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 "config.h"
  23 #include "libavformat/avformat.h"
  24 #include "libavcodec/dsputil.h"
  25 #include <unistd.h>
  26 #include <fcntl.h>
  27 #include <sys/ioctl.h>
  28 #include <sys/mman.h>
  29 #include <sys/time.h>
  30 #define _LINUX_TIME_H 1
  31 #include <linux/videodev.h>
  32 #include <time.h>
  33
  34 typedef struct {
  35     int fd;
  36     int frame_format; /* see VIDEO_PALETTE_xxx */
  37     int use_mmap;
  38     int width, height;
  39     int frame_rate;
  40     int frame_rate_base;
  41     int64_t time_frame;
  42     int frame_size;
  43     struct video_capability video_cap;
  44     struct video_audio audio_saved;
  45     uint8_t *video_buf;
  46     struct video_mbuf gb_buffers;
  47     struct video_mmap gb_buf;
  48     int gb_frame;
  49 } VideoData;
  50
  51 static const struct {
  52     int palette;
  53     int depth;
  54     enum PixelFormat pix_fmt;
  55 } video_formats [] = {
  56     {.palette = VIDEO_PALETTE_YUV420P, .depth = 12, .pix_fmt = PIX_FMT_YUV420P },
  57     {.palette = VIDEO_PALETTE_YUV422,  .depth = 16, .pix_fmt = PIX_FMT_YUYV422 },
  58     {.palette = VIDEO_PALETTE_UYVY,    .depth = 16, .pix_fmt = PIX_FMT_UYVY422 },
  59     {.palette = VIDEO_PALETTE_YUYV,    .depth = 16, .pix_fmt = PIX_FMT_YUYV422 },
  60     /* NOTE: v4l uses BGR24, not RGB24 */
  61     {.palette = VIDEO_PALETTE_RGB24,   .depth = 24, .pix_fmt = PIX_FMT_BGR24   },
  62     {.palette = VIDEO_PALETTE_RGB565,  .depth = 16, .pix_fmt = PIX_FMT_BGR565  },
  63     {.palette = VIDEO_PALETTE_GREY,    .depth = 8,  .pix_fmt = PIX_FMT_GRAY8   },
  64 };
  65
  66
  67 static int grab_read_header(AVFormatContext *s1, AVFormatParameters *ap)
  68 {
  69     VideoData *s = s1->priv_data;
  70     AVStream *st;
  71     int width, height;
  72     int video_fd, frame_size;
  73     int ret, frame_rate, frame_rate_base;
  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 = sizeof(video_formats) / sizeof(video_formats[0]);
  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
  90     width = ap->width;
  91     height = ap->height;
  92     frame_rate      = ap->time_base.den;
  93     frame_rate_base = ap->time_base.num;
  94
  95     if((unsigned)width > 32767 || (unsigned)height > 32767) {
  96         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Capture size is out of range: %dx%d\n",
  97             width, height);
  98
  99         return -1;
 100     }
 101
 102     st = av_new_stream(s1, 0);
 103     if (!st)
 104         return AVERROR(ENOMEM);
 105     av_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
 106
 107     s->width = width;
 108     s->height = height;
 109     s->frame_rate      = frame_rate;
 110     s->frame_rate_base = frame_rate_base;
 111
 112     video_fd = open(s1->filename, O_RDWR);
 113     if (video_fd < 0) {
 114         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "%s: %s\n", s1->filename, strerror(errno));
 115         goto fail;
 116     }
 117
 118     if (ioctl(video_fd,VIDIOCGCAP, &s->video_cap) < 0) {
 119         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCGCAP: %s\n", strerror(errno));
 120         goto fail;
 121     }
 122
 123     if (!(s->video_cap.type & VID_TYPE_CAPTURE)) {
 124         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Fatal: grab device does not handle capture\n");
 125         goto fail;
 126     }
 127
 128     desired_palette = -1;
 129     desired_depth = -1;
 130     for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
 131         if (ap->pix_fmt == video_formats[j].pix_fmt) {
 132             desired_palette = video_formats[j].palette;
 133             desired_depth = video_formats[j].depth;
 134             break;
 135         }
 136     }
 137
 138     /* set tv standard */
 139     if (ap->standard && !ioctl(video_fd, VIDIOCGTUNER, &tuner)) {
 140         if (!strcasecmp(ap->standard, "pal"))
 141             tuner.mode = VIDEO_MODE_PAL;
 142         else if (!strcasecmp(ap->standard, "secam"))
 143             tuner.mode = VIDEO_MODE_SECAM;
 144         else
 145             tuner.mode = VIDEO_MODE_NTSC;
 146         ioctl(video_fd, VIDIOCSTUNER, &tuner);
 147     }
 148
 149     /* unmute audio */
 150     audio.audio = 0;
 151     ioctl(video_fd, VIDIOCGAUDIO, &audio);
 152     memcpy(&s->audio_saved, &audio, sizeof(audio));
 153     audio.flags &= ~VIDEO_AUDIO_MUTE;
 154     ioctl(video_fd, VIDIOCSAUDIO, &audio);
 155
 156     ioctl(video_fd, VIDIOCGPICT, &pict);
 157 #if 0
 158     printf("v4l: colour=%d hue=%d brightness=%d constrast=%d whiteness=%d\n",
 159            pict.colour,
 160            pict.hue,
 161            pict.brightness,
 162            pict.contrast,
 163            pict.whiteness);
 164 #endif
 165     /* try to choose a suitable video format */
 166     pict.palette = desired_palette;
 167     pict.depth= desired_depth;
 168     if (desired_palette == -1 || (ret = ioctl(video_fd, VIDIOCSPICT, &pict)) < 0) {
 169         for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
 170             pict.palette = video_formats[j].palette;
 171             pict.depth = video_formats[j].depth;
 172             if (-1 != ioctl(video_fd, VIDIOCSPICT, &pict))
 173                 break;
 174         }
 175         if (j >= vformat_num)
 176             goto fail1;
 177     }
 178
 179     ret = ioctl(video_fd,VIDIOCGMBUF,&s->gb_buffers);
 180     if (ret < 0) {
 181         /* try to use read based access */
 182         struct video_window win;
 183         int val;
 184
 185         win.x = 0;
 186         win.y = 0;
 187         win.width = width;
 188         win.height = height;
 189         win.chromakey = -1;
 190         win.flags = 0;
 191
 192         ioctl(video_fd, VIDIOCSWIN, &win);
 193
 194         s->frame_format = pict.palette;
 195
 196         val = 1;
 197         ioctl(video_fd, VIDIOCCAPTURE, &val);
 198
 199         s->time_frame = av_gettime() * s->frame_rate / s->frame_rate_base;
 200         s->use_mmap = 0;
 201     } else {
 202         s->video_buf = mmap(0,s->gb_buffers.size,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,video_fd,0);
 203         if ((unsigned char*)-1 == s->video_buf) {
 204             s->video_buf = mmap(0,s->gb_buffers.size,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_PRIVATE,video_fd,0);
 205             if ((unsigned char*)-1 == s->video_buf) {
 206                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", strerror(errno));
 207                 goto fail;
 208             }
 209         }
 210         s->gb_frame = 0;
 211         s->time_frame = av_gettime() * s->frame_rate / s->frame_rate_base;
 212
 213         /* start to grab the first frame */
 214         s->gb_buf.frame = s->gb_frame % s->gb_buffers.frames;
 215         s->gb_buf.height = height;
 216         s->gb_buf.width = width;
 217         s->gb_buf.format = pict.palette;
 218
 219         ret = ioctl(video_fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf);
 220         if (ret < 0) {
 221             if (errno != EAGAIN) {
 222             fail1:
 223                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Fatal: grab device does not support suitable format\n");
 224             } else {
 225                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR,"Fatal: grab device does not receive any video signal\n");
 226             }
 227             goto fail;
 228         }
 229         for (j = 1; j < s->gb_buffers.frames; j++) {
 230           s->gb_buf.frame = j;
 231           ioctl(video_fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf);
 232         }
 233         s->frame_format = s->gb_buf.format;
 234         s->use_mmap = 1;
 235     }
 236
 237     for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
 238         if (s->frame_format == video_formats[j].palette) {
 239             frame_size = width * height * video_formats[j].depth / 8;
 240             st->codec->pix_fmt = video_formats[j].pix_fmt;
 241             break;
 242         }
 243     }
 244
 245     if (j >= vformat_num)
 246         goto fail;
 247
 248     s->fd = video_fd;
 249     s->frame_size = frame_size;
 250
 251     st->codec->codec_type = CODEC_TYPE_VIDEO;
 252     st->codec->codec_id = CODEC_ID_RAWVIDEO;
 253     st->codec->width = width;
 254     st->codec->height = height;
 255     st->codec->time_base.den      = frame_rate;
 256     st->codec->time_base.num = frame_rate_base;
 257     st->codec->bit_rate = frame_size * 1/av_q2d(st->codec->time_base) * 8;
 258
 259     return 0;
 260  fail:
 261     if (video_fd >= 0)
 262         close(video_fd);
 263     return AVERROR(EIO);
 264 }
 265
 266 static int v4l_mm_read_picture(VideoData *s, uint8_t *buf)
 267 {
 268     uint8_t *ptr;
 269
 270     while (ioctl(s->fd, VIDIOCSYNC, &s->gb_frame) < 0 &&
 271            (errno == EAGAIN || errno == EINTR));
 272
 273     ptr = s->video_buf + s->gb_buffers.offsets[s->gb_frame];
 274     memcpy(buf, ptr, s->frame_size);
 275
 276     /* Setup to capture the next frame */
 277     s->gb_buf.frame = s->gb_frame;
 278     if (ioctl(s->fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf) < 0) {
 279         if (errno == EAGAIN)
 280             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot Sync\n");
 281         else
 282             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCMCAPTURE: %s\n", strerror(errno));
 283         return AVERROR(EIO);
 284     }
 285
 286     /* This is now the grabbing frame */
 287     s->gb_frame = (s->gb_frame + 1) % s->gb_buffers.frames;
 288
 289     return s->frame_size;
 290 }
 291
 292 static int grab_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
 293 {
 294     VideoData *s = s1->priv_data;
 295     int64_t curtime, delay;
 296     struct timespec ts;
 297
 298     /* Calculate the time of the next frame */
 299     s->time_frame += INT64_C(1000000);
 300
 301     /* wait based on the frame rate */
 302     for(;;) {
 303         curtime = av_gettime();
 304         delay = s->time_frame  * s->frame_rate_base / s->frame_rate - curtime;
 305         if (delay <= 0) {
 306             if (delay < INT64_C(-1000000) * s->frame_rate_base / s->frame_rate) {
 307                 /* printf("grabbing is %d frames late (dropping)\n", (int) -(delay / 16666)); */
 308                 s->time_frame += INT64_C(1000000);
 309             }
 310             break;
 311         }
 312         ts.tv_sec = delay / 1000000;
 313         ts.tv_nsec = (delay % 1000000) * 1000;
 314         nanosleep(&ts, NULL);
 315     }
 316
 317     if (av_new_packet(pkt, s->frame_size) < 0)
 318         return AVERROR(EIO);
 319
 320     pkt->pts = curtime;
 321
 322     /* read one frame */
 323     if (s->use_mmap) {
 324         return v4l_mm_read_picture(s, pkt->data);
 325     } else {
 326         if (read(s->fd, pkt->data, pkt->size) != pkt->size)
 327             return AVERROR(EIO);
 328         return s->frame_size;
 329     }
 330 }
 331
 332 static int grab_read_close(AVFormatContext *s1)
 333 {
 334     VideoData *s = s1->priv_data;
 335
 336     if (s->use_mmap)
 337         munmap(s->video_buf, s->gb_buffers.size);
 338
 339     /* mute audio. we must force it because the BTTV driver does not
 340        return its state correctly */
 341     s->audio_saved.flags |= VIDEO_AUDIO_MUTE;
 342     ioctl(s->fd, VIDIOCSAUDIO, &s->audio_saved);
 343
 344     close(s->fd);
 345     return 0;
 346 }
 347
 348 AVInputFormat v4l_demuxer = {
 349     "video4linux",
 350     NULL_IF_CONFIG_SMALL("video grab"),
 351     sizeof(VideoData),
 352     NULL,
 353     grab_read_header,
 354     grab_read_packet,
 355     grab_read_close,
 356     .flags = AVFMT_NOFILE,
 357 };