本帖最后由 小兔兔啊 于 2024-11-18 22:42 编辑
Video for Linux two(Video4Linux2)简称V4L2，是V4L的改进版。V4L2是linux操作系统下一套用于采集图片、视频和音频数据的通用API接口，配合适当的视频采集设备和相应的驱动程序，可以实现图片、视频、音频等的采集。V4L2像一个优秀的快递员，将视频采集设备的图像数据安全、高效的传递给不同需求的用户。
在Linux中，一切皆文件，所有外设都被看成一种特殊的文件，称为“设备文件”。视频设备也不例外，也可以可以看成是设备文件，可以像访问普通文件一样对其进行读写。V4L2驱动的摄像头的设备文件一般是/dev/videoX（X为任意数字，要与自己的设备相对应）。
V4L2支持三种方式来采集图像：内存映射方式(mmap)、直接读取方式(read)和用户指针。内存映射的方式采集速度较快，一般用于连续视频数据的采集，实际工作中的应用概率更高；直接读取的方式相对速度慢一些，所以常用于静态图片数据的采集；用户指针使用较少，如有兴趣可自行研究。由于内存映射方式的应用更广泛，所以本文重点讨论内存映射方式的视频采集。
[color=var(--c-text-accent)][size=0.85em]#7.2 V4L2视频采集原理
在通过V4L2采集图像之前，我们需要做的很多，但是很重要的一步是分配帧缓冲区，并将分配的帧缓冲区从内核空间映射到用户空间，然后将申请到的帧缓冲区在视频采集输入队列排队，剩下的就是等待视频数据的到来。但是，万一视频数据真的来了是怎么个流动过程呢？这个我们有必要了解一下。
当启动视频采集后，驱动程序开始采集一帧图像数据，会把采集的图像数据放入视频采集输入队列的第一个帧缓冲区，一阵图像数据就算采集完成了。第一个帧缓冲区存满一帧图像数据后，驱动程序将该帧缓冲区移至视频采集输出队列，等待应用程序从输出队列取出，应用程序取出图像数据可以对图像数据进行处理或存储操作，然后将帧该缓冲区放入视频采集输入队列的尾部。驱动程序接下来采集下一帧数据，放入第二个缓冲区，同样的帧缓冲区存满一帧数据后，驱动程序将该缓冲区移至视频采集输出队列，应用程序将该帧缓冲区的图像数据取出后又将该帧缓冲区放入视频输入队列尾部，这样循环往复就实现了循环采集。流程如下图所示：
为了更好的理解这个过程，我们可以把“应用程序处理数据”比喻成“西瓜加工商加工西瓜”，“V4L2驱动程序采集数据”比喻成“西瓜采集员采集西瓜”，事先“西瓜加工商”会给“西瓜采集员”准备几个空篮子，然后“西瓜采集员”守着几个空篮子等待“瓜农”（图像采集设备，例如：摄像头）将空篮子装满，当“空篮子1”被“瓜农”装满以后，“西瓜采集员”会将装满西瓜的篮子放到“西瓜加工队列”等待“西瓜加工商”取走加工，当“西瓜加工商”取走装满西瓜的篮子中的西瓜的时候，“西瓜加工商”会将空篮子放回到事先给“西瓜采集员”准备好的西瓜采集队列的尾部。当“瓜农”装满下一个空篮子的时候，“西瓜采集员”同样的将装满西瓜的篮子放到“西瓜加工队列”等待“西瓜加工商”取走加工。这样，整个过程会持续不断的继续下去。 |
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