Merge remote-tracking branch 'qatar/master'
[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 #include "avdevice.h"
23
24 #if FF_API_V4L
25
26 #undef __STRICT_ANSI__ //workaround due to broken kernel headers
27 #include "config.h"
28 #include "libavutil/rational.h"
29 #include "libavutil/imgutils.h"
30 #include "libavutil/log.h"
31 #include "libavutil/opt.h"
32 #include "libavformat/internal.h"
33 #include "libavcodec/dsputil.h"
34 #include <unistd.h>
35 #include <fcntl.h>
36 #include <sys/ioctl.h>
37 #include <sys/mman.h>
38 #include <sys/time.h>
39 #define _LINUX_TIME_H 1
40 #include <linux/videodev.h>
41 #include <time.h>
42 #include "avdevice.h"
43
44 typedef struct {
45     AVClass *class;
46     int fd;
47     int frame_format; /* see VIDEO_PALETTE_xxx */
48     int use_mmap;
49     AVRational time_base;
50     int64_t time_frame;
51     int frame_size;
52     struct video_capability video_cap;
53     struct video_audio audio_saved;
54     struct video_window video_win;
55     uint8_t *video_buf;
56     struct video_mbuf gb_buffers;
57     struct video_mmap gb_buf;
58     int gb_frame;
59     int standard;
60 } VideoData;
61
62 static const struct {
63     int palette;
64     int depth;
65     enum PixelFormat pix_fmt;
66 } video_formats [] = {
67     {.palette = VIDEO_PALETTE_YUV420P, .depth = 12, .pix_fmt = PIX_FMT_YUV420P },
68     {.palette = VIDEO_PALETTE_YUV422,  .depth = 16, .pix_fmt = PIX_FMT_YUYV422 },
69     {.palette = VIDEO_PALETTE_UYVY,    .depth = 16, .pix_fmt = PIX_FMT_UYVY422 },
70     {.palette = VIDEO_PALETTE_YUYV,    .depth = 16, .pix_fmt = PIX_FMT_YUYV422 },
71     /* NOTE: v4l uses BGR24, not RGB24 */
72     {.palette = VIDEO_PALETTE_RGB24,   .depth = 24, .pix_fmt = PIX_FMT_BGR24   },
73     {.palette = VIDEO_PALETTE_RGB565,  .depth = 16, .pix_fmt = PIX_FMT_BGR565  },
74     {.palette = VIDEO_PALETTE_GREY,    .depth = 8,  .pix_fmt = PIX_FMT_GRAY8   },
75 };
76
77
78 static int grab_read_header(AVFormatContext *s1, AVFormatParameters *ap)
79 {
80     VideoData *s = s1->priv_data;
81     AVStream *st;
82     int video_fd;
83     int desired_palette, desired_depth;
84     struct video_tuner tuner;
85     struct video_audio audio;
86     struct video_picture pict;
87     int j;
88     int vformat_num = FF_ARRAY_ELEMS(video_formats);
89
90     av_log(s1, AV_LOG_WARNING, "V4L input device is deprecated and will be removed in the next release.");
91
92     if (ap->time_base.den <= 0) {
93         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Wrong time base (%d)\n", ap->time_base.den);
94         return -1;
95     }
96     s->time_base = ap->time_base;
97
98     s->video_win.width = ap->width;
99     s->video_win.height = ap->height;
100
101     st = avformat_new_stream(s1, NULL);
102     if (!st)
103         return AVERROR(ENOMEM);
104     avpriv_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
105
106     video_fd = open(s1->filename, O_RDWR);
107     if (video_fd < 0) {
108         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "%s: %s\n", s1->filename, strerror(errno));
109         goto fail;
110     }
111
112     if (ioctl(video_fd, VIDIOCGCAP, &s->video_cap) < 0) {
113         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCGCAP: %s\n", strerror(errno));
114         goto fail;
115     }
116
117     if (!(s->video_cap.type & VID_TYPE_CAPTURE)) {
118         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Fatal: grab device does not handle capture\n");
119         goto fail;
120     }
121
122     /* no values set, autodetect them */
123     if (s->video_win.width <= 0 || s->video_win.height <= 0) {
124         if (ioctl(video_fd, VIDIOCGWIN, &s->video_win, sizeof(s->video_win)) < 0) {
125             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCGWIN: %s\n", strerror(errno));
126             goto fail;
127         }
128     }
129
130     if(av_image_check_size(s->video_win.width, s->video_win.height, 0, s1) < 0)
131         return -1;
132
133     desired_palette = -1;
134     desired_depth = -1;
135     for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
136         if (ap->pix_fmt == video_formats[j].pix_fmt) {
137             desired_palette = video_formats[j].palette;
138             desired_depth = video_formats[j].depth;
139             break;
140         }
141     }
142
143     /* set tv standard */
144     if (!ioctl(video_fd, VIDIOCGTUNER, &tuner)) {
145         tuner.mode = s->standard;
146         ioctl(video_fd, VIDIOCSTUNER, &tuner);
147     }
148
149     /* unmute audio */
150     audio.audio = 0;
151     ioctl(video_fd, VIDIOCGAUDIO, &audio);
152     memcpy(&s->audio_saved, &audio, sizeof(audio));
153     audio.flags &= ~VIDEO_AUDIO_MUTE;
154     ioctl(video_fd, VIDIOCSAUDIO, &audio);
155
156     ioctl(video_fd, VIDIOCGPICT, &pict);
157     av_dlog(s1, "v4l: colour=%d hue=%d brightness=%d constrast=%d whiteness=%d\n",
158             pict.colour, pict.hue, pict.brightness, pict.contrast, pict.whiteness);
159     /* try to choose a suitable video format */
160     pict.palette = desired_palette;
161     pict.depth= desired_depth;
162     if (desired_palette == -1 || ioctl(video_fd, VIDIOCSPICT, &pict) < 0) {
163         for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
164             pict.palette = video_formats[j].palette;
165             pict.depth = video_formats[j].depth;
166             if (-1 != ioctl(video_fd, VIDIOCSPICT, &pict))
167                 break;
168         }
169         if (j >= vformat_num)
170             goto fail1;
171     }
172
173     if (ioctl(video_fd, VIDIOCGMBUF, &s->gb_buffers) < 0) {
174         /* try to use read based access */
175         int val;
176
177         s->video_win.x = 0;
178         s->video_win.y = 0;
179         s->video_win.chromakey = -1;
180         s->video_win.flags = 0;
181
182         if (ioctl(video_fd, VIDIOCSWIN, s->video_win) < 0) {
183             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCSWIN: %s\n", strerror(errno));
184             goto fail;
185         }
186
187         s->frame_format = pict.palette;
188
189         val = 1;
190         if (ioctl(video_fd, VIDIOCCAPTURE, &val) < 0) {
191             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCCAPTURE: %s\n", strerror(errno));
192             goto fail;
193         }
194
195         s->time_frame = av_gettime() * s->time_base.den / s->time_base.num;
196         s->use_mmap = 0;
197     } else {
198         s->video_buf = mmap(0, s->gb_buffers.size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, video_fd, 0);
199         if ((unsigned char*)-1 == s->video_buf) {
200             s->video_buf = mmap(0, s->gb_buffers.size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, video_fd, 0);
201             if ((unsigned char*)-1 == s->video_buf) {
202                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", strerror(errno));
203                 goto fail;
204             }
205         }
206         s->gb_frame = 0;
207         s->time_frame = av_gettime() * s->time_base.den / s->time_base.num;
208
209         /* start to grab the first frame */
210         s->gb_buf.frame = s->gb_frame % s->gb_buffers.frames;
211         s->gb_buf.height = s->video_win.height;
212         s->gb_buf.width = s->video_win.width;
213         s->gb_buf.format = pict.palette;
214
215         if (ioctl(video_fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf) < 0) {
216             if (errno != EAGAIN) {
217             fail1:
218                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCMCAPTURE: %s\n", strerror(errno));
219             } else {
220                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Fatal: grab device does not receive any video signal\n");
221             }
222             goto fail;
223         }
224         for (j = 1; j < s->gb_buffers.frames; j++) {
225           s->gb_buf.frame = j;
226           ioctl(video_fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf);
227         }
228         s->frame_format = s->gb_buf.format;
229         s->use_mmap = 1;
230     }
231
232     for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
233         if (s->frame_format == video_formats[j].palette) {
234             s->frame_size = s->video_win.width * s->video_win.height * video_formats[j].depth / 8;
235             st->codec->pix_fmt = video_formats[j].pix_fmt;
236             break;
237         }
238     }
239
240     if (j >= vformat_num)
241         goto fail;
242
243     s->fd = video_fd;
244
245     st->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
246     st->codec->codec_id = CODEC_ID_RAWVIDEO;
247     st->codec->width = s->video_win.width;
248     st->codec->height = s->video_win.height;
249     st->codec->time_base = s->time_base;
250     st->codec->bit_rate = s->frame_size * 1/av_q2d(st->codec->time_base) * 8;
251
252     return 0;
253  fail:
254     if (video_fd >= 0)
255         close(video_fd);
256     return AVERROR(EIO);
257 }
258
259 static int v4l_mm_read_picture(VideoData *s, uint8_t *buf)
260 {
261     uint8_t *ptr;
262
263     while (ioctl(s->fd, VIDIOCSYNC, &s->gb_frame) < 0 &&
264            (errno == EAGAIN || errno == EINTR));
265
266     ptr = s->video_buf + s->gb_buffers.offsets[s->gb_frame];
267     memcpy(buf, ptr, s->frame_size);
268
269     /* Setup to capture the next frame */
270     s->gb_buf.frame = s->gb_frame;
271     if (ioctl(s->fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf) < 0) {
272         if (errno == EAGAIN)
273             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot Sync\n");
274         else
275             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCMCAPTURE: %s\n", strerror(errno));
276         return AVERROR(EIO);
277     }
278
279     /* This is now the grabbing frame */
280     s->gb_frame = (s->gb_frame + 1) % s->gb_buffers.frames;
281
282     return s->frame_size;
283 }
284
285 static int grab_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
286 {
287     VideoData *s = s1->priv_data;
288     int64_t curtime, delay;
289     struct timespec ts;
290
291     /* Calculate the time of the next frame */
292     s->time_frame += INT64_C(1000000);
293
294     /* wait based on the frame rate */
295     for(;;) {
296         curtime = av_gettime();
297         delay = s->time_frame * s->time_base.num / s->time_base.den - curtime;
298         if (delay <= 0) {
299             if (delay < INT64_C(-1000000) * s->time_base.num / s->time_base.den) {
300                 /* printf("grabbing is %d frames late (dropping)\n", (int) -(delay / 16666)); */
301                 s->time_frame += INT64_C(1000000);
302             }
303             break;
304         }
305         ts.tv_sec = delay / 1000000;
306         ts.tv_nsec = (delay % 1000000) * 1000;
307         nanosleep(&ts, NULL);
308     }
309
310     if (av_new_packet(pkt, s->frame_size) < 0)
311         return AVERROR(EIO);
312
313     pkt->pts = curtime;
314
315     /* read one frame */
316     if (s->use_mmap) {
317         return v4l_mm_read_picture(s, pkt->data);
318     } else {
319         if (read(s->fd, pkt->data, pkt->size) != pkt->size)
320             return AVERROR(EIO);
321         return s->frame_size;
322     }
323 }
324
325 static int grab_read_close(AVFormatContext *s1)
326 {
327     VideoData *s = s1->priv_data;
328
329     if (s->use_mmap)
330         munmap(s->video_buf, s->gb_buffers.size);
331
332     /* mute audio. we must force it because the BTTV driver does not
333        return its state correctly */
334     s->audio_saved.flags |= VIDEO_AUDIO_MUTE;
335     ioctl(s->fd, VIDIOCSAUDIO, &s->audio_saved);
336
337     close(s->fd);
338     return 0;
339 }
340
341 static const AVOption options[] = {
342     { "standard", "", offsetof(VideoData, standard), AV_OPT_TYPE_INT, {.dbl = VIDEO_MODE_NTSC}, VIDEO_MODE_PAL, VIDEO_MODE_NTSC, AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM, "standard" },
343     { "PAL",   "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.dbl = VIDEO_MODE_PAL},   0, 0, AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM, "standard" },
344     { "SECAM", "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.dbl = VIDEO_MODE_SECAM}, 0, 0, AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM, "standard" },
345     { "NTSC",  "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.dbl = VIDEO_MODE_NTSC},  0, 0, AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM, "standard" },
346     { NULL },
347 };
348
349 static const AVClass v4l_class = {
350     .class_name = "V4L indev",
351     .item_name  = av_default_item_name,
352     .option     = options,
353     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
354 };
355
356 AVInputFormat ff_v4l_demuxer = {
357     .name           = "video4linux,v4l",
358     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Video4Linux device grab"),
359     .priv_data_size = sizeof(VideoData),
360     .read_header    = grab_read_header,
361     .read_packet    = grab_read_packet,
362     .read_close     = grab_read_close,
363     .flags          = AVFMT_NOFILE,
364     .priv_class     = &v4l_class,
365 };
366 #endif  /* FF_API_V4L */