V4L2介绍

V4L2 (Video4Linux2) 是一个提供基于 Linux 内核的多种视频设备及其对应的驱动程序统一接口的 API。

V4L2 原理

V4L2 的核心是视频设备驱动程序。驱动程序通常负责处理视频设备的硬件细节，这包括缓冲区、帧大小、图像格式等。程序员使用 V4L2 接口和驱动程序交互来控制视频设备。V4L2 接口在内核空间与驱动程序交互，同时也在用户空间提供了相应的操作 API。

V4L2 应用场景

V4L2 可用于多种视频设备，包括网络摄像头、USB 摄像头、视频采集卡等。V4L2 也可用来控制硬件编解码器，通过使用 V4L2，开发者可以编写自己的视频采集程序、视频压缩/解压缩程序，以及视频呈现程序。

V4L2 程序示例

下面是一个使用 V4L2 接口的简单摄像头程序示例（使用 Python 编写）：

import v4l2
import fcntl
import mmap

# Open the video device.
video = open('/dev/video0', 'r')

# Configure the video device.
streamformat = v4l2.v4l2_format()
streamformat.type = v4l2.V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE
streamformat.fmt.pix.field = v4l2.V4L2_FIELD_ANY
streamformat.fmt.pix.width = 640
streamformat.fmt.pix.height = 480
streamformat.fmt.pix.pixelformat = v4l2.V4L2_PIX_FMT_YUYV
fcntl.ioctl(video, v4l2.VIDIOC_S_FMT, streamformat)

# Allocate video buffers.
buffers = []
for i in range(4):
    buffer = v4l2.v4l2_buffer()
    buffer.type = v4l2.V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE
    buffer.memory = v4l2.V4L2_MEMORY_MMAP
    buffer.index = i
    fcntl.ioctl(video, v4l2.VIDIOC_QUERYBUF, buffer)
    memory = mmap.mmap(video.fileno(), buffer.length, mmap.MAP_SHARED, mmap.PROT_READ | mmap.PROT_WRITE, offset=buffer.m.offset)
    buffers.append(memory)

# Start video capture.
for buffer in buffers:
    fcntl.ioctl(video, v4l2.VIDIOC_QBUF, buffer)

type = v4l2.V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE
fcntl.ioctl(video, v4l2.VIDIOC_STREAMON, type)

# Read video frames.
for i in range(10):
    buffer = v4l2.v4l2_buffer()
    buffer.type = v4l2.V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE
    buffer.memory = v4l2.V4L2_MEMORY_MMAP
    fcntl.ioctl(video, v4l2.VIDIOC_DQBUF, buffer)
    data = buffers[buffer.index]
    frame = data[0:buffer.bytesused]
    fcntl.ioctl(video, v4l2.VIDIOC_QBUF, buffer)

# Stop video capture.
fcntl.ioctl(video, v4l2.VIDIOC_STREAMOFF, type)

# Close the video device.
video.close()

这段代码通过 V4L2 接口打开一个视频设备，并对其进行初始化和配置，然后开启视频捕获，并读取视频帧。