libavdevice/v4l.c

   1 /*
   2  * Linux video grab interface
   3  * Copyright (c) 2000,2001 Fabrice Bellard
   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 #include "avdevice.h"
  23
  24 #undef __STRICT_ANSI__ //workaround due to broken kernel headers
  25 #include "config.h"
  26 #include "libavutil/rational.h"
  27 #include "libavutil/imgutils.h"
  28 #include "libavutil/internal.h"
  29 #include "libavutil/log.h"
  30 #include "libavutil/opt.h"
  31 #include "libavformat/internal.h"
  32 #include "libavcodec/dsputil.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 #define _LINUX_TIME_H 1
  39 #include <linux/videodev.h>
  40 #include <time.h>
  41
  42 typedef struct {
  43     AVClass *class;
  44     int fd;
  45     int frame_format; /* see VIDEO_PALETTE_xxx */
  46     int use_mmap;
  47     AVRational time_base;
  48     int64_t time_frame;
  49     int frame_size;
  50     struct video_capability video_cap;
  51     struct video_audio audio_saved;
  52     struct video_window video_win;
  53     uint8_t *video_buf;
  54     struct video_mbuf gb_buffers;
  55     struct video_mmap gb_buf;
  56     int gb_frame;
  57     int standard;
  58 } VideoData;
  59
  60 static const struct {
  61     int palette;
  62     int depth;
  63     enum AVPixelFormat pix_fmt;
  64 } video_formats [] = {
  65     {.palette = VIDEO_PALETTE_YUV420P, .depth = 12, .pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUV420P },
  66     {.palette = VIDEO_PALETTE_YUV422,  .depth = 16, .pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUYV422 },
  67     {.palette = VIDEO_PALETTE_UYVY,    .depth = 16, .pix_fmt = AV_PIX_FMT_UYVY422 },
  68     {.palette = VIDEO_PALETTE_YUYV,    .depth = 16, .pix_fmt = AV_PIX_FMT_YUYV422 },
  69     /* NOTE: v4l uses BGR24, not RGB24 */
  70     {.palette = VIDEO_PALETTE_RGB24,   .depth = 24, .pix_fmt = AV_PIX_FMT_BGR24   },
  71     {.palette = VIDEO_PALETTE_RGB565,  .depth = 16, .pix_fmt = AV_PIX_FMT_BGR565  },
  72     {.palette = VIDEO_PALETTE_GREY,    .depth = 8,  .pix_fmt = AV_PIX_FMT_GRAY8   },
  73 };
  74
  75
  76 static int grab_read_header(AVFormatContext *s1, AVFormatParameters *ap)
  77 {
  78     VideoData *s = s1->priv_data;
  79     AVStream *st;
  80     int video_fd;
  81     int desired_palette, desired_depth;
  82     struct video_tuner tuner;
  83     struct video_audio audio;
  84     struct video_picture pict;
  85     int j;
  86     int vformat_num = FF_ARRAY_ELEMS(video_formats);
  87
  88     av_log(s1, AV_LOG_WARNING, "V4L input device is deprecated and will be removed in the next release.");
  89
  90     if (ap->time_base.den <= 0) {
  91         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Wrong time base (%d)\n", ap->time_base.den);
  92         return -1;
  93     }
  94     s->time_base = ap->time_base;
  95
  96     s->video_win.width = ap->width;
  97     s->video_win.height = ap->height;
  98
  99     st = avformat_new_stream(s1, NULL);
 100     if (!st)
 101         return AVERROR(ENOMEM);
 102     avpriv_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
 103
 104     video_fd = open(s1->filename, O_RDWR);
 105     if (video_fd < 0) {
 106         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "%s: %s\n", s1->filename, strerror(errno));
 107         goto fail;
 108     }
 109
 110     if (ioctl(video_fd, VIDIOCGCAP, &s->video_cap) < 0) {
 111         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCGCAP: %s\n", strerror(errno));
 112         goto fail;
 113     }
 114
 115     if (!(s->video_cap.type & VID_TYPE_CAPTURE)) {
 116         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Fatal: grab device does not handle capture\n");
 117         goto fail;
 118     }
 119
 120     /* no values set, autodetect them */
 121     if (s->video_win.width <= 0 || s->video_win.height <= 0) {
 122         if (ioctl(video_fd, VIDIOCGWIN, &s->video_win, sizeof(s->video_win)) < 0) {
 123             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCGWIN: %s\n", strerror(errno));
 124             goto fail;
 125         }
 126     }
 127
 128     if(av_image_check_size(s->video_win.width, s->video_win.height, 0, s1) < 0)
 129         return -1;
 130
 131     desired_palette = -1;
 132     desired_depth = -1;
 133     for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
 134         if (ap->pix_fmt == video_formats[j].pix_fmt) {
 135             desired_palette = video_formats[j].palette;
 136             desired_depth = video_formats[j].depth;
 137             break;
 138         }
 139     }
 140
 141     /* set tv standard */
 142     if (!ioctl(video_fd, VIDIOCGTUNER, &tuner)) {
 143         tuner.mode = s->standard;
 144         ioctl(video_fd, VIDIOCSTUNER, &tuner);
 145     }
 146
 147     /* unmute audio */
 148     audio.audio = 0;
 149     ioctl(video_fd, VIDIOCGAUDIO, &audio);
 150     memcpy(&s->audio_saved, &audio, sizeof(audio));
 151     audio.flags &= ~VIDEO_AUDIO_MUTE;
 152     ioctl(video_fd, VIDIOCSAUDIO, &audio);
 153
 154     ioctl(video_fd, VIDIOCGPICT, &pict);
 155     ff_dlog(s1, "v4l: colour=%d hue=%d brightness=%d constrast=%d whiteness=%d\n",
 156             pict.colour, pict.hue, pict.brightness, pict.contrast, pict.whiteness);
 157     /* try to choose a suitable video format */
 158     pict.palette = desired_palette;
 159     pict.depth= desired_depth;
 160     if (desired_palette == -1 || ioctl(video_fd, VIDIOCSPICT, &pict) < 0) {
 161         for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
 162             pict.palette = video_formats[j].palette;
 163             pict.depth = video_formats[j].depth;
 164             if (-1 != ioctl(video_fd, VIDIOCSPICT, &pict))
 165                 break;
 166         }
 167         if (j >= vformat_num)
 168             goto fail1;
 169     }
 170
 171     if (ioctl(video_fd, VIDIOCGMBUF, &s->gb_buffers) < 0) {
 172         /* try to use read based access */
 173         int val;
 174
 175         s->video_win.x = 0;
 176         s->video_win.y = 0;
 177         s->video_win.chromakey = -1;
 178         s->video_win.flags = 0;
 179
 180         if (ioctl(video_fd, VIDIOCSWIN, s->video_win) < 0) {
 181             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCSWIN: %s\n", strerror(errno));
 182             goto fail;
 183         }
 184
 185         s->frame_format = pict.palette;
 186
 187         val = 1;
 188         if (ioctl(video_fd, VIDIOCCAPTURE, &val) < 0) {
 189             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCCAPTURE: %s\n", strerror(errno));
 190             goto fail;
 191         }
 192
 193         s->time_frame = av_gettime() * s->time_base.den / s->time_base.num;
 194         s->use_mmap = 0;
 195     } else {
 196         s->video_buf = mmap(0, s->gb_buffers.size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, video_fd, 0);
 197         if ((unsigned char*)-1 == s->video_buf) {
 198             s->video_buf = mmap(0, s->gb_buffers.size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, video_fd, 0);
 199             if ((unsigned char*)-1 == s->video_buf) {
 200                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", strerror(errno));
 201                 goto fail;
 202             }
 203         }
 204         s->gb_frame = 0;
 205         s->time_frame = av_gettime() * s->time_base.den / s->time_base.num;
 206
 207         /* start to grab the first frame */
 208         s->gb_buf.frame = s->gb_frame % s->gb_buffers.frames;
 209         s->gb_buf.height = s->video_win.height;
 210         s->gb_buf.width = s->video_win.width;
 211         s->gb_buf.format = pict.palette;
 212
 213         if (ioctl(video_fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf) < 0) {
 214             if (errno != EAGAIN) {
 215             fail1:
 216                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCMCAPTURE: %s\n", strerror(errno));
 217             } else {
 218                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Fatal: grab device does not receive any video signal\n");
 219             }
 220             goto fail;
 221         }
 222         for (j = 1; j < s->gb_buffers.frames; j++) {
 223           s->gb_buf.frame = j;
 224           ioctl(video_fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf);
 225         }
 226         s->frame_format = s->gb_buf.format;
 227         s->use_mmap = 1;
 228     }
 229
 230     for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
 231         if (s->frame_format == video_formats[j].palette) {
 232             s->frame_size = s->video_win.width * s->video_win.height * video_formats[j].depth / 8;
 233             st->codec->pix_fmt = video_formats[j].pix_fmt;
 234             break;
 235         }
 236     }
 237
 238     if (j >= vformat_num)
 239         goto fail;
 240
 241     s->fd = video_fd;
 242
 243     st->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
 244     st->codec->codec_id = AV_CODEC_ID_RAWVIDEO;
 245     st->codec->width = s->video_win.width;
 246     st->codec->height = s->video_win.height;
 247     st->codec->time_base = s->time_base;
 248     st->codec->bit_rate = s->frame_size * 1/av_q2d(st->codec->time_base) * 8;
 249
 250     return 0;
 251  fail:
 252     if (video_fd >= 0)
 253         close(video_fd);
 254     return AVERROR(EIO);
 255 }
 256
 257 static int v4l_mm_read_picture(VideoData *s, uint8_t *buf)
 258 {
 259     uint8_t *ptr;
 260
 261     while (ioctl(s->fd, VIDIOCSYNC, &s->gb_frame) < 0 &&
 262            (errno == EAGAIN || errno == EINTR));
 263
 264     ptr = s->video_buf + s->gb_buffers.offsets[s->gb_frame];
 265     memcpy(buf, ptr, s->frame_size);
 266
 267     /* Setup to capture the next frame */
 268     s->gb_buf.frame = s->gb_frame;
 269     if (ioctl(s->fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf) < 0) {
 270         if (errno == EAGAIN)
 271             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot Sync\n");
 272         else
 273             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCMCAPTURE: %s\n", strerror(errno));
 274         return AVERROR(EIO);
 275     }
 276
 277     /* This is now the grabbing frame */
 278     s->gb_frame = (s->gb_frame + 1) % s->gb_buffers.frames;
 279
 280     return s->frame_size;
 281 }
 282
 283 static int grab_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
 284 {
 285     VideoData *s = s1->priv_data;
 286     int64_t curtime, delay;
 287     struct timespec ts;
 288
 289     /* Calculate the time of the next frame */
 290     s->time_frame += INT64_C(1000000);
 291
 292     /* wait based on the frame rate */
 293     for(;;) {
 294         curtime = av_gettime();
 295         delay = s->time_frame * s->time_base.num / s->time_base.den - curtime;
 296         if (delay <= 0) {
 297             if (delay < INT64_C(-1000000) * s->time_base.num / s->time_base.den) {
 298                 /* printf("grabbing is %d frames late (dropping)\n", (int) -(delay / 16666)); */
 299                 s->time_frame += INT64_C(1000000);
 300             }
 301             break;
 302         }
 303         ts.tv_sec = delay / 1000000;
 304         ts.tv_nsec = (delay % 1000000) * 1000;
 305         nanosleep(&ts, NULL);
 306     }
 307
 308     if (av_new_packet(pkt, s->frame_size) < 0)
 309         return AVERROR(EIO);
 310
 311     pkt->pts = curtime;
 312
 313     /* read one frame */
 314     if (s->use_mmap) {
 315         return v4l_mm_read_picture(s, pkt->data);
 316     } else {
 317         if (read(s->fd, pkt->data, pkt->size) != pkt->size)
 318             return AVERROR(EIO);
 319         return s->frame_size;
 320     }
 321 }
 322
 323 static int grab_read_close(AVFormatContext *s1)
 324 {
 325     VideoData *s = s1->priv_data;
 326
 327     if (s->use_mmap)
 328         munmap(s->video_buf, s->gb_buffers.size);
 329
 330     /* mute audio. we must force it because the BTTV driver does not
 331        return its state correctly */
 332     s->audio_saved.flags |= VIDEO_AUDIO_MUTE;
 333     ioctl(s->fd, VIDIOCSAUDIO, &s->audio_saved);
 334
 335     close(s->fd);
 336     return 0;
 337 }
 338
 339 static const AVOption options[] = {
 340     { "standard", "", offsetof(VideoData, standard), AV_OPT_TYPE_INT, {.i64 = VIDEO_MODE_NTSC}, VIDEO_MODE_PAL, VIDEO_MODE_NTSC, AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM, "standard" },
 341     { "PAL",   "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = VIDEO_MODE_PAL},   0, 0, AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM, "standard" },
 342     { "SECAM", "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = VIDEO_MODE_SECAM}, 0, 0, AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM, "standard" },
 343     { "NTSC",  "", 0, AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = VIDEO_MODE_NTSC},  0, 0, AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM, "standard" },
 344     { NULL },
 345 };
 346
 347 static const AVClass v4l_class = {
 348     .class_name = "V4L indev",
 349     .item_name  = av_default_item_name,
 350     .option     = options,
 351     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
 352     .category   = AV_CLASS_CATEGORY_DEVICE_VIDEO_INPUT,
 353 };
 354
 355 AVInputFormat ff_v4l_demuxer = {
 356     .name           = "video4linux,v4l",
 357     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Video4Linux device grab"),
 358     .priv_data_size = sizeof(VideoData),
 359     .read_header    = grab_read_header,
 360     .read_packet    = grab_read_packet,
 361     .read_close     = grab_read_close,
 362     .flags          = AVFMT_NOFILE,
 363     .priv_class     = &v4l_class,
 364 };