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;
  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->time_base.den <= 0) {
  82         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Wrong time base (%d)\n", ap->time_base.den);
  83         return -1;
  84     }
  85     s->time_base = ap->time_base;
  86
  87     if((unsigned)ap->width > 32767 || (unsigned)ap->height > 32767) {
  88         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Capture size is out of range: %dx%d\n",
  89             ap->width, ap->height);
  90         return -1;
  91     }
  92     s->video_win.width = ap->width;
  93     s->video_win.height = ap->height;
  94
  95     st = av_new_stream(s1, 0);
  96     if (!st)
  97         return AVERROR(ENOMEM);
  98     av_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
  99
 100     video_fd = open(s1->filename, O_RDWR);
 101     if (video_fd < 0) {
 102         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "%s: %s\n", s1->filename, strerror(errno));
 103         goto fail;
 104     }
 105
 106     if (ioctl(video_fd, VIDIOCGCAP, &s->video_cap) < 0) {
 107         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCGCAP: %s\n", strerror(errno));
 108         goto fail;
 109     }
 110
 111     if (!(s->video_cap.type & VID_TYPE_CAPTURE)) {
 112         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Fatal: grab device does not handle capture\n");
 113         goto fail;
 114     }
 115
 116     /* no values set, autodetect them */
 117     if (s->video_win.width <= 0 || s->video_win.height <= 0) {
 118         if (ioctl(video_fd, VIDIOCGWIN, &s->video_win, sizeof(s->video_win)) < 0) {
 119             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCGWIN: %s\n", strerror(errno));
 120             goto fail;
 121         }
 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 || 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     if (ioctl(video_fd, VIDIOCGMBUF, &s->gb_buffers) < 0) {
 176         /* try to use read based access */
 177         int val;
 178
 179         s->video_win.x = 0;
 180         s->video_win.y = 0;
 181         s->video_win.chromakey = -1;
 182         s->video_win.flags = 0;
 183
 184         if (ioctl(video_fd, VIDIOCSWIN, s->video_win) < 0) {
 185             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCSWIN: %s\n", strerror(errno));
 186             goto fail;
 187         }
 188
 189         s->frame_format = pict.palette;
 190
 191         val = 1;
 192         if (ioctl(video_fd, VIDIOCCAPTURE, &val) < 0) {
 193             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCCAPTURE: %s\n", strerror(errno));
 194             goto fail;
 195         }
 196
 197         s->time_frame = av_gettime() * s->time_base.den / s->time_base.num;
 198         s->use_mmap = 0;
 199     } else {
 200         s->video_buf = mmap(0, s->gb_buffers.size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, video_fd, 0);
 201         if ((unsigned char*)-1 == s->video_buf) {
 202             s->video_buf = mmap(0, s->gb_buffers.size, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, video_fd, 0);
 203             if ((unsigned char*)-1 == s->video_buf) {
 204                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", strerror(errno));
 205                 goto fail;
 206             }
 207         }
 208         s->gb_frame = 0;
 209         s->time_frame = av_gettime() * s->time_base.den / s->time_base.num;
 210
 211         /* start to grab the first frame */
 212         s->gb_buf.frame = s->gb_frame % s->gb_buffers.frames;
 213         s->gb_buf.height = s->video_win.height;
 214         s->gb_buf.width = s->video_win.width;
 215         s->gb_buf.format = pict.palette;
 216
 217         if (ioctl(video_fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf) < 0) {
 218             if (errno != EAGAIN) {
 219             fail1:
 220                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Fatal: grab device does not support suitable format\n");
 221             } else {
 222                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Fatal: grab device does not receive any video signal\n");
 223             }
 224             goto fail;
 225         }
 226         for (j = 1; j < s->gb_buffers.frames; j++) {
 227           s->gb_buf.frame = j;
 228           ioctl(video_fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf);
 229         }
 230         s->frame_format = s->gb_buf.format;
 231         s->use_mmap = 1;
 232     }
 233
 234     for (j = 0; j < vformat_num; j++) {
 235         if (s->frame_format == video_formats[j].palette) {
 236             s->frame_size = s->video_win.width * s->video_win.height * video_formats[j].depth / 8;
 237             st->codec->pix_fmt = video_formats[j].pix_fmt;
 238             break;
 239         }
 240     }
 241
 242     if (j >= vformat_num)
 243         goto fail;
 244
 245     s->fd = video_fd;
 246
 247     st->codec->codec_type = CODEC_TYPE_VIDEO;
 248     st->codec->codec_id = CODEC_ID_RAWVIDEO;
 249     st->codec->width = s->video_win.width;
 250     st->codec->height = s->video_win.height;
 251     st->codec->time_base = s->time_base;
 252     st->codec->bit_rate = s->frame_size * 1/av_q2d(st->codec->time_base) * 8;
 253
 254     return 0;
 255  fail:
 256     if (video_fd >= 0)
 257         close(video_fd);
 258     return AVERROR(EIO);
 259 }
 260
 261 static int v4l_mm_read_picture(VideoData *s, uint8_t *buf)
 262 {
 263     uint8_t *ptr;
 264
 265     while (ioctl(s->fd, VIDIOCSYNC, &s->gb_frame) < 0 &&
 266            (errno == EAGAIN || errno == EINTR));
 267
 268     ptr = s->video_buf + s->gb_buffers.offsets[s->gb_frame];
 269     memcpy(buf, ptr, s->frame_size);
 270
 271     /* Setup to capture the next frame */
 272     s->gb_buf.frame = s->gb_frame;
 273     if (ioctl(s->fd, VIDIOCMCAPTURE, &s->gb_buf) < 0) {
 274         if (errno == EAGAIN)
 275             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Cannot Sync\n");
 276         else
 277             av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "VIDIOCMCAPTURE: %s\n", strerror(errno));
 278         return AVERROR(EIO);
 279     }
 280
 281     /* This is now the grabbing frame */
 282     s->gb_frame = (s->gb_frame + 1) % s->gb_buffers.frames;
 283
 284     return s->frame_size;
 285 }
 286
 287 static int grab_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
 288 {
 289     VideoData *s = s1->priv_data;
 290     int64_t curtime, delay;
 291     struct timespec ts;
 292
 293     /* Calculate the time of the next frame */
 294     s->time_frame += INT64_C(1000000);
 295
 296     /* wait based on the frame rate */
 297     for(;;) {
 298         curtime = av_gettime();
 299         delay = s->time_frame * s->time_base.num / s->time_base.den - curtime;
 300         if (delay <= 0) {
 301             if (delay < INT64_C(-1000000) * s->time_base.num / s->time_base.den) {
 302                 /* printf("grabbing is %d frames late (dropping)\n", (int) -(delay / 16666)); */
 303                 s->time_frame += INT64_C(1000000);
 304             }
 305             break;
 306         }
 307         ts.tv_sec = delay / 1000000;
 308         ts.tv_nsec = (delay % 1000000) * 1000;
 309         nanosleep(&ts, NULL);
 310     }
 311
 312     if (av_new_packet(pkt, s->frame_size) < 0)
 313         return AVERROR(EIO);
 314
 315     pkt->pts = curtime;
 316
 317     /* read one frame */
 318     if (s->use_mmap) {
 319         return v4l_mm_read_picture(s, pkt->data);
 320     } else {
 321         if (read(s->fd, pkt->data, pkt->size) != pkt->size)
 322             return AVERROR(EIO);
 323         return s->frame_size;
 324     }
 325 }
 326
 327 static int grab_read_close(AVFormatContext *s1)
 328 {
 329     VideoData *s = s1->priv_data;
 330
 331     if (s->use_mmap)
 332         munmap(s->video_buf, s->gb_buffers.size);
 333
 334     /* mute audio. we must force it because the BTTV driver does not
 335        return its state correctly */
 336     s->audio_saved.flags |= VIDEO_AUDIO_MUTE;
 337     ioctl(s->fd, VIDIOCSAUDIO, &s->audio_saved);
 338
 339     close(s->fd);
 340     return 0;
 341 }
 342
 343 AVInputFormat v4l_demuxer = {
 344     "video4linux",
 345     NULL_IF_CONFIG_SMALL("Video4Linux device grab"),
 346     sizeof(VideoData),
 347     NULL,
 348     grab_read_header,
 349     grab_read_packet,
 350     grab_read_close,
 351     .flags = AVFMT_NOFILE,
 352 };