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 #include <asm/types.h>
  34 #include <linux/videodev2.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         close(fd);
 130
 131         return -1;
 132     }
 133     if (res < 0) {
 134         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYCAP): %s\n",
 135                  strerror(errno));
 136         close(fd);
 137
 138         return -1;
 139     }
 140     if ((cap.capabilities & V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE) == 0) {
 141         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Not a video capture device\n");
 142         close(fd);
 143
 144         return -1;
 145     }
 146     *capabilities = cap.capabilities;
 147
 148     return fd;
 149 }
 150
 151 static int device_init(int fd, int *width, int *height, int pix_fmt)
 152 {
 153     struct v4l2_format fmt;
 154     int res;
 155
 156     memset(&fmt, 0, sizeof(struct v4l2_format));
 157     fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 158     fmt.fmt.pix.width = *width;
 159     fmt.fmt.pix.height = *height;
 160     fmt.fmt.pix.pixelformat = pix_fmt;
 161     fmt.fmt.pix.field = V4L2_FIELD_INTERLACED;
 162     res = ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt);
 163     if ((*width != fmt.fmt.pix.width) || (*height != fmt.fmt.pix.height)) {
 164         av_log(NULL, 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);
 165         *width = fmt.fmt.pix.width;
 166         *height = fmt.fmt.pix.height;
 167     }
 168
 169     return res;
 170 }
 171
 172 static int first_field(int fd)
 173 {
 174     int res;
 175     v4l2_std_id std;
 176
 177     res = ioctl(fd, VIDIOC_G_STD, &std);
 178     if (res < 0) {
 179         return 0;
 180     }
 181     if (std & V4L2_STD_NTSC) {
 182         return 0;
 183     }
 184
 185     return 1;
 186 }
 187
 188 static uint32_t fmt_ff2v4l(enum PixelFormat pix_fmt)
 189 {
 190     int i;
 191
 192     for (i = 0; i < sizeof(fmt_conversion_table) / sizeof(struct fmt_map); i++) {
 193         if (fmt_conversion_table[i].ff_fmt == pix_fmt) {
 194             return fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
 195         }
 196     }
 197
 198     return 0;
 199 }
 200
 201 static enum PixelFormat fmt_v4l2ff(uint32_t pix_fmt)
 202 {
 203     int i;
 204
 205     for (i = 0; i < sizeof(fmt_conversion_table) / sizeof(struct fmt_map); i++) {
 206         if (fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt == pix_fmt) {
 207             return fmt_conversion_table[i].ff_fmt;
 208         }
 209     }
 210
 211     return -1;
 212 }
 213
 214 static int mmap_init(struct video_data *s)
 215 {
 216     struct v4l2_requestbuffers req;
 217     int i, res;
 218
 219     memset(&req, 0, sizeof(struct v4l2_requestbuffers));
 220     req.count = desired_video_buffers;
 221     req.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 222     req.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
 223     res = ioctl (s->fd, VIDIOC_REQBUFS, &req);
 224     if (res < 0) {
 225         if (errno == EINVAL) {
 226             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Device does not support mmap\n");
 227         } else {
 228             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_REQBUFS)\n");
 229         }
 230
 231         return -1;
 232     }
 233
 234     if (req.count < 2) {
 235         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Insufficient buffer memory\n");
 236
 237         return -1;
 238     }
 239     s->buffers = req.count;
 240     s->buf_start = av_malloc(sizeof(void *) * s->buffers);
 241     if (s->buf_start == NULL) {
 242         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer pointers\n");
 243
 244         return -1;
 245     }
 246     s->buf_len = av_malloc(sizeof(unsigned int) * s->buffers);
 247     if (s->buf_len == NULL) {
 248         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer sizes\n");
 249         av_free(s->buf_start);
 250
 251         return -1;
 252     }
 253
 254     for (i = 0; i < req.count; i++) {
 255         struct v4l2_buffer buf;
 256
 257         memset(&buf, 0, sizeof(struct v4l2_buffer));
 258         buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 259         buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
 260         buf.index = i;
 261         res = ioctl (s->fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf);
 262         if (res < 0) {
 263             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYBUF)\n");
 264
 265             return -1;
 266         }
 267
 268         s->buf_len[i] = buf.length;
 269         if (s->buf_len[i] < s->frame_size) {
 270             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Buffer len [%d] = %d != %d\n", i, s->buf_len[i], s->frame_size);
 271
 272             return -1;
 273         }
 274         s->buf_start[i] = mmap (NULL, buf.length,
 275                         PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, s->fd, buf.m.offset);
 276         if (s->buf_start[i] == MAP_FAILED) {
 277             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", strerror(errno));
 278
 279             return -1;
 280         }
 281     }
 282
 283     return 0;
 284 }
 285
 286 static int read_init(struct video_data *s)
 287 {
 288     return -1;
 289 }
 290
 291 static int mmap_read_frame(struct video_data *s, void *frame, int64_t *ts)
 292 {
 293     struct v4l2_buffer buf;
 294     int res;
 295
 296     memset(&buf, 0, sizeof(struct v4l2_buffer));
 297     buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 298     buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
 299
 300     /* FIXME: Some special treatment might be needed in case of loss of signal... */
 301     while ((res = ioctl(s->fd, VIDIOC_DQBUF, &buf)) < 0 &&
 302            ((errno == EAGAIN) || (errno == EINTR)));
 303     if (res < 0) {
 304         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_DQBUF): %s\n", strerror(errno));
 305
 306         return -1;
 307     }
 308     assert (buf.index < s->buffers);
 309     assert(buf.bytesused == s->frame_size);
 310     /* Image is at s->buff_start[buf.index] */
 311     memcpy(frame, s->buf_start[buf.index], buf.bytesused);
 312     *ts = buf.timestamp.tv_sec * int64_t_C(1000000) + buf.timestamp.tv_usec;
 313
 314     res = ioctl (s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
 315     if (res < 0) {
 316         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF)\n");
 317
 318         return -1;
 319     }
 320
 321     return s->buf_len[buf.index];
 322 }
 323
 324 static int read_frame(struct video_data *s, void *frame, int64_t *ts)
 325 {
 326     return -1;
 327 }
 328
 329 static int mmap_start(struct video_data *s)
 330 {
 331     enum v4l2_buf_type type;
 332     int i, res;
 333
 334     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
 335         struct v4l2_buffer buf;
 336
 337         memset(&buf, 0, sizeof(struct v4l2_buffer));
 338         buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 339         buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
 340         buf.index  = i;
 341
 342         res = ioctl (s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
 343         if (res < 0) {
 344             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n", strerror(errno));
 345
 346             return -1;
 347         }
 348     }
 349
 350     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 351     res = ioctl (s->fd, VIDIOC_STREAMON, &type);
 352     if (res < 0) {
 353         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_STREAMON): %s\n", strerror(errno));
 354
 355         return -1;
 356     }
 357
 358     return 0;
 359 }
 360
 361 static void mmap_close(struct video_data *s)
 362 {
 363     enum v4l2_buf_type type;
 364     int i;
 365
 366     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 367     /* We do not check for the result, because we could
 368      * not do anything about it anyway...
 369      */
 370     ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMOFF, &type);
 371     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
 372         munmap(s->buf_start[i], s->buf_len[i]);
 373     }
 374     av_free(s->buf_start);
 375     av_free(s->buf_len);
 376 }
 377
 378 static int v4l2_read_header(AVFormatContext *s1, AVFormatParameters *ap)
 379 {
 380     struct video_data *s = s1->priv_data;
 381     AVStream *st;
 382     int width, height;
 383     int res, frame_rate, frame_rate_base;
 384     uint32_t desired_format, capabilities;
 385     const char *video_device;
 386
 387     if (ap->width <= 0 || ap->height <= 0 || ap->time_base.den <= 0) {
 388         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Missing/Wrong parameters\n");
 389
 390         return -1;
 391     }
 392
 393     width = ap->width;
 394     height = ap->height;
 395     frame_rate = ap->time_base.den;
 396     frame_rate_base = ap->time_base.num;
 397
 398     if((unsigned)width > 32767 || (unsigned)height > 32767) {
 399         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Wrong size %dx%d\n", width, height);
 400
 401         return -1;
 402     }
 403
 404     st = av_new_stream(s1, 0);
 405     if (!st) {
 406         return -ENOMEM;
 407     }
 408     av_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
 409
 410     s->width = width;
 411     s->height = height;
 412     s->frame_rate      = frame_rate;
 413     s->frame_rate_base = frame_rate_base;
 414
 415     video_device = ap->device;
 416     if (!video_device) {
 417         video_device = "/dev/video";
 418     }
 419     capabilities = 0;
 420     s->fd = device_open(video_device, &capabilities);
 421     if (s->fd < 0) {
 422         av_free(st);
 423
 424         return AVERROR_IO;
 425     }
 426     av_log(s1, AV_LOG_INFO, "[%d]Capabilities: %x\n", s->fd, capabilities);
 427
 428     desired_format = fmt_ff2v4l(ap->pix_fmt);
 429     if (desired_format == 0 || (device_init(s->fd, &width, &height, desired_format) < 0)) {
 430         int i, done;
 431
 432         done = 0; i = 0;
 433         while (!done) {
 434             desired_format = fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
 435             if (device_init(s->fd, &width, &height, desired_format) < 0) {
 436                 desired_format = 0;
 437                 i++;
 438             } else {
 439                done = 1;
 440             }
 441             if (i == sizeof(fmt_conversion_table) / sizeof(struct fmt_map)) {
 442                done = 1;
 443             }
 444         }
 445     }
 446     if (desired_format == 0) {
 447         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Cannot find a proper format.\n");
 448         close(s->fd);
 449         av_free(st);
 450
 451         return AVERROR_IO;
 452     }
 453     s->frame_format = desired_format;
 454
 455     st->codec->pix_fmt = fmt_v4l2ff(desired_format);
 456     s->frame_size = avpicture_get_size(st->codec->pix_fmt, width, height);
 457     if (capabilities & V4L2_CAP_STREAMING) {
 458         s->io_method = io_mmap;
 459         res = mmap_init(s);
 460         res = mmap_start(s);
 461     } else {
 462         s->io_method = io_read;
 463         res = read_init(s);
 464     }
 465     if (res < 0) {
 466         close(s->fd);
 467         av_free(st);
 468
 469         return AVERROR_IO;
 470     }
 471     s->top_field_first = first_field(s->fd);
 472
 473     st->codec->codec_type = CODEC_TYPE_VIDEO;
 474     st->codec->codec_id = CODEC_ID_RAWVIDEO;
 475     st->codec->width = width;
 476     st->codec->height = height;
 477     st->codec->time_base.den = frame_rate;
 478     st->codec->time_base.num = frame_rate_base;
 479     st->codec->bit_rate = s->frame_size * 1/av_q2d(st->codec->time_base) * 8;
 480
 481     return 0;
 482 }
 483
 484 static int v4l2_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
 485 {
 486     struct video_data *s = s1->priv_data;
 487     int res;
 488
 489     if (av_new_packet(pkt, s->frame_size) < 0)
 490         return AVERROR_IO;
 491
 492     if (s->io_method == io_mmap) {
 493         res = mmap_read_frame(s, pkt->data, &pkt->pts);
 494     } else if (s->io_method == io_read) {
 495         res = read_frame(s, pkt->data, &pkt->pts);
 496     } else {
 497         return AVERROR_IO;
 498     }
 499     if (res < 0) {
 500         return AVERROR_IO;
 501     }
 502
 503     if (s1->streams[0]->codec->coded_frame) {
 504         s1->streams[0]->codec->coded_frame->interlaced_frame = 1;
 505         s1->streams[0]->codec->coded_frame->top_field_first = s->top_field_first;
 506     }
 507
 508     return s->frame_size;
 509 }
 510
 511 static int v4l2_read_close(AVFormatContext *s1)
 512 {
 513     struct video_data *s = s1->priv_data;
 514
 515     if (s->io_method == io_mmap) {
 516         mmap_close(s);
 517     }
 518
 519     close(s->fd);
 520     return 0;
 521 }
 522
 523 static AVInputFormat v4l2_format = {
 524     "video4linux2",
 525     "video grab",
 526     sizeof(struct video_data),
 527     NULL,
 528     v4l2_read_header,
 529     v4l2_read_packet,
 530     v4l2_read_close,
 531     .flags = AVFMT_NOFILE,
 532 };
 533
 534 int v4l2_init(void)
 535 {
 536     av_register_input_format(&v4l2_format);
 537     return 0;
 538 }