src/third_party/ffmpeg/libavdevice/v4l2.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2000,2001 Fabrice Bellard
   3  * Copyright (c) 2006 Luca Abeni
   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 /**
  23  * @file
  24  * Video4Linux2 grab interface
  25  *
  26  * Part of this file is based on the V4L2 video capture example
  27  * (http://linuxtv.org/downloads/v4l-dvb-apis/capture-example.html)
  28  *
  29  * Thanks to Michael Niedermayer for providing the mapping between
  30  * V4L2_PIX_FMT_* and AV_PIX_FMT_*
  31  */
  32
  33 #include "v4l2-common.h"
  34
  35 #if CONFIG_LIBV4L2
  36 #include <libv4l2.h>
  37 #endif
  38
  39 static const int desired_video_buffers = 256;
  40
  41 #define V4L_ALLFORMATS  3
  42 #define V4L_RAWFORMATS  1
  43 #define V4L_COMPFORMATS 2
  44
  45 /**
  46  * Return timestamps to the user exactly as returned by the kernel
  47  */
  48 #define V4L_TS_DEFAULT  0
  49 /**
  50  * Autodetect the kind of timestamps returned by the kernel and convert to
  51  * absolute (wall clock) timestamps.
  52  */
  53 #define V4L_TS_ABS      1
  54 /**
  55  * Assume kernel timestamps are from the monotonic clock and convert to
  56  * absolute timestamps.
  57  */
  58 #define V4L_TS_MONO2ABS 2
  59
  60 /**
  61  * Once the kind of timestamps returned by the kernel have been detected,
  62  * the value of the timefilter (NULL or not) determines whether a conversion
  63  * takes place.
  64  */
  65 #define V4L_TS_CONVERT_READY V4L_TS_DEFAULT
  66
  67 struct video_data {
  68     AVClass *class;
  69     int fd;
  70     int frame_format; /* V4L2_PIX_FMT_* */
  71     int width, height;
  72     int frame_size;
  73     int interlaced;
  74     int top_field_first;
  75     int ts_mode;
  76     TimeFilter *timefilter;
  77     int64_t last_time_m;
  78
  79     int buffers;
  80     volatile int buffers_queued;
  81     void **buf_start;
  82     unsigned int *buf_len;
  83     char *standard;
  84     v4l2_std_id std_id;
  85     int channel;
  86     char *pixel_format; /**< Set by a private option. */
  87     int list_format;    /**< Set by a private option. */
  88     int list_standard;  /**< Set by a private option. */
  89     char *framerate;    /**< Set by a private option. */
  90
  91     int use_libv4l2;
  92     int (*open_f)(const char *file, int oflag, ...);
  93     int (*close_f)(int fd);
  94     int (*dup_f)(int fd);
  95     int (*ioctl_f)(int fd, unsigned long int request, ...);
  96     ssize_t (*read_f)(int fd, void *buffer, size_t n);
  97     void *(*mmap_f)(void *start, size_t length, int prot, int flags, int fd, int64_t offset);
  98     int (*munmap_f)(void *_start, size_t length);
  99 };
 100
 101 struct buff_data {
 102     struct video_data *s;
 103     int index;
 104 };
 105
 106 static int device_open(AVFormatContext *ctx)
 107 {
 108     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 109     struct v4l2_capability cap;
 110     int fd;
 111     int ret;
 112     int flags = O_RDWR;
 113
 114 #define SET_WRAPPERS(prefix) do {       \
 115     s->open_f   = prefix ## open;       \
 116     s->close_f  = prefix ## close;      \
 117     s->dup_f    = prefix ## dup;        \
 118     s->ioctl_f  = prefix ## ioctl;      \
 119     s->read_f   = prefix ## read;       \
 120     s->mmap_f   = prefix ## mmap;       \
 121     s->munmap_f = prefix ## munmap;     \
 122 } while (0)
 123
 124     if (s->use_libv4l2) {
 125 #if CONFIG_LIBV4L2
 126         SET_WRAPPERS(v4l2_);
 127 #else
 128         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "libavdevice is not build with libv4l2 support.\n");
 129         return AVERROR(EINVAL);
 130 #endif
 131     } else {
 132         SET_WRAPPERS();
 133     }
 134
 135 #define v4l2_open   s->open_f
 136 #define v4l2_close  s->close_f
 137 #define v4l2_dup    s->dup_f
 138 #define v4l2_ioctl  s->ioctl_f
 139 #define v4l2_read   s->read_f
 140 #define v4l2_mmap   s->mmap_f
 141 #define v4l2_munmap s->munmap_f
 142
 143     if (ctx->flags & AVFMT_FLAG_NONBLOCK) {
 144         flags |= O_NONBLOCK;
 145     }
 146
 147     fd = v4l2_open(ctx->filename, flags, 0);
 148     if (fd < 0) {
 149         ret = AVERROR(errno);
 150         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot open video device %s: %s\n",
 151                ctx->filename, av_err2str(ret));
 152         return ret;
 153     }
 154
 155     if (v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_QUERYCAP, &cap) < 0) {
 156         ret = AVERROR(errno);
 157         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYCAP): %s\n",
 158                av_err2str(ret));
 159         goto fail;
 160     }
 161
 162     av_log(ctx, AV_LOG_VERBOSE, "fd:%d capabilities:%x\n",
 163            fd, cap.capabilities);
 164
 165     if (!(cap.capabilities & V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE)) {
 166         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Not a video capture device.\n");
 167         ret = AVERROR(ENODEV);
 168         goto fail;
 169     }
 170
 171     if (!(cap.capabilities & V4L2_CAP_STREAMING)) {
 172         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 173                "The device does not support the streaming I/O method.\n");
 174         ret = AVERROR(ENOSYS);
 175         goto fail;
 176     }
 177
 178     return fd;
 179
 180 fail:
 181     v4l2_close(fd);
 182     return ret;
 183 }
 184
 185 static int device_init(AVFormatContext *ctx, int *width, int *height,
 186                        uint32_t pix_fmt)
 187 {
 188     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 189     int fd = s->fd;
 190     struct v4l2_format fmt = { .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE };
 191     struct v4l2_pix_format *pix = &fmt.fmt.pix;
 192
 193     int res = 0;
 194
 195     pix->width = *width;
 196     pix->height = *height;
 197     pix->pixelformat = pix_fmt;
 198     pix->field = V4L2_FIELD_ANY;
 199
 200     if (v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt) < 0)
 201         res = AVERROR(errno);
 202
 203     if ((*width != fmt.fmt.pix.width) || (*height != fmt.fmt.pix.height)) {
 204         av_log(ctx, AV_LOG_INFO,
 205                "The V4L2 driver changed the video from %dx%d to %dx%d\n",
 206                *width, *height, fmt.fmt.pix.width, fmt.fmt.pix.height);
 207         *width = fmt.fmt.pix.width;
 208         *height = fmt.fmt.pix.height;
 209     }
 210
 211     if (pix_fmt != fmt.fmt.pix.pixelformat) {
 212         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG,
 213                "The V4L2 driver changed the pixel format "
 214                "from 0x%08X to 0x%08X\n",
 215                pix_fmt, fmt.fmt.pix.pixelformat);
 216         res = AVERROR(EINVAL);
 217     }
 218
 219     if (fmt.fmt.pix.field == V4L2_FIELD_INTERLACED) {
 220         av_log(ctx, AV_LOG_DEBUG,
 221                "The V4L2 driver is using the interlaced mode\n");
 222         s->interlaced = 1;
 223     }
 224
 225     return res;
 226 }
 227
 228 static int first_field(const struct video_data *s, int fd)
 229 {
 230     int res;
 231     v4l2_std_id std;
 232
 233     res = v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_G_STD, &std);
 234     if (res < 0) {
 235         return 0;
 236     }
 237     if (std & V4L2_STD_NTSC) {
 238         return 0;
 239     }
 240
 241     return 1;
 242 }
 243
 244 #if HAVE_STRUCT_V4L2_FRMIVALENUM_DISCRETE
 245 static void list_framesizes(AVFormatContext *ctx, int fd, uint32_t pixelformat)
 246 {
 247     const struct video_data *s = ctx->priv_data;
 248     struct v4l2_frmsizeenum vfse = { .pixel_format = pixelformat };
 249
 250     while(!v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FRAMESIZES, &vfse)) {
 251         switch (vfse.type) {
 252         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_DISCRETE:
 253             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, " %ux%u",
 254                    vfse.discrete.width, vfse.discrete.height);
 255         break;
 256         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_CONTINUOUS:
 257         case V4L2_FRMSIZE_TYPE_STEPWISE:
 258             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, " {%u-%u, %u}x{%u-%u, %u}",
 259                    vfse.stepwise.min_width,
 260                    vfse.stepwise.max_width,
 261                    vfse.stepwise.step_width,
 262                    vfse.stepwise.min_height,
 263                    vfse.stepwise.max_height,
 264                    vfse.stepwise.step_height);
 265         }
 266         vfse.index++;
 267     }
 268 }
 269 #endif
 270
 271 static void list_formats(AVFormatContext *ctx, int fd, int type)
 272 {
 273     const struct video_data *s = ctx->priv_data;
 274     struct v4l2_fmtdesc vfd = { .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE };
 275
 276     while(!v4l2_ioctl(fd, VIDIOC_ENUM_FMT, &vfd)) {
 277         enum AVCodecID codec_id = avpriv_fmt_v4l2codec(vfd.pixelformat);
 278         enum AVPixelFormat pix_fmt = avpriv_fmt_v4l2ff(vfd.pixelformat, codec_id);
 279
 280         vfd.index++;
 281
 282         if (!(vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_COMPRESSED) &&
 283             type & V4L_RAWFORMATS) {
 284             const char *fmt_name = av_get_pix_fmt_name(pix_fmt);
 285             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Raw       : %9s : %20s :",
 286                    fmt_name ? fmt_name : "Unsupported",
 287                    vfd.description);
 288         } else if (vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_COMPRESSED &&
 289                    type & V4L_COMPFORMATS) {
 290             AVCodec *codec = avcodec_find_decoder(codec_id);
 291             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Compressed: %9s : %20s :",
 292                    codec ? codec->name : "Unsupported",
 293                    vfd.description);
 294         } else {
 295             continue;
 296         }
 297
 298 #ifdef V4L2_FMT_FLAG_EMULATED
 299         if (vfd.flags & V4L2_FMT_FLAG_EMULATED)
 300             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, " Emulated :");
 301 #endif
 302 #if HAVE_STRUCT_V4L2_FRMIVALENUM_DISCRETE
 303         list_framesizes(ctx, fd, vfd.pixelformat);
 304 #endif
 305         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "\n");
 306     }
 307 }
 308
 309 static void list_standards(AVFormatContext *ctx)
 310 {
 311     int ret;
 312     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 313     struct v4l2_standard standard;
 314
 315     if (s->std_id == 0)
 316         return;
 317
 318     for (standard.index = 0; ; standard.index++) {
 319         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard) < 0) {
 320             ret = AVERROR(errno);
 321             if (ret == AVERROR(EINVAL)) {
 322                 break;
 323             } else {
 324                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_ENUMSTD): %s\n", av_err2str(ret));
 325                 return;
 326             }
 327         }
 328         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "%2d, %16"PRIx64", %s\n",
 329                standard.index, (uint64_t)standard.id, standard.name);
 330     }
 331 }
 332
 333 static int mmap_init(AVFormatContext *ctx)
 334 {
 335     int i, res;
 336     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 337     struct v4l2_requestbuffers req = {
 338         .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 339         .count  = desired_video_buffers,
 340         .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 341     };
 342
 343     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_REQBUFS, &req) < 0) {
 344         res = AVERROR(errno);
 345         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_REQBUFS): %s\n", av_err2str(res));
 346         return res;
 347     }
 348
 349     if (req.count < 2) {
 350         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Insufficient buffer memory\n");
 351         return AVERROR(ENOMEM);
 352     }
 353     s->buffers = req.count;
 354     s->buf_start = av_malloc_array(s->buffers, sizeof(void *));
 355     if (s->buf_start == NULL) {
 356         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer pointers\n");
 357         return AVERROR(ENOMEM);
 358     }
 359     s->buf_len = av_malloc_array(s->buffers, sizeof(unsigned int));
 360     if (s->buf_len == NULL) {
 361         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot allocate buffer sizes\n");
 362         av_free(s->buf_start);
 363         return AVERROR(ENOMEM);
 364     }
 365
 366     for (i = 0; i < req.count; i++) {
 367         struct v4l2_buffer buf = {
 368             .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 369             .index  = i,
 370             .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 371         };
 372         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf) < 0) {
 373             res = AVERROR(errno);
 374             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QUERYBUF): %s\n", av_err2str(res));
 375             return res;
 376         }
 377
 378         s->buf_len[i] = buf.length;
 379         if (s->frame_size > 0 && s->buf_len[i] < s->frame_size) {
 380             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 381                    "buf_len[%d] = %d < expected frame size %d\n",
 382                    i, s->buf_len[i], s->frame_size);
 383             return AVERROR(ENOMEM);
 384         }
 385         s->buf_start[i] = v4l2_mmap(NULL, buf.length,
 386                                PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,
 387                                s->fd, buf.m.offset);
 388
 389         if (s->buf_start[i] == MAP_FAILED) {
 390             res = AVERROR(errno);
 391             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "mmap: %s\n", av_err2str(res));
 392             return res;
 393         }
 394     }
 395
 396     return 0;
 397 }
 398
 399 #if FF_API_DESTRUCT_PACKET
 400 static void dummy_release_buffer(AVPacket *pkt)
 401 {
 402     av_assert0(0);
 403 }
 404 #endif
 405
 406 static void mmap_release_buffer(void *opaque, uint8_t *data)
 407 {
 408     struct v4l2_buffer buf = { 0 };
 409     int res;
 410     struct buff_data *buf_descriptor = opaque;
 411     struct video_data *s = buf_descriptor->s;
 412
 413     buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 414     buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
 415     buf.index = buf_descriptor->index;
 416     av_free(buf_descriptor);
 417
 418     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf) < 0) {
 419         res = AVERROR(errno);
 420         av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n",
 421                av_err2str(res));
 422     }
 423
 424     avpriv_atomic_int_add_and_fetch(&s->buffers_queued, 1);
 425 }
 426
 427 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
 428 static int64_t av_gettime_monotonic(void)
 429 {
 430     return av_gettime_relative();
 431 }
 432 #endif
 433
 434 static int init_convert_timestamp(AVFormatContext *ctx, int64_t ts)
 435 {
 436     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 437     int64_t now;
 438
 439     now = av_gettime();
 440     if (s->ts_mode == V4L_TS_ABS &&
 441         ts <= now + 1 * AV_TIME_BASE && ts >= now - 10 * AV_TIME_BASE) {
 442         av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Detected absolute timestamps\n");
 443         s->ts_mode = V4L_TS_CONVERT_READY;
 444         return 0;
 445     }
 446 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
 447     if (ctx->streams[0]->avg_frame_rate.num) {
 448         now = av_gettime_monotonic();
 449         if (s->ts_mode == V4L_TS_MONO2ABS ||
 450             (ts <= now + 1 * AV_TIME_BASE && ts >= now - 10 * AV_TIME_BASE)) {
 451             AVRational tb = {AV_TIME_BASE, 1};
 452             int64_t period = av_rescale_q(1, tb, ctx->streams[0]->avg_frame_rate);
 453             av_log(ctx, AV_LOG_INFO, "Detected monotonic timestamps, converting\n");
 454             /* microseconds instead of seconds, MHz instead of Hz */
 455             s->timefilter = ff_timefilter_new(1, period, 1.0E-6);
 456             if (!s->timefilter)
 457                 return AVERROR(ENOMEM);
 458             s->ts_mode = V4L_TS_CONVERT_READY;
 459             return 0;
 460         }
 461     }
 462 #endif
 463     av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown timestamps\n");
 464     return AVERROR(EIO);
 465 }
 466
 467 static int convert_timestamp(AVFormatContext *ctx, int64_t *ts)
 468 {
 469     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 470
 471     if (s->ts_mode) {
 472         int r = init_convert_timestamp(ctx, *ts);
 473         if (r < 0)
 474             return r;
 475     }
 476 #if HAVE_CLOCK_GETTIME && defined(CLOCK_MONOTONIC)
 477     if (s->timefilter) {
 478         int64_t nowa = av_gettime();
 479         int64_t nowm = av_gettime_monotonic();
 480         ff_timefilter_update(s->timefilter, nowa, nowm - s->last_time_m);
 481         s->last_time_m = nowm;
 482         *ts = ff_timefilter_eval(s->timefilter, *ts - nowm);
 483     }
 484 #endif
 485     return 0;
 486 }
 487
 488 static int mmap_read_frame(AVFormatContext *ctx, AVPacket *pkt)
 489 {
 490     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 491     struct v4l2_buffer buf = {
 492         .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 493         .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 494     };
 495     int res;
 496
 497     /* FIXME: Some special treatment might be needed in case of loss of signal... */
 498     while ((res = v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_DQBUF, &buf)) < 0 && (errno == EINTR));
 499     if (res < 0) {
 500         if (errno == EAGAIN) {
 501             pkt->size = 0;
 502             return AVERROR(EAGAIN);
 503         }
 504         res = AVERROR(errno);
 505         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_DQBUF): %s\n", av_err2str(res));
 506         return res;
 507     }
 508
 509     if (buf.index >= s->buffers) {
 510         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid buffer index received.\n");
 511         return AVERROR(EINVAL);
 512     }
 513     avpriv_atomic_int_add_and_fetch(&s->buffers_queued, -1);
 514     // always keep at least one buffer queued
 515     av_assert0(avpriv_atomic_int_get(&s->buffers_queued) >= 1);
 516
 517     /* CPIA is a compressed format and we don't know the exact number of bytes
 518      * used by a frame, so set it here as the driver announces it.
 519      */
 520     if (ctx->video_codec_id == AV_CODEC_ID_CPIA)
 521         s->frame_size = buf.bytesused;
 522
 523     if (s->frame_size > 0 && buf.bytesused != s->frame_size) {
 524         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR,
 525                "The v4l2 frame is %d bytes, but %d bytes are expected\n",
 526                buf.bytesused, s->frame_size);
 527         return AVERROR_INVALIDDATA;
 528     }
 529
 530     /* Image is at s->buff_start[buf.index] */
 531     if (avpriv_atomic_int_get(&s->buffers_queued) == FFMAX(s->buffers / 8, 1)) {
 532         /* when we start getting low on queued buffers, fall back on copying data */
 533         res = av_new_packet(pkt, buf.bytesused);
 534         if (res < 0) {
 535             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Error allocating a packet.\n");
 536             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf) == 0)
 537                 avpriv_atomic_int_add_and_fetch(&s->buffers_queued, 1);
 538             return res;
 539         }
 540         memcpy(pkt->data, s->buf_start[buf.index], buf.bytesused);
 541
 542         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf) < 0) {
 543             res = AVERROR(errno);
 544             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n", av_err2str(res));
 545             av_free_packet(pkt);
 546             return res;
 547         }
 548         avpriv_atomic_int_add_and_fetch(&s->buffers_queued, 1);
 549     } else {
 550         struct buff_data *buf_descriptor;
 551
 552         pkt->data     = s->buf_start[buf.index];
 553         pkt->size     = buf.bytesused;
 554 #if FF_API_DESTRUCT_PACKET
 555 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 556         pkt->destruct = dummy_release_buffer;
 557 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
 558 #endif
 559
 560         buf_descriptor = av_malloc(sizeof(struct buff_data));
 561         if (buf_descriptor == NULL) {
 562             /* Something went wrong... Since av_malloc() failed, we cannot even
 563              * allocate a buffer for memcpying into it
 564              */
 565             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to allocate a buffer descriptor\n");
 566             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf) == 0)
 567                 avpriv_atomic_int_add_and_fetch(&s->buffers_queued, 1);
 568
 569             return AVERROR(ENOMEM);
 570         }
 571         buf_descriptor->index = buf.index;
 572         buf_descriptor->s     = s;
 573
 574         pkt->buf = av_buffer_create(pkt->data, pkt->size, mmap_release_buffer,
 575                                     buf_descriptor, 0);
 576         if (!pkt->buf) {
 577             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Failed to create a buffer\n");
 578             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf) == 0)
 579                 avpriv_atomic_int_add_and_fetch(&s->buffers_queued, 1);
 580             av_freep(&buf_descriptor);
 581             return AVERROR(ENOMEM);
 582         }
 583     }
 584     pkt->pts = buf.timestamp.tv_sec * INT64_C(1000000) + buf.timestamp.tv_usec;
 585     convert_timestamp(ctx, &pkt->pts);
 586
 587     return s->buf_len[buf.index];
 588 }
 589
 590 static int mmap_start(AVFormatContext *ctx)
 591 {
 592     struct video_data *s = ctx->priv_data;
 593     enum v4l2_buf_type type;
 594     int i, res;
 595
 596     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
 597         struct v4l2_buffer buf = {
 598             .type   = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE,
 599             .index  = i,
 600             .memory = V4L2_MEMORY_MMAP
 601         };
 602
 603         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_QBUF, &buf) < 0) {
 604             res = AVERROR(errno);
 605             av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_QBUF): %s\n", av_err2str(res));
 606             return res;
 607         }
 608     }
 609     s->buffers_queued = s->buffers;
 610
 611     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 612     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMON, &type) < 0) {
 613         res = AVERROR(errno);
 614         av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_STREAMON): %s\n", av_err2str(res));
 615         return res;
 616     }
 617
 618     return 0;
 619 }
 620
 621 static void mmap_close(struct video_data *s)
 622 {
 623     enum v4l2_buf_type type;
 624     int i;
 625
 626     type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 627     /* We do not check for the result, because we could
 628      * not do anything about it anyway...
 629      */
 630     v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_STREAMOFF, &type);
 631     for (i = 0; i < s->buffers; i++) {
 632         v4l2_munmap(s->buf_start[i], s->buf_len[i]);
 633     }
 634     av_free(s->buf_start);
 635     av_free(s->buf_len);
 636 }
 637
 638 static int v4l2_set_parameters(AVFormatContext *s1)
 639 {
 640     struct video_data *s = s1->priv_data;
 641     struct v4l2_standard standard = { 0 };
 642     struct v4l2_streamparm streamparm = { 0 };
 643     struct v4l2_fract *tpf;
 644     AVRational framerate_q = { 0 };
 645     int i, ret;
 646
 647     if (s->framerate &&
 648         (ret = av_parse_video_rate(&framerate_q, s->framerate)) < 0) {
 649         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Could not parse framerate '%s'.\n",
 650                s->framerate);
 651         return ret;
 652     }
 653
 654     if (s->standard) {
 655         if (s->std_id) {
 656             ret = 0;
 657             av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Setting standard: %s\n", s->standard);
 658             /* set tv standard */
 659             for (i = 0; ; i++) {
 660                 standard.index = i;
 661                 if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard) < 0) {
 662                     ret = AVERROR(errno);
 663                     break;
 664                 }
 665                 if (!av_strcasecmp(standard.name, s->standard))
 666                     break;
 667             }
 668             if (ret < 0) {
 669                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Unknown or unsupported standard '%s'\n", s->standard);
 670                 return ret;
 671             }
 672
 673             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_STD, &standard.id) < 0) {
 674                 ret = AVERROR(errno);
 675                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_S_STD): %s\n", av_err2str(ret));
 676                 return ret;
 677             }
 678         } else {
 679             av_log(s1, AV_LOG_WARNING,
 680                    "This device does not support any standard\n");
 681         }
 682     }
 683
 684     /* get standard */
 685     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_STD, &s->std_id) == 0) {
 686         tpf = &standard.frameperiod;
 687         for (i = 0; ; i++) {
 688             standard.index = i;
 689             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard) < 0) {
 690                 ret = AVERROR(errno);
 691                 if (ret == AVERROR(EINVAL)) {
 692                     tpf = &streamparm.parm.capture.timeperframe;
 693                     break;
 694                 }
 695                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_ENUMSTD): %s\n", av_err2str(ret));
 696                 return ret;
 697             }
 698             if (standard.id == s->std_id) {
 699                 av_log(s1, AV_LOG_DEBUG,
 700                        "Current standard: %s, id: %"PRIx64", frameperiod: %d/%d\n",
 701                        standard.name, (uint64_t)standard.id, tpf->numerator, tpf->denominator);
 702                 break;
 703             }
 704         }
 705     } else {
 706         tpf = &streamparm.parm.capture.timeperframe;
 707     }
 708
 709     streamparm.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 710     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_PARM, &streamparm) < 0) {
 711         ret = AVERROR(errno);
 712         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_G_PARM): %s\n", av_err2str(ret));
 713         return ret;
 714     }
 715
 716     if (framerate_q.num && framerate_q.den) {
 717         if (streamparm.parm.capture.capability & V4L2_CAP_TIMEPERFRAME) {
 718             tpf = &streamparm.parm.capture.timeperframe;
 719
 720             av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Setting time per frame to %d/%d\n",
 721                    framerate_q.den, framerate_q.num);
 722             tpf->numerator   = framerate_q.den;
 723             tpf->denominator = framerate_q.num;
 724
 725             if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_PARM, &streamparm) < 0) {
 726                 ret = AVERROR(errno);
 727                 av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_S_PARM): %s\n", av_err2str(ret));
 728                 return ret;
 729             }
 730
 731             if (framerate_q.num != tpf->denominator ||
 732                 framerate_q.den != tpf->numerator) {
 733                 av_log(s1, AV_LOG_INFO,
 734                        "The driver changed the time per frame from "
 735                        "%d/%d to %d/%d\n",
 736                        framerate_q.den, framerate_q.num,
 737                        tpf->numerator, tpf->denominator);
 738             }
 739         } else {
 740             av_log(s1, AV_LOG_WARNING,
 741                    "The driver does not allow to change time per frame\n");
 742         }
 743     }
 744     if (tpf->denominator > 0 && tpf->numerator > 0) {
 745         s1->streams[0]->avg_frame_rate.num = tpf->denominator;
 746         s1->streams[0]->avg_frame_rate.den = tpf->numerator;
 747         s1->streams[0]->r_frame_rate = s1->streams[0]->avg_frame_rate;
 748     } else
 749         av_log(s1, AV_LOG_WARNING, "Time per frame unknown\n");
 750
 751     return 0;
 752 }
 753
 754 static int device_try_init(AVFormatContext *s1,
 755                            enum AVPixelFormat pix_fmt,
 756                            int *width,
 757                            int *height,
 758                            uint32_t *desired_format,
 759                            enum AVCodecID *codec_id)
 760 {
 761     int ret, i;
 762
 763     *desired_format = avpriv_fmt_ff2v4l(pix_fmt, s1->video_codec_id);
 764
 765     if (*desired_format) {
 766         ret = device_init(s1, width, height, *desired_format);
 767         if (ret < 0) {
 768             *desired_format = 0;
 769             if (ret != AVERROR(EINVAL))
 770                 return ret;
 771         }
 772     }
 773
 774     if (!*desired_format) {
 775         for (i = 0; avpriv_fmt_conversion_table[i].codec_id != AV_CODEC_ID_NONE; i++) {
 776             if (s1->video_codec_id == AV_CODEC_ID_NONE ||
 777                 avpriv_fmt_conversion_table[i].codec_id == s1->video_codec_id) {
 778                 av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Trying to set codec:%s pix_fmt:%s\n",
 779                        avcodec_get_name(avpriv_fmt_conversion_table[i].codec_id),
 780                        (char *)av_x_if_null(av_get_pix_fmt_name(avpriv_fmt_conversion_table[i].ff_fmt), "none"));
 781
 782                 *desired_format = avpriv_fmt_conversion_table[i].v4l2_fmt;
 783                 ret = device_init(s1, width, height, *desired_format);
 784                 if (ret >= 0)
 785                     break;
 786                 else if (ret != AVERROR(EINVAL))
 787                     return ret;
 788                 *desired_format = 0;
 789             }
 790         }
 791
 792         if (*desired_format == 0) {
 793             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "Cannot find a proper format for "
 794                    "codec '%s' (id %d), pixel format '%s' (id %d)\n",
 795                    avcodec_get_name(s1->video_codec_id), s1->video_codec_id,
 796                    (char *)av_x_if_null(av_get_pix_fmt_name(pix_fmt), "none"), pix_fmt);
 797             ret = AVERROR(EINVAL);
 798         }
 799     }
 800
 801     *codec_id = avpriv_fmt_v4l2codec(*desired_format);
 802     av_assert0(*codec_id != AV_CODEC_ID_NONE);
 803     return ret;
 804 }
 805
 806 static int v4l2_read_header(AVFormatContext *s1)
 807 {
 808     struct video_data *s = s1->priv_data;
 809     AVStream *st;
 810     int res = 0;
 811     uint32_t desired_format;
 812     enum AVCodecID codec_id = AV_CODEC_ID_NONE;
 813     enum AVPixelFormat pix_fmt = AV_PIX_FMT_NONE;
 814     struct v4l2_input input = { 0 };
 815
 816     st = avformat_new_stream(s1, NULL);
 817     if (!st)
 818         return AVERROR(ENOMEM);
 819
 820 #if CONFIG_LIBV4L2
 821     /* silence libv4l2 logging. if fopen() fails v4l2_log_file will be NULL
 822        and errors will get sent to stderr */
 823     if (s->use_libv4l2)
 824         v4l2_log_file = fopen("/dev/null", "w");
 825 #endif
 826
 827     s->fd = device_open(s1);
 828     if (s->fd < 0)
 829         return s->fd;
 830
 831     if (s->channel != -1) {
 832         /* set video input */
 833         av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Selecting input_channel: %d\n", s->channel);
 834         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_S_INPUT, &s->channel) < 0) {
 835             res = AVERROR(errno);
 836             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_S_INPUT): %s\n", av_err2str(res));
 837             return res;
 838         }
 839     } else {
 840         /* get current video input */
 841         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_INPUT, &s->channel) < 0) {
 842             res = AVERROR(errno);
 843             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_G_INPUT): %s\n", av_err2str(res));
 844             return res;
 845         }
 846     }
 847
 848     /* enum input */
 849     input.index = s->channel;
 850     if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_ENUMINPUT, &input) < 0) {
 851         res = AVERROR(errno);
 852         av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_ENUMINPUT): %s\n", av_err2str(res));
 853         return res;
 854     }
 855     s->std_id = input.std;
 856     av_log(s1, AV_LOG_DEBUG, "Current input_channel: %d, input_name: %s, input_std: %"PRIx64"\n",
 857            s->channel, input.name, (uint64_t)input.std);
 858
 859     if (s->list_format) {
 860         list_formats(s1, s->fd, s->list_format);
 861         return AVERROR_EXIT;
 862     }
 863
 864     if (s->list_standard) {
 865         list_standards(s1);
 866         return AVERROR_EXIT;
 867     }
 868
 869     avpriv_set_pts_info(st, 64, 1, 1000000); /* 64 bits pts in us */
 870
 871     if ((res = v4l2_set_parameters(s1)) < 0)
 872         return res;
 873
 874     if (s->pixel_format) {
 875         AVCodec *codec = avcodec_find_decoder_by_name(s->pixel_format);
 876
 877         if (codec)
 878             s1->video_codec_id = codec->id;
 879
 880         pix_fmt = av_get_pix_fmt(s->pixel_format);
 881
 882         if (pix_fmt == AV_PIX_FMT_NONE && !codec) {
 883             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "No such input format: %s.\n",
 884                    s->pixel_format);
 885
 886             return AVERROR(EINVAL);
 887         }
 888     }
 889
 890     if (!s->width && !s->height) {
 891         struct v4l2_format fmt = { .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE };
 892
 893         av_log(s1, AV_LOG_VERBOSE,
 894                "Querying the device for the current frame size\n");
 895         if (v4l2_ioctl(s->fd, VIDIOC_G_FMT, &fmt) < 0) {
 896             res = AVERROR(errno);
 897             av_log(s1, AV_LOG_ERROR, "ioctl(VIDIOC_G_FMT): %s\n", av_err2str(res));
 898             return res;
 899         }
 900
 901         s->width  = fmt.fmt.pix.width;
 902         s->height = fmt.fmt.pix.height;
 903         av_log(s1, AV_LOG_VERBOSE,
 904                "Setting frame size to %dx%d\n", s->width, s->height);
 905     }
 906
 907     res = device_try_init(s1, pix_fmt, &s->width, &s->height, &desired_format, &codec_id);
 908     if (res < 0) {
 909         v4l2_close(s->fd);
 910         return res;
 911     }
 912
 913     /* If no pixel_format was specified, the codec_id was not known up
 914      * until now. Set video_codec_id in the context, as codec_id will
 915      * not be available outside this function
 916      */
 917     if (codec_id != AV_CODEC_ID_NONE && s1->video_codec_id == AV_CODEC_ID_NONE)
 918         s1->video_codec_id = codec_id;
 919
 920     if ((res = av_image_check_size(s->width, s->height, 0, s1)) < 0)
 921         return res;
 922
 923     s->frame_format = desired_format;
 924
 925     st->codec->pix_fmt = avpriv_fmt_v4l2ff(desired_format, codec_id);
 926     s->frame_size =
 927         avpicture_get_size(st->codec->pix_fmt, s->width, s->height);
 928
 929     if ((res = mmap_init(s1)) ||
 930         (res = mmap_start(s1)) < 0) {
 931         v4l2_close(s->fd);
 932         return res;
 933     }
 934
 935     s->top_field_first = first_field(s, s->fd);
 936
 937     st->codec->codec_type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO;
 938     st->codec->codec_id = codec_id;
 939     if (codec_id == AV_CODEC_ID_RAWVIDEO)
 940         st->codec->codec_tag =
 941             avcodec_pix_fmt_to_codec_tag(st->codec->pix_fmt);
 942     else if (codec_id == AV_CODEC_ID_H264) {
 943         st->need_parsing = AVSTREAM_PARSE_HEADERS;
 944     }
 945     if (desired_format == V4L2_PIX_FMT_YVU420)
 946         st->codec->codec_tag = MKTAG('Y', 'V', '1', '2');
 947     else if (desired_format == V4L2_PIX_FMT_YVU410)
 948         st->codec->codec_tag = MKTAG('Y', 'V', 'U', '9');
 949     st->codec->width = s->width;
 950     st->codec->height = s->height;
 951     if (st->avg_frame_rate.den)
 952         st->codec->bit_rate = s->frame_size * av_q2d(st->avg_frame_rate) * 8;
 953
 954     return 0;
 955 }
 956
 957 static int v4l2_read_packet(AVFormatContext *s1, AVPacket *pkt)
 958 {
 959     struct video_data *s = s1->priv_data;
 960     AVFrame *frame = s1->streams[0]->codec->coded_frame;
 961     int res;
 962
 963     av_init_packet(pkt);
 964     if ((res = mmap_read_frame(s1, pkt)) < 0) {
 965         return res;
 966     }
 967
 968     if (frame && s->interlaced) {
 969         frame->interlaced_frame = 1;
 970         frame->top_field_first = s->top_field_first;
 971     }
 972
 973     return pkt->size;
 974 }
 975
 976 static int v4l2_read_close(AVFormatContext *s1)
 977 {
 978     struct video_data *s = s1->priv_data;
 979
 980     if (avpriv_atomic_int_get(&s->buffers_queued) != s->buffers)
 981         av_log(s1, AV_LOG_WARNING, "Some buffers are still owned by the caller on "
 982                "close.\n");
 983
 984     mmap_close(s);
 985
 986     v4l2_close(s->fd);
 987     return 0;
 988 }
 989
 990 #define OFFSET(x) offsetof(struct video_data, x)
 991 #define DEC AV_OPT_FLAG_DECODING_PARAM
 992
 993 static const AVOption options[] = {
 994     { "standard",     "set TV standard, used only by analog frame grabber",       OFFSET(standard),     AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL }, 0, 0,       DEC },
 995     { "channel",      "set TV channel, used only by frame grabber",               OFFSET(channel),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = -1 },  -1, INT_MAX, DEC },
 996     { "video_size",   "set frame size",                                           OFFSET(width),        AV_OPT_TYPE_IMAGE_SIZE, {.str = NULL},  0, 0,   DEC },
 997     { "pixel_format", "set preferred pixel format",                               OFFSET(pixel_format), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
 998     { "input_format", "set preferred pixel format (for raw video) or codec name", OFFSET(pixel_format), AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
 999     { "framerate",    "set frame rate",                                           OFFSET(framerate),    AV_OPT_TYPE_STRING, {.str = NULL},  0, 0,       DEC },
1000
1001     { "list_formats", "list available formats and exit",                          OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 },  0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
1002     { "all",          "show all available formats",                               OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_ALLFORMATS  },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
1003     { "raw",          "show only non-compressed formats",                         OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_RAWFORMATS  },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
1004     { "compressed",   "show only compressed formats",                             OFFSET(list_format),  AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_COMPFORMATS },    0, INT_MAX, DEC, "list_formats" },
1005
1006     { "list_standards", "list supported standards and exit",                      OFFSET(list_standard), AV_OPT_TYPE_INT,   {.i64 = 0 },  0, 1, DEC, "list_standards" },
1007     { "all",            "show all supported standards",                           OFFSET(list_standard), AV_OPT_TYPE_CONST, {.i64 = 1 },  0, 0, DEC, "list_standards" },
1008
1009     { "timestamps",   "set type of timestamps for grabbed frames",                OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
1010     { "ts",           "set type of timestamps for grabbed frames",                OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0 }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
1011     { "default",      "use timestamps from the kernel",                           OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_DEFAULT  }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
1012     { "abs",          "use absolute timestamps (wall clock)",                     OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_ABS      }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
1013     { "mono2abs",     "force conversion from monotonic to absolute timestamps",   OFFSET(ts_mode),      AV_OPT_TYPE_CONST,  {.i64 = V4L_TS_MONO2ABS }, 0, 2, DEC, "timestamps" },
1014     { "use_libv4l2",  "use libv4l2 (v4l-utils) conversion functions",             OFFSET(use_libv4l2),  AV_OPT_TYPE_INT,    {.i64 = 0}, 0, 1, DEC },
1015     { NULL },
1016 };
1017
1018 static const AVClass v4l2_class = {
1019     .class_name = "V4L2 indev",
1020     .item_name  = av_default_item_name,
1021     .option     = options,
1022     .version    = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1023     .category   = AV_CLASS_CATEGORY_DEVICE_VIDEO_INPUT,
1024 };
1025
1026 AVInputFormat ff_v4l2_demuxer = {
1027     .name           = "video4linux2,v4l2",
1028     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Video4Linux2 device grab"),
1029     .priv_data_size = sizeof(struct video_data),
1030     .read_header    = v4l2_read_header,
1031     .read_packet    = v4l2_read_packet,
1032     .read_close     = v4l2_read_close,
1033     .flags          = AVFMT_NOFILE,
1034     .priv_class     = &v4l2_class,
1035 };