MAINTAINERS: add myself as maintainer for MIPS and Zeljko Lukac as maintainer for...
[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 "v4l2-common.h"
34
35 #if CONFIG_LIBV4L2
36 #include <libv4l2.h>
37 #endif
38
39 static const int desired_video_buffers = 256;
40
41 #define V4L_ALLFORMATS  3
42 #define V4L_RAWFORMATS  1
43 #define V4L_COMPFORMATS 2
44
45 /**
46  * Return timestamps to the user exactly as returned by the kernel
47  */
48 #define V4L_TS_DEFAULT  0
49 /**
50  * Autodetect the kind of timestamps returned by the kernel and convert to
51  * absolute (wall clock) timestamps.
52  */
53 #define V4L_TS_ABS      1
54 /**
55  * Assume kernel timestamps are from the monotonic clock and convert to
56  * absolute timestamps.
57  */
58 #define V4L_TS_MONO2ABS 2
59
60 /**
61  * Once the kind of timestamps returned by the kernel have been detected,
62  * the value of the timefilter (NULL or not) determines whether a conversion
63  * takes place.
64  */
65 #define V4L_TS_CONVERT_READY V4L_TS_DEFAULT
66
67 struct video_data {
68     AVClass *class;
69     int fd;
70     int frame_format; /* V4L2_PIX_FMT_* */
71     int width, height;
72     int frame_size;
73     int interlaced;
74     int top_field_first;
75     int ts_mode;
76     TimeFilter *timefilter;
77     int64_t last_time_m;
78
79     int buffers;
80     volatile int buffers_queued;
81     void **buf_start;
82     unsigned int *buf_len;
83     char *standard;
84     v4l2_std_id std_id;
85     int channel;
86     char *pixel_format; /**< Set by a private option. */
87     int list_format;    /**< Set by a private option. */
88     int list_standard;  /**< Set by a private option. */
89     char *framerate;    /**< Set by a private option. */
90
91     int use_libv4l2;
92     int (*open_f)(const char *file, int oflag, ...);
93     int (*close_f)(int fd);
94     int (*dup_f)(int fd);
95     int (*ioctl_f)(int fd, unsigned long int request, ...);
96     ssize_t (*read_f)(int fd, void *buffer, size_t n);
97     void *(*mmap_f)(void *start, size_t length, int prot, int flags, int fd, int64_t offset);
98     int (*munmap_f)(void *_start, size_t length);
99 };
100
101 struct buff_data {
102     struct video_data *s;
103     int index;
104 };
105
106 static int device_open(AVFormatContext *ctx)
107 {
108     struct video_data *s = ctx->priv_data;
109     struct v4l2_capability cap;
110     int fd;
111     int ret;
112     int flags = O_RDWR;
113
114 #define SET_WRAPPERS(prefix) do {       \
115     s->open_f   = prefix ## open;       \
116     s->close_f  = prefix ## close;      \
117     s->dup_f    = prefix ## dup;        \
118     s->ioctl_f  = prefix ## ioctl;      \
119     s->read_f   = prefix ## read;       \
120     s->mmap_f   = prefix ## mmap;       \
121     s->munmap_f = prefix ## munmap;     \
122 } while (0)
123
124     if (s->use_libv4l2) {
125 #if CONFIG_LIBV4L2
126         SET_WRAPPERS(v4l2_);
127 #else
128         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "libavdevice is not build with libv4l2 support.\n");
129         return AVERROR(EINVAL);
130 #endif
131     } else {
132         SET_WRAPPERS();
133     }
134
135 #define v4l2_open   s->open_f
136 #define v4l2_close  s->close_f
137 #define v4l2_dup    s->dup_f
138 #define v4l2_ioctl  s->ioctl_f
139 #define v4l2_read   s->read_f
140 #define v4l2_mmap   s->mmap_f
141 #define v4l2_munmap s->munmap_f
142
143     if (ctx->flags & AVFMT_FLAG_NONBLOCK) {
144         flags |= O_NONBLOCK;
145     }
146
147     fd = v4l2_open(ctx->filename, flags, 0);
148     if (fd < 0) {
149         ret = AVERROR(errno);
150         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot open video device %s: %s\n",
151                ctx->filename, av_err2str(ret));
152         return ret;
153     }
154
155     if (v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_QUERYCAP, &cap) < 0) {
156         ret = AVERROR(errno);
157         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYCAP): %s\n",
158                av_err2str(ret));
159         goto fail;
160     }
161
162     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "fd:%d capabilities:%x\n",
163            fd, cap.capabilities);
164
165     if (!(cap.capabilities & V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE)) {
166         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Not a video capture device.\n");
167         ret = AVERROR(ENODEV);
168         goto fail;
169     }
170
171     if (!(cap.capabilities & V4L2_CAP_STREAMING)) {
172         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
173                "The device does not support the streaming I/O method.\n");
174         ret = AVERROR(ENOSYS);
175         goto fail;
176     }
177
178     return fd;
179
180 fail:
181     v4l2_close(fd);
182     return ret;
183 }
184
185 static int device_init(AVFormatContext *ctx, int *width, int *height,
186                        uint32_t pix_fmt)
187 {
188     struct video_data *s = ctx->priv_data;
189     int fd = s->fd;
190     struct v4l2_format fmt = { .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE };
191     struct v4l2_pix_format *pix = &fmt.fmt.pix;
192
193     int res = 0;
194
195     pix->width = *width;
196     pix->height = *height;
197     pix->pixelformat = pix_fmt;
198     pix->field = V4L2_FIELD_ANY;
199
200     if (v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt) < 0)
201         res = AVERROR(errno);
202
203     if ((*width != fmt.fmt.pix.width) || (*height != fmt.fmt.pix.height)) {
204         av_log(ctx, AV_LOG_INFO,
205                "The V4L2 driver changed the video from %dx%d to %dx%d\n",
206                *width, *height, fmt.fmt.pix.width, fmt.fmt.pix.height);
207         *width = fmt.fmt.pix.width;
208         *height = fmt.fmt.pix.height;
209     }
210
211     if (pix_fmt != fmt.fmt.pix.pixelformat) {
212         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG,
213                "The V4L2 driver changed the pixel format "
214                "from 0x%08X to 0x%08X\n",
215                pix_fmt, fmt.fmt.pix.pixelformat);
216         res = AVERROR(EINVAL);
217     }
218
219     if (fmt.fmt.pix.field == V4L2_FIELD_INTERLACED) {
220         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG,
221                "The V4L2 driver is using the interlaced mode\n");
222         s->interlaced = 1;
223     }
224
225     return res;
226 }
227
228 static int first_field(const struct video_data *s, int fd)
229 {
230     int res;
231     v4l2_std_id std;
232
233     res = v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_G_STD, &std);
234     if (res < 0) {
235         return 0;
236     }
237     if (std & V4L2_STD_NTSC) {
238         return 0;
239     }
240
241     return 1;
242 }
243
244 #if HAVE_STRUCT_V4L2_FRMIVALENUM_DISCRETE
245 static void list_framesizes(AVFormatContext *ctx, int fd, 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(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 fd, 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(fd, VIDIOC_ENUM_FMT, &vfd)) {
277         enum AVCodecID codec_id = avpriv_fmt_v4l2codec(vfd.pixelformat);
278         enum AVPixelFormat pix_fmt = avpriv_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       : %9s : %20s :",
286                    fmt_name ? fmt_name : "Unsupported",
287                    vfd.description);
288         } else if (vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_COMPRESSED &&
289                    type & V4L_COMPFORMATS) {
290             AVCodec *codec = avcodec_find_decoder(codec_id);
291             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Compressed: %9s : %20s :",
292                    codec ? codec->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, fd, 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, %16llx, %s\n",
329                standard.index, 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(sizeof(void *) * s->buffers);
355     if (s->buf_start == NULL) {
356         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer pointers\n");
357         return AVERROR(ENOMEM);
358     }
359     s->buf_len = av_malloc(sizeof(unsigned int) * s->buffers);
360     if (s->buf_len == NULL) {
361         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer sizes\n");
362         av_free(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 #if FF_API_DESTRUCT_PACKET
400 static void dummy_release_buffer(AVPacket *pkt)
401 {
402     av_assert0(0);
403 }
404 #endif
405
406 static void mmap_release_buffer(void *opaque, uint8_t *data)
407 {
408     struct v4l2_buffer buf = { 0 };
409     int res;
410     struct buff_data *buf_descriptor = opaque;
411     struct video_data *s = buf_descriptor->s;
412
413     buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
414     buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
415     buf.index = buf_descriptor->index;
416     av_free(buf_descriptor);
417
418     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf) < 0) {
419         res = AVERROR(errno);
420         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n",
421                av_err2str(res));
422     }
423
424     avpriv_atomic_int_add_and_fetch(&s->buffers_queued, 1);
425 }
426
427 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
428 static int64_t av_gettime_monotonic(void)
429 {
430     struct timespec tv;
431
432     clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &tv);
433     return (int64_t)tv.tv_sec * 1000000 + tv.tv_nsec / 1000;
434 }
435 #endif
436
437 static int init_convert_timestamp(AVFormatContext *ctx, int64_t ts)
438 {
439     struct video_data *s = ctx->priv_data;
440     int64_t now;
441
442     now = av_gettime();
443     if (s->ts_mode == V4L_TS_ABS &&
444         ts <= now + 1 * AV_TIME_BASE && ts >= now - 10 * AV_TIME_BASE) {
445         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Detected absolute timestamps\n");
446         s->ts_mode = V4L_TS_CONVERT_READY;
447         return 0;
448     }
449 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
450     now = av_gettime_monotonic();
451     if (s->ts_mode == V4L_TS_MONO2ABS ||
452         (ts <= now + 1 * AV_TIME_BASE && ts >= now - 10 * AV_TIME_BASE)) {
453         AVRational tb = {AV_TIME_BASE, 1};
454         int64_t period = av_rescale_q(1, tb, ctx->streams[0]->avg_frame_rate);
455         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Detected monotonic timestamps, converting\n");
456         /* microseconds instead of seconds, MHz instead of Hz */
457         s->timefilter = ff_timefilter_new(1, period, 1.0E-6);
458         s->ts_mode = V4L_TS_CONVERT_READY;
459         return 0;
460     }
461 #endif
462     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown timestamps\n");
463     return AVERROR(EIO);
464 }
465
466 static int convert_timestamp(AVFormatContext *ctx, int64_t *ts)
467 {
468     struct video_data *s = ctx->priv_data;
469
470     if (s->ts_mode) {
471         int r = init_convert_timestamp(ctx, *ts);
472         if (r < 0)
473             return r;
474     }
475 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
476     if (s->timefilter) {
477         int64_t nowa = av_gettime();
478         int64_t nowm = av_gettime_monotonic();
479         ff_timefilter_update(s->timefilter, nowa, nowm - s->last_time_m);
480         s->last_time_m = nowm;
481         *ts = ff_timefilter_eval(s->timefilter, *ts - nowm);
482     }
483 #endif
484     return 0;
485 }
486
487 static int mmap_read_frame(AVFormatContext *ctx, AVPacket *pkt)
488 {
489     struct video_data *s = ctx->priv_data;
490     struct v4l2_buffer buf = {
491         .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
492         .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
493     };
494     int res;
495
496     /* FIXME: Some special treatment might be needed in case of loss of signal... */
497     while ((res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_DQBUF, &buf)) < 0 && (errno == EINTR));
498     if (res < 0) {
499         if (errno == EAGAIN) {
500             pkt->size = 0;
501             return AVERROR(EAGAIN);
502         }
503         res = AVERROR(errno);
504         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_DQBUF): %s\n", av_err2str(res));
505         return res;
506     }
507
508     if (buf.index >= s->buffers) {
509         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid buffer index received.\n");
510         return AVERROR(EINVAL);
511     }
512     avpriv_atomic_int_add_and_fetch(&s->buffers_queued, -1);
513     // always keep at least one buffer queued
514     av_assert0(avpriv_atomic_int_get(&s->buffers_queued) >= 1);
515
516     /* CPIA is a compressed format and we don't know the exact number of bytes
517      * used by a frame, so set it here as the driver announces it.
518      */
519     if (ctx->video_codec_id == AV_CODEC_ID_CPIA)
520         s->frame_size = buf.bytesused;
521
522     if (s->frame_size > 0 && buf.bytesused != s->frame_size) {
523         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
524                "The v4l2 frame is %d bytes, but %d bytes are expected\n",
525                buf.bytesused, s->frame_size);
526         return AVERROR_INVALIDDATA;
527     }
528
529     /* Image is at s->buff_start[buf.index] */
530     if (avpriv_atomic_int_get(&s->buffers_queued) == FFMAX(s->buffers / 8, 1)) {
531         /* when we start getting low on queued buffers, fall back on copying data */
532         res = av_new_packet(pkt, buf.bytesused);
533         if (res < 0) {
534             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Error allocating a packet.\n");
535             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf) == 0)
536                 avpriv_atomic_int_add_and_fetch(&s->buffers_queued, 1);
537             return res;
538         }
539         memcpy(pkt->data, s->buf_start[buf.index], buf.bytesused);
540
541         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf) < 0) {
542             res = AVERROR(errno);
543             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n", av_err2str(res));
544             av_free_packet(pkt);
545             return res;
546         }
547         avpriv_atomic_int_add_and_fetch(&s->buffers_queued, 1);
548     } else {
549         struct buff_data *buf_descriptor;
550
551         pkt->data     = s->buf_start[buf.index];
552         pkt->size     = buf.bytesused;
553 #if FF_API_DESTRUCT_PACKET
554 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
555         pkt->destruct = dummy_release_buffer;
556 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
557 #endif
558
559         buf_descriptor = av_malloc(sizeof(struct buff_data));
560         if (buf_descriptor == NULL) {
561             /* Something went wrong... Since av_malloc() failed, we cannot even
562              * allocate a buffer for memcpying into it
563              */
564             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to allocate a buffer descriptor\n");
565             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf) == 0)
566                 avpriv_atomic_int_add_and_fetch(&s->buffers_queued, 1);
567
568             return AVERROR(ENOMEM);
569         }
570         buf_descriptor->index = buf.index;
571         buf_descriptor->s     = s;
572
573         pkt->buf = av_buffer_create(pkt->data, pkt->size, mmap_release_buffer,
574                                     buf_descriptor, 0);
575         if (!pkt->buf) {
576             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to create a buffer\n");
577             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf) == 0)
578                 avpriv_atomic_int_add_and_fetch(&s->buffers_queued, 1);
579             av_freep(&buf_descriptor);
580             return AVERROR(ENOMEM);
581         }
582     }
583     pkt->pts = buf.timestamp.tv_sec * INT64_C(1000000) + buf.timestamp.tv_usec;
584     convert_timestamp(ctx, &pkt->pts);
585
586     return s->buf_len[buf.index];
587 }
588
589 static int mmap_start(AVFormatContext *ctx)
590 {
591     struct video_data *s = ctx->priv_data;
592     enum v4l2_buf_type type;
593     int i, res;
594
595     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
596         struct v4l2_buffer buf = {
597             .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
598             .index  = i,
599             .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
600         };
601
602         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf) < 0) {
603             res = AVERROR(errno);
604             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n", av_err2str(res));
605             return res;
606         }
607     }
608     s->buffers_queued = s->buffers;
609
610     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
611     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMON, &type) < 0) {
612         res = AVERROR(errno);
613         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_STREAMON): %s\n", av_err2str(res));
614         return res;
615     }
616
617     return 0;
618 }
619
620 static void mmap_close(struct video_data *s)
621 {
622     enum v4l2_buf_type type;
623     int i;
624
625     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
626     /* We do not check for the result, because we could
627      * not do anything about it anyway...
628      */
629     v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMOFF, &type);
630     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
631         v4l2_munmap(s->buf_start[i], s->buf_len[i]);
632     }
633     av_free(s->buf_start);
634     av_free(s->buf_len);
635 }
636
637 static int v4l2_set_parameters(AVFormatContext *s1)
638 {
639     struct video_data *s = s1->priv_data;
640     struct v4l2_standard standard = { 0 };
641     struct v4l2_streamparm streamparm = { 0 };
642     struct v4l2_fract *tpf;
643     AVRational framerate_q = { 0 };
644     int i, ret;
645
646     if (s->framerate &&
647         (ret = av_parse_video_rate(&framerate_q, s->framerate)) < 0) {
648         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Could not parse framerate '%s'.\n",
649                s->framerate);
650         return ret;
651     }
652
653     if (s->standard) {
654         if (s->std_id) {
655             ret = 0;
656             av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Setting standard: %s\n", s->standard);
657             /* set tv standard */
658             for (i = 0; ; i++) {
659                 standard.index = i;
660                 if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard) < 0) {
661                     ret = AVERROR(errno);
662                     break;
663                 }
664                 if (!av_strcasecmp(standard.name, s->standard))
665                     break;
666             }
667             if (ret < 0) {
668                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Unknown or unsupported standard '%s'\n", s->standard);
669                 return ret;
670             }
671
672             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_STD, &standard.id) < 0) {
673                 ret = AVERROR(errno);
674                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_S_STD): %s\n", av_err2str(ret));
675                 return ret;
676             }
677         } else {
678             av_log(s1, AV_LOG_WARNING,
679                    "This device does not support any standard\n");
680         }
681     }
682
683     /* get standard */
684     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_STD, &s->std_id) == 0) {
685         tpf = &standard.frameperiod;
686         for (i = 0; ; i++) {
687             standard.index = i;
688             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard) < 0) {
689                 ret = AVERROR(errno);
690                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_ENUMSTD): %s\n", av_err2str(ret));
691                 return ret;
692             }
693             if (standard.id == s->std_id) {
694                 av_log(s1, AV_LOG_DEBUG,
695                        "Current standard: %s, id: %"PRIu64", frameperiod: %d/%d\n",
696                        standard.name, (uint64_t)standard.id, tpf->numerator, tpf->denominator);
697                 break;
698             }
699         }
700     } else {
701         tpf = &streamparm.parm.capture.timeperframe;
702     }
703
704     streamparm.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
705     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_PARM, &streamparm) < 0) {
706         ret = AVERROR(errno);
707         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_G_PARM): %s\n", av_err2str(ret));
708         return ret;
709     }
710
711     if (framerate_q.num && framerate_q.den) {
712         if (streamparm.parm.capture.capability & V4L2_CAP_TIMEPERFRAME) {
713             tpf = &streamparm.parm.capture.timeperframe;
714
715             av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Setting time per frame to %d/%d\n",
716                    framerate_q.den, framerate_q.num);
717             tpf->numerator   = framerate_q.den;
718             tpf->denominator = framerate_q.num;
719
720             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_PARM, &streamparm) < 0) {
721                 ret = AVERROR(errno);
722                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_S_PARM): %s\n", av_err2str(ret));
723                 return ret;
724             }
725
726             if (framerate_q.num != tpf->denominator ||
727                 framerate_q.den != tpf->numerator) {
728                 av_log(s1, AV_LOG_INFO,
729                        "The driver changed the time per frame from "
730                        "%d/%d to %d/%d\n",
731                        framerate_q.den, framerate_q.num,
732                        tpf->numerator, tpf->denominator);
733             }
734         } else {
735             av_log(s1, AV_LOG_WARNING,
736                    "The driver does not allow to change time per frame\n");
737         }
738     }
739     s1->streams[0]->avg_frame_rate.num = tpf->denominator;
740     s1->streams[0]->avg_frame_rate.den = tpf->numerator;
741     s1->streams[0]->r_frame_rate = s1->streams[0]->avg_frame_rate;
742
743     return 0;
744 }
745
746 static int device_try_init(AVFormatContext *s1,
747                            enum AVPixelFormat pix_fmt,
748                            int *width,
749                            int *height,
750                            uint32_t *desired_format,
751                            enum AVCodecID *codec_id)
752 {
753     int ret, i;
754
755     *desired_format = avpriv_fmt_ff2v4l(pix_fmt, s1->video_codec_id);
756
757     if (*desired_format) {
758         ret = device_init(s1, width, height, *desired_format);
759         if (ret < 0) {
760             *desired_format = 0;
761             if (ret != AVERROR(EINVAL))
762                 return ret;
763         }
764     }
765
766     if (!*desired_format) {
767         for (i = 0; avpriv_fmt_conversion_table[i].codec_id != AV_CODEC_ID_NONE; i++) {
768             if (s1->video_codec_id == AV_CODEC_ID_NONE ||
769                 avpriv_fmt_conversion_table[i].codec_id == s1->video_codec_id) {
770                 av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Trying to set codec:%s pix_fmt:%s\n",
771                        avcodec_get_name(avpriv_fmt_conversion_table[i].codec_id),
772                        (char *)av_x_if_null(av_get_pix_fmt_name(avpriv_fmt_conversion_table[i].ff_fmt), "none"));
773
774                 *desired_format = avpriv_fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
775                 ret = device_init(s1, width, height, *desired_format);
776                 if (ret >= 0)
777                     break;
778                 else if (ret != AVERROR(EINVAL))
779                     return ret;
780                 *desired_format = 0;
781             }
782         }
783
784         if (*desired_format == 0) {
785             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Cannot find a proper format for "
786                    "codec '%s' (id %d), pixel format '%s' (id %d)\n",
787                    avcodec_get_name(s1->video_codec_id), s1->video_codec_id,
788                    (char *)av_x_if_null(av_get_pix_fmt_name(pix_fmt), "none"), pix_fmt);
789             ret = AVERROR(EINVAL);
790         }
791     }
792
793     *codec_id = avpriv_fmt_v4l2codec(*desired_format);
794     av_assert0(*codec_id != AV_CODEC_ID_NONE);
795     return ret;
796 }
797
798 static int v4l2_read_header(AVFormatContext *s1)
799 {
800     struct video_data *s = s1->priv_data;
801     AVStream *st;
802     int res = 0;
803     uint32_t desired_format;
804     enum AVCodecID codec_id = AV_CODEC_ID_NONE;
805     enum AVPixelFormat pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
806     struct v4l2_input input = { 0 };
807
808     st = avformat_new_stream(s1, NULL);
809     if (!st)
810         return AVERROR(ENOMEM);
811
812 #if CONFIG_LIBV4L2
813     /* silence libv4l2 logging. if fopen() fails v4l2_log_file will be NULL
814        and errors will get sent to stderr */
815     if (s->use_libv4l2)
816         v4l2_log_file = fopen("/dev/null", "w");
817 #endif
818
819     s->fd = device_open(s1);
820     if (s->fd < 0)
821         return s->fd;
822
823     if (s->channel != -1) {
824         /* set video input */
825         av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Selecting input_channel: %d\n", s->channel);
826         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_INPUT, &s->channel) < 0) {
827             res = AVERROR(errno);
828             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_S_INPUT): %s\n", av_err2str(res));
829             return res;
830         }
831     } else {
832         /* get current video input */
833         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_INPUT, &s->channel) < 0) {
834             res = AVERROR(errno);
835             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_G_INPUT): %s\n", av_err2str(res));
836             return res;
837         }
838     }
839
840     /* enum input */
841     input.index = s->channel;
842     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMINPUT, &input) < 0) {
843         res = AVERROR(errno);
844         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_ENUMINPUT): %s\n", av_err2str(res));
845         return res;
846     }
847     s->std_id = input.std;
848     av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Current input_channel: %d, input_name: %s\n",
849            s->channel, input.name);
850
851     if (s->list_format) {
852         list_formats(s1, s->fd, s->list_format);
853         return AVERROR_EXIT;
854     }
855
856     if (s->list_standard) {
857         list_standards(s1);
858         return AVERROR_EXIT;
859     }
860
861     avpriv_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
862
863     if (s->pixel_format) {
864         AVCodec *codec = avcodec_find_decoder_by_name(s->pixel_format);
865
866         if (codec)
867             s1->video_codec_id = codec->id;
868
869         pix_fmt = av_get_pix_fmt(s->pixel_format);
870
871         if (pix_fmt == AV_PIX_FMT_NONE && !codec) {
872             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "No such input format: %s.\n",
873                    s->pixel_format);
874
875             return AVERROR(EINVAL);
876         }
877     }
878
879     if (!s->width && !s->height) {
880         struct v4l2_format fmt = { .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE };
881
882         av_log(s1, AV_LOG_VERBOSE,
883                "Querying the device for the current frame size\n");
884         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_FMT, &fmt) < 0) {
885             res = AVERROR(errno);
886             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_G_FMT): %s\n", av_err2str(res));
887             return res;
888         }
889
890         s->width  = fmt.fmt.pix.width;
891         s->height = fmt.fmt.pix.height;
892         av_log(s1, AV_LOG_VERBOSE,
893                "Setting frame size to %dx%d\n", s->width, s->height);
894     }
895
896     res = device_try_init(s1, pix_fmt, &s->width, &s->height, &desired_format, &codec_id);
897     if (res < 0) {
898         v4l2_close(s->fd);
899         return res;
900     }
901
902     /* If no pixel_format was specified, the codec_id was not known up
903      * until now. Set video_codec_id in the context, as codec_id will
904      * not be available outside this function
905      */
906     if (codec_id != AV_CODEC_ID_NONE && s1->video_codec_id == AV_CODEC_ID_NONE)
907         s1->video_codec_id = codec_id;
908
909     if ((res = av_image_check_size(s->width, s->height, 0, s1)) < 0)
910         return res;
911
912     s->frame_format = desired_format;
913
914     if ((res = v4l2_set_parameters(s1)) < 0)
915         return res;
916
917     st->codec->pix_fmt = avpriv_fmt_v4l2ff(desired_format, codec_id);
918     s->frame_size =
919         avpicture_get_size(st->codec->pix_fmt, s->width, s->height);
920
921     if ((res = mmap_init(s1)) ||
922         (res = mmap_start(s1)) < 0) {
923         v4l2_close(s->fd);
924         return res;
925     }
926
927     s->top_field_first = first_field(s, s->fd);
928
929     st->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
930     st->codec->codec_id = codec_id;
931     if (codec_id == AV_CODEC_ID_RAWVIDEO)
932         st->codec->codec_tag =
933             avcodec_pix_fmt_to_codec_tag(st->codec->pix_fmt);
934     if (desired_format == V4L2_PIX_FMT_YVU420)
935         st->codec->codec_tag = MKTAG('Y', 'V', '1', '2');
936     else if (desired_format == V4L2_PIX_FMT_YVU410)
937         st->codec->codec_tag = MKTAG('Y', 'V', 'U', '9');
938     st->codec->width = s->width;
939     st->codec->height = s->height;
940     st->codec->bit_rate = s->frame_size * av_q2d(st->avg_frame_rate) * 8;
941
942     return 0;
943 }
944
945 static int v4l2_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
946 {
947     struct video_data *s = s1->priv_data;
948     AVFrame *frame = s1->streams[0]->codec->coded_frame;
949     int res;
950
951     av_init_packet(pkt);
952     if ((res = mmap_read_frame(s1, pkt)) < 0) {
953         return res;
954     }
955
956     if (frame && s->interlaced) {
957         frame->interlaced_frame = 1;
958         frame->top_field_first = s->top_field_first;
959     }
960
961     return pkt->size;
962 }
963
964 static int v4l2_read_close(AVFormatContext *s1)
965 {
966     struct video_data *s = s1->priv_data;
967
968     if (avpriv_atomic_int_get(&s->buffers_queued) != s->buffers)
969         av_log(s1, AV_LOG_WARNING, "Some buffers are still owned by the caller on "
970                "close.\n");
971
972     mmap_close(s);
973
974     v4l2_close(s->fd);
975     return 0;
976 }
977
978 #define OFFSET(x) offsetof(struct video_data, x)
979 #define DEC AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM
980
981 static const AVOption options[] = {
982     { "standard",     "set TV standard, used only by analog frame grabber",       OFFSET(standard),     AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL }, 0, 0,       DEC },
983     { "channel",      "set TV channel, used only by frame grabber",               OFFSET(channel),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 },  -1, INT_MAX, DEC },
984     { "video_size",   "set frame size",                                           OFFSET(width),        AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = NULL},  0, 0,   DEC },
985     { "pixel_format", "set preferred pixel format",                               OFFSET(pixel_format), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
986     { "input_format", "set preferred pixel format (for raw video) or codec name", OFFSET(pixel_format), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
987     { "framerate",    "set frame rate",                                           OFFSET(framerate),    AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
988
989     { "list_formats", "list available formats and exit",                          OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 },  0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
990     { "all",          "show all available formats",                               OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_ALLFORMATS  },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
991     { "raw",          "show only non-compressed formats",                         OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_RAWFORMATS  },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
992     { "compressed",   "show only compressed formats",                             OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_COMPFORMATS },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
993
994     { "list_standards", "list supported standards and exit",                      OFFSET(list_standard), AV_OPT_TYPE_INT,   {.i64 = 0 },  0, 1, DEC, "list_standards" },
995     { "all",            "show all supported standards",                           OFFSET(list_standard), AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = 1 },  0, 0, DEC, "list_standards" },
996
997     { "timestamps",   "set type of timestamps for grabbed frames",                OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
998     { "ts",           "set type of timestamps for grabbed frames",                OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
999     { "default",      "use timestamps from the kernel",                           OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_DEFAULT  }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
1000     { "abs",          "use absolute timestamps (wall clock)",                     OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_ABS      }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
1001     { "mono2abs",     "force conversion from monotonic to absolute timestamps",   OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_MONO2ABS }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
1002     { "use_libv4l2",  "use libv4l2 (v4l-utils) convertion functions",             OFFSET(use_libv4l2),  AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0}, 0, 1, DEC },
1003     { NULL },
1004 };
1005
1006 static const AVClass v4l2_class = {
1007     .class_name = "V4L2 indev",
1008     .item_name  = av_default_item_name,
1009     .option     = options,
1010     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1011 };
1012
1013 AVInputFormat ff_v4l2_demuxer = {
1014     .name           = "video4linux2,v4l2",
1015     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Video4Linux2 device grab"),
1016     .priv_data_size = sizeof(struct video_data),
1017     .read_header    = v4l2_read_header,
1018     .read_packet    = v4l2_read_packet,
1019     .read_close     = v4l2_read_close,
1020     .flags          = AVFMT_NOFILE,
1021     .priv_class     = &v4l2_class,
1022 };