video for linux 編程概述

1.什麼是video4linux
Video4linux（簡稱V4L),是linux中關於視頻裝置的核心驅動,現在已有Video4linux2，還未加入linux核心，使用需自己下載補丁。在Linux中，視頻裝置是裝置檔案，可以像訪問普通檔案一樣對其進行讀寫，網路攝影機在/dev/video0下。

2.Video4linux下視頻編程的流程
（1）開啟視頻裝置：
（2） 讀取裝置資訊
（3）更改裝置當前設定（沒必要的話可以不做）
（4）進行視頻採集，兩種方法:
a.記憶體映射
b.直接從裝置讀取
（5）對採集的視頻進行處理
（6）關閉視頻裝置。

為程式定義的資料結構
typedef struct v4l_struct
{
int fd;
struct video_capability capability;
struct video_channel channel[4];
struct video_picture picture;
struct video_window window;
struct video_capture capture;
struct video_buffer buffer;
struct video_mmap mmap;
struct video_mbuf mbuf;
unsigned char *map;
int frame;
int framestat[2];
}vd;

3.Video4linux支援的資料結構及其用途
（1） video_capability
包含裝置的基本資料（裝置名稱、支援的最大最小解析度、訊號源資訊等）,包含的分量：
•name[32] //裝置名稱
•maxwidth ,maxheight,minwidth,minheight
•Channels //訊號源個數
•type //是否能capture，彩色還是黑白，是否能裁剪等等。值如VID_TYPE_CAPTURE等
•
（2）video_picture 裝置採集的圖象的各種屬性
•brightness 0~65535
•hue
•colour
•contrast
•whiteness
•depth // 24
•palette //VIDEO_PALETTE_RGB24

（3）video_channel 關於各個訊號源的屬性
Channel //訊號源的編號
name
tuners
Type VIDEO_TYPE_TV | IDEO_TYPE_CAMERA
Norm制式

（4）video_window //包含關於capture area的資訊
xx windows 中的座標.
y x windows 中的座標.
width The width of the image capture.
height The height of the image capture.
chromakey A host order RGB32 value for the chroma key.
flags Additional capture flags.
clips A list of clipping rectangles. (Set only)
clipcount The number of clipping rectangles. (Set only)
（5）video_mbuf //利用mmap進行映射的幀的資訊
size //每幀大小
Frames //最多支援的幀數
Offsets //每幀相對基址的位移
（6）video_buffer 最底層對buffer的描述
void *baseBase physical address of the buffer
int heightHeight of the frame buffer
int widthWidth of the frame buffer
int depthDepth of the frame buffer
int bytesperlineNumber of bytes of memory between the start of two
adjacent lines
實際顯示的部分一般比它描述的部分小
（7）video_mmap //用於mmap

4.關鍵步驟介紹
（1）開啟視頻：
Open（"/dev/video0"，vdàfd);
關閉視頻裝置用close（"/dev/video0"，vdàfd);
（2）讀video_capability 中資訊
ioctl(vd->fd, VIDIOCGCAP, &(vd->capability))
成功後可讀取vd->capability各分量 eg.
（3）讀video_picture中資訊
ioctl(vd->fd, VIDIOCGPICT, &(vd->picture))；
（4）改變video_picture中分量的值 （可以不做的）
先為分量賦新值，再調用VIDIOCSPICT
Eg.
•vd->picture.colour = 65535;
•if(ioctl(vd->fd, VIDIOCSPICT, &(vd->picture)) < 0)
•{
•perror("VIDIOCSPICT");
•return -1;
•}
（5）初始化channel （可以不做的）
•必須先做得到vd->capability中的資訊
•for (i = 0; i < vd->capability.channels; i++)
• {
• vd->channel[i].channel = i;
• if (ioctl(vd->fd, VIDIOCGCHAN, &(vd->channel[i])) < 0)
• {
• perror("v4l_get_channel:");
• return -1;
• }
• }

重點：截取圖象的兩種方法
1,用mmap（記憶體映射）方式截取視頻
•mmap(
)系統調用使得進程之間通過映射同一個普通檔案實現共用記憶體。普通檔案被映射到進程地址空間後，進程可以向訪問普通記憶體一樣對檔案進行訪問，不必再調用read()，write（）等操作。
•兩個不同進程A、B共用記憶體的意思是，同一塊實體記憶體被映射到進程A、B各自的進程地址空間。進程A可以即時看到進程B對共用記憶體中資料的更新，反之亦然
•採用共用記憶體通訊的一個顯而易見的好處是效率高，因為進程可以直接讀寫記憶體，而不需要任何資料的拷貝
（1）設定picture的屬性
（2） 初始化video_mbuf，以得到所映射的buffer的資訊
ioctl(vd->fd, VIDIOCGMBUF, &(vd->mbuf))
（3）可以修改video_mmap和幀狀態的當前設定
• Eg. vd->mmap.format = VIDEO_PALETTE_RGB24
• vd->framestat[0] = vd->framestat[1] = 0; vd->frame = 0;
（4）將mmap與video_mbuf綁定
•void* mmap ( void * addr , size_t len , int prot , int flags , int fd ,
off_t offset )
•len
//映射到調用進程地址空間的位元組數，它從被對應檔開頭offset個位元組開始算起
•Prot //指定共用記憶體的存取權限 PROT_READ（可讀）, PROT_WRITE （可寫）,
PROT_EXEC （可執行）
•flags // MAP_SHARED MAP_PRIVATE中必選一個 // MAP_ FIXED不推薦使用addr
//共記憶體享的起始地址，一般設0，表示由系統分配
•Mmap( ) 傳回值是系統實際分配的起始地址
•if((vd->map = (unsigned char*)mmap(0, vd->mbuf.size,
PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, vd->fd, 0)) < 0)
•{
•perror("v4l_mmap mmap:");
•return -1;
•}
（5）Mmap方式下真正做視頻截取的 VIDIOCMCAPTURE
ioctl(vd->fd, VIDIOCMCAPTURE, &(vd->mmap)) ;
•若調用成功，開始一幀的截取，是非阻塞的，
•是否截取完畢留給VIDIOCSYNC來判斷
（6）調用VIDIOCSYNC等待一幀截取結束
•if(ioctl(vd->fd, VIDIOCSYNC, &frame) < 0)
•{
•perror("v4l_sync:VIDIOCSYNC");
•return -1;
•}
若成功，表明一幀截取已完成。可以開始做下一次 VIDIOCMCAPTURE
•frame是當前截取的幀的序號。

****關於雙緩衝：
•video_bmuf bmuf.frames = 2;
•一幀被處理時可以採集另一幀
•int frame; //當前採集的是哪一幀
•int framestat[2]; //幀的狀態 沒開始採集|等待採集結束
•幀的地址由vd->map + vd->mbuf.offsets[vd->frame]得到
•採集工作結束後調用munmap取消綁定
•munmap(vd->map, vd->mbuf.size)

2,視頻截取的第二種方法：直接讀裝置
關於緩衝大小，圖象等的屬性須由使用者事先設定
•調用read（）；
•int read (要訪問的檔案描述符；指向要讀寫的資訊的指標；應該讀寫的字元數);
•傳回值為實際讀寫的字元數
•int len ;
•unsigned char *vd->map= (unsigned char *)
malloc(vdàcapability.maxwidth*vdàcapability.maxheight );
•len = read(vdàfd,vdà vd->map,
• vdàcapability.maxwidth*vdàcapability.maxheight*3 );