Workaround bug in types.h that has typedef __u64 under #ifndef __STRICT_ANSI__.
[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 "libavformat/avformat.h"
25 #include "libavcodec/dsputil.h"
26 #include <unistd.h>
27 #include <fcntl.h>
28 #include <sys/ioctl.h>
29 #include <sys/mman.h>
30 #include <sys/time.h>
31 #define _LINUX_TIME_H 1
32 #include <linux/videodev.h>
33 #include <time.h>
34 #include <strings.h>
35
36 typedef struct {
37     int fd;
38     int frame_format; /* see VIDEO_PALETTE_xxx */
39     int use_mmap;
40     int width, height;
41     int frame_rate;
42     int frame_rate_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 ret, frame_rate, frame_rate_base;
76     int desired_palette, desired_depth;
77     struct video_tuner tuner;
78     struct video_audio audio;
79     struct video_picture pict;
80     int j;
81     int vformat_num = sizeof(video_formats) / sizeof(video_formats[0]);
82
83     if (ap->width <= 0 || ap->height <= 0) {
84         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Wrong size (%dx%d)\n", ap->width, ap->height);
85         return -1;
86     }
87     if (ap->time_base.den <= 0) {
88         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Wrong time base (%d)\n", ap->time_base.den);
89         return -1;
90     }
91
92     width = ap->width;
93     height = ap->height;
94     frame_rate      = ap->time_base.den;
95     frame_rate_base = ap->time_base.num;
96
97     if((unsigned)width > 32767 || (unsigned)height > 32767) {
98         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Capture size is out of range: %dx%d\n",
99             width, height);
100
101         return -1;
102     }
103
104     st = av_new_stream(s1, 0);
105     if (!st)
106         return AVERROR(ENOMEM);
107     av_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
108
109     s->width = width;
110     s->height = height;
111     s->frame_rate      = frame_rate;
112     s->frame_rate_base = frame_rate_base;
113
114     video_fd = open(s1->filename, O_RDWR);
115     if (video_fd < 0) {
116         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "%s: %s\n", s1->filename, strerror(errno));
117         goto fail;
118     }
119
120     if (ioctl(video_fd,VIDIOCGCAP, &s->video_cap) < 0) {
121         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCGCAP: %s\n", strerror(errno));
122         goto fail;
123     }
124
125     if (!(s->video_cap.type & VID_TYPE_CAPTURE)) {
126         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Fatal: grab device does not handle capture\n");
127         goto fail;
128     }
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 (ap->standard && !ioctl(video_fd, VIDIOCGTUNER, &tuner)) {
142         if (!strcasecmp(ap->standard, "pal"))
143             tuner.mode = VIDEO_MODE_PAL;
144         else if (!strcasecmp(ap->standard, "secam"))
145             tuner.mode = VIDEO_MODE_SECAM;
146         else
147             tuner.mode = VIDEO_MODE_NTSC;
148         ioctl(video_fd, VIDIOCSTUNER, &tuner);
149     }
150
151     /* unmute audio */
152     audio.audio = 0;
153     ioctl(video_fd, VIDIOCGAUDIO, &audio);
154     memcpy(&s->audio_saved, &audio, sizeof(audio));
155     audio.flags &= ~VIDEO_AUDIO_MUTE;
156     ioctl(video_fd, VIDIOCSAUDIO, &audio);
157
158     ioctl(video_fd, VIDIOCGPICT, &pict);
159 #if 0
160     printf("v4l: colour=%d hue=%d brightness=%d constrast=%d whiteness=%d\n",
161            pict.colour,
162            pict.hue,
163            pict.brightness,
164            pict.contrast,
165            pict.whiteness);
166 #endif
167     /* try to choose a suitable video format */
168     pict.palette = desired_palette;
169     pict.depth= desired_depth;
170     if (desired_palette == -1 || (ret = ioctl(video_fd, VIDIOCSPICT, &pict)) < 0) {
171         for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
172             pict.palette = video_formats[j].palette;
173             pict.depth = video_formats[j].depth;
174             if (-1 != ioctl(video_fd, VIDIOCSPICT, &pict))
175                 break;
176         }
177         if (j >= vformat_num)
178             goto fail1;
179     }
180
181     ret = ioctl(video_fd,VIDIOCGMBUF,&s->gb_buffers);
182     if (ret < 0) {
183         /* try to use read based access */
184         struct video_window win;
185         int val;
186
187         win.x = 0;
188         win.y = 0;
189         win.width = width;
190         win.height = height;
191         win.chromakey = -1;
192         win.flags = 0;
193
194         ioctl(video_fd, VIDIOCSWIN, &win);
195
196         s->frame_format = pict.palette;
197
198         val = 1;
199         ioctl(video_fd, VIDIOCCAPTURE, &val);
200
201         s->time_frame = av_gettime() * s->frame_rate / s->frame_rate_base;
202         s->use_mmap = 0;
203     } else {
204         s->video_buf = mmap(0,s->gb_buffers.size,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,video_fd,0);
205         if ((unsigned char*)-1 == s->video_buf) {
206             s->video_buf = mmap(0,s->gb_buffers.size,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_PRIVATE,video_fd,0);
207             if ((unsigned char*)-1 == s->video_buf) {
208                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", strerror(errno));
209                 goto fail;
210             }
211         }
212         s->gb_frame = 0;
213         s->time_frame = av_gettime() * s->frame_rate / s->frame_rate_base;
214
215         /* start to grab the first frame */
216         s->gb_buf.frame = s->gb_frame % s->gb_buffers.frames;
217         s->gb_buf.height = height;
218         s->gb_buf.width = width;
219         s->gb_buf.format = pict.palette;
220
221         ret = ioctl(video_fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf);
222         if (ret < 0) {
223             if (errno != EAGAIN) {
224             fail1:
225                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Fatal: grab device does not support suitable format\n");
226             } else {
227                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR,"Fatal: grab device does not receive any video signal\n");
228             }
229             goto fail;
230         }
231         for (j = 1; j < s->gb_buffers.frames; j++) {
232           s->gb_buf.frame = j;
233           ioctl(video_fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf);
234         }
235         s->frame_format = s->gb_buf.format;
236         s->use_mmap = 1;
237     }
238
239     for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
240         if (s->frame_format == video_formats[j].palette) {
241             frame_size = width * height * video_formats[j].depth / 8;
242             st->codec->pix_fmt = video_formats[j].pix_fmt;
243             break;
244         }
245     }
246
247     if (j >= vformat_num)
248         goto fail;
249
250     s->fd = video_fd;
251     s->frame_size = frame_size;
252
253     st->codec->codec_type = CODEC_TYPE_VIDEO;
254     st->codec->codec_id = CODEC_ID_RAWVIDEO;
255     st->codec->width = width;
256     st->codec->height = height;
257     st->codec->time_base.den      = frame_rate;
258     st->codec->time_base.num = frame_rate_base;
259     st->codec->bit_rate = frame_size * 1/av_q2d(st->codec->time_base) * 8;
260
261     return 0;
262  fail:
263     if (video_fd >= 0)
264         close(video_fd);
265     return AVERROR(EIO);
266 }
267
268 static int v4l_mm_read_picture(VideoData *s, uint8_t *buf)
269 {
270     uint8_t *ptr;
271
272     while (ioctl(s->fd, VIDIOCSYNC, &s->gb_frame) < 0 &&
273            (errno == EAGAIN || errno == EINTR));
274
275     ptr = s->video_buf + s->gb_buffers.offsets[s->gb_frame];
276     memcpy(buf, ptr, s->frame_size);
277
278     /* Setup to capture the next frame */
279     s->gb_buf.frame = s->gb_frame;
280     if (ioctl(s->fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf) < 0) {
281         if (errno == EAGAIN)
282             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot Sync\n");
283         else
284             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCMCAPTURE: %s\n", strerror(errno));
285         return AVERROR(EIO);
286     }
287
288     /* This is now the grabbing frame */
289     s->gb_frame = (s->gb_frame + 1) % s->gb_buffers.frames;
290
291     return s->frame_size;
292 }
293
294 static int grab_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
295 {
296     VideoData *s = s1->priv_data;
297     int64_t curtime, delay;
298     struct timespec ts;
299
300     /* Calculate the time of the next frame */
301     s->time_frame += INT64_C(1000000);
302
303     /* wait based on the frame rate */
304     for(;;) {
305         curtime = av_gettime();
306         delay = s->time_frame  * s->frame_rate_base / s->frame_rate - curtime;
307         if (delay <= 0) {
308             if (delay < INT64_C(-1000000) * s->frame_rate_base / s->frame_rate) {
309                 /* printf("grabbing is %d frames late (dropping)\n", (int) -(delay / 16666)); */
310                 s->time_frame += INT64_C(1000000);
311             }
312             break;
313         }
314         ts.tv_sec = delay / 1000000;
315         ts.tv_nsec = (delay % 1000000) * 1000;
316         nanosleep(&ts, NULL);
317     }
318
319     if (av_new_packet(pkt, s->frame_size) < 0)
320         return AVERROR(EIO);
321
322     pkt->pts = curtime;
323
324     /* read one frame */
325     if (s->use_mmap) {
326         return v4l_mm_read_picture(s, pkt->data);
327     } else {
328         if (read(s->fd, pkt->data, pkt->size) != pkt->size)
329             return AVERROR(EIO);
330         return s->frame_size;
331     }
332 }
333
334 static int grab_read_close(AVFormatContext *s1)
335 {
336     VideoData *s = s1->priv_data;
337
338     if (s->use_mmap)
339         munmap(s->video_buf, s->gb_buffers.size);
340
341     /* mute audio. we must force it because the BTTV driver does not
342        return its state correctly */
343     s->audio_saved.flags |= VIDEO_AUDIO_MUTE;
344     ioctl(s->fd, VIDIOCSAUDIO, &s->audio_saved);
345
346     close(s->fd);
347     return 0;
348 }
349
350 AVInputFormat v4l_demuxer = {
351     "video4linux",
352     NULL_IF_CONFIG_SMALL("video grab"),
353     sizeof(VideoData),
354     NULL,
355     grab_read_header,
356     grab_read_packet,
357     grab_read_close,
358     .flags = AVFMT_NOFILE,
359 };