *s = s1->priv_data;
 476     int res;
 477
 478     if (av_new_packet(pkt, s->frame_size) < 0)
 479         return AVERROR_IO;
 480
 481     if (s->io_method == io_mmap) {
 482         res = mmap_read_frame(s, pkt->data, &pkt->pts);
 483     } else if (s->io_method == io_read) {
 484         res = read_frame(s, pkt->data, &pkt->pts);
 485     } else {
 486         return AVERROR_IO;
 487     }
 488     if (res < 0) {
 489         return AVERROR_IO;
 490     }
 491
 492     if (s1->streams[0]->codec->coded_frame) {
 493         s1->streams[0]->codec->coded_frame->interlaced_frame = 1;
 494         s1->streams[0]->codec->coded_frame->top_field_first = s->top_field_first;
 495     }
 496
 497     return s->frame_size;
 498 }
 499
 500 static int v4l2_read_close(AVFormatContext *s1)
 501 {
 502     struct video_data *s = s1->priv_data;
 503
 504     if (s->io_method == io_mmap) {
 505         mmap_close(s);
 506     }
 507
 508     close(s->fd);
 509     return 0;
 510 }
 511
 512 static AVInputFormat v4l2_format = {
 513     "video4linux2",
 514     "video grab",
 515     sizeof(struct video_data),
 516     NULL,
 517     v4l2_read_header,
 518     v4l2_read_packet,
 519     v4l2_read_close,
 520     .flags = AVFMT_NOFILE,
 521 };
 522
 523 int v4l2_init(void)
 524 {
 525     av_register_input_format(&v4l2_format);
 526     return 0;
 527 }