avdevice/decklink: remove pthread dependency
[ffmpeg.git] / libavdevice / v4l2.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2000,2001 Fabrice Bellard
3  * Copyright (c) 2006 Luca Abeni
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 /**
23  * @file
24  * Video4Linux2 grab interface
25  *
26  * Part of this file is based on the V4L2 video capture example
27  * (http://linuxtv.org/downloads/v4l-dvb-apis/capture-example.html)
28  *
29  * Thanks to Michael Niedermayer for providing the mapping between
30  * V4L2_PIX_FMT_* and AV_PIX_FMT_*
31  */
32
33 #include <stdatomic.h>
34
35 #include "v4l2-common.h"
36 #include <dirent.h>
37
38 #if CONFIG_LIBV4L2
39 #include <libv4l2.h>
40 #endif
41
42 static const int desired_video_buffers = 256;
43
44 #define V4L_ALLFORMATS  3
45 #define V4L_RAWFORMATS  1
46 #define V4L_COMPFORMATS 2
47
48 /**
49  * Return timestamps to the user exactly as returned by the kernel
50  */
51 #define V4L_TS_DEFAULT  0
52 /**
53  * Autodetect the kind of timestamps returned by the kernel and convert to
54  * absolute (wall clock) timestamps.
55  */
56 #define V4L_TS_ABS      1
57 /**
58  * Assume kernel timestamps are from the monotonic clock and convert to
59  * absolute timestamps.
60  */
61 #define V4L_TS_MONO2ABS 2
62
63 /**
64  * Once the kind of timestamps returned by the kernel have been detected,
65  * the value of the timefilter (NULL or not) determines whether a conversion
66  * takes place.
67  */
68 #define V4L_TS_CONVERT_READY V4L_TS_DEFAULT
69
70 struct video_data {
71     AVClass *class;
72     int fd;
73     int pixelformat; /* V4L2_PIX_FMT_* */
74     int width, height;
75     int frame_size;
76     int interlaced;
77     int top_field_first;
78     int ts_mode;
79     TimeFilter *timefilter;
80     int64_t last_time_m;
81
82     int buffers;
83     atomic_int buffers_queued;
84     void **buf_start;
85     unsigned int *buf_len;
86     char *standard;
87     v4l2_std_id std_id;
88     int channel;
89     char *pixel_format; /**< Set by a private option. */
90     int list_format;    /**< Set by a private option. */
91     int list_standard;  /**< Set by a private option. */
92     char *framerate;    /**< Set by a private option. */
93
94     int use_libv4l2;
95     int (*open_f)(const char *file, int oflag, ...);
96     int (*close_f)(int fd);
97     int (*dup_f)(int fd);
98     int (*ioctl_f)(int fd, unsigned long int request, ...);
99     ssize_t (*read_f)(int fd, void *buffer, size_t n);
100     void *(*mmap_f)(void *start, size_t length, int prot, int flags, int fd, int64_t offset);
101     int (*munmap_f)(void *_start, size_t length);
102 };
103
104 struct buff_data {
105     struct video_data *s;
106     int index;
107 };
108
109 static int device_open(AVFormatContext *ctx)
110 {
111     struct video_data *s = ctx->priv_data;
112     struct v4l2_capability cap;
113     int fd;
114     int err;
115     int flags = O_RDWR;
116
117 #define SET_WRAPPERS(prefix) do {       \
118     s->open_f   = prefix ## open;       \
119     s->close_f  = prefix ## close;      \
120     s->dup_f    = prefix ## dup;        \
121     s->ioctl_f  = prefix ## ioctl;      \
122     s->read_f   = prefix ## read;       \
123     s->mmap_f   = prefix ## mmap;       \
124     s->munmap_f = prefix ## munmap;     \
125 } while (0)
126
127     if (s->use_libv4l2) {
128 #if CONFIG_LIBV4L2
129         SET_WRAPPERS(v4l2_);
130 #else
131         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "libavdevice is not built with libv4l2 support.\n");
132         return AVERROR(EINVAL);
133 #endif
134     } else {
135         SET_WRAPPERS();
136     }
137
138 #define v4l2_open   s->open_f
139 #define v4l2_close  s->close_f
140 #define v4l2_dup    s->dup_f
141 #define v4l2_ioctl  s->ioctl_f
142 #define v4l2_read   s->read_f
143 #define v4l2_mmap   s->mmap_f
144 #define v4l2_munmap s->munmap_f
145
146     if (ctx->flags & AVFMT_FLAG_NONBLOCK) {
147         flags |= O_NONBLOCK;
148     }
149
150     fd = v4l2_open(ctx->filename, flags, 0);
151     if (fd < 0) {
152         err = AVERROR(errno);
153         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot open video device %s: %s\n",
154                ctx->filename, av_err2str(err));
155         return err;
156     }
157
158     if (v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_QUERYCAP, &cap) < 0) {
159         err = AVERROR(errno);
160         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYCAP): %s\n",
161                av_err2str(err));
162         goto fail;
163     }
164
165     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "fd:%d capabilities:%x\n",
166            fd, cap.capabilities);
167
168     if (!(cap.capabilities & V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE)) {
169         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Not a video capture device.\n");
170         err = AVERROR(ENODEV);
171         goto fail;
172     }
173
174     if (!(cap.capabilities & V4L2_CAP_STREAMING)) {
175         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
176                "The device does not support the streaming I/O method.\n");
177         err = AVERROR(ENOSYS);
178         goto fail;
179     }
180
181     return fd;
182
183 fail:
184     v4l2_close(fd);
185     return err;
186 }
187
188 static int device_init(AVFormatContext *ctx, int *width, int *height,
189                        uint32_t pixelformat)
190 {
191     struct video_data *s = ctx->priv_data;
192     struct v4l2_format fmt = { .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE };
193     int res = 0;
194
195     fmt.fmt.pix.width = *width;
196     fmt.fmt.pix.height = *height;
197     fmt.fmt.pix.pixelformat = pixelformat;
198     fmt.fmt.pix.field = V4L2_FIELD_ANY;
199
200     /* Some drivers will fail and return EINVAL when the pixelformat
201        is not supported (even if type field is valid and supported) */
202     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt) < 0)
203         res = AVERROR(errno);
204
205     if ((*width != fmt.fmt.pix.width) || (*height != fmt.fmt.pix.height)) {
206         av_log(ctx, AV_LOG_INFO,
207                "The V4L2 driver changed the video from %dx%d to %dx%d\n",
208                *width, *height, fmt.fmt.pix.width, fmt.fmt.pix.height);
209         *width = fmt.fmt.pix.width;
210         *height = fmt.fmt.pix.height;
211     }
212
213     if (pixelformat != fmt.fmt.pix.pixelformat) {
214         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG,
215                "The V4L2 driver changed the pixel format "
216                "from 0x%08X to 0x%08X\n",
217                pixelformat, fmt.fmt.pix.pixelformat);
218         res = AVERROR(EINVAL);
219     }
220
221     if (fmt.fmt.pix.field == V4L2_FIELD_INTERLACED) {
222         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG,
223                "The V4L2 driver is using the interlaced mode\n");
224         s->interlaced = 1;
225     }
226
227     return res;
228 }
229
230 static int first_field(const struct video_data *s)
231 {
232     int res;
233     v4l2_std_id std;
234
235     res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_STD, &std);
236     if (res < 0)
237         return 0;
238     if (std & V4L2_STD_NTSC)
239         return 0;
240
241     return 1;
242 }
243
244 #if HAVE_STRUCT_V4L2_FRMIVALENUM_DISCRETE
245 static void list_framesizes(AVFormatContext *ctx, uint32_t pixelformat)
246 {
247     const struct video_data *s = ctx->priv_data;
248     struct v4l2_frmsizeenum vfse = { .pixel_format = pixelformat };
249
250     while(!v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUM_FRAMESIZES, &vfse)) {
251         switch (vfse.type) {
252         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_DISCRETE:
253             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, " %ux%u",
254                    vfse.discrete.width, vfse.discrete.height);
255         break;
256         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_CONTINUOUS:
257         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_STEPWISE:
258             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, " {%u-%u, %u}x{%u-%u, %u}",
259                    vfse.stepwise.min_width,
260                    vfse.stepwise.max_width,
261                    vfse.stepwise.step_width,
262                    vfse.stepwise.min_height,
263                    vfse.stepwise.max_height,
264                    vfse.stepwise.step_height);
265         }
266         vfse.index++;
267     }
268 }
269 #endif
270
271 static void list_formats(AVFormatContext *ctx, int type)
272 {
273     const struct video_data *s = ctx->priv_data;
274     struct v4l2_fmtdesc vfd = { .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE };
275
276     while(!v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUM_FMT, &vfd)) {
277         enum AVCodecID codec_id = ff_fmt_v4l2codec(vfd.pixelformat);
278         enum AVPixelFormat pix_fmt = ff_fmt_v4l2ff(vfd.pixelformat, codec_id);
279
280         vfd.index++;
281
282         if (!(vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_COMPRESSED) &&
283             type & V4L_RAWFORMATS) {
284             const char *fmt_name = av_get_pix_fmt_name(pix_fmt);
285             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Raw       : %11s : %20s :",
286                    fmt_name ? fmt_name : "Unsupported",
287                    vfd.description);
288         } else if (vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_COMPRESSED &&
289                    type & V4L_COMPFORMATS) {
290             const AVCodecDescriptor *desc = avcodec_descriptor_get(codec_id);
291             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Compressed: %11s : %20s :",
292                    desc ? desc->name : "Unsupported",
293                    vfd.description);
294         } else {
295             continue;
296         }
297
298 #ifdef V4L2_FMT_FLAG_EMULATED
299         if (vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_EMULATED)
300             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, " Emulated :");
301 #endif
302 #if HAVE_STRUCT_V4L2_FRMIVALENUM_DISCRETE
303         list_framesizes(ctx, vfd.pixelformat);
304 #endif
305         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "\n");
306     }
307 }
308
309 static void list_standards(AVFormatContext *ctx)
310 {
311     int ret;
312     struct video_data *s = ctx->priv_data;
313     struct v4l2_standard standard;
314
315     if (s->std_id == 0)
316         return;
317
318     for (standard.index = 0; ; standard.index++) {
319         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard) < 0) {
320             ret = AVERROR(errno);
321             if (ret == AVERROR(EINVAL)) {
322                 break;
323             } else {
324                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_ENUMSTD): %s\n", av_err2str(ret));
325                 return;
326             }
327         }
328         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "%2d, %16"PRIx64", %s\n",
329                standard.index, (uint64_t)standard.id, standard.name);
330     }
331 }
332
333 static int mmap_init(AVFormatContext *ctx)
334 {
335     int i, res;
336     struct video_data *s = ctx->priv_data;
337     struct v4l2_requestbuffers req = {
338         .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
339         .count  = desired_video_buffers,
340         .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
341     };
342
343     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_REQBUFS, &req) < 0) {
344         res = AVERROR(errno);
345         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_REQBUFS): %s\n", av_err2str(res));
346         return res;
347     }
348
349     if (req.count < 2) {
350         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Insufficient buffer memory\n");
351         return AVERROR(ENOMEM);
352     }
353     s->buffers = req.count;
354     s->buf_start = av_malloc_array(s->buffers, sizeof(void *));
355     if (!s->buf_start) {
356         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer pointers\n");
357         return AVERROR(ENOMEM);
358     }
359     s->buf_len = av_malloc_array(s->buffers, sizeof(unsigned int));
360     if (!s->buf_len) {
361         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer sizes\n");
362         av_freep(&s->buf_start);
363         return AVERROR(ENOMEM);
364     }
365
366     for (i = 0; i < req.count; i++) {
367         struct v4l2_buffer buf = {
368             .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
369             .index  = i,
370             .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
371         };
372         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf) < 0) {
373             res = AVERROR(errno);
374             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYBUF): %s\n", av_err2str(res));
375             return res;
376         }
377
378         s->buf_len[i] = buf.length;
379         if (s->frame_size > 0 && s->buf_len[i] < s->frame_size) {
380             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
381                    "buf_len[%d] = %d < expected frame size %d\n",
382                    i, s->buf_len[i], s->frame_size);
383             return AVERROR(ENOMEM);
384         }
385         s->buf_start[i] = v4l2_mmap(NULL, buf.length,
386                                PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,
387                                s->fd, buf.m.offset);
388
389         if (s->buf_start[i] == MAP_FAILED) {
390             res = AVERROR(errno);
391             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", av_err2str(res));
392             return res;
393         }
394     }
395
396     return 0;
397 }
398
399 static int enqueue_buffer(struct video_data *s, struct v4l2_buffer *buf)
400 {
401     int res = 0;
402
403     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, buf) < 0) {
404         res = AVERROR(errno);
405         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n", av_err2str(res));
406     } else {
407         atomic_fetch_add(&s->buffers_queued, 1);
408     }
409
410     return res;
411 }
412
413 static void mmap_release_buffer(void *opaque, uint8_t *data)
414 {
415     struct v4l2_buffer buf = { 0 };
416     struct buff_data *buf_descriptor = opaque;
417     struct video_data *s = buf_descriptor->s;
418
419     buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
420     buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
421     buf.index = buf_descriptor->index;
422     av_free(buf_descriptor);
423
424     enqueue_buffer(s, &buf);
425 }
426
427 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
428 static int64_t av_gettime_monotonic(void)
429 {
430     return av_gettime_relative();
431 }
432 #endif
433
434 static int init_convert_timestamp(AVFormatContext *ctx, int64_t ts)
435 {
436     struct video_data *s = ctx->priv_data;
437     int64_t now;
438
439     now = av_gettime();
440     if (s->ts_mode == V4L_TS_ABS &&
441         ts <= now + 1 * AV_TIME_BASE && ts >= now - 10 * AV_TIME_BASE) {
442         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Detected absolute timestamps\n");
443         s->ts_mode = V4L_TS_CONVERT_READY;
444         return 0;
445     }
446 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
447     if (ctx->streams[0]->avg_frame_rate.num) {
448         now = av_gettime_monotonic();
449         if (s->ts_mode == V4L_TS_MONO2ABS ||
450             (ts <= now + 1 * AV_TIME_BASE && ts >= now - 10 * AV_TIME_BASE)) {
451             AVRational tb = {AV_TIME_BASE, 1};
452             int64_t period = av_rescale_q(1, tb, ctx->streams[0]->avg_frame_rate);
453             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Detected monotonic timestamps, converting\n");
454             /* microseconds instead of seconds, MHz instead of Hz */
455             s->timefilter = ff_timefilter_new(1, period, 1.0E-6);
456             if (!s->timefilter)
457                 return AVERROR(ENOMEM);
458             s->ts_mode = V4L_TS_CONVERT_READY;
459             return 0;
460         }
461     }
462 #endif
463     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown timestamps\n");
464     return AVERROR(EIO);
465 }
466
467 static int convert_timestamp(AVFormatContext *ctx, int64_t *ts)
468 {
469     struct video_data *s = ctx->priv_data;
470
471     if (s->ts_mode) {
472         int r = init_convert_timestamp(ctx, *ts);
473         if (r < 0)
474             return r;
475     }
476 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
477     if (s->timefilter) {
478         int64_t nowa = av_gettime();
479         int64_t nowm = av_gettime_monotonic();
480         ff_timefilter_update(s->timefilter, nowa, nowm - s->last_time_m);
481         s->last_time_m = nowm;
482         *ts = ff_timefilter_eval(s->timefilter, *ts - nowm);
483     }
484 #endif
485     return 0;
486 }
487
488 static int mmap_read_frame(AVFormatContext *ctx, AVPacket *pkt)
489 {
490     struct video_data *s = ctx->priv_data;
491     struct v4l2_buffer buf = {
492         .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
493         .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
494     };
495     int res;
496
497     pkt->size = 0;
498
499     /* FIXME: Some special treatment might be needed in case of loss of signal... */
500     while ((res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_DQBUF, &buf)) < 0 && (errno == EINTR));
501     if (res < 0) {
502         if (errno == EAGAIN)
503             return AVERROR(EAGAIN);
504
505         res = AVERROR(errno);
506         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_DQBUF): %s\n",
507                av_err2str(res));
508         return res;
509     }
510
511     if (buf.index >= s->buffers) {
512         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid buffer index received.\n");
513         return AVERROR(EINVAL);
514     }
515     atomic_fetch_add(&s->buffers_queued, -1);
516     // always keep at least one buffer queued
517     av_assert0(atomic_load(&s->buffers_queued) >= 1);
518
519 #ifdef V4L2_BUF_FLAG_ERROR
520     if (buf.flags & V4L2_BUF_FLAG_ERROR) {
521         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING,
522                "Dequeued v4l2 buffer contains corrupted data (%d bytes).\n",
523                buf.bytesused);
524         buf.bytesused = 0;
525     } else
526 #endif
527     {
528         /* CPIA is a compressed format and we don't know the exact number of bytes
529          * used by a frame, so set it here as the driver announces it. */
530         if (ctx->video_codec_id == AV_CODEC_ID_CPIA)
531             s->frame_size = buf.bytesused;
532
533         if (s->frame_size > 0 && buf.bytesused != s->frame_size) {
534             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
535                    "Dequeued v4l2 buffer contains %d bytes, but %d were expected. Flags: 0x%08X.\n",
536                    buf.bytesused, s->frame_size, buf.flags);
537             enqueue_buffer(s, &buf);
538             return AVERROR_INVALIDDATA;
539         }
540     }
541
542     /* Image is at s->buff_start[buf.index] */
543     if (atomic_load(&s->buffers_queued) == FFMAX(s->buffers / 8, 1)) {
544         /* when we start getting low on queued buffers, fall back on copying data */
545         res = av_new_packet(pkt, buf.bytesused);
546         if (res < 0) {
547             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Error allocating a packet.\n");
548             enqueue_buffer(s, &buf);
549             return res;
550         }
551         memcpy(pkt->data, s->buf_start[buf.index], buf.bytesused);
552
553         res = enqueue_buffer(s, &buf);
554         if (res) {
555             av_packet_unref(pkt);
556             return res;
557         }
558     } else {
559         struct buff_data *buf_descriptor;
560
561         pkt->data     = s->buf_start[buf.index];
562         pkt->size     = buf.bytesused;
563
564         buf_descriptor = av_malloc(sizeof(struct buff_data));
565         if (!buf_descriptor) {
566             /* Something went wrong... Since av_malloc() failed, we cannot even
567              * allocate a buffer for memcpying into it
568              */
569             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to allocate a buffer descriptor\n");
570             enqueue_buffer(s, &buf);
571
572             return AVERROR(ENOMEM);
573         }
574         buf_descriptor->index = buf.index;
575         buf_descriptor->s     = s;
576
577         pkt->buf = av_buffer_create(pkt->data, pkt->size, mmap_release_buffer,
578                                     buf_descriptor, 0);
579         if (!pkt->buf) {
580             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to create a buffer\n");
581             enqueue_buffer(s, &buf);
582             av_freep(&buf_descriptor);
583             return AVERROR(ENOMEM);
584         }
585     }
586     pkt->pts = buf.timestamp.tv_sec * INT64_C(1000000) + buf.timestamp.tv_usec;
587     convert_timestamp(ctx, &pkt->pts);
588
589     return pkt->size;
590 }
591
592 static int mmap_start(AVFormatContext *ctx)
593 {
594     struct video_data *s = ctx->priv_data;
595     enum v4l2_buf_type type;
596     int i, res;
597
598     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
599         struct v4l2_buffer buf = {
600             .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
601             .index  = i,
602             .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
603         };
604
605         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf) < 0) {
606             res = AVERROR(errno);
607             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n",
608                    av_err2str(res));
609             return res;
610         }
611     }
612     atomic_store(&s->buffers_queued, s->buffers);
613
614     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
615     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMON, &type) < 0) {
616         res = AVERROR(errno);
617         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_STREAMON): %s\n",
618                av_err2str(res));
619         return res;
620     }
621
622     return 0;
623 }
624
625 static void mmap_close(struct video_data *s)
626 {
627     enum v4l2_buf_type type;
628     int i;
629
630     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
631     /* We do not check for the result, because we could
632      * not do anything about it anyway...
633      */
634     v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMOFF, &type);
635     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
636         v4l2_munmap(s->buf_start[i], s->buf_len[i]);
637     }
638     av_freep(&s->buf_start);
639     av_freep(&s->buf_len);
640 }
641
642 static int v4l2_set_parameters(AVFormatContext *ctx)
643 {
644     struct video_data *s = ctx->priv_data;
645     struct v4l2_standard standard = { 0 };
646     struct v4l2_streamparm streamparm = { 0 };
647     struct v4l2_fract *tpf;
648     AVRational framerate_q = { 0 };
649     int i, ret;
650
651     if (s->framerate &&
652         (ret = av_parse_video_rate(&framerate_q, s->framerate)) < 0) {
653         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Could not parse framerate '%s'.\n",
654                s->framerate);
655         return ret;
656     }
657
658     if (s->standard) {
659         if (s->std_id) {
660             ret = 0;
661             av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "Setting standard: %s\n", s->standard);
662             /* set tv standard */
663             for (i = 0; ; i++) {
664                 standard.index = i;
665                 if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard) < 0) {
666                     ret = AVERROR(errno);
667                     break;
668                 }
669                 if (!av_strcasecmp(standard.name, s->standard))
670                     break;
671             }
672             if (ret < 0) {
673                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown or unsupported standard '%s'\n", s->standard);
674                 return ret;
675             }
676
677             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_STD, &standard.id) < 0) {
678                 ret = AVERROR(errno);
679                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_S_STD): %s\n", av_err2str(ret));
680                 return ret;
681             }
682         } else {
683             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING,
684                    "This device does not support any standard\n");
685         }
686     }
687
688     /* get standard */
689     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_STD, &s->std_id) == 0) {
690         tpf = &standard.frameperiod;
691         for (i = 0; ; i++) {
692             standard.index = i;
693             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard) < 0) {
694                 ret = AVERROR(errno);
695                 if (ret == AVERROR(EINVAL)
696 #ifdef ENODATA
697                     || ret == AVERROR(ENODATA)
698 #endif
699                 ) {
700                     tpf = &streamparm.parm.capture.timeperframe;
701                     break;
702                 }
703                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_ENUMSTD): %s\n", av_err2str(ret));
704                 return ret;
705             }
706             if (standard.id == s->std_id) {
707                 av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG,
708                        "Current standard: %s, id: %"PRIx64", frameperiod: %d/%d\n",
709                        standard.name, (uint64_t)standard.id, tpf->numerator, tpf->denominator);
710                 break;
711             }
712         }
713     } else {
714         tpf = &streamparm.parm.capture.timeperframe;
715     }
716
717     streamparm.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
718     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_PARM, &streamparm) < 0) {
719         ret = AVERROR(errno);
720         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "ioctl(VIDIOC_G_PARM): %s\n", av_err2str(ret));
721     } else if (framerate_q.num && framerate_q.den) {
722         if (streamparm.parm.capture.capability & V4L2_CAP_TIMEPERFRAME) {
723             tpf = &streamparm.parm.capture.timeperframe;
724
725             av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "Setting time per frame to %d/%d\n",
726                    framerate_q.den, framerate_q.num);
727             tpf->numerator   = framerate_q.den;
728             tpf->denominator = framerate_q.num;
729
730             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_PARM, &streamparm) < 0) {
731                 ret = AVERROR(errno);
732                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_S_PARM): %s\n",
733                        av_err2str(ret));
734                 return ret;
735             }
736
737             if (framerate_q.num != tpf->denominator ||
738                 framerate_q.den != tpf->numerator) {
739                 av_log(ctx, AV_LOG_INFO,
740                        "The driver changed the time per frame from "
741                        "%d/%d to %d/%d\n",
742                        framerate_q.den, framerate_q.num,
743                        tpf->numerator, tpf->denominator);
744             }
745         } else {
746             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING,
747                    "The driver does not permit changing the time per frame\n");
748         }
749     }
750     if (tpf->denominator > 0 && tpf->numerator > 0) {
751         ctx->streams[0]->avg_frame_rate.num = tpf->denominator;
752         ctx->streams[0]->avg_frame_rate.den = tpf->numerator;
753         ctx->streams[0]->r_frame_rate = ctx->streams[0]->avg_frame_rate;
754     } else
755         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Time per frame unknown\n");
756
757     return 0;
758 }
759
760 static int device_try_init(AVFormatContext *ctx,
761                            enum AVPixelFormat pix_fmt,
762                            int *width,
763                            int *height,
764                            uint32_t *desired_format,
765                            enum AVCodecID *codec_id)
766 {
767     int ret, i;
768
769     *desired_format = ff_fmt_ff2v4l(pix_fmt, ctx->video_codec_id);
770
771     if (*desired_format) {
772         ret = device_init(ctx, width, height, *desired_format);
773         if (ret < 0) {
774             *desired_format = 0;
775             if (ret != AVERROR(EINVAL))
776                 return ret;
777         }
778     }
779
780     if (!*desired_format) {
781         for (i = 0; ff_fmt_conversion_table[i].codec_id != AV_CODEC_ID_NONE; i++) {
782             if (ctx->video_codec_id == AV_CODEC_ID_NONE ||
783                 ff_fmt_conversion_table[i].codec_id == ctx->video_codec_id) {
784                 av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "Trying to set codec:%s pix_fmt:%s\n",
785                        avcodec_get_name(ff_fmt_conversion_table[i].codec_id),
786                        (char *)av_x_if_null(av_get_pix_fmt_name(ff_fmt_conversion_table[i].ff_fmt), "none"));
787
788                 *desired_format = ff_fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
789                 ret = device_init(ctx, width, height, *desired_format);
790                 if (ret >= 0)
791                     break;
792                 else if (ret != AVERROR(EINVAL))
793                     return ret;
794                 *desired_format = 0;
795             }
796         }
797
798         if (*desired_format == 0) {
799             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot find a proper format for "
800                    "codec '%s' (id %d), pixel format '%s' (id %d)\n",
801                    avcodec_get_name(ctx->video_codec_id), ctx->video_codec_id,
802                    (char *)av_x_if_null(av_get_pix_fmt_name(pix_fmt), "none"), pix_fmt);
803             ret = AVERROR(EINVAL);
804         }
805     }
806
807     *codec_id = ff_fmt_v4l2codec(*desired_format);
808     av_assert0(*codec_id != AV_CODEC_ID_NONE);
809     return ret;
810 }
811
812 static int v4l2_read_probe(AVProbeData *p)
813 {
814     if (av_strstart(p->filename, "/dev/video", NULL))
815         return AVPROBE_SCORE_MAX - 1;
816     return 0;
817 }
818
819 static int v4l2_read_header(AVFormatContext *ctx)
820 {
821     struct video_data *s = ctx->priv_data;
822     AVStream *st;
823     int res = 0;
824     uint32_t desired_format;
825     enum AVCodecID codec_id = AV_CODEC_ID_NONE;
826     enum AVPixelFormat pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
827     struct v4l2_input input = { 0 };
828
829     st = avformat_new_stream(ctx, NULL);
830     if (!st)
831         return AVERROR(ENOMEM);
832
833 #if CONFIG_LIBV4L2
834     /* silence libv4l2 logging. if fopen() fails v4l2_log_file will be NULL
835        and errors will get sent to stderr */
836     if (s->use_libv4l2)
837         v4l2_log_file = fopen("/dev/null", "w");
838 #endif
839
840     s->fd = device_open(ctx);
841     if (s->fd < 0)
842         return s->fd;
843
844     if (s->channel != -1) {
845         /* set video input */
846         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "Selecting input_channel: %d\n", s->channel);
847         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_INPUT, &s->channel) < 0) {
848             res = AVERROR(errno);
849             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_S_INPUT): %s\n", av_err2str(res));
850             goto fail;
851         }
852     } else {
853         /* get current video input */
854         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_INPUT, &s->channel) < 0) {
855             res = AVERROR(errno);
856             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_G_INPUT): %s\n", av_err2str(res));
857             goto fail;
858         }
859     }
860
861     /* enum input */
862     input.index = s->channel;
863     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMINPUT, &input) < 0) {
864         res = AVERROR(errno);
865         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_ENUMINPUT): %s\n", av_err2str(res));
866         goto fail;
867     }
868     s->std_id = input.std;
869     av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "Current input_channel: %d, input_name: %s, input_std: %"PRIx64"\n",
870            s->channel, input.name, (uint64_t)input.std);
871
872     if (s->list_format) {
873         list_formats(ctx, s->list_format);
874         res = AVERROR_EXIT;
875         goto fail;
876     }
877
878     if (s->list_standard) {
879         list_standards(ctx);
880         res = AVERROR_EXIT;
881         goto fail;
882     }
883
884     avpriv_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
885
886     if (s->pixel_format) {
887         AVCodec *codec = avcodec_find_decoder_by_name(s->pixel_format);
888
889         if (codec)
890             ctx->video_codec_id = codec->id;
891
892         pix_fmt = av_get_pix_fmt(s->pixel_format);
893
894         if (pix_fmt == AV_PIX_FMT_NONE && !codec) {
895             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "No such input format: %s.\n",
896                    s->pixel_format);
897
898             res = AVERROR(EINVAL);
899             goto fail;
900         }
901     }
902
903     if (!s->width && !s->height) {
904         struct v4l2_format fmt = { .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE };
905
906         av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE,
907                "Querying the device for the current frame size\n");
908         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_FMT, &fmt) < 0) {
909             res = AVERROR(errno);
910             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_G_FMT): %s\n",
911                    av_err2str(res));
912             goto fail;
913         }
914
915         s->width  = fmt.fmt.pix.width;
916         s->height = fmt.fmt.pix.height;
917         av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE,
918                "Setting frame size to %dx%d\n", s->width, s->height);
919     }
920
921     res = device_try_init(ctx, pix_fmt, &s->width, &s->height, &desired_format, &codec_id);
922     if (res < 0)
923         goto fail;
924
925     /* If no pixel_format was specified, the codec_id was not known up
926      * until now. Set video_codec_id in the context, as codec_id will
927      * not be available outside this function
928      */
929     if (codec_id != AV_CODEC_ID_NONE && ctx->video_codec_id == AV_CODEC_ID_NONE)
930         ctx->video_codec_id = codec_id;
931
932     if ((res = av_image_check_size(s->width, s->height, 0, ctx)) < 0)
933         goto fail;
934
935     s->pixelformat = desired_format;
936
937     if ((res = v4l2_set_parameters(ctx)) < 0)
938         goto fail;
939
940     st->codecpar->format = ff_fmt_v4l2ff(desired_format, codec_id);
941     if (st->codecpar->format != AV_PIX_FMT_NONE)
942         s->frame_size = av_image_get_buffer_size(st->codecpar->format,
943                                                  s->width, s->height, 1);
944
945     if ((res = mmap_init(ctx)) ||
946         (res = mmap_start(ctx)) < 0)
947             goto fail;
948
949     s->top_field_first = first_field(s);
950
951     st->codecpar->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
952     st->codecpar->codec_id = codec_id;
953     if (codec_id == AV_CODEC_ID_RAWVIDEO)
954         st->codecpar->codec_tag =
955             avcodec_pix_fmt_to_codec_tag(st->codecpar->format);
956     else if (codec_id == AV_CODEC_ID_H264) {
957         st->need_parsing = AVSTREAM_PARSE_FULL_ONCE;
958     }
959     if (desired_format == V4L2_PIX_FMT_YVU420)
960         st->codecpar->codec_tag = MKTAG('Y', 'V', '1', '2');
961     else if (desired_format == V4L2_PIX_FMT_YVU410)
962         st->codecpar->codec_tag = MKTAG('Y', 'V', 'U', '9');
963     st->codecpar->width = s->width;
964     st->codecpar->height = s->height;
965     if (st->avg_frame_rate.den)
966         st->codecpar->bit_rate = s->frame_size * av_q2d(st->avg_frame_rate) * 8;
967
968     return 0;
969
970 fail:
971     v4l2_close(s->fd);
972     return res;
973 }
974
975 static int v4l2_read_packet(AVFormatContext *ctx, AVPacket *pkt)
976 {
977 #if FF_API_CODED_FRAME && FF_API_LAVF_AVCTX
978 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
979     struct video_data *s = ctx->priv_data;
980     AVFrame *frame = ctx->streams[0]->codec->coded_frame;
981 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
982 #endif
983     int res;
984
985     if ((res = mmap_read_frame(ctx, pkt)) < 0) {
986         return res;
987     }
988
989 #if FF_API_CODED_FRAME && FF_API_LAVF_AVCTX
990 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
991     if (frame && s->interlaced) {
992         frame->interlaced_frame = 1;
993         frame->top_field_first = s->top_field_first;
994     }
995 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
996 #endif
997
998     return pkt->size;
999 }
1000
1001 static int v4l2_read_close(AVFormatContext *ctx)
1002 {
1003     struct video_data *s = ctx->priv_data;
1004
1005     if (atomic_load(&s->buffers_queued) != s->buffers)
1006         av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "Some buffers are still owned by the caller on "
1007                "close.\n");
1008
1009     mmap_close(s);
1010
1011     v4l2_close(s->fd);
1012     return 0;
1013 }
1014
1015 static int v4l2_is_v4l_dev(const char *name)
1016 {
1017     return !strncmp(name, "video", 5) ||
1018            !strncmp(name, "radio", 5) ||
1019            !strncmp(name, "vbi", 3) ||
1020            !strncmp(name, "v4l-subdev", 10);
1021 }
1022
1023 static int v4l2_get_device_list(AVFormatContext *ctx, AVDeviceInfoList *device_list)
1024 {
1025     struct video_data *s = ctx->priv_data;
1026     DIR *dir;
1027     struct dirent *entry;
1028     AVDeviceInfo *device = NULL;
1029     struct v4l2_capability cap;
1030     int ret = 0;
1031
1032     if (!device_list)
1033         return AVERROR(EINVAL);
1034
1035     dir = opendir("/dev");
1036     if (!dir) {
1037         ret = AVERROR(errno);
1038         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Couldn't open the directory: %s\n", av_err2str(ret));
1039         return ret;
1040     }
1041     while ((entry = readdir(dir))) {
1042         if (!v4l2_is_v4l_dev(entry->d_name))
1043             continue;
1044
1045         snprintf(ctx->filename, sizeof(ctx->filename), "/dev/%s", entry->d_name);
1046         if ((s->fd = device_open(ctx)) < 0)
1047             continue;
1048
1049         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QUERYCAP, &cap) < 0) {
1050             ret = AVERROR(errno);
1051             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYCAP): %s\n", av_err2str(ret));
1052             goto fail;
1053         }
1054
1055         device = av_mallocz(sizeof(AVDeviceInfo));
1056         if (!device) {
1057             ret = AVERROR(ENOMEM);
1058             goto fail;
1059         }
1060         device->device_name = av_strdup(ctx->filename);
1061         device->device_description = av_strdup(cap.card);
1062         if (!device->device_name || !device->device_description) {
1063             ret = AVERROR(ENOMEM);
1064             goto fail;
1065         }
1066
1067         if ((ret = av_dynarray_add_nofree(&device_list->devices,
1068                                           &device_list->nb_devices, device)) < 0)
1069             goto fail;
1070
1071         v4l2_close(s->fd);
1072         s->fd = -1;
1073         continue;
1074
1075       fail:
1076         if (device) {
1077             av_freep(&device->device_name);
1078             av_freep(&device->device_description);
1079             av_freep(&device);
1080         }
1081         if (s->fd >= 0)
1082             v4l2_close(s->fd);
1083         s->fd = -1;
1084         break;
1085     }
1086     closedir(dir);
1087     return ret;
1088 }
1089
1090 #define OFFSET(x) offsetof(struct video_data, x)
1091 #define DEC AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM
1092
1093 static const AVOption options[] = {
1094     { "standard",     "set TV standard, used only by analog frame grabber",       OFFSET(standard),     AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL }, 0, 0,       DEC },
1095     { "channel",      "set TV channel, used only by frame grabber",               OFFSET(channel),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 },  -1, INT_MAX, DEC },
1096     { "video_size",   "set frame size",                                           OFFSET(width),        AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = NULL},  0, 0,   DEC },
1097     { "pixel_format", "set preferred pixel format",                               OFFSET(pixel_format), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
1098     { "input_format", "set preferred pixel format (for raw video) or codec name", OFFSET(pixel_format), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
1099     { "framerate",    "set frame rate",                                           OFFSET(framerate),    AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
1100
1101     { "list_formats", "list available formats and exit",                          OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 },  0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
1102     { "all",          "show all available formats",                               OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_ALLFORMATS  },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
1103     { "raw",          "show only non-compressed formats",                         OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_RAWFORMATS  },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
1104     { "compressed",   "show only compressed formats",                             OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_COMPFORMATS },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
1105
1106     { "list_standards", "list supported standards and exit",                      OFFSET(list_standard), AV_OPT_TYPE_INT,   {.i64 = 0 },  0, 1, DEC, "list_standards" },
1107     { "all",            "show all supported standards",                           OFFSET(list_standard), AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = 1 },  0, 0, DEC, "list_standards" },
1108
1109     { "timestamps",   "set type of timestamps for grabbed frames",                OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
1110     { "ts",           "set type of timestamps for grabbed frames",                OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
1111     { "default",      "use timestamps from the kernel",                           OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_DEFAULT  }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
1112     { "abs",          "use absolute timestamps (wall clock)",                     OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_ABS      }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
1113     { "mono2abs",     "force conversion from monotonic to absolute timestamps",   OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_MONO2ABS }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
1114     { "use_libv4l2",  "use libv4l2 (v4l-utils) conversion functions",             OFFSET(use_libv4l2),  AV_OPT_TYPE_BOOL,   {.i64 = 0}, 0, 1, DEC },
1115     { NULL },
1116 };
1117
1118 static const AVClass v4l2_class = {
1119     .class_name = "V4L2 indev",
1120     .item_name  = av_default_item_name,
1121     .option     = options,
1122     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1123     .category   = AV_CLASS_CATEGORY_DEVICE_VIDEO_INPUT,
1124 };
1125
1126 AVInputFormat ff_v4l2_demuxer = {
1127     .name           = "video4linux2,v4l2",
1128     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Video4Linux2 device grab"),
1129     .priv_data_size = sizeof(struct video_data),
1130     .read_probe     = v4l2_read_probe,
1131     .read_header    = v4l2_read_header,
1132     .read_packet    = v4l2_read_packet,
1133     .read_close     = v4l2_read_close,
1134     .get_device_list = v4l2_get_device_list,
1135     .flags          = AVFMT_NOFILE,
1136     .priv_class     = &v4l2_class,
1137 };