Pass a proper context to av_log()
[ffmpeg.git] / libavformat / 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 #include "avformat.h"
30 #include <unistd.h>
31 #include <fcntl.h>
32 #include <sys/ioctl.h>
33 #include <sys/mman.h>
34 #include <sys/time.h>
35 #include <asm/types.h>
36 #include <linux/videodev2.h>
37 #include <time.h>
38
39 static const int desired_video_buffers = 256;
40
41 enum io_method {
42     io_read,
43     io_mmap,
44     io_userptr
45 };
46
47 struct video_data {
48     int fd;
49     int frame_format; /* V4L2_PIX_FMT_* */
50     enum io_method io_method;
51     int width, height;
52     int frame_rate;
53     int frame_rate_base;
54     int frame_size;
55     int top_field_first;
56
57     int buffers;
58     void **buf_start;
59     unsigned int *buf_len;
60 };
61
62 struct fmt_map {
63     enum PixelFormat ff_fmt;
64     int32_t v4l2_fmt;
65 };
66
67 static struct fmt_map fmt_conversion_table[] = {
68     {
69         .ff_fmt = PIX_FMT_YUV420P,
70         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUV420,
71     },
72     {
73         .ff_fmt = PIX_FMT_YUV422P,
74         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUV422P,
75     },
76     {
77         .ff_fmt = PIX_FMT_YUYV422,
78         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUYV,
79     },
80     {
81         .ff_fmt = PIX_FMT_UYVY422,
82         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_UYVY,
83     },
84     {
85         .ff_fmt = PIX_FMT_YUV411P,
86         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUV411P,
87     },
88     {
89         .ff_fmt = PIX_FMT_YUV410P,
90         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUV410,
91     },
92     {
93         .ff_fmt = PIX_FMT_BGR24,
94         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_BGR24,
95     },
96     {
97         .ff_fmt = PIX_FMT_RGB24,
98         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_RGB24,
99     },
100     /*
101     {
102         .ff_fmt = PIX_FMT_RGB32,
103         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_BGR32,
104     },
105     */
106     {
107         .ff_fmt = PIX_FMT_GRAY8,
108         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_GREY,
109     },
110 };
111
112 static int device_open(AVFormatContext *ctx, const char *devname, uint32_t *capabilities)
113 {
114     struct v4l2_capability cap;
115     int fd;
116     int res;
117
118     fd = open(devname, O_RDWR /*| O_NONBLOCK*/, 0);
119     if (fd < 0) {
120         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot open video device %s : %s\n",
121                  devname, strerror(errno));
122
123         return -1;
124     }
125
126     res = ioctl(fd, VIDIOC_QUERYCAP, &cap);
127     // ENOIOCTLCMD definition only availble on __KERNEL__
128     if (res < 0 && errno == 515)
129     {
130         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "QUERYCAP not implemented, probably V4L device but not supporting V4L2\n");
131         close(fd);
132
133         return -1;
134     }
135     if (res < 0) {
136         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYCAP): %s\n",
137                  strerror(errno));
138         close(fd);
139
140         return -1;
141     }
142     if ((cap.capabilities & V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE) == 0) {
143         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Not a video capture device\n");
144         close(fd);
145
146         return -1;
147     }
148     *capabilities = cap.capabilities;
149
150     return fd;
151 }
152
153 static int device_init(AVFormatContext *ctx, int *width, int *height, int pix_fmt)
154 {
155     struct video_data *s = ctx->priv_data;
156     int fd = s->fd;
157     struct v4l2_format fmt;
158     int res;
159
160     memset(&fmt, 0, sizeof(struct v4l2_format));
161     fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
162     fmt.fmt.pix.width = *width;
163     fmt.fmt.pix.height = *height;
164     fmt.fmt.pix.pixelformat = pix_fmt;
165     fmt.fmt.pix.field = V4L2_FIELD_INTERLACED;
166     res = ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt);
167     if ((*width != fmt.fmt.pix.width) || (*height != fmt.fmt.pix.height)) {
168         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);
169         *width = fmt.fmt.pix.width;
170         *height = fmt.fmt.pix.height;
171     }
172
173     return res;
174 }
175
176 static int first_field(int fd)
177 {
178     int res;
179     v4l2_std_id std;
180
181     res = ioctl(fd, VIDIOC_G_STD, &std);
182     if (res < 0) {
183         return 0;
184     }
185     if (std & V4L2_STD_NTSC) {
186         return 0;
187     }
188
189     return 1;
190 }
191
192 static uint32_t fmt_ff2v4l(enum PixelFormat pix_fmt)
193 {
194     int i;
195
196     for (i = 0; i < sizeof(fmt_conversion_table) / sizeof(struct fmt_map); i++) {
197         if (fmt_conversion_table[i].ff_fmt == pix_fmt) {
198             return fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
199         }
200     }
201
202     return 0;
203 }
204
205 static enum PixelFormat fmt_v4l2ff(uint32_t pix_fmt)
206 {
207     int i;
208
209     for (i = 0; i < sizeof(fmt_conversion_table) / sizeof(struct fmt_map); i++) {
210         if (fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt == pix_fmt) {
211             return fmt_conversion_table[i].ff_fmt;
212         }
213     }
214
215     return -1;
216 }
217
218 static int mmap_init(AVFormatContext *ctx)
219 {
220     struct video_data *s = ctx->priv_data;
221     struct v4l2_requestbuffers req;
222     int i, res;
223
224     memset(&req, 0, sizeof(struct v4l2_requestbuffers));
225     req.count = desired_video_buffers;
226     req.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
227     req.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
228     res = ioctl (s->fd, VIDIOC_REQBUFS, &req);
229     if (res < 0) {
230         if (errno == EINVAL) {
231             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Device does not support mmap\n");
232         } else {
233             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_REQBUFS)\n");
234         }
235
236         return -1;
237     }
238
239     if (req.count < 2) {
240         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Insufficient buffer memory\n");
241
242         return -1;
243     }
244     s->buffers = req.count;
245     s->buf_start = av_malloc(sizeof(void *) * s->buffers);
246     if (s->buf_start == NULL) {
247         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer pointers\n");
248
249         return -1;
250     }
251     s->buf_len = av_malloc(sizeof(unsigned int) * s->buffers);
252     if (s->buf_len == NULL) {
253         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer sizes\n");
254         av_free(s->buf_start);
255
256         return -1;
257     }
258
259     for (i = 0; i < req.count; i++) {
260         struct v4l2_buffer buf;
261
262         memset(&buf, 0, sizeof(struct v4l2_buffer));
263         buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
264         buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
265         buf.index = i;
266         res = ioctl (s->fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf);
267         if (res < 0) {
268             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYBUF)\n");
269
270             return -1;
271         }
272
273         s->buf_len[i] = buf.length;
274         if (s->buf_len[i] < s->frame_size) {
275             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Buffer len [%d] = %d != %d\n", i, s->buf_len[i], s->frame_size);
276
277             return -1;
278         }
279         s->buf_start[i] = mmap (NULL, buf.length,
280                         PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, s->fd, buf.m.offset);
281         if (s->buf_start[i] == MAP_FAILED) {
282             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", strerror(errno));
283
284             return -1;
285         }
286     }
287
288     return 0;
289 }
290
291 static int read_init(AVFormatContext *ctx)
292 {
293     return -1;
294 }
295
296 static int mmap_read_frame(AVFormatContext *ctx, void *frame, int64_t *ts)
297 {
298     struct video_data *s = ctx->priv_data;
299     struct v4l2_buffer buf;
300     int res;
301
302     memset(&buf, 0, sizeof(struct v4l2_buffer));
303     buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
304     buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
305
306     /* FIXME: Some special treatment might be needed in case of loss of signal... */
307     while ((res = ioctl(s->fd, VIDIOC_DQBUF, &buf)) < 0 &&
308            ((errno == EAGAIN) || (errno == EINTR)));
309     if (res < 0) {
310         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_DQBUF): %s\n", strerror(errno));
311
312         return -1;
313     }
314     assert (buf.index < s->buffers);
315     if (buf.bytesused != s->frame_size) {
316         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "The v4l2 frame is %d bytes, but %d bytes are expected\n", buf.bytesused, s->frame_size);
317
318         return -1;
319     }
320
321     /* Image is at s->buff_start[buf.index] */
322     memcpy(frame, s->buf_start[buf.index], buf.bytesused);
323     *ts = buf.timestamp.tv_sec * INT64_C(1000000) + buf.timestamp.tv_usec;
324
325     res = ioctl (s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
326     if (res < 0) {
327         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF)\n");
328
329         return -1;
330     }
331
332     return s->buf_len[buf.index];
333 }
334
335 static int read_frame(AVFormatContext *ctx, void *frame, int64_t *ts)
336 {
337     return -1;
338 }
339
340 static int mmap_start(AVFormatContext *ctx)
341 {
342     struct video_data *s = ctx->priv_data;
343     enum v4l2_buf_type type;
344     int i, res;
345
346     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
347         struct v4l2_buffer buf;
348
349         memset(&buf, 0, sizeof(struct v4l2_buffer));
350         buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
351         buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
352         buf.index  = i;
353
354         res = ioctl (s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
355         if (res < 0) {
356             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n", strerror(errno));
357
358             return -1;
359         }
360     }
361
362     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
363     res = ioctl (s->fd, VIDIOC_STREAMON, &type);
364     if (res < 0) {
365         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_STREAMON): %s\n", strerror(errno));
366
367         return -1;
368     }
369
370     return 0;
371 }
372
373 static void mmap_close(struct video_data *s)
374 {
375     enum v4l2_buf_type type;
376     int i;
377
378     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
379     /* We do not check for the result, because we could
380      * not do anything about it anyway...
381      */
382     ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMOFF, &type);
383     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
384         munmap(s->buf_start[i], s->buf_len[i]);
385     }
386     av_free(s->buf_start);
387     av_free(s->buf_len);
388 }
389
390 static int v4l2_read_header(AVFormatContext *s1, AVFormatParameters *ap)
391 {
392     struct video_data *s = s1->priv_data;
393     AVStream *st;
394     int width, height;
395     int res, frame_rate, frame_rate_base;
396     uint32_t desired_format, capabilities;
397     const char *video_device;
398
399     if (ap->width <= 0 || ap->height <= 0 || ap->time_base.den <= 0) {
400         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Missing/Wrong parameters\n");
401
402         return -1;
403     }
404
405     width = ap->width;
406     height = ap->height;
407     frame_rate = ap->time_base.den;
408     frame_rate_base = ap->time_base.num;
409
410     if((unsigned)width > 32767 || (unsigned)height > 32767) {
411         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Wrong size %dx%d\n", width, height);
412
413         return -1;
414     }
415
416     st = av_new_stream(s1, 0);
417     if (!st) {
418         return -ENOMEM;
419     }
420     av_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
421
422     s->width = width;
423     s->height = height;
424     s->frame_rate      = frame_rate;
425     s->frame_rate_base = frame_rate_base;
426
427     video_device = ap->device;
428     if (!video_device) {
429         video_device = "/dev/video";
430     }
431     capabilities = 0;
432     s->fd = device_open(s1, video_device, &capabilities);
433     if (s->fd < 0) {
434         av_free(st);
435
436         return AVERROR_IO;
437     }
438     av_log(s1, AV_LOG_INFO, "[%d]Capabilities: %x\n", s->fd, capabilities);
439
440     desired_format = fmt_ff2v4l(ap->pix_fmt);
441     if (desired_format == 0 || (device_init(s1, &width, &height, desired_format) < 0)) {
442         int i, done;
443
444         done = 0; i = 0;
445         while (!done) {
446             desired_format = fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
447             if (device_init(s1, &width, &height, desired_format) < 0) {
448                 desired_format = 0;
449                 i++;
450             } else {
451                done = 1;
452             }
453             if (i == sizeof(fmt_conversion_table) / sizeof(struct fmt_map)) {
454                done = 1;
455             }
456         }
457     }
458     if (desired_format == 0) {
459         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Cannot find a proper format.\n");
460         close(s->fd);
461         av_free(st);
462
463         return AVERROR_IO;
464     }
465     s->frame_format = desired_format;
466
467     st->codec->pix_fmt = fmt_v4l2ff(desired_format);
468     s->frame_size = avpicture_get_size(st->codec->pix_fmt, width, height);
469     if (capabilities & V4L2_CAP_STREAMING) {
470         s->io_method = io_mmap;
471         res = mmap_init(s1);
472         if (res == 0) {
473             res = mmap_start(s1);
474         }
475     } else {
476         s->io_method = io_read;
477         res = read_init(s1);
478     }
479     if (res < 0) {
480         close(s->fd);
481         av_free(st);
482
483         return AVERROR_IO;
484     }
485     s->top_field_first = first_field(s->fd);
486
487     st->codec->codec_type = CODEC_TYPE_VIDEO;
488     st->codec->codec_id = CODEC_ID_RAWVIDEO;
489     st->codec->width = width;
490     st->codec->height = height;
491     st->codec->time_base.den = frame_rate;
492     st->codec->time_base.num = frame_rate_base;
493     st->codec->bit_rate = s->frame_size * 1/av_q2d(st->codec->time_base) * 8;
494
495     return 0;
496 }
497
498 static int v4l2_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
499 {
500     struct video_data *s = s1->priv_data;
501     int res;
502
503     if (av_new_packet(pkt, s->frame_size) < 0)
504         return AVERROR_IO;
505
506     if (s->io_method == io_mmap) {
507         res = mmap_read_frame(s1, pkt->data, &pkt->pts);
508     } else if (s->io_method == io_read) {
509         res = read_frame(s1, pkt->data, &pkt->pts);
510     } else {
511         return AVERROR_IO;
512     }
513     if (res < 0) {
514         return AVERROR_IO;
515     }
516
517     if (s1->streams[0]->codec->coded_frame) {
518         s1->streams[0]->codec->coded_frame->interlaced_frame = 1;
519         s1->streams[0]->codec->coded_frame->top_field_first = s->top_field_first;
520     }
521
522     return s->frame_size;
523 }
524
525 static int v4l2_read_close(AVFormatContext *s1)
526 {
527     struct video_data *s = s1->priv_data;
528
529     if (s->io_method == io_mmap) {
530         mmap_close(s);
531     }
532
533     close(s->fd);
534     return 0;
535 }
536
537 AVInputFormat v4l2_demuxer = {
538     "video4linux2",
539     "video grab",
540     sizeof(struct video_data),
541     NULL,
542     v4l2_read_header,
543     v4l2_read_packet,
544     v4l2_read_close,
545     .flags = AVFMT_NOFILE,
546 };