Error path fix: close the video device on failure
[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 library is free software; you can redistribute it and/or
14  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
15  * License as published by the Free Software Foundation; either
16  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
17  *
18  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
19  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
20  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
21  * Lesser General Public License for more details.
22  *
23  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
24  * License along with this library; if not, write to the Free Software
25  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
26  */
27 #include "avformat.h"
28 #include <unistd.h>
29 #include <fcntl.h>
30 #include <sys/ioctl.h>
31 #include <sys/mman.h>
32 #include <sys/time.h>
33 #define _LINUX_TIME_H 1
34 #include <linux/videodev.h>
35 #include <time.h>
36
37 static const int desired_video_buffers = 256;
38
39 enum io_method {
40     io_read,
41     io_mmap,
42     io_userptr
43 };
44
45 struct video_data {
46     int fd;
47     int frame_format; /* V4L2_PIX_FMT_* */
48     enum io_method io_method;
49     int width, height;
50     int frame_rate;
51     int frame_rate_base;
52     int frame_size;
53     int top_field_first;
54
55     int buffers;
56     void **buf_start;
57     unsigned int *buf_len;
58 };
59
60 struct fmt_map {
61     enum PixelFormat ff_fmt;
62     int32_t v4l2_fmt;
63 };
64
65 static struct fmt_map fmt_conversion_table[] = {
66     {
67         .ff_fmt = PIX_FMT_YUV420P,
68         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUV420,
69     },
70     {
71         .ff_fmt = PIX_FMT_YUV422P,
72         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUV422P,
73     },
74     {
75         .ff_fmt = PIX_FMT_YUV422,
76         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUYV,
77     },
78     {
79         .ff_fmt = PIX_FMT_UYVY422,
80         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_UYVY,
81     },
82     {
83         .ff_fmt = PIX_FMT_YUV411P,
84         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUV411P,
85     },
86     {
87         .ff_fmt = PIX_FMT_YUV410P,
88         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_YUV410,
89     },
90     {
91         .ff_fmt = PIX_FMT_BGR24,
92         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_BGR24,
93     },
94     {
95         .ff_fmt = PIX_FMT_RGB24,
96         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_RGB24,
97     },
98     /*
99     {
100         .ff_fmt = PIX_FMT_RGBA32,
101         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_BGR32,
102     },
103     */
104     {
105         .ff_fmt = PIX_FMT_GRAY8,
106         .v4l2_fmt = V4L2_PIX_FMT_GREY,
107     },
108 };
109
110 static int device_open(const char *devname, uint32_t *capabilities)
111 {
112     struct v4l2_capability cap;
113     int fd;
114     int res;
115
116     fd = open(devname, O_RDWR /*| O_NONBLOCK*/, 0);
117     if (fd < 0) {
118         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot open video device %s : %s\n",
119                  devname, strerror(errno));
120
121         return -1;
122     }
123
124     res = ioctl(fd, VIDIOC_QUERYCAP, &cap);
125     // ENOIOCTLCMD definition only availble on __KERNEL__
126     if (res < 0 && errno == 515)
127     {
128         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "QUERYCAP not implemented, probably V4L device but not supporting V4L2\n");
129         close(fd);
130
131         return -1;
132     }
133     if (res < 0) {
134         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYCAP): %s\n",
135                  strerror(errno));
136         close(fd);
137
138         return -1;
139     }
140     if ((cap.capabilities & V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE) == 0) {
141         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Not a video capture device\n");
142         close(fd);
143
144         return -1;
145     }
146     *capabilities = cap.capabilities;
147
148     return fd;
149 }
150
151 static int device_init(int fd, int width, int height, int pix_fmt)
152 {
153     struct v4l2_format fmt;
154
155     memset(&fmt, 0, sizeof(struct v4l2_format));
156     fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
157     fmt.fmt.pix.width = width;
158     fmt.fmt.pix.height = height;
159     fmt.fmt.pix.pixelformat = pix_fmt;
160     fmt.fmt.pix.field = V4L2_FIELD_INTERLACED;
161     return ioctl (fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt);
162 }
163
164 static int first_field(int fd)
165 {
166     int res;
167     v4l2_std_id std;
168
169     res = ioctl(fd, VIDIOC_G_STD, &std);
170     if (res < 0) {
171         return 0;
172     }
173     if (std & V4L2_STD_NTSC) {
174         return 0;
175     }
176
177     return 1;
178 }
179
180 static uint32_t fmt_ff2v4l(enum PixelFormat pix_fmt)
181 {
182     int i;
183
184     for (i = 0; i < sizeof(fmt_conversion_table) / sizeof(struct fmt_map); i++) {
185         if (fmt_conversion_table[i].ff_fmt == pix_fmt) {
186             return fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
187         }
188     }
189
190     return 0;
191 }
192
193 static enum PixelFormat fmt_v4l2ff(uint32_t pix_fmt)
194 {
195     int i;
196
197     for (i = 0; i < sizeof(fmt_conversion_table) / sizeof(struct fmt_map); i++) {
198         if (fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt == pix_fmt) {
199             return fmt_conversion_table[i].ff_fmt;
200         }
201     }
202
203     return -1;
204 }
205
206 static int mmap_init(struct video_data *s)
207 {
208     struct v4l2_requestbuffers req;
209     int i, res;
210
211     memset(&req, 0, sizeof(struct v4l2_requestbuffers));
212     req.count = desired_video_buffers;
213     req.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
214     req.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
215     res = ioctl (s->fd, VIDIOC_REQBUFS, &req);
216     if (res < 0) {
217         if (errno == EINVAL) {
218             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Device does not support mmap\n");
219         } else {
220             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_REQBUFS)\n");
221         }
222
223         return -1;
224     }
225
226     if (req.count < 2) {
227         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Insufficient buffer memory\n");
228
229         return -1;
230     }
231     s->buffers = req.count;
232     s->buf_start = av_malloc(sizeof(void *) * s->buffers);
233     if (s->buf_start == NULL) {
234         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer pointers\n");
235
236         return -1;
237     }
238     s->buf_len = av_malloc(sizeof(unsigned int) * s->buffers);
239     if (s->buf_len == NULL) {
240         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer sizes\n");
241         av_free(s->buf_start);
242
243         return -1;
244     }
245
246     for (i = 0; i < req.count; i++) {
247         struct v4l2_buffer buf;
248
249         memset(&buf, 0, sizeof(struct v4l2_buffer));
250         buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
251         buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
252         buf.index = i;
253         res = ioctl (s->fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf);
254         if (res < 0) {
255             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYBUF)\n");
256
257             return -1;
258         }
259
260         s->buf_len[i] = buf.length;
261         if (s->buf_len[i] < s->frame_size) {
262             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Buffer len [%d] = %d != %d\n", i, s->buf_len[i], s->frame_size);
263
264             return -1;
265         }
266         s->buf_start[i] = mmap (NULL, buf.length,
267                         PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, s->fd, buf.m.offset);
268         if (s->buf_start[i] == MAP_FAILED) {
269             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", strerror(errno));
270
271             return -1;
272         }
273     }
274
275     return 0;
276 }
277
278 static int read_init(struct video_data *s)
279 {
280     return -1;
281 }
282
283 static int mmap_read_frame(struct video_data *s, void *frame, int64_t *ts)
284 {
285     struct v4l2_buffer buf;
286     int res;
287
288     memset(&buf, 0, sizeof(struct v4l2_buffer));
289     buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
290     buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
291
292     /* FIXME: Some special treatment might be needed in case of loss of signal... */
293     while ((res = ioctl(s->fd, VIDIOC_DQBUF, &buf)) < 0 &&
294            ((errno == EAGAIN) || (errno == EINTR)));
295     if (res < 0) {
296         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_DQBUF): %s\n", strerror(errno));
297
298         return -1;
299     }
300     assert (buf.index < s->buffers);
301     assert(buf.bytesused == s->frame_size);
302     /* Image is at s->buff_start[buf.index] */
303     memcpy(frame, s->buf_start[buf.index], buf.bytesused);
304     *ts = buf.timestamp.tv_sec * int64_t_C(1000000) + buf.timestamp.tv_usec;
305
306     res = ioctl (s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
307     if (res < 0) {
308         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF)\n");
309
310         return -1;
311     }
312
313     return s->buf_len[buf.index];
314 }
315
316 static int read_frame(struct video_data *s, void *frame, int64_t *ts)
317 {
318     return -1;
319 }
320
321 static int mmap_start(struct video_data *s)
322 {
323     enum v4l2_buf_type type;
324     int i, res;
325
326     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
327         struct v4l2_buffer buf;
328
329         memset(&buf, 0, sizeof(struct v4l2_buffer));
330         buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
331         buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
332         buf.index  = i;
333
334         res = ioctl (s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf);
335         if (res < 0) {
336             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n", strerror(errno));
337
338             return -1;
339         }
340     }
341
342     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
343     res = ioctl (s->fd, VIDIOC_STREAMON, &type);
344     if (res < 0) {
345         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_STREAMON): %s\n", strerror(errno));
346
347         return -1;
348     }
349
350     return 0;
351 }
352
353 static void mmap_close(struct video_data *s)
354 {
355     enum v4l2_buf_type type;
356     int i;
357
358     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
359     /* We do not check for the result, because we could
360      * not do anything about it anyway...
361      */
362     ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMOFF, &type);
363     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
364         munmap(s->buf_start[i], s->buf_len[i]);
365     }
366     av_free(s->buf_start);
367     av_free(s->buf_len);
368 }
369
370 static int v4l2_read_header(AVFormatContext *s1, AVFormatParameters *ap)
371 {
372     struct video_data *s = s1->priv_data;
373     AVStream *st;
374     int width, height;
375     int res, frame_rate, frame_rate_base;
376     uint32_t desired_format, capabilities;
377     const char *video_device;
378
379     if (!ap || ap->width <= 0 || ap->height <= 0 || ap->time_base.den <= 0) {
380         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Missing/Wrong parameters\n");
381
382         return -1;
383     }
384
385     width = ap->width;
386     height = ap->height;
387     frame_rate = ap->time_base.den;
388     frame_rate_base = ap->time_base.num;
389
390     if((unsigned)width > 32767 || (unsigned)height > 32767) {
391         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Wrong size %dx%d\n", width, height);
392
393         return -1;
394     }
395
396     st = av_new_stream(s1, 0);
397     if (!st) {
398         return -ENOMEM;
399     }
400     av_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
401
402     s->width = width;
403     s->height = height;
404     s->frame_rate      = frame_rate;
405     s->frame_rate_base = frame_rate_base;
406
407     video_device = ap->device;
408     if (!video_device) {
409         video_device = "/dev/video";
410     }
411     capabilities = 0;
412     s->fd = device_open(video_device, &capabilities);
413     if (s->fd < 0) {
414         av_free(st);
415
416         return AVERROR_IO;
417     }
418     av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "[%d]Capabilities: %x\n", s->fd, capabilities);
419
420     desired_format = fmt_ff2v4l(ap->pix_fmt);
421     if (desired_format == 0 || (device_init(s->fd, width, height, desired_format) < 0)) {
422         int i, done;
423
424         done = 0; i = 0;
425         while (!done) {
426             desired_format = fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
427             if (device_init(s->fd, width, height, desired_format) < 0) {
428                 desired_format = 0;
429                 i++;
430             } else {
431                done = 1;
432             }
433             if (i == sizeof(fmt_conversion_table) / sizeof(struct fmt_map)) {
434                done = 1;
435             }
436         }
437     }
438     if (desired_format == 0) {
439         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Cannot find a proper format.\n");
440         close(s->fd);
441         av_free(st);
442
443         return AVERROR_IO;
444     }
445     s->frame_format = desired_format;
446
447     st->codec->pix_fmt = fmt_v4l2ff(desired_format);
448     s->frame_size = avpicture_get_size(st->codec->pix_fmt, width, height);
449     if (capabilities & V4L2_CAP_STREAMING) {
450         s->io_method = io_mmap;
451         res = mmap_init(s);
452         res = mmap_start(s);
453     } else {
454         s->io_method = io_read;
455         res = read_init(s);
456     }
457     if (res < 0) {
458         close(s->fd);
459         av_free(st);
460
461         return AVERROR_IO;
462     }
463     s->top_field_first = first_field(s->fd);
464
465     st->codec->codec_type = CODEC_TYPE_VIDEO;
466     st->codec->codec_id = CODEC_ID_RAWVIDEO;
467     st->codec->width = width;
468     st->codec->height = height;
469     st->codec->time_base.den = frame_rate;
470     st->codec->time_base.num = frame_rate_base;
471     st->codec->bit_rate = s->frame_size * 1/av_q2d(st->codec->time_base) * 8;
472
473     return 0;
474 }
475
476 static int v4l2_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
477 {
478     struct video_data *s = s1->priv_data;
479     int res;
480
481     if (av_new_packet(pkt, s->frame_size) < 0)
482         return AVERROR_IO;
483
484     if (s->io_method == io_mmap) {
485         res = mmap_read_frame(s, pkt->data, &pkt->pts);
486     } else if (s->io_method == io_read) {
487         res = read_frame(s, pkt->data, &pkt->pts);
488     } else {
489         return AVERROR_IO;
490     }
491     if (res < 0) {
492         return AVERROR_IO;
493     }
494
495     if (s1->streams[0]->codec->coded_frame) {
496         s1->streams[0]->codec->coded_frame->interlaced_frame = 1;
497         s1->streams[0]->codec->coded_frame->top_field_first = s->top_field_first;
498     }
499
500     return s->frame_size;
501 }
502
503 static int v4l2_read_close(AVFormatContext *s1)
504 {
505     struct video_data *s = s1->priv_data;
506
507     if (s->io_method == io_mmap) {
508         mmap_close(s);
509     }
510
511     close(s->fd);
512     return 0;
513 }
514
515 static AVInputFormat v4l2_format = {
516     "video4linux2",
517     "video grab",
518     sizeof(struct video_data),
519     NULL,
520     v4l2_read_header,
521     v4l2_read_packet,
522     v4l2_read_close,
523     .flags = AVFMT_NOFILE,
524 };
525
526 int v4l2_init(void)
527 {
528     av_register_input_format(&v4l2_format);
529     return 0;
530 }