d33f7142a0eafa63277bc5263e0ee9420acace37
[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 #undef __STRICT_ANSI__ //workaround due to broken kernel headers
25 #include "config.h"
26 #include "libavutil/rational.h"
27 #include "libavutil/imgutils.h"
28 #include "libavutil/log.h"
29 #include "libavutil/opt.h"
30 #include "libavformat/internal.h"
31 #include "libavcodec/dsputil.h"
32 #include <unistd.h>
33 #include <fcntl.h>
34 #include <sys/ioctl.h>
35 #include <sys/mman.h>
36 #include <sys/time.h>
37 #define _LINUX_TIME_H 1
38 #include <linux/videodev.h>
39 #include <time.h>
40
41 typedef struct {
42     AVClass *class;
43     int fd;
44     int frame_format; /* see VIDEO_PALETTE_xxx */
45     int use_mmap;
46     AVRational time_base;
47     int64_t time_frame;
48     int frame_size;
49     struct video_capability video_cap;
50     struct video_audio audio_saved;
51     struct video_window video_win;
52     uint8_t *video_buf;
53     struct video_mbuf gb_buffers;
54     struct video_mmap gb_buf;
55     int gb_frame;
56     int standard;
57 } VideoData;
58
59 static const struct {
60     int palette;
61     int depth;
62     enum AVPixelFormat pix_fmt;
63 } video_formats [] = {
64     {.palette = VIDEO_PALETTE_YUV420P, .depth = 12, .pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P },
65     {.palette = VIDEO_PALETTE_YUV422,  .depth = 16, .pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUYV422 },
66     {.palette = VIDEO_PALETTE_UYVY,    .depth = 16, .pix_fmt = AV_PIX_FMT_UYVY422 },
67     {.palette = VIDEO_PALETTE_YUYV,    .depth = 16, .pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUYV422 },
68     /* NOTE: v4l uses BGR24, not RGB24 */
69     {.palette = VIDEO_PALETTE_RGB24,   .depth = 24, .pix_fmt = AV_PIX_FMT_BGR24   },
70     {.palette = VIDEO_PALETTE_RGB565,  .depth = 16, .pix_fmt = AV_PIX_FMT_BGR565  },
71     {.palette = VIDEO_PALETTE_GREY,    .depth = 8,  .pix_fmt = AV_PIX_FMT_GRAY8   },
72 };
73
74
75 static int grab_read_header(AVFormatContext *s1, AVFormatParameters *ap)
76 {
77     VideoData *s = s1->priv_data;
78     AVStream *st;
79     int video_fd;
80     int desired_palette, desired_depth;
81     struct video_tuner tuner;
82     struct video_audio audio;
83     struct video_picture pict;
84     int j;
85     int vformat_num = FF_ARRAY_ELEMS(video_formats);
86
87     av_log(s1, AV_LOG_WARNING, "V4L input device is deprecated and will be removed in the next release.");
88
89     if (ap->time_base.den <= 0) {
90         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Wrong time base (%d)\n", ap->time_base.den);
91         return -1;
92     }
93     s->time_base = ap->time_base;
94
95     s->video_win.width = ap->width;
96     s->video_win.height = ap->height;
97
98     st = avformat_new_stream(s1, NULL);
99     if (!st)
100         return AVERROR(ENOMEM);
101     avpriv_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
102
103     video_fd = open(s1->filename, O_RDWR);
104     if (video_fd < 0) {
105         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "%s: %s\n", s1->filename, strerror(errno));
106         goto fail;
107     }
108
109     if (ioctl(video_fd, VIDIOCGCAP, &s->video_cap) < 0) {
110         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCGCAP: %s\n", strerror(errno));
111         goto fail;
112     }
113
114     if (!(s->video_cap.type & VID_TYPE_CAPTURE)) {
115         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Fatal: grab device does not handle capture\n");
116         goto fail;
117     }
118
119     /* no values set, autodetect them */
120     if (s->video_win.width <= 0 || s->video_win.height <= 0) {
121         if (ioctl(video_fd, VIDIOCGWIN, &s->video_win, sizeof(s->video_win)) < 0) {
122             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCGWIN: %s\n", strerror(errno));
123             goto fail;
124         }
125     }
126
127     if(av_image_check_size(s->video_win.width, s->video_win.height, 0, s1) < 0)
128         return -1;
129
130     desired_palette = -1;
131     desired_depth = -1;
132     for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
133         if (ap->pix_fmt == video_formats[j].pix_fmt) {
134             desired_palette = video_formats[j].palette;
135             desired_depth = video_formats[j].depth;
136             break;
137         }
138     }
139
140     /* set tv standard */
141     if (!ioctl(video_fd, VIDIOCGTUNER, &tuner)) {
142         tuner.mode = s->standard;
143         ioctl(video_fd, VIDIOCSTUNER, &tuner);
144     }
145
146     /* unmute audio */
147     audio.audio = 0;
148     ioctl(video_fd, VIDIOCGAUDIO, &audio);
149     memcpy(&s->audio_saved, &audio, sizeof(audio));
150     audio.flags &= ~VIDEO_AUDIO_MUTE;
151     ioctl(video_fd, VIDIOCSAUDIO, &audio);
152
153     ioctl(video_fd, VIDIOCGPICT, &pict);
154     av_dlog(s1, "v4l: colour=%d hue=%d brightness=%d constrast=%d whiteness=%d\n",
155             pict.colour, pict.hue, pict.brightness, pict.contrast, pict.whiteness);
156     /* try to choose a suitable video format */
157     pict.palette = desired_palette;
158     pict.depth= desired_depth;
159     if (desired_palette == -1 || ioctl(video_fd, VIDIOCSPICT, &pict) < 0) {
160         for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
161             pict.palette = video_formats[j].palette;
162             pict.depth = video_formats[j].depth;
163             if (-1 != ioctl(video_fd, VIDIOCSPICT, &pict))
164                 break;
165         }
166         if (j >= vformat_num)
167             goto fail1;
168     }
169
170     if (ioctl(video_fd, VIDIOCGMBUF, &s->gb_buffers) < 0) {
171         /* try to use read based access */
172         int val;
173
174         s->video_win.x = 0;
175         s->video_win.y = 0;
176         s->video_win.chromakey = -1;
177         s->video_win.flags = 0;
178
179         if (ioctl(video_fd, VIDIOCSWIN, s->video_win) < 0) {
180             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCSWIN: %s\n", strerror(errno));
181             goto fail;
182         }
183
184         s->frame_format = pict.palette;
185
186         val = 1;
187         if (ioctl(video_fd, VIDIOCCAPTURE, &val) < 0) {
188             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCCAPTURE: %s\n", strerror(errno));
189             goto fail;
190         }
191
192         s->time_frame = av_gettime() * s->time_base.den / s->time_base.num;
193         s->use_mmap = 0;
194     } else {
195         s->video_buf = mmap(0, s->gb_buffers.size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, video_fd, 0);
196         if ((unsigned char*)-1 == s->video_buf) {
197             s->video_buf = mmap(0, s->gb_buffers.size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, video_fd, 0);
198             if ((unsigned char*)-1 == s->video_buf) {
199                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", strerror(errno));
200                 goto fail;
201             }
202         }
203         s->gb_frame = 0;
204         s->time_frame = av_gettime() * s->time_base.den / s->time_base.num;
205
206         /* start to grab the first frame */
207         s->gb_buf.frame = s->gb_frame % s->gb_buffers.frames;
208         s->gb_buf.height = s->video_win.height;
209         s->gb_buf.width = s->video_win.width;
210         s->gb_buf.format = pict.palette;
211
212         if (ioctl(video_fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf) < 0) {
213             if (errno != EAGAIN) {
214             fail1:
215                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCMCAPTURE: %s\n", strerror(errno));
216             } else {
217                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Fatal: grab device does not receive any video signal\n");
218             }
219             goto fail;
220         }
221         for (j = 1; j < s->gb_buffers.frames; j++) {
222           s->gb_buf.frame = j;
223           ioctl(video_fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf);
224         }
225         s->frame_format = s->gb_buf.format;
226         s->use_mmap = 1;
227     }
228
229     for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
230         if (s->frame_format == video_formats[j].palette) {
231             s->frame_size = s->video_win.width * s->video_win.height * video_formats[j].depth / 8;
232             st->codec->pix_fmt = video_formats[j].pix_fmt;
233             break;
234         }
235     }
236
237     if (j >= vformat_num)
238         goto fail;
239
240     s->fd = video_fd;
241
242     st->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
243     st->codec->codec_id = AV_CODEC_ID_RAWVIDEO;
244     st->codec->width = s->video_win.width;
245     st->codec->height = s->video_win.height;
246     st->codec->time_base = s->time_base;
247     st->codec->bit_rate = s->frame_size * 1/av_q2d(st->codec->time_base) * 8;
248
249     return 0;
250  fail:
251     if (video_fd >= 0)
252         close(video_fd);
253     return AVERROR(EIO);
254 }
255
256 static int v4l_mm_read_picture(VideoData *s, uint8_t *buf)
257 {
258     uint8_t *ptr;
259
260     while (ioctl(s->fd, VIDIOCSYNC, &s->gb_frame) < 0 &&
261            (errno == EAGAIN || errno == EINTR));
262
263     ptr = s->video_buf + s->gb_buffers.offsets[s->gb_frame];
264     memcpy(buf, ptr, s->frame_size);
265
266     /* Setup to capture the next frame */
267     s->gb_buf.frame = s->gb_frame;
268     if (ioctl(s->fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf) < 0) {
269         if (errno == EAGAIN)
270             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot Sync\n");
271         else
272             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCMCAPTURE: %s\n", strerror(errno));
273         return AVERROR(EIO);
274     }
275
276     /* This is now the grabbing frame */
277     s->gb_frame = (s->gb_frame + 1) % s->gb_buffers.frames;
278
279     return s->frame_size;
280 }
281
282 static int grab_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
283 {
284     VideoData *s = s1->priv_data;
285     int64_t curtime, delay;
286     struct timespec ts;
287
288     /* Calculate the time of the next frame */
289     s->time_frame += INT64_C(1000000);
290
291     /* wait based on the frame rate */
292     for(;;) {
293         curtime = av_gettime();
294         delay = s->time_frame * s->time_base.num / s->time_base.den - curtime;
295         if (delay <= 0) {
296             if (delay < INT64_C(-1000000) * s->time_base.num / s->time_base.den) {
297                 /* printf("grabbing is %d frames late (dropping)\n", (int) -(delay / 16666)); */
298                 s->time_frame += INT64_C(1000000);
299             }
300             break;
301         }
302         ts.tv_sec = delay / 1000000;
303         ts.tv_nsec = (delay % 1000000) * 1000;
304         nanosleep(&ts, NULL);
305     }
306
307     if (av_new_packet(pkt, s->frame_size) < 0)
308         return AVERROR(EIO);
309
310     pkt->pts = curtime;
311
312     /* read one frame */
313     if (s->use_mmap) {
314         return v4l_mm_read_picture(s, pkt->data);
315     } else {
316         if (read(s->fd, pkt->data, pkt->size) != pkt->size)
317             return AVERROR(EIO);
318         return s->frame_size;
319     }
320 }
321
322 static int grab_read_close(AVFormatContext *s1)
323 {
324     VideoData *s = s1->priv_data;
325
326     if (s->use_mmap)
327         munmap(s->video_buf, s->gb_buffers.size);
328
329     /* mute audio. we must force it because the BTTV driver does not
330        return its state correctly */
331     s->audio_saved.flags |= VIDEO_AUDIO_MUTE;
332     ioctl(s->fd, VIDIOCSAUDIO, &s->audio_saved);
333
334     close(s->fd);
335     return 0;
336 }
337
338 static const AVOption options[] = {
339     { "standard", "", offsetof(VideoData, standard), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = VIDEO_MODE_NTSC}, VIDEO_MODE_PAL, VIDEO_MODE_NTSC, AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM, "standard" },
340     { "PAL",   "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = VIDEO_MODE_PAL},   0, 0, AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM, "standard" },
341     { "SECAM", "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = VIDEO_MODE_SECAM}, 0, 0, AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM, "standard" },
342     { "NTSC",  "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = VIDEO_MODE_NTSC},  0, 0, AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM, "standard" },
343     { NULL },
344 };
345
346 static const AVClass v4l_class = {
347     .class_name = "V4L indev",
348     .item_name  = av_default_item_name,
349     .option     = options,
350     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
351     .category   = AV_CLASS_CATEGORY_DEVICE_VIDEO_INPUT,
352 };
353
354 AVInputFormat ff_v4l_demuxer = {
355     .name           = "video4linux,v4l",
356     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Video4Linux device grab"),
357     .priv_data_size = sizeof(VideoData),
358     .read_header    = grab_read_header,
359     .read_packet    = grab_read_packet,
360     .read_close     = grab_read_close,
361     .flags          = AVFMT_NOFILE,
362     .priv_class     = &v4l_class,
363 };