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 #include "avformat.h"
  22 #include "dsputil.h"
  23 #include <unistd.h>
  24 #include <fcntl.h>
  25 #include <sys/ioctl.h>
  26 #include <sys/mman.h>
  27 #include <sys/time.h>
  28 #define _LINUX_TIME_H 1
  29 #include <linux/videodev.h>
  30 #include <time.h>
  31
  32 typedef struct {
  33     int fd;
  34     int frame_format; /* see VIDEO_PALETTE_xxx */
  35     int use_mmap;
  36     int width, height;
  37     int frame_rate;
  38     int frame_rate_base;
  39     int64_t time_frame;
  40     int frame_size;
  41     struct video_capability video_cap;
  42     struct video_audio audio_saved;
  43     uint8_t *video_buf;
  44     struct video_mbuf gb_buffers;
  45     struct video_mmap gb_buf;
  46     int gb_frame;
  47 } VideoData;
  48
  49 static const struct {
  50     int palette;
  51     int depth;
  52     enum PixelFormat pix_fmt;
  53 } video_formats [] = {
  54     {.palette = VIDEO_PALETTE_YUV420P, .depth = 12, .pix_fmt = PIX_FMT_YUV420P },
  55     {.palette = VIDEO_PALETTE_YUV422,  .depth = 16, .pix_fmt = PIX_FMT_YUYV422 },
  56     {.palette = VIDEO_PALETTE_UYVY,    .depth = 16, .pix_fmt = PIX_FMT_UYVY422 },
  57     {.palette = VIDEO_PALETTE_YUYV,    .depth = 16, .pix_fmt = PIX_FMT_YUYV422 },
  58     /* NOTE: v4l uses BGR24, not RGB24 */
  59     {.palette = VIDEO_PALETTE_RGB24,   .depth = 24, .pix_fmt = PIX_FMT_BGR24   },
  60     {.palette = VIDEO_PALETTE_RGB565,  .depth = 16, .pix_fmt = PIX_FMT_BGR565  },
  61     {.palette = VIDEO_PALETTE_GREY,    .depth = 8,  .pix_fmt = PIX_FMT_GRAY8   },
  62 };
  63
  64
  65 static int grab_read_header(AVFormatContext *s1, AVFormatParameters *ap)
  66 {
  67     VideoData *s = s1->priv_data;
  68     AVStream *st;
  69     int width, height;
  70     int video_fd, frame_size;
  71     int ret, frame_rate, frame_rate_base;
  72     int desired_palette, desired_depth;
  73     struct video_tuner tuner;
  74     struct video_audio audio;
  75     struct video_picture pict;
  76     int j;
  77     int vformat_num = sizeof(video_formats) / sizeof(video_formats[0]);
  78
  79     if (ap->width <= 0 || ap->height <= 0 || ap->time_base.den <= 0) {
  80         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Bad capture size (%dx%d) or wrong time base (%d)\n",
  81             ap->width, ap->height, ap->time_base.den);
  82
  83         return -1;
  84     }
  85
  86     width = ap->width;
  87     height = ap->height;
  88     frame_rate      = ap->time_base.den;
  89     frame_rate_base = ap->time_base.num;
  90
  91     if((unsigned)width > 32767 || (unsigned)height > 32767) {
  92         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Capture size is out of range: %dx%d\n",
  93             width, height);
  94
  95         return -1;
  96     }
  97
  98     st = av_new_stream(s1, 0);
  99     if (!st)
 100         return AVERROR(ENOMEM);
 101     av_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
 102
 103     s->width = width;
 104     s->height = height;
 105     s->frame_rate      = frame_rate;
 106     s->frame_rate_base = frame_rate_base;
 107
 108     video_fd = open(s1->filename, O_RDWR);
 109     if (video_fd < 0) {
 110         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "%s: %s\n", s1->filename, strerror(errno));
 111         goto fail;
 112     }
 113
 114     if (ioctl(video_fd,VIDIOCGCAP, &s->video_cap) < 0) {
 115         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCGCAP: %s\n", strerror(errno));
 116         goto fail;
 117     }
 118
 119     if (!(s->video_cap.type & VID_TYPE_CAPTURE)) {
 120         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Fatal: grab device does not handle capture\n");
 121         goto fail;
 122     }
 123
 124     desired_palette = -1;
 125     desired_depth = -1;
 126     for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
 127         if (ap->pix_fmt == video_formats[j].pix_fmt) {
 128             desired_palette = video_formats[j].palette;
 129             desired_depth = video_formats[j].depth;
 130             break;
 131         }
 132     }
 133
 134     /* set tv standard */
 135     if (ap->standard && !ioctl(video_fd, VIDIOCGTUNER, &tuner)) {
 136         if (!strcasecmp(ap->standard, "pal"))
 137             tuner.mode = VIDEO_MODE_PAL;
 138         else if (!strcasecmp(ap->standard, "secam"))
 139             tuner.mode = VIDEO_MODE_SECAM;
 140         else
 141             tuner.mode = VIDEO_MODE_NTSC;
 142         ioctl(video_fd, VIDIOCSTUNER, &tuner);
 143     }
 144
 145     /* unmute audio */
 146     audio.audio = 0;
 147     ioctl(video_fd, VIDIOCGAUDIO, &audio);
 148     memcpy(&s->audio_saved, &audio, sizeof(audio));
 149     audio.flags &= ~VIDEO_AUDIO_MUTE;
 150     ioctl(video_fd, VIDIOCSAUDIO, &audio);
 151
 152     ioctl(video_fd, VIDIOCGPICT, &pict);
 153 #if 0
 154     printf("v4l: colour=%d hue=%d brightness=%d constrast=%d whiteness=%d\n",
 155            pict.colour,
 156            pict.hue,
 157            pict.brightness,
 158            pict.contrast,
 159            pict.whiteness);
 160 #endif
 161     /* try to choose a suitable video format */
 162     pict.palette = desired_palette;
 163     pict.depth= desired_depth;
 164     if (desired_palette == -1 || (ret = ioctl(video_fd, VIDIOCSPICT, &pict)) < 0) {
 165         for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
 166             pict.palette = video_formats[j].palette;
 167             pict.depth = video_formats[j].depth;
 168             if (-1 != ioctl(video_fd, VIDIOCSPICT, &pict))
 169                 break;
 170         }
 171         if (j >= vformat_num)
 172             goto fail1;
 173     }
 174
 175     ret = ioctl(video_fd,VIDIOCGMBUF,&s->gb_buffers);
 176     if (ret < 0) {
 177         /* try to use read based access */
 178         struct video_window win;
 179         int val;
 180
 181         win.x = 0;
 182         win.y = 0;
 183         win.width = width;
 184         win.height = height;
 185         win.chromakey = -1;
 186         win.flags = 0;
 187
 188         ioctl(video_fd, VIDIOCSWIN, &win);
 189
 190         s->frame_format = pict.palette;
 191
 192         val = 1;
 193         ioctl(video_fd, VIDIOCCAPTURE, &val);
 194
 195         s->time_frame = av_gettime() * s->frame_rate / s->frame_rate_base;
 196         s->use_mmap = 0;
 197     } else {
 198         s->video_buf = mmap(0,s->gb_buffers.size,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,video_fd,0);
 199         if ((unsigned char*)-1 == s->video_buf) {
 200             s->video_buf = mmap(0,s->gb_buffers.size,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_PRIVATE,video_fd,0);
 201             if ((unsigned char*)-1 == s->video_buf) {
 202                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", strerror(errno));
 203                 goto fail;
 204             }
 205         }
 206         s->gb_frame = 0;
 207         s->time_frame = av_gettime() * s->frame_rate / s->frame_rate_base;
 208
 209         /* start to grab the first frame */
 210         s->gb_buf.frame = s->gb_frame % s->gb_buffers.frames;
 211         s->gb_buf.height = height;
 212         s->gb_buf.width = width;
 213         s->gb_buf.format = pict.palette;
 214
 215         ret = ioctl(video_fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf);
 216         if (ret < 0) {
 217             if (errno != EAGAIN) {
 218             fail1:
 219                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Fatal: grab device does not support suitable format\n");
 220             } else {
 221                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR,"Fatal: grab device does not receive any video signal\n");
 222             }
 223             goto fail;
 224         }
 225         for (j = 1; j < s->gb_buffers.frames; j++) {
 226           s->gb_buf.frame = j;
 227           ioctl(video_fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf);
 228         }
 229         s->frame_format = s->gb_buf.format;
 230         s->use_mmap = 1;
 231     }
 232
 233     for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
 234         if (s->frame_format == video_formats[j].palette) {
 235             frame_size = width * height * video_formats[j].depth / 8;
 236             st->codec->pix_fmt = video_formats[j].pix_fmt;
 237             break;
 238         }
 239     }
 240
 241     if (j >= vformat_num)
 242         goto fail;
 243
 244     s->fd = video_fd;
 245     s->frame_size = frame_size;
 246
 247     st->codec->codec_type = CODEC_TYPE_VIDEO;
 248     st->codec->codec_id = CODEC_ID_RAWVIDEO;
 249     st->codec->width = width;
 250     st->codec->height = height;
 251     st->codec->time_base.den      = frame_rate;
 252     st->codec->time_base.num = frame_rate_base;
 253     st->codec->bit_rate = frame_size * 1/av_q2d(st->codec->time_base) * 8;
 254
 255     return 0;
 256  fail:
 257     if (video_fd >= 0)
 258         close(video_fd);
 259     av_free(st);
 260     return AVERROR(EIO);
 261 }
 262
 263 static int v4l_mm_read_picture(VideoData *s, uint8_t *buf)
 264 {
 265     uint8_t *ptr;
 266
 267     while (ioctl(s->fd, VIDIOCSYNC, &s->gb_frame) < 0 &&
 268            (errno == EAGAIN || errno == EINTR));
 269
 270     ptr = s->video_buf + s->gb_buffers.offsets[s->gb_frame];
 271     memcpy(buf, ptr, s->frame_size);
 272
 273     /* Setup to capture the next frame */
 274     s->gb_buf.frame = s->gb_frame;
 275     if (ioctl(s->fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf) < 0) {
 276         if (errno == EAGAIN)
 277             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot Sync\n");
 278         else
 279             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCMCAPTURE: %s\n", strerror(errno));
 280         return AVERROR(EIO);
 281     }
 282
 283     /* This is now the grabbing frame */
 284     s->gb_frame = (s->gb_frame + 1) % s->gb_buffers.frames;
 285
 286     return s->frame_size;
 287 }
 288
 289 static int grab_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
 290 {
 291     VideoData *s = s1->priv_data;
 292     int64_t curtime, delay;
 293     struct timespec ts;
 294
 295     /* Calculate the time of the next frame */
 296     s->time_frame += INT64_C(1000000);
 297
 298     /* wait based on the frame rate */
 299     for(;;) {
 300         curtime = av_gettime();
 301         delay = s->time_frame  * s->frame_rate_base / s->frame_rate - curtime;
 302         if (delay <= 0) {
 303             if (delay < INT64_C(-1000000) * s->frame_rate_base / s->frame_rate) {
 304                 /* printf("grabbing is %d frames late (dropping)\n", (int) -(delay / 16666)); */
 305                 s->time_frame += INT64_C(1000000);
 306             }
 307             break;
 308         }
 309         ts.tv_sec = delay / 1000000;
 310         ts.tv_nsec = (delay % 1000000) * 1000;
 311         nanosleep(&ts, NULL);
 312     }
 313
 314     if (av_new_packet(pkt, s->frame_size) < 0)
 315         return AVERROR(EIO);
 316
 317     pkt->pts = curtime;
 318
 319     /* read one frame */
 320     if (s->use_mmap) {
 321         return v4l_mm_read_picture(s, pkt->data);
 322     } else {
 323         if (read(s->fd, pkt->data, pkt->size) != pkt->size)
 324             return AVERROR(EIO);
 325         return s->frame_size;
 326     }
 327 }
 328
 329 static int grab_read_close(AVFormatContext *s1)
 330 {
 331     VideoData *s = s1->priv_data;
 332
 333     if (s->use_mmap)
 334         munmap(s->video_buf, s->gb_buffers.size);
 335
 336     /* mute audio. we must force it because the BTTV driver does not
 337        return its state correctly */
 338     s->audio_saved.flags |= VIDEO_AUDIO_MUTE;
 339     ioctl(s->fd, VIDIOCSAUDIO, &s->audio_saved);
 340
 341     close(s->fd);
 342     return 0;
 343 }
 344
 345 AVInputFormat v4l_demuxer = {
 346     "video4linux",
 347     "video grab",
 348     sizeof(VideoData),
 349     NULL,
 350     grab_read_header,
 351     grab_read_packet,
 352     grab_read_close,
 353     .flags = AVFMT_NOFILE,
 354 };