Define _XOPEN_SOURCE as 600 before including a XSI extension header.
[ffmpeg.git] / libavdevice / x11grab.c
1 /*
2  * X11 video grab interface
3  *
4  * This file is part of FFmpeg.
5  *
6  * FFmpeg integration:
7  * Copyright (C) 2006 Clemens Fruhwirth <clemens@endorphin.org>
8  *                    Edouard Gomez <ed.gomez@free.fr>
9  *
10  * This file contains code from grab.c:
11  * Copyright (c) 2000-2001 Fabrice Bellard
12  *
13  * This file contains code from the xvidcap project:
14  * Copyright (C) 1997-1998 Rasca, Berlin
15  *               2003-2004 Karl H. Beckers, Frankfurt
16  *
17  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or modify
18  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
19  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
20  * (at your option) any later version.
21  *
22  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
23  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
24  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
25  * GNU General Public License for more details.
26  *
27  * You should have received a copy of the GNU General Public License
28  * along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
29  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
30  */
31
32 /**
33  * @file libavdevice/x11grab.c
34  * X11 frame device demuxer by Clemens Fruhwirth <clemens@endorphin.org>
35  * and Edouard Gomez <ed.gomez@free.fr>.
36  */
37
38 #define _XOPEN_SOURCE 600
39
40 #include "config.h"
41 #include "libavformat/avformat.h"
42 #include <time.h>
43 #include <X11/X.h>
44 #include <X11/Xlib.h>
45 #include <X11/Xlibint.h>
46 #include <X11/Xproto.h>
47 #include <X11/Xutil.h>
48 #include <sys/shm.h>
49 #include <X11/extensions/XShm.h>
50 #include <X11/extensions/Xfixes.h>
51
52 /**
53  * X11 Device Demuxer context
54  */
55 struct x11_grab
56 {
57     int frame_size;          /**< Size in bytes of a grabbed frame */
58     AVRational time_base;    /**< Time base */
59     int64_t time_frame;      /**< Current time */
60
61     int height;              /**< Height of the grab frame */
62     int width;               /**< Width of the grab frame */
63     int x_off;               /**< Horizontal top-left corner coordinate */
64     int y_off;               /**< Vertical top-left corner coordinate */
65
66     Display *dpy;            /**< X11 display from which x11grab grabs frames */
67     XImage *image;           /**< X11 image holding the grab */
68     int use_shm;             /**< !0 when using XShm extension */
69     XShmSegmentInfo shminfo; /**< When using XShm, keeps track of XShm infos */
70     int nomouse;
71 };
72
73 /**
74  * Initializes the x11 grab device demuxer (public device demuxer API).
75  *
76  * @param s1 Context from avformat core
77  * @param ap Parameters from avformat core
78  * @return <ul>
79  *          <li>AVERROR(ENOMEM) no memory left</li>
80  *          <li>AVERROR(EIO) other failure case</li>
81  *          <li>0 success</li>
82  *         </ul>
83  */
84 static int
85 x11grab_read_header(AVFormatContext *s1, AVFormatParameters *ap)
86 {
87     struct x11_grab *x11grab = s1->priv_data;
88     Display *dpy;
89     AVStream *st = NULL;
90     enum PixelFormat input_pixfmt;
91     XImage *image;
92     int x_off = 0;
93     int y_off = 0;
94     int use_shm;
95     char *param, *offset;
96
97     param = av_strdup(s1->filename);
98     offset = strchr(param, '+');
99     if (offset) {
100         sscanf(offset, "%d,%d", &x_off, &y_off);
101         x11grab->nomouse= strstr(offset, "nomouse");
102         *offset= 0;
103     }
104
105     av_log(s1, AV_LOG_INFO, "device: %s -> display: %s x: %d y: %d width: %d height: %d\n", s1->filename, param, x_off, y_off, ap->width, ap->height);
106
107     dpy = XOpenDisplay(param);
108     if(!dpy) {
109         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Could not open X display.\n");
110         return AVERROR(EIO);
111     }
112
113     if (!ap || ap->width <= 0 || ap->height <= 0 || ap->time_base.den <= 0) {
114         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "AVParameters don't have video size and/or rate. Use -s and -r.\n");
115         return AVERROR(EIO);
116     }
117
118     st = av_new_stream(s1, 0);
119     if (!st) {
120         return AVERROR(ENOMEM);
121     }
122     av_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
123
124     use_shm = XShmQueryExtension(dpy);
125     av_log(s1, AV_LOG_INFO, "shared memory extension %s found\n", use_shm ? "" : "not");
126
127     if(use_shm) {
128         int scr = XDefaultScreen(dpy);
129         image = XShmCreateImage(dpy,
130                                 DefaultVisual(dpy, scr),
131                                 DefaultDepth(dpy, scr),
132                                 ZPixmap,
133                                 NULL,
134                                 &x11grab->shminfo,
135                                 ap->width, ap->height);
136         x11grab->shminfo.shmid = shmget(IPC_PRIVATE,
137                                         image->bytes_per_line * image->height,
138                                         IPC_CREAT|0777);
139         if (x11grab->shminfo.shmid == -1) {
140             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Fatal: Can't get shared memory!\n");
141             return AVERROR(ENOMEM);
142         }
143         x11grab->shminfo.shmaddr = image->data = shmat(x11grab->shminfo.shmid, 0, 0);
144         x11grab->shminfo.readOnly = False;
145
146         if (!XShmAttach(dpy, &x11grab->shminfo)) {
147             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Fatal: Failed to attach shared memory!\n");
148             /* needs some better error subroutine :) */
149             return AVERROR(EIO);
150         }
151     } else {
152         image = XGetImage(dpy, RootWindow(dpy, DefaultScreen(dpy)),
153                           x_off,y_off,
154                           ap->width,ap->height,
155                           AllPlanes, ZPixmap);
156     }
157
158     switch (image->bits_per_pixel) {
159     case 8:
160         av_log (s1, AV_LOG_DEBUG, "8 bit palette\n");
161         input_pixfmt = PIX_FMT_PAL8;
162         break;
163     case 16:
164         if (       image->red_mask   == 0xf800 &&
165                    image->green_mask == 0x07e0 &&
166                    image->blue_mask  == 0x001f ) {
167             av_log (s1, AV_LOG_DEBUG, "16 bit RGB565\n");
168             input_pixfmt = PIX_FMT_RGB565;
169         } else if (image->red_mask   == 0x7c00 &&
170                    image->green_mask == 0x03e0 &&
171                    image->blue_mask  == 0x001f ) {
172             av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "16 bit RGB555\n");
173             input_pixfmt = PIX_FMT_RGB555;
174         } else {
175             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "RGB ordering at image depth %i not supported ... aborting\n", image->bits_per_pixel);
176             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "color masks: r 0x%.6lx g 0x%.6lx b 0x%.6lx\n", image->red_mask, image->green_mask, image->blue_mask);
177             return AVERROR(EIO);
178         }
179         break;
180     case 24:
181         if (        image->red_mask   == 0xff0000 &&
182                     image->green_mask == 0x00ff00 &&
183                     image->blue_mask  == 0x0000ff ) {
184             input_pixfmt = PIX_FMT_BGR24;
185         } else if ( image->red_mask   == 0x0000ff &&
186                     image->green_mask == 0x00ff00 &&
187                     image->blue_mask  == 0xff0000 ) {
188             input_pixfmt = PIX_FMT_RGB24;
189         } else {
190             av_log(s1, AV_LOG_ERROR,"rgb ordering at image depth %i not supported ... aborting\n", image->bits_per_pixel);
191             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "color masks: r 0x%.6lx g 0x%.6lx b 0x%.6lx\n", image->red_mask, image->green_mask, image->blue_mask);
192             return AVERROR(EIO);
193         }
194         break;
195     case 32:
196 #if 0
197         GetColorInfo (image, &c_info);
198         if ( c_info.alpha_mask == 0xff000000 && image->green_mask == 0x0000ff00) {
199             /* byte order is relevant here, not endianness
200              * endianness is handled by avcodec, but atm no such thing
201              * as having ABGR, instead of ARGB in a word. Since we
202              * need this for Solaris/SPARC, but need to do the conversion
203              * for every frame we do it outside of this loop, cf. below
204              * this matches both ARGB32 and ABGR32 */
205             input_pixfmt = PIX_FMT_ARGB32;
206         }  else {
207             av_log(s1, AV_LOG_ERROR,"image depth %i not supported ... aborting\n", image->bits_per_pixel);
208             return AVERROR(EIO);
209         }
210 #endif
211         input_pixfmt = PIX_FMT_RGB32;
212         break;
213     default:
214         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "image depth %i not supported ... aborting\n", image->bits_per_pixel);
215         return -1;
216     }
217
218     x11grab->frame_size = ap->width * ap->height * image->bits_per_pixel/8;
219     x11grab->dpy = dpy;
220     x11grab->width = ap->width;
221     x11grab->height = ap->height;
222     x11grab->time_base  = ap->time_base;
223     x11grab->time_frame = av_gettime() / av_q2d(ap->time_base);
224     x11grab->x_off = x_off;
225     x11grab->y_off = y_off;
226     x11grab->image = image;
227     x11grab->use_shm = use_shm;
228
229     st->codec->codec_type = CODEC_TYPE_VIDEO;
230     st->codec->codec_id = CODEC_ID_RAWVIDEO;
231     st->codec->width = ap->width;
232     st->codec->height = ap->height;
233     st->codec->pix_fmt = input_pixfmt;
234     st->codec->time_base = ap->time_base;
235     st->codec->bit_rate = x11grab->frame_size * 1/av_q2d(ap->time_base) * 8;
236
237     return 0;
238 }
239
240 /**
241  * Paints a mouse pointer in an X11 image.
242  *
243  * @param image image to paint the mouse pointer to
244  * @param s context used to retrieve original grabbing rectangle
245  *          coordinates
246  * @param x Mouse pointer coordinate
247  * @param y Mouse pointer coordinate
248  */
249 static void
250 paint_mouse_pointer(XImage *image, struct x11_grab *s)
251 {
252     int x_off = s->x_off;
253     int y_off = s->y_off;
254     int width = s->width;
255     int height = s->height;
256     Display *dpy = s->dpy;
257     XFixesCursorImage *xcim;
258     int x, y;
259     int line, column;
260     int to_line, to_column;
261     int image_addr, xcim_addr;
262
263     xcim = XFixesGetCursorImage(dpy);;
264
265     x = xcim->x - xcim->xhot;
266     y = xcim->y - xcim->yhot;
267
268     to_line = FFMIN((y + xcim->height), (height + y_off));
269     to_column = FFMIN((x + xcim->width), (width + x_off));
270
271     for (line = FFMAX(y, y_off); line < to_line; line++) {
272         for (column = FFMAX(x, x_off); column < to_column; column++) {
273             xcim_addr = (line - y) * xcim->width + column - x;
274
275             if ((unsigned char)(xcim->pixels[xcim_addr] >> 24) != 0) { // skip fully transparent pixel
276                 image_addr = ((line - y_off) * width + column - x_off) * 4;
277
278                 image->data[image_addr] = (unsigned char)(xcim->pixels[xcim_addr] >> 0);
279                 image->data[image_addr+1] = (unsigned char)(xcim->pixels[xcim_addr] >> 8);
280                 image->data[image_addr+2] = (unsigned char)(xcim->pixels[xcim_addr] >> 16);
281             }
282         }
283     }
284
285     XFree(xcim);
286     xcim = NULL;
287 }
288
289
290 /**
291  * Reads new data in the image structure.
292  *
293  * @param dpy X11 display to grab from
294  * @param d
295  * @param image Image where the grab will be put
296  * @param x Top-Left grabbing rectangle horizontal coordinate
297  * @param y Top-Left grabbing rectangle vertical coordinate
298  * @return 0 if error, !0 if successful
299  */
300 static int
301 xget_zpixmap(Display *dpy, Drawable d, XImage *image, int x, int y)
302 {
303     xGetImageReply rep;
304     xGetImageReq *req;
305     long nbytes;
306
307     if (!image) {
308         return 0;
309     }
310
311     LockDisplay(dpy);
312     GetReq(GetImage, req);
313
314     /* First set up the standard stuff in the request */
315     req->drawable = d;
316     req->x = x;
317     req->y = y;
318     req->width = image->width;
319     req->height = image->height;
320     req->planeMask = (unsigned int)AllPlanes;
321     req->format = ZPixmap;
322
323     if (!_XReply(dpy, (xReply *)&rep, 0, xFalse) || !rep.length) {
324         UnlockDisplay(dpy);
325         SyncHandle();
326         return 0;
327     }
328
329     nbytes = (long)rep.length << 2;
330     _XReadPad(dpy, image->data, nbytes);
331
332     UnlockDisplay(dpy);
333     SyncHandle();
334     return 1;
335 }
336
337 /**
338  * Grabs a frame from x11 (public device demuxer API).
339  *
340  * @param s1 Context from avformat core
341  * @param pkt Packet holding the brabbed frame
342  * @return frame size in bytes
343  */
344 static int
345 x11grab_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
346 {
347     struct x11_grab *s = s1->priv_data;
348     Display *dpy = s->dpy;
349     XImage *image = s->image;
350     int x_off = s->x_off;
351     int y_off = s->y_off;
352
353     int64_t curtime, delay;
354     struct timespec ts;
355
356     /* Calculate the time of the next frame */
357     s->time_frame += INT64_C(1000000);
358
359     /* wait based on the frame rate */
360     for(;;) {
361         curtime = av_gettime();
362         delay = s->time_frame * av_q2d(s->time_base) - curtime;
363         if (delay <= 0) {
364             if (delay < INT64_C(-1000000) * av_q2d(s->time_base)) {
365                 s->time_frame += INT64_C(1000000);
366             }
367             break;
368         }
369         ts.tv_sec = delay / 1000000;
370         ts.tv_nsec = (delay % 1000000) * 1000;
371         nanosleep(&ts, NULL);
372     }
373
374     if (av_new_packet(pkt, s->frame_size) < 0) {
375         return AVERROR(EIO);
376     }
377
378     pkt->pts = curtime;
379
380     if(s->use_shm) {
381         if (!XShmGetImage(dpy, RootWindow(dpy, DefaultScreen(dpy)), image, x_off, y_off, AllPlanes)) {
382             av_log (s1, AV_LOG_INFO, "XShmGetImage() failed\n");
383         }
384     } else {
385         if (!xget_zpixmap(dpy, RootWindow(dpy, DefaultScreen(dpy)), image, x_off, y_off)) {
386             av_log (s1, AV_LOG_INFO, "XGetZPixmap() failed\n");
387         }
388     }
389
390     if(!s->nomouse){
391         paint_mouse_pointer(image, s);
392     }
393
394
395     /* XXX: avoid memcpy */
396     memcpy(pkt->data, image->data, s->frame_size);
397     return s->frame_size;
398 }
399
400 /**
401  * Closes x11 frame grabber (public device demuxer API).
402  *
403  * @param s1 Context from avformat core
404  * @return 0 success, !0 failure
405  */
406 static int
407 x11grab_read_close(AVFormatContext *s1)
408 {
409     struct x11_grab *x11grab = s1->priv_data;
410
411     /* Detach cleanly from shared mem */
412     if (x11grab->use_shm) {
413         XShmDetach(x11grab->dpy, &x11grab->shminfo);
414         shmdt(x11grab->shminfo.shmaddr);
415         shmctl(x11grab->shminfo.shmid, IPC_RMID, NULL);
416     }
417
418     /* Destroy X11 image */
419     if (x11grab->image) {
420         XDestroyImage(x11grab->image);
421         x11grab->image = NULL;
422     }
423
424     /* Free X11 display */
425     XCloseDisplay(x11grab->dpy);
426     return 0;
427 }
428
429 /** x11 grabber device demuxer declaration */
430 AVInputFormat x11_grab_device_demuxer =
431 {
432     "x11grab",
433     NULL_IF_CONFIG_SMALL("X11grab"),
434     sizeof(struct x11_grab),
435     NULL,
436     x11grab_read_header,
437     x11grab_read_packet,
438     x11grab_read_close,
439     .flags = AVFMT_NOFILE,
440 };