4b43688089f36a549c8d79a3fee484a818620940
[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://v4l2spec.bytesex.org/v4l2spec/capture.c)
28  *
29  * Thanks to Michael Niedermayer for providing the mapping between
30  * V4L2_PIX_FMT_* and PIX_FMT_*
31  */
32
33 #undef __STRICT_ANSI__ //workaround due to broken kernel headers
34 #include "config.h"
35 #include "libavformat/internal.h"
36 #include <unistd.h>
37 #include <fcntl.h>
38 #include <sys/ioctl.h>
39 #include <sys/mman.h>
40 #include <sys/time.h>
41 #if HAVE_SYS_VIDEOIO_H
42 #include <sys/videoio.h>
43 #else
44 #if HAVE_ASM_TYPES_H
45 #include <asm/types.h>
46 #endif
47 #include <linux/videodev2.h>
48 #endif
49 #include "libavutil/avassert.h"
50 #include "libavutil/imgutils.h"
51 #include "libavutil/log.h"
52 #include "libavutil/opt.h"
53 #include "avdevice.h"
54 #include "timefilter.h"
55 #include "libavutil/parseutils.h"
56 #include "libavutil/pixdesc.h"
57 #include "libavutil/avstring.h"
58
59 #if CONFIG_LIBV4L2
60 #include <libv4l2.h>
61 #else
62 #define v4l2_open   open
63 #define v4l2_close  close
64 #define v4l2_dup    dup
65 #define v4l2_ioctl  ioctl
66 #define v4l2_read   read
67 #define v4l2_mmap   mmap
68 #define v4l2_munmap munmap
69 #endif
70
71 static const int desired_video_buffers = 256;
72
73 #define V4L_ALLFORMATS  3
74 #define V4L_RAWFORMATS  1
75 #define V4L_COMPFORMATS 2
76
77 /**
78  * Return timestamps to the user exactly as returned by the kernel
79  */
80 #define V4L_TS_DEFAULT  0
81 /**
82  * Autodetect the kind of timestamps returned by the kernel and convert to
83  * absolute (wall clock) timestamps.
84  */
85 #define V4L_TS_ABS      1
86 /**
87  * Assume kernel timestamps are from the monotonic clock and convert to
88  * absolute timestamps.
89  */
90 #define V4L_TS_MONO2ABS 2
91
92 /**
93  * Once the kind of timestamps returned by the kernel have been detected,
94  * the value of the timefilter (NULL or not) determines whether a conversion
95  * takes place.
96  */
97 #define V4L_TS_CONVERT_READY V4L_TS_DEFAULT
98
99 struct video_data {
100     AVClass *class;
101     int fd;
102     int frame_format; /* V4L2_PIX_FMT_* */
103     int width, height;
104     int frame_size;
105     int interlaced;
106     int top_field_first;
107     int ts_mode;
108     TimeFilter *timefilter;
109     int64_t last_time_m;
110
111     int buffers;
112     void **buf_start;
113     unsigned int *buf_len;
114     char *standard;
115     int channel;
116     char *pixel_format; /**< Set by a private option. */
117     int list_format;    /**< Set by a private option. */
118     char *framerate;    /**< Set by a private option. */
119 };
120
121 struct buff_data {
122     int index;
123     int fd;
124 };
125
126 struct fmt_map {
127     enum PixelFormat ff_fmt;
128     enum AVCodecID codec_id;
129     uint32_t v4l2_fmt;
130 };
131
132 static struct fmt_map fmt_conversion_table[] = {
133     //ff_fmt           codec_id           v4l2_fmt
134     { PIX_FMT_YUV420P, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUV420  },
135     { PIX_FMT_YUV420P, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YVU420  },
136     { PIX_FMT_YUV422P, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUV422P },
137     { PIX_FMT_YUYV422, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUYV    },
138     { PIX_FMT_UYVY422, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_UYVY    },
139     { PIX_FMT_YUV411P, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUV411P },
140     { PIX_FMT_YUV410P, AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_YUV410  },
141     { PIX_FMT_RGB555LE,AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB555  },
142     { PIX_FMT_RGB555BE,AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB555X },
143     { PIX_FMT_RGB565LE,AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB565  },
144     { PIX_FMT_RGB565BE,AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB565X },
145     { PIX_FMT_BGR24,   AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_BGR24   },
146     { PIX_FMT_RGB24,   AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB24   },
147     { PIX_FMT_BGR0,    AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_BGR32   },
148     { PIX_FMT_0RGB,    AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_RGB32   },
149     { PIX_FMT_GRAY8,   AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_GREY    },
150     { PIX_FMT_NV12,    AV_CODEC_ID_RAWVIDEO, V4L2_PIX_FMT_NV12    },
151     { PIX_FMT_NONE,    AV_CODEC_ID_MJPEG,    V4L2_PIX_FMT_MJPEG   },
152     { PIX_FMT_NONE,    AV_CODEC_ID_MJPEG,    V4L2_PIX_FMT_JPEG    },
153     { PIX_FMT_NONE,    AV_CODEC_ID_CPIA,     V4L2_PIX_FMT_CPIA1   },
154 };
155
156 static int device_open(AVFormatContext *ctx)
157 {
158     struct v4l2_capability cap;
159     int fd;
160     int res, err;
161     int flags = O_RDWR;
162
163     if (ctx->flags & AVFMT_FLAG_NONBLOCK) {
164         flags |= O_NONBLOCK;
165     }
166
167     fd = v4l2_open(ctx->filename, flags, 0);
168     if (fd < 0) {
169         err = errno;
170
171         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot open video device %s : %s\n",
172                ctx->filename, strerror(err));
173
174         return AVERROR(err);
175     }
176
177     res = v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_QUERYCAP, &cap);
178     if (res < 0) {
179         err = errno;
180         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYCAP): %s\n",
181                strerror(err));
182
183         goto fail;
184     }
185
186     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "[%d]Capabilities: %x\n",
187            fd, cap.capabilities);
188
189     if (!(cap.capabilities & V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE)) {
190         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Not a video capture device.\n");
191         err = ENODEV;
192
193         goto fail;
194     }
195
196     if (!(cap.capabilities & V4L2_CAP_STREAMING)) {
197         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
198                "The device does not support the streaming I/O method.\n");
199         err = ENOSYS;
200
201         goto fail;
202     }
203
204     return fd;
205
206 fail:
207     v4l2_close(fd);
208     return AVERROR(err);
209 }
210
211 static int device_init(AVFormatContext *ctx, int *width, int *height,
212                        uint32_t pix_fmt)
213 {
214     struct video_data *s = ctx->priv_data;
215     int fd = s->fd;
216     struct v4l2_format fmt = { .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE };
217     struct v4l2_pix_format *pix = &fmt.fmt.pix;
218
219     int res;
220
221     pix->width = *width;
222     pix->height = *height;
223     pix->pixelformat = pix_fmt;
224     pix->field = V4L2_FIELD_ANY;
225
226     res = v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt);
227
228     if ((*width != fmt.fmt.pix.width) || (*height != fmt.fmt.pix.height)) {
229         av_log(ctx, AV_LOG_INFO,
230                "The V4L2 driver changed the video from %dx%d to %dx%d\n",
231                *width, *height, fmt.fmt.pix.width, fmt.fmt.pix.height);
232         *width = fmt.fmt.pix.width;
233         *height = fmt.fmt.pix.height;
234     }
235
236     if (pix_fmt != fmt.fmt.pix.pixelformat) {
237         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG,
238                "The V4L2 driver changed the pixel format "
239                "from 0x%08X to 0x%08X\n",
240                pix_fmt, fmt.fmt.pix.pixelformat);
241         res = -1;
242     }
243
244     if (fmt.fmt.pix.field == V4L2_FIELD_INTERLACED) {
245         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "The V4L2 driver using the interlaced mode");
246         s->interlaced = 1;
247     }
248
249     return res;
250 }
251
252 static int first_field(int fd)
253 {
254     int res;
255     v4l2_std_id std;
256
257     res = v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_G_STD, &std);
258     if (res < 0) {
259         return 0;
260     }
261     if (std & V4L2_STD_NTSC) {
262         return 0;
263     }
264
265     return 1;
266 }
267
268 static uint32_t fmt_ff2v4l(enum PixelFormat pix_fmt, enum AVCodecID codec_id)
269 {
270     int i;
271
272     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
273         if ((codec_id == AV_CODEC_ID_NONE ||
274              fmt_conversion_table[i].codec_id == codec_id) &&
275             (pix_fmt == PIX_FMT_NONE ||
276              fmt_conversion_table[i].ff_fmt == pix_fmt)) {
277             return fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
278         }
279     }
280
281     return 0;
282 }
283
284 static enum PixelFormat fmt_v4l2ff(uint32_t v4l2_fmt, enum AVCodecID codec_id)
285 {
286     int i;
287
288     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
289         if (fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt == v4l2_fmt &&
290             fmt_conversion_table[i].codec_id == codec_id) {
291             return fmt_conversion_table[i].ff_fmt;
292         }
293     }
294
295     return PIX_FMT_NONE;
296 }
297
298 static enum AVCodecID fmt_v4l2codec(uint32_t v4l2_fmt)
299 {
300     int i;
301
302     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
303         if (fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt == v4l2_fmt) {
304             return fmt_conversion_table[i].codec_id;
305         }
306     }
307
308     return AV_CODEC_ID_NONE;
309 }
310
311 #if HAVE_STRUCT_V4L2_FRMIVALENUM_DISCRETE
312 static void list_framesizes(AVFormatContext *ctx, int fd, uint32_t pixelformat)
313 {
314     struct v4l2_frmsizeenum vfse = { .pixel_format = pixelformat };
315
316     while(!ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FRAMESIZES, &vfse)) {
317         switch (vfse.type) {
318         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_DISCRETE:
319             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, " %ux%u",
320                    vfse.discrete.width, vfse.discrete.height);
321         break;
322         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_CONTINUOUS:
323         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_STEPWISE:
324             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, " {%u-%u, %u}x{%u-%u, %u}",
325                    vfse.stepwise.min_width,
326                    vfse.stepwise.max_width,
327                    vfse.stepwise.step_width,
328                    vfse.stepwise.min_height,
329                    vfse.stepwise.max_height,
330                    vfse.stepwise.step_height);
331         }
332         vfse.index++;
333     }
334 }
335 #endif
336
337 static void list_formats(AVFormatContext *ctx, int fd, int type)
338 {
339     struct v4l2_fmtdesc vfd = { .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE };
340
341     while(!ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FMT, &vfd)) {
342         enum AVCodecID codec_id = fmt_v4l2codec(vfd.pixelformat);
343         enum PixelFormat pix_fmt = fmt_v4l2ff(vfd.pixelformat, codec_id);
344
345         vfd.index++;
346
347         if (!(vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_COMPRESSED) &&
348             type & V4L_RAWFORMATS) {
349             const char *fmt_name = av_get_pix_fmt_name(pix_fmt);
350             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "R : %9s : %20s :",
351                    fmt_name ? fmt_name : "Unsupported",
352                    vfd.description);
353         } else if (vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_COMPRESSED &&
354                    type & V4L_COMPFORMATS) {
355             AVCodec *codec = avcodec_find_encoder(codec_id);
356             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "C : %9s : %20s :",
357                    codec ? codec->name : "Unsupported",
358                    vfd.description);
359         } else {
360             continue;
361         }
362
363 #ifdef V4L2_FMT_FLAG_EMULATED
364         if (vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_EMULATED) {
365             av_log(ctx, AV_LOG_WARNING, "%s", "Emulated");
366             continue;
367         }
368 #endif
369 #if HAVE_STRUCT_V4L2_FRMIVALENUM_DISCRETE
370         list_framesizes(ctx, fd, vfd.pixelformat);
371 #endif
372         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "\n");
373     }
374 }
375
376 static int mmap_init(AVFormatContext *ctx)
377 {
378     int i, res;
379     struct video_data *s = ctx->priv_data;
380     struct v4l2_requestbuffers req = {
381         .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
382         .count  = desired_video_buffers,
383         .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
384     };
385
386     res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_REQBUFS, &req);
387     if (res < 0) {
388         if (errno == EINVAL) {
389             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Device does not support mmap\n");
390         } else {
391             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_REQBUFS)\n");
392         }
393         return AVERROR(errno);
394     }
395
396     if (req.count < 2) {
397         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Insufficient buffer memory\n");
398         return AVERROR(ENOMEM);
399     }
400     s->buffers = req.count;
401     s->buf_start = av_malloc(sizeof(void *) * s->buffers);
402     if (s->buf_start == NULL) {
403         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer pointers\n");
404         return AVERROR(ENOMEM);
405     }
406     s->buf_len = av_malloc(sizeof(unsigned int) * s->buffers);
407     if (s->buf_len == NULL) {
408         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer sizes\n");
409         av_free(s->buf_start);
410         return AVERROR(ENOMEM);
411     }
412
413     for (i = 0; i < req.count; i++) {
414         struct v4l2_buffer buf = {
415             .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
416             .index  = i,
417             .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
418         };
419         res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf);
420         if (res < 0) {
421             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYBUF)\n");
422             return AVERROR(errno);
423         }
424
425         s->buf_len[i] = buf.length;
426         if (s->frame_size > 0 && s->buf_len[i] < s->frame_size) {
427             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
428                    "Buffer len [%d] = %d != %d\n",
429                    i, s->buf_len[i], s->frame_size);
430
431             return -1;
432         }
433         s->buf_start[i] = v4l2_mmap(NULL, buf.length,
434                                PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,
435                                s->fd, buf.m.offset);
436
437         if (s->buf_start[i] == MAP_FAILED) {
438             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", strerror(errno));
439             return AVERROR(errno);
440         }
441     }
442
443     return 0;
444 }
445
446 static void mmap_release_buffer(AVPacket *pkt)
447 {
448     struct v4l2_buffer buf = { 0 };
449     int res, fd;
450     struct buff_data *buf_descriptor = pkt->priv;
451
452     if (pkt->data == NULL)
453         return;
454
455     buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
456     buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
457     buf.index = buf_descriptor->index;
458     fd = buf_descriptor->fd;
459     av_free(buf_descriptor);
460
461     res = v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
462     if (res < 0)
463         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n",
464                strerror(errno));
465
466     pkt->data = NULL;
467     pkt->size = 0;
468 }
469
470 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
471 static int64_t av_gettime_monotonic(void)
472 {
473     struct timespec tv;
474
475     clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &tv);
476     return (int64_t)tv.tv_sec * 1000000 + tv.tv_nsec / 1000;
477 }
478 #endif
479
480 static int init_convert_timestamp(AVFormatContext *ctx, int64_t ts)
481 {
482     struct video_data *s = ctx->priv_data;
483     int64_t now;
484
485     now = av_gettime();
486     if (s->ts_mode == V4L_TS_ABS &&
487         ts <= now + 1 * AV_TIME_BASE && ts >= now - 10 * AV_TIME_BASE) {
488         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Detected absolute timestamps\n");
489         s->ts_mode = V4L_TS_CONVERT_READY;
490         return 0;
491     }
492 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
493     now = av_gettime_monotonic();
494     if (s->ts_mode == V4L_TS_MONO2ABS ||
495         (ts <= now + 1 * AV_TIME_BASE && ts >= now - 10 * AV_TIME_BASE)) {
496         int64_t period = av_rescale_q(1, ctx->streams[0]->codec->time_base,
497                                       AV_TIME_BASE_Q);
498         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Detected monotonic timestamps, converting\n");
499         /* microseconds instead of seconds, MHz instead of Hz */
500         s->timefilter = ff_timefilter_new(1, period, 1.0E-6);
501         s->ts_mode = V4L_TS_CONVERT_READY;
502         return 0;
503     }
504 #endif
505     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown timestamps\n");
506     return AVERROR(EIO);
507 }
508
509 static int convert_timestamp(AVFormatContext *ctx, int64_t *ts)
510 {
511     struct video_data *s = ctx->priv_data;
512
513     if (s->ts_mode) {
514         int r = init_convert_timestamp(ctx, *ts);
515         if (r < 0)
516             return r;
517     }
518 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
519     if (s->timefilter) {
520         int64_t nowa = av_gettime();
521         int64_t nowm = av_gettime_monotonic();
522         ff_timefilter_update(s->timefilter, nowa, nowm - s->last_time_m);
523         s->last_time_m = nowm;
524         *ts = ff_timefilter_eval(s->timefilter, *ts - nowm);
525     }
526 #endif
527     return 0;
528 }
529
530 static int mmap_read_frame(AVFormatContext *ctx, AVPacket *pkt)
531 {
532     struct video_data *s = ctx->priv_data;
533     struct v4l2_buffer buf = {
534         .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
535         .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
536     };
537     struct buff_data *buf_descriptor;
538     int res;
539
540     /* FIXME: Some special treatment might be needed in case of loss of signal... */
541     while ((res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_DQBUF, &buf)) < 0 && (errno == EINTR));
542     if (res < 0) {
543         if (errno == EAGAIN) {
544             pkt->size = 0;
545             return AVERROR(EAGAIN);
546         }
547         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_DQBUF): %s\n",
548                strerror(errno));
549
550         return AVERROR(errno);
551     }
552     av_assert0(buf.index < s->buffers);
553
554     /* CPIA is a compressed format and we don't know the exact number of bytes
555      * used by a frame, so set it here as the driver announces it.
556      */
557     if (ctx->video_codec_id == AV_CODEC_ID_CPIA)
558         s->frame_size = buf.bytesused;
559
560     if (s->frame_size > 0 && buf.bytesused != s->frame_size) {
561         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
562                "The v4l2 frame is %d bytes, but %d bytes are expected\n",
563                buf.bytesused, s->frame_size);
564
565         return AVERROR_INVALIDDATA;
566     }
567
568     /* Image is at s->buff_start[buf.index] */
569     pkt->data= s->buf_start[buf.index];
570     pkt->size = buf.bytesused;
571     pkt->pts = buf.timestamp.tv_sec * INT64_C(1000000) + buf.timestamp.tv_usec;
572     res = convert_timestamp(ctx, &pkt->pts);
573     if (res < 0)
574         return res;
575     pkt->destruct = mmap_release_buffer;
576     buf_descriptor = av_malloc(sizeof(struct buff_data));
577     if (buf_descriptor == NULL) {
578         /* Something went wrong... Since av_malloc() failed, we cannot even
579          * allocate a buffer for memcopying into it
580          */
581         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to allocate a buffer descriptor\n");
582         res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
583
584         return AVERROR(ENOMEM);
585     }
586     buf_descriptor->fd = s->fd;
587     buf_descriptor->index = buf.index;
588     pkt->priv = buf_descriptor;
589
590     return s->buf_len[buf.index];
591 }
592
593 static int mmap_start(AVFormatContext *ctx)
594 {
595     struct video_data *s = ctx->priv_data;
596     enum v4l2_buf_type type;
597     int i, res;
598
599     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
600         struct v4l2_buffer buf = {
601             .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
602             .index  = i,
603             .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
604         };
605
606         res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
607         if (res < 0) {
608             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n",
609                    strerror(errno));
610
611             return AVERROR(errno);
612         }
613     }
614
615     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
616     res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMON, &type);
617     if (res < 0) {
618         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_STREAMON): %s\n",
619                strerror(errno));
620
621         return AVERROR(errno);
622     }
623
624     return 0;
625 }
626
627 static void mmap_close(struct video_data *s)
628 {
629     enum v4l2_buf_type type;
630     int i;
631
632     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
633     /* We do not check for the result, because we could
634      * not do anything about it anyway...
635      */
636     v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMOFF, &type);
637     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
638         v4l2_munmap(s->buf_start[i], s->buf_len[i]);
639     }
640     av_free(s->buf_start);
641     av_free(s->buf_len);
642 }
643
644 static int v4l2_set_parameters(AVFormatContext *s1)
645 {
646     struct video_data *s = s1->priv_data;
647     struct v4l2_input input = { 0 };
648     struct v4l2_standard standard = { 0 };
649     struct v4l2_streamparm streamparm = { 0 };
650     struct v4l2_fract *tpf = &streamparm.parm.capture.timeperframe;
651     AVRational framerate_q = { 0 };
652     int i, ret;
653
654     streamparm.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
655
656     if (s->framerate &&
657         (ret = av_parse_video_rate(&framerate_q, s->framerate)) < 0) {
658         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Could not parse framerate '%s'.\n",
659                s->framerate);
660         return ret;
661     }
662
663     /* set tv video input */
664     input.index = s->channel;
665     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMINPUT, &input) < 0) {
666         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "The V4L2 driver ioctl enum input failed:\n");
667         return AVERROR(EIO);
668     }
669
670     av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "The V4L2 driver set input_id: %d, input: %s\n",
671             s->channel, input.name);
672     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_INPUT, &input.index) < 0) {
673         av_log(s1, AV_LOG_ERROR,
674                "The V4L2 driver ioctl set input(%d) failed\n",
675                 s->channel);
676         return AVERROR(EIO);
677     }
678
679     if (s->standard) {
680         av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "The V4L2 driver set standard: %s\n",
681                s->standard);
682         /* set tv standard */
683         for(i=0;;i++) {
684             standard.index = i;
685             ret = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard);
686             if (ret < 0 || !av_strcasecmp(standard.name, s->standard))
687                 break;
688         }
689         if (ret < 0) {
690             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Unknown standard '%s'\n", s->standard);
691             return ret;
692         }
693
694         av_log(s1, AV_LOG_DEBUG,
695                "The V4L2 driver set standard: %s, id: %"PRIu64"\n",
696                s->standard, (uint64_t)standard.id);
697         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_STD, &standard.id) < 0) {
698             av_log(s1, AV_LOG_ERROR,
699                    "The V4L2 driver ioctl set standard(%s) failed\n",
700                    s->standard);
701             return AVERROR(EIO);
702         }
703     }
704
705     if (framerate_q.num && framerate_q.den) {
706         av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Setting time per frame to %d/%d\n",
707                framerate_q.den, framerate_q.num);
708         tpf->numerator   = framerate_q.den;
709         tpf->denominator = framerate_q.num;
710
711         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_PARM, &streamparm) != 0) {
712             av_log(s1, AV_LOG_ERROR,
713                    "ioctl set time per frame(%d/%d) failed\n",
714                    framerate_q.den, framerate_q.num);
715             return AVERROR(EIO);
716         }
717
718         if (framerate_q.num != tpf->denominator ||
719             framerate_q.den != tpf->numerator) {
720             av_log(s1, AV_LOG_INFO,
721                    "The driver changed the time per frame from "
722                    "%d/%d to %d/%d\n",
723                    framerate_q.den, framerate_q.num,
724                    tpf->numerator, tpf->denominator);
725         }
726     } else {
727         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_PARM, &streamparm) != 0) {
728             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_G_PARM): %s\n",
729                    strerror(errno));
730             return AVERROR(errno);
731         }
732     }
733     s1->streams[0]->codec->time_base.den = tpf->denominator;
734     s1->streams[0]->codec->time_base.num = tpf->numerator;
735
736     return 0;
737 }
738
739 static uint32_t device_try_init(AVFormatContext *s1,
740                                 enum PixelFormat pix_fmt,
741                                 int *width,
742                                 int *height,
743                                 enum AVCodecID *codec_id)
744 {
745     uint32_t desired_format = fmt_ff2v4l(pix_fmt, s1->video_codec_id);
746
747     if (desired_format == 0 ||
748         device_init(s1, width, height, desired_format) < 0) {
749         int i;
750
751         desired_format = 0;
752         for (i = 0; i<FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
753             if (s1->video_codec_id == AV_CODEC_ID_NONE ||
754                 fmt_conversion_table[i].codec_id == s1->video_codec_id) {
755                 desired_format = fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
756                 if (device_init(s1, width, height, desired_format) >= 0) {
757                     break;
758                 }
759                 desired_format = 0;
760             }
761         }
762     }
763
764     if (desired_format != 0) {
765         *codec_id = fmt_v4l2codec(desired_format);
766         av_assert0(*codec_id != AV_CODEC_ID_NONE);
767     }
768
769     return desired_format;
770 }
771
772 static int v4l2_read_header(AVFormatContext *s1)
773 {
774     struct video_data *s = s1->priv_data;
775     AVStream *st;
776     int res = 0;
777     uint32_t desired_format;
778     enum AVCodecID codec_id = AV_CODEC_ID_NONE;
779     enum PixelFormat pix_fmt = PIX_FMT_NONE;
780
781     st = avformat_new_stream(s1, NULL);
782     if (!st) {
783         res = AVERROR(ENOMEM);
784         goto out;
785     }
786
787     s->fd = device_open(s1);
788     if (s->fd < 0) {
789         res = s->fd;
790         goto out;
791     }
792
793     if (s->list_format) {
794         list_formats(s1, s->fd, s->list_format);
795         res = AVERROR_EXIT;
796         goto out;
797     }
798
799     avpriv_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
800
801     if (s->pixel_format) {
802         AVCodec *codec = avcodec_find_decoder_by_name(s->pixel_format);
803
804         if (codec)
805             s1->video_codec_id = codec->id;
806
807         pix_fmt = av_get_pix_fmt(s->pixel_format);
808
809         if (pix_fmt == PIX_FMT_NONE && !codec) {
810             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "No such input format: %s.\n",
811                    s->pixel_format);
812
813             res = AVERROR(EINVAL);
814             goto out;
815         }
816     }
817
818     if (!s->width && !s->height) {
819         struct v4l2_format fmt;
820
821         av_log(s1, AV_LOG_VERBOSE,
822                "Querying the device for the current frame size\n");
823         fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
824         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_FMT, &fmt) < 0) {
825             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_G_FMT): %s\n",
826                    strerror(errno));
827             res = AVERROR(errno);
828             goto out;
829         }
830
831         s->width  = fmt.fmt.pix.width;
832         s->height = fmt.fmt.pix.height;
833         av_log(s1, AV_LOG_VERBOSE,
834                "Setting frame size to %dx%d\n", s->width, s->height);
835     }
836
837     desired_format = device_try_init(s1, pix_fmt, &s->width, &s->height,
838                                      &codec_id);
839
840     /* If no pixel_format was specified, the codec_id was not known up
841      * until now. Set video_codec_id in the context, as codec_id will
842      * not be available outside this function
843      */
844     if (codec_id != AV_CODEC_ID_NONE && s1->video_codec_id == AV_CODEC_ID_NONE)
845         s1->video_codec_id = codec_id;
846
847     if (desired_format == 0) {
848         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Cannot find a proper format for "
849                "codec_id %d, pix_fmt %d.\n", s1->video_codec_id, pix_fmt);
850         v4l2_close(s->fd);
851
852         res = AVERROR(EIO);
853         goto out;
854     }
855     if ((res = av_image_check_size(s->width, s->height, 0, s1)) < 0)
856         goto out;
857
858     s->frame_format = desired_format;
859
860     if ((res = v4l2_set_parameters(s1)) < 0)
861         goto out;
862
863     st->codec->pix_fmt = fmt_v4l2ff(desired_format, codec_id);
864     s->frame_size =
865         avpicture_get_size(st->codec->pix_fmt, s->width, s->height);
866
867     if ((res = mmap_init(s1)) ||
868         (res = mmap_start(s1)) < 0) {
869         v4l2_close(s->fd);
870         goto out;
871     }
872
873     s->top_field_first = first_field(s->fd);
874
875     st->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
876     st->codec->codec_id = codec_id;
877     if (codec_id == AV_CODEC_ID_RAWVIDEO)
878         st->codec->codec_tag =
879             avcodec_pix_fmt_to_codec_tag(st->codec->pix_fmt);
880     if (desired_format == V4L2_PIX_FMT_YVU420)
881         st->codec->codec_tag = MKTAG('Y', 'V', '1', '2');
882     st->codec->width = s->width;
883     st->codec->height = s->height;
884     st->codec->bit_rate = s->frame_size * 1/av_q2d(st->codec->time_base) * 8;
885
886 out:
887     return res;
888 }
889
890 static int v4l2_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
891 {
892     struct video_data *s = s1->priv_data;
893     AVFrame *frame = s1->streams[0]->codec->coded_frame;
894     int res;
895
896     av_init_packet(pkt);
897     if ((res = mmap_read_frame(s1, pkt)) < 0) {
898         return res;
899     }
900
901     if (frame && s->interlaced) {
902         frame->interlaced_frame = 1;
903         frame->top_field_first = s->top_field_first;
904     }
905
906     return pkt->size;
907 }
908
909 static int v4l2_read_close(AVFormatContext *s1)
910 {
911     struct video_data *s = s1->priv_data;
912
913     mmap_close(s);
914
915     v4l2_close(s->fd);
916     return 0;
917 }
918
919 #define OFFSET(x) offsetof(struct video_data, x)
920 #define DEC AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM
921
922 static const AVOption options[] = {
923     { "standard",     "TV standard, used only by analog frame grabber",            OFFSET(standard),     AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL }, 0, 0,       DEC },
924     { "channel",      "TV channel, used only by frame grabber",                    OFFSET(channel),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.dbl = 0 },    0, INT_MAX, DEC },
925     { "video_size",   "A string describing frame size, such as 640x480 or hd720.", OFFSET(width),        AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
926     { "pixel_format", "Preferred pixel format",                                    OFFSET(pixel_format), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
927     { "input_format", "Preferred pixel format (for raw video) or codec name",      OFFSET(pixel_format), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
928     { "framerate",    "",                                                          OFFSET(framerate),    AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
929     { "list_formats", "List available formats and exit",                           OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_INT,    {.dbl = 0 },  0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
930     { "all",          "Show all available formats",                                OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.dbl = V4L_ALLFORMATS  },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
931     { "raw",          "Show only non-compressed formats",                          OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.dbl = V4L_RAWFORMATS  },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
932     { "compressed",   "Show only compressed formats",                              OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.dbl = V4L_COMPFORMATS },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
933     { "timestamps",   "Kind of timestamps for grabbed frames",                     OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.dbl = 0 }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
934     { "default",      "Use timestamps from the kernel",                            OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.dbl = V4L_TS_DEFAULT  }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
935     { "abs",          "Use absolute timestamps (wall clock)",                      OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.dbl = V4L_TS_ABS      }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
936     { "mono2abs",     "Force conversion from monotonic to absolute timestamps",    OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.dbl = V4L_TS_MONO2ABS }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
937     { "ts",           "Kind of timestamps for grabbed frames",                     OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.dbl = 0 }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
938     { NULL },
939 };
940
941 static const AVClass v4l2_class = {
942     .class_name = "V4L2 indev",
943     .item_name  = av_default_item_name,
944     .option     = options,
945     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
946 };
947
948 AVInputFormat ff_v4l2_demuxer = {
949     .name           = "video4linux2,v4l2",
950     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Video4Linux2 device grab"),
951     .priv_data_size = sizeof(struct video_data),
952     .read_header    = v4l2_read_header,
953     .read_packet    = v4l2_read_packet,
954     .read_close     = v4l2_read_close,
955     .flags          = AVFMT_NOFILE,
956     .priv_class     = &v4l2_class,
957 };