sndio: add channels and sample_rate private options.
[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 Libav.
6  *
7  * Libav 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  * Libav 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 Libav; 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 "libavutil/imgutils.h"
26 #include "libavformat/avformat.h"
27 #include "libavcodec/dsputil.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 #include <strings.h>
37
38 typedef struct {
39     int fd;
40     int frame_format; /* see VIDEO_PALETTE_xxx */
41     int use_mmap;
42     AVRational time_base;
43     int64_t time_frame;
44     int frame_size;
45     struct video_capability video_cap;
46     struct video_audio audio_saved;
47     struct video_window video_win;
48     uint8_t *video_buf;
49     struct video_mbuf gb_buffers;
50     struct video_mmap gb_buf;
51     int gb_frame;
52 } VideoData;
53
54 static const struct {
55     int palette;
56     int depth;
57     enum PixelFormat pix_fmt;
58 } video_formats [] = {
59     {.palette = VIDEO_PALETTE_YUV420P, .depth = 12, .pix_fmt = PIX_FMT_YUV420P },
60     {.palette = VIDEO_PALETTE_YUV422,  .depth = 16, .pix_fmt = PIX_FMT_YUYV422 },
61     {.palette = VIDEO_PALETTE_UYVY,    .depth = 16, .pix_fmt = PIX_FMT_UYVY422 },
62     {.palette = VIDEO_PALETTE_YUYV,    .depth = 16, .pix_fmt = PIX_FMT_YUYV422 },
63     /* NOTE: v4l uses BGR24, not RGB24 */
64     {.palette = VIDEO_PALETTE_RGB24,   .depth = 24, .pix_fmt = PIX_FMT_BGR24   },
65     {.palette = VIDEO_PALETTE_RGB565,  .depth = 16, .pix_fmt = PIX_FMT_BGR565  },
66     {.palette = VIDEO_PALETTE_GREY,    .depth = 8,  .pix_fmt = PIX_FMT_GRAY8   },
67 };
68
69
70 static int grab_read_header(AVFormatContext *s1, AVFormatParameters *ap)
71 {
72     VideoData *s = s1->priv_data;
73     AVStream *st;
74     int video_fd;
75     int desired_palette, desired_depth;
76     struct video_tuner tuner;
77     struct video_audio audio;
78     struct video_picture pict;
79     int j;
80     int vformat_num = FF_ARRAY_ELEMS(video_formats);
81
82     if (ap->time_base.den <= 0) {
83         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Wrong time base (%d)\n", ap->time_base.den);
84         return -1;
85     }
86     s->time_base = ap->time_base;
87
88     s->video_win.width = ap->width;
89     s->video_win.height = ap->height;
90
91     st = av_new_stream(s1, 0);
92     if (!st)
93         return AVERROR(ENOMEM);
94     av_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
95
96     video_fd = open(s1->filename, O_RDWR);
97     if (video_fd < 0) {
98         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "%s: %s\n", s1->filename, strerror(errno));
99         goto fail;
100     }
101
102     if (ioctl(video_fd, VIDIOCGCAP, &s->video_cap) < 0) {
103         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCGCAP: %s\n", strerror(errno));
104         goto fail;
105     }
106
107     if (!(s->video_cap.type & VID_TYPE_CAPTURE)) {
108         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Fatal: grab device does not handle capture\n");
109         goto fail;
110     }
111
112     /* no values set, autodetect them */
113     if (s->video_win.width <= 0 || s->video_win.height <= 0) {
114         if (ioctl(video_fd, VIDIOCGWIN, &s->video_win, sizeof(s->video_win)) < 0) {
115             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCGWIN: %s\n", strerror(errno));
116             goto fail;
117         }
118     }
119
120     if(av_image_check_size(s->video_win.width, s->video_win.height, 0, s1) < 0)
121         return -1;
122
123     desired_palette = -1;
124     desired_depth = -1;
125     for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
126         if (ap->pix_fmt == video_formats[j].pix_fmt) {
127             desired_palette = video_formats[j].palette;
128             desired_depth = video_formats[j].depth;
129             break;
130         }
131     }
132
133     /* set tv standard */
134     if (ap->standard && !ioctl(video_fd, VIDIOCGTUNER, &tuner)) {
135         if (!strcasecmp(ap->standard, "pal"))
136             tuner.mode = VIDEO_MODE_PAL;
137         else if (!strcasecmp(ap->standard, "secam"))
138             tuner.mode = VIDEO_MODE_SECAM;
139         else
140             tuner.mode = VIDEO_MODE_NTSC;
141         ioctl(video_fd, VIDIOCSTUNER, &tuner);
142     }
143
144     /* unmute audio */
145     audio.audio = 0;
146     ioctl(video_fd, VIDIOCGAUDIO, &audio);
147     memcpy(&s->audio_saved, &audio, sizeof(audio));
148     audio.flags &= ~VIDEO_AUDIO_MUTE;
149     ioctl(video_fd, VIDIOCSAUDIO, &audio);
150
151     ioctl(video_fd, VIDIOCGPICT, &pict);
152     av_dlog(s1, "v4l: colour=%d hue=%d brightness=%d constrast=%d whiteness=%d\n",
153             pict.colour, pict.hue, pict.brightness, pict.contrast, pict.whiteness);
154     /* try to choose a suitable video format */
155     pict.palette = desired_palette;
156     pict.depth= desired_depth;
157     if (desired_palette == -1 || ioctl(video_fd, VIDIOCSPICT, &pict) < 0) {
158         for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
159             pict.palette = video_formats[j].palette;
160             pict.depth = video_formats[j].depth;
161             if (-1 != ioctl(video_fd, VIDIOCSPICT, &pict))
162                 break;
163         }
164         if (j >= vformat_num)
165             goto fail1;
166     }
167
168     if (ioctl(video_fd, VIDIOCGMBUF, &s->gb_buffers) < 0) {
169         /* try to use read based access */
170         int val;
171
172         s->video_win.x = 0;
173         s->video_win.y = 0;
174         s->video_win.chromakey = -1;
175         s->video_win.flags = 0;
176
177         if (ioctl(video_fd, VIDIOCSWIN, s->video_win) < 0) {
178             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCSWIN: %s\n", strerror(errno));
179             goto fail;
180         }
181
182         s->frame_format = pict.palette;
183
184         val = 1;
185         if (ioctl(video_fd, VIDIOCCAPTURE, &val) < 0) {
186             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCCAPTURE: %s\n", strerror(errno));
187             goto fail;
188         }
189
190         s->time_frame = av_gettime() * s->time_base.den / s->time_base.num;
191         s->use_mmap = 0;
192     } else {
193         s->video_buf = mmap(0, s->gb_buffers.size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, video_fd, 0);
194         if ((unsigned char*)-1 == s->video_buf) {
195             s->video_buf = mmap(0, s->gb_buffers.size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, video_fd, 0);
196             if ((unsigned char*)-1 == s->video_buf) {
197                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", strerror(errno));
198                 goto fail;
199             }
200         }
201         s->gb_frame = 0;
202         s->time_frame = av_gettime() * s->time_base.den / s->time_base.num;
203
204         /* start to grab the first frame */
205         s->gb_buf.frame = s->gb_frame % s->gb_buffers.frames;
206         s->gb_buf.height = s->video_win.height;
207         s->gb_buf.width = s->video_win.width;
208         s->gb_buf.format = pict.palette;
209
210         if (ioctl(video_fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf) < 0) {
211             if (errno != EAGAIN) {
212             fail1:
213                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCMCAPTURE: %s\n", strerror(errno));
214             } else {
215                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Fatal: grab device does not receive any video signal\n");
216             }
217             goto fail;
218         }
219         for (j = 1; j < s->gb_buffers.frames; j++) {
220           s->gb_buf.frame = j;
221           ioctl(video_fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf);
222         }
223         s->frame_format = s->gb_buf.format;
224         s->use_mmap = 1;
225     }
226
227     for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
228         if (s->frame_format == video_formats[j].palette) {
229             s->frame_size = s->video_win.width * s->video_win.height * video_formats[j].depth / 8;
230             st->codec->pix_fmt = video_formats[j].pix_fmt;
231             break;
232         }
233     }
234
235     if (j >= vformat_num)
236         goto fail;
237
238     s->fd = video_fd;
239
240     st->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
241     st->codec->codec_id = CODEC_ID_RAWVIDEO;
242     st->codec->width = s->video_win.width;
243     st->codec->height = s->video_win.height;
244     st->codec->time_base = s->time_base;
245     st->codec->bit_rate = s->frame_size * 1/av_q2d(st->codec->time_base) * 8;
246
247     return 0;
248  fail:
249     if (video_fd >= 0)
250         close(video_fd);
251     return AVERROR(EIO);
252 }
253
254 static int v4l_mm_read_picture(VideoData *s, uint8_t *buf)
255 {
256     uint8_t *ptr;
257
258     while (ioctl(s->fd, VIDIOCSYNC, &s->gb_frame) < 0 &&
259            (errno == EAGAIN || errno == EINTR));
260
261     ptr = s->video_buf + s->gb_buffers.offsets[s->gb_frame];
262     memcpy(buf, ptr, s->frame_size);
263
264     /* Setup to capture the next frame */
265     s->gb_buf.frame = s->gb_frame;
266     if (ioctl(s->fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf) < 0) {
267         if (errno == EAGAIN)
268             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot Sync\n");
269         else
270             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCMCAPTURE: %s\n", strerror(errno));
271         return AVERROR(EIO);
272     }
273
274     /* This is now the grabbing frame */
275     s->gb_frame = (s->gb_frame + 1) % s->gb_buffers.frames;
276
277     return s->frame_size;
278 }
279
280 static int grab_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
281 {
282     VideoData *s = s1->priv_data;
283     int64_t curtime, delay;
284     struct timespec ts;
285
286     /* Calculate the time of the next frame */
287     s->time_frame += INT64_C(1000000);
288
289     /* wait based on the frame rate */
290     for(;;) {
291         curtime = av_gettime();
292         delay = s->time_frame * s->time_base.num / s->time_base.den - curtime;
293         if (delay <= 0) {
294             if (delay < INT64_C(-1000000) * s->time_base.num / s->time_base.den) {
295                 /* printf("grabbing is %d frames late (dropping)\n", (int) -(delay / 16666)); */
296                 s->time_frame += INT64_C(1000000);
297             }
298             break;
299         }
300         ts.tv_sec = delay / 1000000;
301         ts.tv_nsec = (delay % 1000000) * 1000;
302         nanosleep(&ts, NULL);
303     }
304
305     if (av_new_packet(pkt, s->frame_size) < 0)
306         return AVERROR(EIO);
307
308     pkt->pts = curtime;
309
310     /* read one frame */
311     if (s->use_mmap) {
312         return v4l_mm_read_picture(s, pkt->data);
313     } else {
314         if (read(s->fd, pkt->data, pkt->size) != pkt->size)
315             return AVERROR(EIO);
316         return s->frame_size;
317     }
318 }
319
320 static int grab_read_close(AVFormatContext *s1)
321 {
322     VideoData *s = s1->priv_data;
323
324     if (s->use_mmap)
325         munmap(s->video_buf, s->gb_buffers.size);
326
327     /* mute audio. we must force it because the BTTV driver does not
328        return its state correctly */
329     s->audio_saved.flags |= VIDEO_AUDIO_MUTE;
330     ioctl(s->fd, VIDIOCSAUDIO, &s->audio_saved);
331
332     close(s->fd);
333     return 0;
334 }
335
336 AVInputFormat ff_v4l_demuxer = {
337     "video4linux",
338     NULL_IF_CONFIG_SMALL("Video4Linux device grab"),
339     sizeof(VideoData),
340     NULL,
341     grab_read_header,
342     grab_read_packet,
343     grab_read_close,
344     .flags = AVFMT_NOFILE,
345 };