Implement size autodetection if one of the width and height
[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, frame_size;
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         ioctl(video_fd, VIDIOCCAPTURE, &val);
190
191         s->time_frame = av_gettime() * s->time_base.den / s->time_base.num;
192         s->use_mmap = 0;
193     } else {
194         s->video_buf = mmap(0,s->gb_buffers.size,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,video_fd,0);
195         if ((unsigned char*)-1 == s->video_buf) {
196             s->video_buf = mmap(0,s->gb_buffers.size,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_PRIVATE,video_fd,0);
197             if ((unsigned char*)-1 == s->video_buf) {
198                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", strerror(errno));
199                 goto fail;
200             }
201         }
202         s->gb_frame = 0;
203         s->time_frame = av_gettime() * s->time_base.den / s->time_base.num;
204
205         /* start to grab the first frame */
206         s->gb_buf.frame = s->gb_frame % s->gb_buffers.frames;
207         s->gb_buf.height = s->video_win.height;
208         s->gb_buf.width = s->video_win.width;
209         s->gb_buf.format = pict.palette;
210
211         if (ioctl(video_fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf) < 0) {
212             if (errno != EAGAIN) {
213             fail1:
214                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Fatal: grab device does not support suitable format\n");
215             } else {
216                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR,"Fatal: grab device does not receive any video signal\n");
217             }
218             goto fail;
219         }
220         for (j = 1; j < s->gb_buffers.frames; j++) {
221           s->gb_buf.frame = j;
222           ioctl(video_fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf);
223         }
224         s->frame_format = s->gb_buf.format;
225         s->use_mmap = 1;
226     }
227
228     for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
229         if (s->frame_format == video_formats[j].palette) {
230             frame_size = s->video_win.width * s->video_win.height * video_formats[j].depth / 8;
231             st->codec->pix_fmt = video_formats[j].pix_fmt;
232             break;
233         }
234     }
235
236     if (j >= vformat_num)
237         goto fail;
238
239     s->fd = video_fd;
240     s->frame_size = frame_size;
241
242     st->codec->codec_type = CODEC_TYPE_VIDEO;
243     st->codec->codec_id = 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 = 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 AVInputFormat v4l_demuxer = {
339     "video4linux",
340     NULL_IF_CONFIG_SMALL("video grab"),
341     sizeof(VideoData),
342     NULL,
343     grab_read_header,
344     grab_read_packet,
345     grab_read_close,
346     .flags = AVFMT_NOFILE,
347 };