Check for VirtualAlloc() so it may be used to allocate executable memory in
[ffmpeg.git] / libavdevice / v4l2.c
1 /*
2  * Video4Linux2 grab interface
3  * Copyright (c) 2000,2001 Fabrice Bellard
4  * Copyright (c) 2006 Luca Abeni
5  *
6  * Part of this file is based on the V4L2 video capture example
7  * (http://v4l2spec.bytesex.org/v4l2spec/capture.c)
8  *
9  * Thanks to Michael Niedermayer for providing the mapping between
10  * V4L2_PIX_FMT_* and PIX_FMT_*
11  *
12  *
13  * This file is part of FFmpeg.
14  *
15  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
16  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
17  * License as published by the Free Software Foundation; either
18  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
19  *
20  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
21  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
22  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
23  * Lesser General Public License for more details.
24  *
25  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
26  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
27  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
28  */
29
30 #undef __STRICT_ANSI__ //workaround due to broken kernel headers
31 #include "config.h"
32 #include "libavformat/avformat.h"
33 #include <unistd.h>
34 #include <fcntl.h>
35 #include <sys/ioctl.h>
36 #include <sys/mman.h>
37 #include <sys/time.h>
38 #if HAVE_SYS_VIDEOIO_H
39 #include <sys/videoio.h>
40 #else
41 #include <asm/types.h>
42 #include <linux/videodev2.h>
43 #endif
44 #include <time.h>
45 #include <strings.h>
46
47 static const int desired_video_buffers = 256;
48
49 enum io_method {
50     io_read,
51     io_mmap,
52     io_userptr
53 };
54
55 struct video_data {
56     int fd;
57     int frame_format; /* V4L2_PIX_FMT_* */
58     enum io_method io_method;
59     int width, height;
60     int frame_size;
61     int top_field_first;
62
63     int buffers;
64     void **buf_start;
65     unsigned int *buf_len;
66 };
67
68 struct buff_data {
69     int index;
70     int fd;
71 };
72
73 struct fmt_map {
74     enum PixelFormat ff_fmt;
75     int32_t v4l2_fmt;
76 };
77
78 static struct fmt_map fmt_conversion_table[] = {
79     {
80         .ff_fmt = PIX_FMT_YUV420P,
81         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUV420,
82     },
83     {
84         .ff_fmt = PIX_FMT_YUV422P,
85         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUV422P,
86     },
87     {
88         .ff_fmt = PIX_FMT_YUYV422,
89         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUYV,
90     },
91     {
92         .ff_fmt = PIX_FMT_UYVY422,
93         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_UYVY,
94     },
95     {
96         .ff_fmt = PIX_FMT_YUV411P,
97         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUV411P,
98     },
99     {
100         .ff_fmt = PIX_FMT_YUV410P,
101         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUV410,
102     },
103     {
104         .ff_fmt = PIX_FMT_RGB555,
105         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_RGB555,
106     },
107     {
108         .ff_fmt = PIX_FMT_RGB565,
109         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_RGB565,
110     },
111     {
112         .ff_fmt = PIX_FMT_BGR24,
113         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_BGR24,
114     },
115     {
116         .ff_fmt = PIX_FMT_RGB24,
117         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_RGB24,
118     },
119     {
120         .ff_fmt = PIX_FMT_BGRA,
121         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_BGR32,
122     },
123     {
124         .ff_fmt = PIX_FMT_GRAY8,
125         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_GREY,
126     },
127 };
128
129 static int device_open(AVFormatContext *ctx, uint32_t *capabilities)
130 {
131     struct v4l2_capability cap;
132     int fd;
133     int res;
134     int flags = O_RDWR;
135
136     if (ctx->flags & AVFMT_FLAG_NONBLOCK) {
137         flags |= O_NONBLOCK;
138     }
139     fd = open(ctx->filename, flags, 0);
140     if (fd < 0) {
141         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot open video device %s : %s\n",
142                  ctx->filename, strerror(errno));
143
144         return -1;
145     }
146
147     res = ioctl(fd, VIDIOC_QUERYCAP, &cap);
148     // ENOIOCTLCMD definition only availble on __KERNEL__
149     if (res < 0 && errno == 515)
150     {
151         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "QUERYCAP not implemented, probably V4L device but not supporting V4L2\n");
152         close(fd);
153
154         return -1;
155     }
156     if (res < 0) {
157         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYCAP): %s\n",
158                  strerror(errno));
159         close(fd);
160
161         return -1;
162     }
163     if ((cap.capabilities & V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE) == 0) {
164         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Not a video capture device\n");
165         close(fd);
166
167         return -1;
168     }
169     *capabilities = cap.capabilities;
170
171     return fd;
172 }
173
174 static int device_init(AVFormatContext *ctx, int *width, int *height, int pix_fmt)
175 {
176     struct video_data *s = ctx->priv_data;
177     int fd = s->fd;
178     struct v4l2_format fmt;
179     int res;
180
181     memset(&fmt, 0, sizeof(struct v4l2_format));
182     fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
183     fmt.fmt.pix.width = *width;
184     fmt.fmt.pix.height = *height;
185     fmt.fmt.pix.pixelformat = pix_fmt;
186     fmt.fmt.pix.field = V4L2_FIELD_INTERLACED;
187     res = ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt);
188     if ((*width != fmt.fmt.pix.width) || (*height != fmt.fmt.pix.height)) {
189         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "The V4L2 driver changed the video from %dx%d to %dx%d\n", *width, *height, fmt.fmt.pix.width, fmt.fmt.pix.height);
190         *width = fmt.fmt.pix.width;
191         *height = fmt.fmt.pix.height;
192     }
193
194     if (pix_fmt != fmt.fmt.pix.pixelformat) {
195         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG, "The V4L2 driver changed the pixel format from 0x%08X to 0x%08X\n", pix_fmt, fmt.fmt.pix.pixelformat);
196         res = -1;
197     }
198
199     return res;
200 }
201
202 static int first_field(int fd)
203 {
204     int res;
205     v4l2_std_id std;
206
207     res = ioctl(fd, VIDIOC_G_STD, &std);
208     if (res < 0) {
209         return 0;
210     }
211     if (std & V4L2_STD_NTSC) {
212         return 0;
213     }
214
215     return 1;
216 }
217
218 static uint32_t fmt_ff2v4l(enum PixelFormat pix_fmt)
219 {
220     int i;
221
222     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
223         if (fmt_conversion_table[i].ff_fmt == pix_fmt) {
224             return fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
225         }
226     }
227
228     return 0;
229 }
230
231 static enum PixelFormat fmt_v4l2ff(uint32_t pix_fmt)
232 {
233     int i;
234
235     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table); i++) {
236         if (fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt == pix_fmt) {
237             return fmt_conversion_table[i].ff_fmt;
238         }
239     }
240
241     return PIX_FMT_NONE;
242 }
243
244 static int mmap_init(AVFormatContext *ctx)
245 {
246     struct video_data *s = ctx->priv_data;
247     struct v4l2_requestbuffers req;
248     int i, res;
249
250     memset(&req, 0, sizeof(struct v4l2_requestbuffers));
251     req.count = desired_video_buffers;
252     req.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
253     req.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
254     res = ioctl (s->fd, VIDIOC_REQBUFS, &req);
255     if (res < 0) {
256         if (errno == EINVAL) {
257             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Device does not support mmap\n");
258         } else {
259             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_REQBUFS)\n");
260         }
261
262         return -1;
263     }
264
265     if (req.count < 2) {
266         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Insufficient buffer memory\n");
267
268         return -1;
269     }
270     s->buffers = req.count;
271     s->buf_start = av_malloc(sizeof(void *) * s->buffers);
272     if (s->buf_start == NULL) {
273         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer pointers\n");
274
275         return -1;
276     }
277     s->buf_len = av_malloc(sizeof(unsigned int) * s->buffers);
278     if (s->buf_len == NULL) {
279         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer sizes\n");
280         av_free(s->buf_start);
281
282         return -1;
283     }
284
285     for (i = 0; i < req.count; i++) {
286         struct v4l2_buffer buf;
287
288         memset(&buf, 0, sizeof(struct v4l2_buffer));
289         buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
290         buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
291         buf.index = i;
292         res = ioctl (s->fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf);
293         if (res < 0) {
294             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYBUF)\n");
295
296             return -1;
297         }
298
299         s->buf_len[i] = buf.length;
300         if (s->buf_len[i] < s->frame_size) {
301             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Buffer len [%d] = %d != %d\n", i, s->buf_len[i], s->frame_size);
302
303             return -1;
304         }
305         s->buf_start[i] = mmap (NULL, buf.length,
306                         PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, s->fd, buf.m.offset);
307         if (s->buf_start[i] == MAP_FAILED) {
308             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", strerror(errno));
309
310             return -1;
311         }
312     }
313
314     return 0;
315 }
316
317 static int read_init(AVFormatContext *ctx)
318 {
319     return -1;
320 }
321
322 static void mmap_release_buffer(AVPacket *pkt)
323 {
324     struct v4l2_buffer buf;
325     int res, fd;
326     struct buff_data *buf_descriptor = pkt->priv;
327
328     if (pkt->data == NULL) {
329          return;
330     }
331
332     memset(&buf, 0, sizeof(struct v4l2_buffer));
333     buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
334     buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
335     buf.index = buf_descriptor->index;
336     fd = buf_descriptor->fd;
337     av_free(buf_descriptor);
338
339     res = ioctl (fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
340     if (res < 0) {
341         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF)\n");
342     }
343     pkt->data = NULL;
344     pkt->size = 0;
345 }
346
347 static int mmap_read_frame(AVFormatContext *ctx, AVPacket *pkt)
348 {
349     struct video_data *s = ctx->priv_data;
350     struct v4l2_buffer buf;
351     struct buff_data *buf_descriptor;
352     int res;
353
354     memset(&buf, 0, sizeof(struct v4l2_buffer));
355     buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
356     buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
357
358     /* FIXME: Some special treatment might be needed in case of loss of signal... */
359     while ((res = ioctl(s->fd, VIDIOC_DQBUF, &buf)) < 0 && (errno == EINTR));
360     if (res < 0) {
361         if (errno == EAGAIN) {
362             pkt->size = 0;
363
364             return AVERROR(EAGAIN);
365         }
366         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_DQBUF): %s\n", strerror(errno));
367
368         return -1;
369     }
370     assert (buf.index < s->buffers);
371     if (buf.bytesused != s->frame_size) {
372         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "The v4l2 frame is %d bytes, but %d bytes are expected\n", buf.bytesused, s->frame_size);
373
374         return -1;
375     }
376
377     /* Image is at s->buff_start[buf.index] */
378     pkt->data= s->buf_start[buf.index];
379     pkt->size = buf.bytesused;
380     pkt->pts = buf.timestamp.tv_sec * INT64_C(1000000) + buf.timestamp.tv_usec;
381     pkt->destruct = mmap_release_buffer;
382     buf_descriptor = av_malloc(sizeof(struct buff_data));
383     if (buf_descriptor == NULL) {
384         /* Something went wrong... Since av_malloc() failed, we cannot even
385          * allocate a buffer for memcopying into it
386          */
387         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to allocate a buffer descriptor\n");
388         res = ioctl (s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
389
390         return -1;
391     }
392     buf_descriptor->fd = s->fd;
393     buf_descriptor->index = buf.index;
394     pkt->priv = buf_descriptor;
395
396     return s->buf_len[buf.index];
397 }
398
399 static int read_frame(AVFormatContext *ctx, AVPacket *pkt)
400 {
401     return -1;
402 }
403
404 static int mmap_start(AVFormatContext *ctx)
405 {
406     struct video_data *s = ctx->priv_data;
407     enum v4l2_buf_type type;
408     int i, res;
409
410     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
411         struct v4l2_buffer buf;
412
413         memset(&buf, 0, sizeof(struct v4l2_buffer));
414         buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
415         buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
416         buf.index  = i;
417
418         res = ioctl (s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
419         if (res < 0) {
420             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n", strerror(errno));
421
422             return -1;
423         }
424     }
425
426     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
427     res = ioctl (s->fd, VIDIOC_STREAMON, &type);
428     if (res < 0) {
429         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_STREAMON): %s\n", strerror(errno));
430
431         return -1;
432     }
433
434     return 0;
435 }
436
437 static void mmap_close(struct video_data *s)
438 {
439     enum v4l2_buf_type type;
440     int i;
441
442     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
443     /* We do not check for the result, because we could
444      * not do anything about it anyway...
445      */
446     ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMOFF, &type);
447     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
448         munmap(s->buf_start[i], s->buf_len[i]);
449     }
450     av_free(s->buf_start);
451     av_free(s->buf_len);
452 }
453
454 static int v4l2_set_parameters( AVFormatContext *s1, AVFormatParameters *ap )
455 {
456     struct video_data *s = s1->priv_data;
457     struct v4l2_input input;
458     struct v4l2_standard standard;
459     int i;
460
461     if(ap->channel>=0) {
462         /* set tv video input */
463         memset (&input, 0, sizeof (input));
464         input.index = ap->channel;
465         if(ioctl (s->fd, VIDIOC_ENUMINPUT, &input) < 0) {
466             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "The V4L2 driver ioctl enum input failed:\n");
467             return AVERROR(EIO);
468         }
469
470         av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "The V4L2 driver set input_id: %d, input: %s\n",
471                ap->channel, input.name);
472         if(ioctl (s->fd, VIDIOC_S_INPUT, &input.index) < 0 ) {
473             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "The V4L2 driver ioctl set input(%d) failed\n",
474                    ap->channel);
475             return AVERROR(EIO);
476         }
477     }
478
479     if(ap->standard) {
480         av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "The V4L2 driver set standard: %s\n",
481                ap->standard );
482         /* set tv standard */
483         memset (&standard, 0, sizeof (standard));
484         for(i=0;;i++) {
485             standard.index = i;
486             if (ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard) < 0) {
487                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "The V4L2 driver ioctl set standard(%s) failed\n",
488                        ap->standard);
489                 return AVERROR(EIO);
490             }
491
492             if(!strcasecmp(standard.name, ap->standard)) {
493                 break;
494             }
495         }
496
497         av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "The V4L2 driver set standard: %s, id: %"PRIu64"\n",
498                ap->standard, (uint64_t)standard.id);
499         if (ioctl(s->fd, VIDIOC_S_STD, &standard.id) < 0) {
500             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "The V4L2 driver ioctl set standard(%s) failed\n",
501                    ap->standard);
502             return AVERROR(EIO);
503         }
504     }
505
506     return 0;
507 }
508
509 static int v4l2_read_header(AVFormatContext *s1, AVFormatParameters *ap)
510 {
511     struct video_data *s = s1->priv_data;
512     AVStream *st;
513     int width, height;
514     int res;
515     uint32_t desired_format, capabilities;
516
517     if (ap->width <= 0 || ap->height <= 0) {
518         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Wrong size (%dx%d)\n", ap->width, ap->height);
519         return -1;
520     }
521
522     width = ap->width;
523     height = ap->height;
524
525     if(avcodec_check_dimensions(s1, ap->width, ap->height) < 0)
526         return -1;
527
528     st = av_new_stream(s1, 0);
529     if (!st) {
530         return AVERROR(ENOMEM);
531     }
532     av_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
533
534     s->width = width;
535     s->height = height;
536
537     capabilities = 0;
538     s->fd = device_open(s1, &capabilities);
539     if (s->fd < 0) {
540         return AVERROR(EIO);
541     }
542     av_log(s1, AV_LOG_INFO, "[%d]Capabilities: %x\n", s->fd, capabilities);
543
544     desired_format = fmt_ff2v4l(ap->pix_fmt);
545     if (desired_format == 0 || (device_init(s1, &width, &height, desired_format) < 0)) {
546         int i, done;
547
548         done = 0; i = 0;
549         while (!done) {
550             desired_format = fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
551             if (device_init(s1, &width, &height, desired_format) < 0) {
552                 desired_format = 0;
553                 i++;
554             } else {
555                done = 1;
556             }
557             if (i == FF_ARRAY_ELEMS(fmt_conversion_table)) {
558                done = 1;
559             }
560         }
561     }
562     if (desired_format == 0) {
563         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Cannot find a proper format.\n");
564         close(s->fd);
565
566         return AVERROR(EIO);
567     }
568     s->frame_format = desired_format;
569
570     if( v4l2_set_parameters( s1, ap ) < 0 )
571         return AVERROR(EIO);
572
573     st->codec->pix_fmt = fmt_v4l2ff(desired_format);
574     s->frame_size = avpicture_get_size(st->codec->pix_fmt, width, height);
575     if (capabilities & V4L2_CAP_STREAMING) {
576         s->io_method = io_mmap;
577         res = mmap_init(s1);
578         if (res == 0) {
579             res = mmap_start(s1);
580         }
581     } else {
582         s->io_method = io_read;
583         res = read_init(s1);
584     }
585     if (res < 0) {
586         close(s->fd);
587
588         return AVERROR(EIO);
589     }
590     s->top_field_first = first_field(s->fd);
591
592     st->codec->codec_type = CODEC_TYPE_VIDEO;
593     st->codec->codec_id = CODEC_ID_RAWVIDEO;
594     st->codec->width = width;
595     st->codec->height = height;
596     st->codec->time_base.den = ap->time_base.den;
597     st->codec->time_base.num = ap->time_base.num;
598     st->codec->bit_rate = s->frame_size * 1/av_q2d(st->codec->time_base) * 8;
599
600     return 0;
601 }
602
603 static int v4l2_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
604 {
605     struct video_data *s = s1->priv_data;
606     int res;
607
608     if (s->io_method == io_mmap) {
609         av_init_packet(pkt);
610         res = mmap_read_frame(s1, pkt);
611     } else if (s->io_method == io_read) {
612         if (av_new_packet(pkt, s->frame_size) < 0)
613             return AVERROR(EIO);
614
615         res = read_frame(s1, pkt);
616     } else {
617         return AVERROR(EIO);
618     }
619     if (res < 0) {
620         return res;
621     }
622
623     if (s1->streams[0]->codec->coded_frame) {
624         s1->streams[0]->codec->coded_frame->interlaced_frame = 1;
625         s1->streams[0]->codec->coded_frame->top_field_first = s->top_field_first;
626     }
627
628     return s->frame_size;
629 }
630
631 static int v4l2_read_close(AVFormatContext *s1)
632 {
633     struct video_data *s = s1->priv_data;
634
635     if (s->io_method == io_mmap) {
636         mmap_close(s);
637     }
638
639     close(s->fd);
640     return 0;
641 }
642
643 AVInputFormat v4l2_demuxer = {
644     "video4linux2",
645     NULL_IF_CONFIG_SMALL("Video4Linux2 device grab"),
646     sizeof(struct video_data),
647     NULL,
648     v4l2_read_header,
649     v4l2_read_packet,
650     v4l2_read_close,
651     .flags = AVFMT_NOFILE,
652 };