2b0ce0c7c735197211e30a3cdfa0c122b85b1d26
[ffmpeg.git] / libavdevice / v4l.c
1 /*
2  * Linux video grab interface
3  * Copyright (c) 2000,2001 Fabrice Bellard.
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 #undef __STRICT_ANSI__ //workaround due to broken kernel headers
23 #include "config.h"
24 #include "libavutil/rational.h"
25 #include "libavformat/avformat.h"
26 #include "libavcodec/dsputil.h"
27 #include <unistd.h>
28 #include <fcntl.h>
29 #include <sys/ioctl.h>
30 #include <sys/mman.h>
31 #include <sys/time.h>
32 #define _LINUX_TIME_H 1
33 #include <linux/videodev.h>
34 #include <time.h>
35 #include <strings.h>
36
37 typedef struct {
38     int fd;
39     int frame_format; /* see VIDEO_PALETTE_xxx */
40     int use_mmap;
41     AVRational time_base;
42     int64_t time_frame;
43     int frame_size;
44     struct video_capability video_cap;
45     struct video_audio audio_saved;
46     struct video_window video_win;
47     uint8_t *video_buf;
48     struct video_mbuf gb_buffers;
49     struct video_mmap gb_buf;
50     int gb_frame;
51 } VideoData;
52
53 static const struct {
54     int palette;
55     int depth;
56     enum PixelFormat pix_fmt;
57 } video_formats [] = {
58     {.palette = VIDEO_PALETTE_YUV420P, .depth = 12, .pix_fmt = PIX_FMT_YUV420P },
59     {.palette = VIDEO_PALETTE_YUV422,  .depth = 16, .pix_fmt = PIX_FMT_YUYV422 },
60     {.palette = VIDEO_PALETTE_UYVY,    .depth = 16, .pix_fmt = PIX_FMT_UYVY422 },
61     {.palette = VIDEO_PALETTE_YUYV,    .depth = 16, .pix_fmt = PIX_FMT_YUYV422 },
62     /* NOTE: v4l uses BGR24, not RGB24 */
63     {.palette = VIDEO_PALETTE_RGB24,   .depth = 24, .pix_fmt = PIX_FMT_BGR24   },
64     {.palette = VIDEO_PALETTE_RGB565,  .depth = 16, .pix_fmt = PIX_FMT_BGR565  },
65     {.palette = VIDEO_PALETTE_GREY,    .depth = 8,  .pix_fmt = PIX_FMT_GRAY8   },
66 };
67
68
69 static int grab_read_header(AVFormatContext *s1, AVFormatParameters *ap)
70 {
71     VideoData *s = s1->priv_data;
72     AVStream *st;
73     int video_fd;
74     int desired_palette, desired_depth;
75     struct video_tuner tuner;
76     struct video_audio audio;
77     struct video_picture pict;
78     int j;
79     int vformat_num = FF_ARRAY_ELEMS(video_formats);
80
81     if (ap->time_base.den <= 0) {
82         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Wrong time base (%d)\n", ap->time_base.den);
83         return -1;
84     }
85     s->time_base = ap->time_base;
86
87     if((unsigned)ap->width > 32767 || (unsigned)ap->height > 32767) {
88         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Capture size is out of range: %dx%d\n",
89             ap->width, ap->height);
90         return -1;
91     }
92     s->video_win.width = ap->width;
93     s->video_win.height = ap->height;
94
95     st = av_new_stream(s1, 0);
96     if (!st)
97         return AVERROR(ENOMEM);
98     av_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
99
100     video_fd = open(s1->filename, O_RDWR);
101     if (video_fd < 0) {
102         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "%s: %s\n", s1->filename, strerror(errno));
103         goto fail;
104     }
105
106     /* no values set, autodetect them */
107     if (s->video_win.width <= 0 || s->video_win.height <= 0) {
108         if (ioctl(video_fd, VIDIOCGWIN, &s->video_win, sizeof(s->video_win)) < 0) {
109             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCGWIN: %s\n", strerror(errno));
110             goto fail;
111         }
112     }
113
114     if (ioctl(video_fd, VIDIOCGCAP, &s->video_cap) < 0) {
115         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCGCAP: %s\n", strerror(errno));
116         goto fail;
117     }
118
119     if (!(s->video_cap.type & VID_TYPE_CAPTURE)) {
120         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Fatal: grab device does not handle capture\n");
121         goto fail;
122     }
123
124     desired_palette = -1;
125     desired_depth = -1;
126     for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
127         if (ap->pix_fmt == video_formats[j].pix_fmt) {
128             desired_palette = video_formats[j].palette;
129             desired_depth = video_formats[j].depth;
130             break;
131         }
132     }
133
134     /* set tv standard */
135     if (ap->standard && !ioctl(video_fd, VIDIOCGTUNER, &tuner)) {
136         if (!strcasecmp(ap->standard, "pal"))
137             tuner.mode = VIDEO_MODE_PAL;
138         else if (!strcasecmp(ap->standard, "secam"))
139             tuner.mode = VIDEO_MODE_SECAM;
140         else
141             tuner.mode = VIDEO_MODE_NTSC;
142         ioctl(video_fd, VIDIOCSTUNER, &tuner);
143     }
144
145     /* unmute audio */
146     audio.audio = 0;
147     ioctl(video_fd, VIDIOCGAUDIO, &audio);
148     memcpy(&s->audio_saved, &audio, sizeof(audio));
149     audio.flags &= ~VIDEO_AUDIO_MUTE;
150     ioctl(video_fd, VIDIOCSAUDIO, &audio);
151
152     ioctl(video_fd, VIDIOCGPICT, &pict);
153 #if 0
154     printf("v4l: colour=%d hue=%d brightness=%d constrast=%d whiteness=%d\n",
155            pict.colour,
156            pict.hue,
157            pict.brightness,
158            pict.contrast,
159            pict.whiteness);
160 #endif
161     /* try to choose a suitable video format */
162     pict.palette = desired_palette;
163     pict.depth= desired_depth;
164     if (desired_palette == -1 || ioctl(video_fd, VIDIOCSPICT, &pict) < 0) {
165         for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
166             pict.palette = video_formats[j].palette;
167             pict.depth = video_formats[j].depth;
168             if (-1 != ioctl(video_fd, VIDIOCSPICT, &pict))
169                 break;
170         }
171         if (j >= vformat_num)
172             goto fail1;
173     }
174
175     if (ioctl(video_fd, VIDIOCGMBUF, &s->gb_buffers) < 0) {
176         /* try to use read based access */
177         int val;
178
179         s->video_win.x = 0;
180         s->video_win.y = 0;
181         s->video_win.chromakey = -1;
182         s->video_win.flags = 0;
183
184         ioctl(video_fd, VIDIOCSWIN, s->video_win);
185
186         s->frame_format = pict.palette;
187
188         val = 1;
189         if (ioctl(video_fd, VIDIOCCAPTURE, &val) < 0) {
190             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCCAPTURE: %s\n", strerror(errno));
191             goto fail;
192         }
193
194         s->time_frame = av_gettime() * s->time_base.den / s->time_base.num;
195         s->use_mmap = 0;
196     } else {
197         s->video_buf = mmap(0, s->gb_buffers.size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, video_fd, 0);
198         if ((unsigned char*)-1 == s->video_buf) {
199             s->video_buf = mmap(0, s->gb_buffers.size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, video_fd, 0);
200             if ((unsigned char*)-1 == s->video_buf) {
201                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", strerror(errno));
202                 goto fail;
203             }
204         }
205         s->gb_frame = 0;
206         s->time_frame = av_gettime() * s->time_base.den / s->time_base.num;
207
208         /* start to grab the first frame */
209         s->gb_buf.frame = s->gb_frame % s->gb_buffers.frames;
210         s->gb_buf.height = s->video_win.height;
211         s->gb_buf.width = s->video_win.width;
212         s->gb_buf.format = pict.palette;
213
214         if (ioctl(video_fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf) < 0) {
215             if (errno != EAGAIN) {
216             fail1:
217                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Fatal: grab device does not support suitable format\n");
218             } else {
219                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Fatal: grab device does not receive any video signal\n");
220             }
221             goto fail;
222         }
223         for (j = 1; j < s->gb_buffers.frames; j++) {
224           s->gb_buf.frame = j;
225           ioctl(video_fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf);
226         }
227         s->frame_format = s->gb_buf.format;
228         s->use_mmap = 1;
229     }
230
231     for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
232         if (s->frame_format == video_formats[j].palette) {
233             s->frame_size = s->video_win.width * s->video_win.height * video_formats[j].depth / 8;
234             st->codec->pix_fmt = video_formats[j].pix_fmt;
235             break;
236         }
237     }
238
239     if (j >= vformat_num)
240         goto fail;
241
242     s->fd = video_fd;
243
244     st->codec->codec_type = CODEC_TYPE_VIDEO;
245     st->codec->codec_id = CODEC_ID_RAWVIDEO;
246     st->codec->width = s->video_win.width;
247     st->codec->height = s->video_win.height;
248     st->codec->time_base = s->time_base;
249     st->codec->bit_rate = s->frame_size * 1/av_q2d(st->codec->time_base) * 8;
250
251     return 0;
252  fail:
253     if (video_fd >= 0)
254         close(video_fd);
255     return AVERROR(EIO);
256 }
257
258 static int v4l_mm_read_picture(VideoData *s, uint8_t *buf)
259 {
260     uint8_t *ptr;
261
262     while (ioctl(s->fd, VIDIOCSYNC, &s->gb_frame) < 0 &&
263            (errno == EAGAIN || errno == EINTR));
264
265     ptr = s->video_buf + s->gb_buffers.offsets[s->gb_frame];
266     memcpy(buf, ptr, s->frame_size);
267
268     /* Setup to capture the next frame */
269     s->gb_buf.frame = s->gb_frame;
270     if (ioctl(s->fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf) < 0) {
271         if (errno == EAGAIN)
272             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot Sync\n");
273         else
274             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCMCAPTURE: %s\n", strerror(errno));
275         return AVERROR(EIO);
276     }
277
278     /* This is now the grabbing frame */
279     s->gb_frame = (s->gb_frame + 1) % s->gb_buffers.frames;
280
281     return s->frame_size;
282 }
283
284 static int grab_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
285 {
286     VideoData *s = s1->priv_data;
287     int64_t curtime, delay;
288     struct timespec ts;
289
290     /* Calculate the time of the next frame */
291     s->time_frame += INT64_C(1000000);
292
293     /* wait based on the frame rate */
294     for(;;) {
295         curtime = av_gettime();
296         delay = s->time_frame * s->time_base.num / s->time_base.den - curtime;
297         if (delay <= 0) {
298             if (delay < INT64_C(-1000000) * s->time_base.num / s->time_base.den) {
299                 /* printf("grabbing is %d frames late (dropping)\n", (int) -(delay / 16666)); */
300                 s->time_frame += INT64_C(1000000);
301             }
302             break;
303         }
304         ts.tv_sec = delay / 1000000;
305         ts.tv_nsec = (delay % 1000000) * 1000;
306         nanosleep(&ts, NULL);
307     }
308
309     if (av_new_packet(pkt, s->frame_size) < 0)
310         return AVERROR(EIO);
311
312     pkt->pts = curtime;
313
314     /* read one frame */
315     if (s->use_mmap) {
316         return v4l_mm_read_picture(s, pkt->data);
317     } else {
318         if (read(s->fd, pkt->data, pkt->size) != pkt->size)
319             return AVERROR(EIO);
320         return s->frame_size;
321     }
322 }
323
324 static int grab_read_close(AVFormatContext *s1)
325 {
326     VideoData *s = s1->priv_data;
327
328     if (s->use_mmap)
329         munmap(s->video_buf, s->gb_buffers.size);
330
331     /* mute audio. we must force it because the BTTV driver does not
332        return its state correctly */
333     s->audio_saved.flags |= VIDEO_AUDIO_MUTE;
334     ioctl(s->fd, VIDIOCSAUDIO, &s->audio_saved);
335
336     close(s->fd);
337     return 0;
338 }
339
340 AVInputFormat v4l_demuxer = {
341     "video4linux",
342     NULL_IF_CONFIG_SMALL("video grab"),
343     sizeof(VideoData),
344     NULL,
345     grab_read_header,
346     grab_read_packet,
347     grab_read_close,
348     .flags = AVFMT_NOFILE,
349 };