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