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