Replace frame_rate and frame_rate_base fields in VideoData with an
[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     int width, height;
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     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 width, height;
74     int video_fd, frame_size;
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->width <= 0 || ap->height <= 0) {
83         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Wrong size (%dx%d)\n", ap->width, ap->height);
84         return -1;
85     }
86     if (ap->time_base.den <= 0) {
87         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Wrong time base (%d)\n", ap->time_base.den);
88         return -1;
89     }
90     s->time_base = ap->time_base;
91
92     width = ap->width;
93     height = ap->height;
94
95     if((unsigned)width > 32767 || (unsigned)height > 32767) {
96         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Capture size is out of range: %dx%d\n",
97             width, height);
98
99         return -1;
100     }
101
102     st = av_new_stream(s1, 0);
103     if (!st)
104         return AVERROR(ENOMEM);
105     av_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
106
107     s->width = width;
108     s->height = height;
109
110     video_fd = open(s1->filename, O_RDWR);
111     if (video_fd < 0) {
112         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "%s: %s\n", s1->filename, strerror(errno));
113         goto fail;
114     }
115
116     if (ioctl(video_fd,VIDIOCGCAP, &s->video_cap) < 0) {
117         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCGCAP: %s\n", strerror(errno));
118         goto fail;
119     }
120
121     if (!(s->video_cap.type & VID_TYPE_CAPTURE)) {
122         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Fatal: grab device does not handle capture\n");
123         goto fail;
124     }
125
126     desired_palette = -1;
127     desired_depth = -1;
128     for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
129         if (ap->pix_fmt == video_formats[j].pix_fmt) {
130             desired_palette = video_formats[j].palette;
131             desired_depth = video_formats[j].depth;
132             break;
133         }
134     }
135
136     /* set tv standard */
137     if (ap->standard && !ioctl(video_fd, VIDIOCGTUNER, &tuner)) {
138         if (!strcasecmp(ap->standard, "pal"))
139             tuner.mode = VIDEO_MODE_PAL;
140         else if (!strcasecmp(ap->standard, "secam"))
141             tuner.mode = VIDEO_MODE_SECAM;
142         else
143             tuner.mode = VIDEO_MODE_NTSC;
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 #if 0
156     printf("v4l: colour=%d hue=%d brightness=%d constrast=%d whiteness=%d\n",
157            pict.colour,
158            pict.hue,
159            pict.brightness,
160            pict.contrast,
161            pict.whiteness);
162 #endif
163     /* try to choose a suitable video format */
164     pict.palette = desired_palette;
165     pict.depth= desired_depth;
166     if (desired_palette == -1 || ioctl(video_fd, VIDIOCSPICT, &pict) < 0) {
167         for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
168             pict.palette = video_formats[j].palette;
169             pict.depth = video_formats[j].depth;
170             if (-1 != ioctl(video_fd, VIDIOCSPICT, &pict))
171                 break;
172         }
173         if (j >= vformat_num)
174             goto fail1;
175     }
176
177     if (ioctl(video_fd,VIDIOCGMBUF,&s->gb_buffers) < 0) {
178         /* try to use read based access */
179         struct video_window win;
180         int val;
181
182         win.x = 0;
183         win.y = 0;
184         win.width = width;
185         win.height = height;
186         win.chromakey = -1;
187         win.flags = 0;
188
189         ioctl(video_fd, VIDIOCSWIN, &win);
190
191         s->frame_format = pict.palette;
192
193         val = 1;
194         ioctl(video_fd, VIDIOCCAPTURE, &val);
195
196         s->time_frame = av_gettime() * s->time_base.den / s->time_base.num;
197         s->use_mmap = 0;
198     } else {
199         s->video_buf = mmap(0,s->gb_buffers.size,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,video_fd,0);
200         if ((unsigned char*)-1 == s->video_buf) {
201             s->video_buf = mmap(0,s->gb_buffers.size,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_PRIVATE,video_fd,0);
202             if ((unsigned char*)-1 == s->video_buf) {
203                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", strerror(errno));
204                 goto fail;
205             }
206         }
207         s->gb_frame = 0;
208         s->time_frame = av_gettime() * s->time_base.den / s->time_base.num;
209
210         /* start to grab the first frame */
211         s->gb_buf.frame = s->gb_frame % s->gb_buffers.frames;
212         s->gb_buf.height = height;
213         s->gb_buf.width = width;
214         s->gb_buf.format = pict.palette;
215
216         if (ioctl(video_fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf) < 0) {
217             if (errno != EAGAIN) {
218             fail1:
219                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Fatal: grab device does not support suitable format\n");
220             } else {
221                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR,"Fatal: grab device does not receive any video signal\n");
222             }
223             goto fail;
224         }
225         for (j = 1; j < s->gb_buffers.frames; j++) {
226           s->gb_buf.frame = j;
227           ioctl(video_fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf);
228         }
229         s->frame_format = s->gb_buf.format;
230         s->use_mmap = 1;
231     }
232
233     for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
234         if (s->frame_format == video_formats[j].palette) {
235             frame_size = width * height * video_formats[j].depth / 8;
236             st->codec->pix_fmt = video_formats[j].pix_fmt;
237             break;
238         }
239     }
240
241     if (j >= vformat_num)
242         goto fail;
243
244     s->fd = video_fd;
245     s->frame_size = frame_size;
246
247     st->codec->codec_type = CODEC_TYPE_VIDEO;
248     st->codec->codec_id = CODEC_ID_RAWVIDEO;
249     st->codec->width = width;
250     st->codec->height = height;
251     st->codec->time_base = s->time_base;
252     st->codec->bit_rate = frame_size * 1/av_q2d(st->codec->time_base) * 8;
253
254     return 0;
255  fail:
256     if (video_fd >= 0)
257         close(video_fd);
258     return AVERROR(EIO);
259 }
260
261 static int v4l_mm_read_picture(VideoData *s, uint8_t *buf)
262 {
263     uint8_t *ptr;
264
265     while (ioctl(s->fd, VIDIOCSYNC, &s->gb_frame) < 0 &&
266            (errno == EAGAIN || errno == EINTR));
267
268     ptr = s->video_buf + s->gb_buffers.offsets[s->gb_frame];
269     memcpy(buf, ptr, s->frame_size);
270
271     /* Setup to capture the next frame */
272     s->gb_buf.frame = s->gb_frame;
273     if (ioctl(s->fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf) < 0) {
274         if (errno == EAGAIN)
275             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot Sync\n");
276         else
277             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCMCAPTURE: %s\n", strerror(errno));
278         return AVERROR(EIO);
279     }
280
281     /* This is now the grabbing frame */
282     s->gb_frame = (s->gb_frame + 1) % s->gb_buffers.frames;
283
284     return s->frame_size;
285 }
286
287 static int grab_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
288 {
289     VideoData *s = s1->priv_data;
290     int64_t curtime, delay;
291     struct timespec ts;
292
293     /* Calculate the time of the next frame */
294     s->time_frame += INT64_C(1000000);
295
296     /* wait based on the frame rate */
297     for(;;) {
298         curtime = av_gettime();
299         delay = s->time_frame * s->time_base.num / s->time_base.den - curtime;
300         if (delay <= 0) {
301             if (delay < INT64_C(-1000000) * s->time_base.num / s->time_base.den) {
302                 /* printf("grabbing is %d frames late (dropping)\n", (int) -(delay / 16666)); */
303                 s->time_frame += INT64_C(1000000);
304             }
305             break;
306         }
307         ts.tv_sec = delay / 1000000;
308         ts.tv_nsec = (delay % 1000000) * 1000;
309         nanosleep(&ts, NULL);
310     }
311
312     if (av_new_packet(pkt, s->frame_size) < 0)
313         return AVERROR(EIO);
314
315     pkt->pts = curtime;
316
317     /* read one frame */
318     if (s->use_mmap) {
319         return v4l_mm_read_picture(s, pkt->data);
320     } else {
321         if (read(s->fd, pkt->data, pkt->size) != pkt->size)
322             return AVERROR(EIO);
323         return s->frame_size;
324     }
325 }
326
327 static int grab_read_close(AVFormatContext *s1)
328 {
329     VideoData *s = s1->priv_data;
330
331     if (s->use_mmap)
332         munmap(s->video_buf, s->gb_buffers.size);
333
334     /* mute audio. we must force it because the BTTV driver does not
335        return its state correctly */
336     s->audio_saved.flags |= VIDEO_AUDIO_MUTE;
337     ioctl(s->fd, VIDIOCSAUDIO, &s->audio_saved);
338
339     close(s->fd);
340     return 0;
341 }
342
343 AVInputFormat v4l_demuxer = {
344     "video4linux",
345     NULL_IF_CONFIG_SMALL("video grab"),
346     sizeof(VideoData),
347     NULL,
348     grab_read_header,
349     grab_read_packet,
350     grab_read_close,
351     .flags = AVFMT_NOFILE,
352 };