Web camera driver linux

Устанавливаем веб-камеру в Linux

Оригинал: Configuring your webcam to work under Linux
Автор: Bruce Byfield
Дата: 6 сентября 2007
Перевод: Александр Тарасов aka oioki
Дата перевода: 11 сентября 2007

Если вы хотите испытать ощущения пользователя ранних версий GNU/Linux, попробуйте настроить веб-камеру на своей системе. В отличие от большинства устройств, веб-камеры зачастую не устанавливаются автоматически. Более того, если вы устанавливаете принтер, то вы знаете, что искать решение нужно в пакете Common Unix Printing System ( CUPS ) и его интерфейсах. С веб-камерами дело иначе — успех вашей затеи зависит лишь от того, что вы найдете в интернете, и от ваших знаний модулей ядра и драйверов. Эти обстоятельства приводят к тому, что настройка веб-камеры звучит как вызов — однако если отнестись к делу с пониманием того, что вы делаете, достаточной степенью осторожности и, может быть, долей удачи, возможно установить веб-камеру менее чем за вечер.

Если ваша веб-камера внешняя, это будет наилучшей предпосылкой для ее успешной настройки. Существует множество сайтов для различных производителей и моделей, поиск вам в помощь. В большинстве случаев вы не найдете исчерпывающую информацию на сайте производителя. Вместо этого лучше идите на неофициальные сайты — они заполняются самими пользователями, поэтому содержат наиболее достоверные сведения и комментарии. Webcam HOWTO , составленный Говардом Шейном (Howard Shane), хотя и устарел на пару лет, но содержит несколько полезных ссылок. Если камера подключается по FireWire, попробуйте список цифровых камер IEEE1394 , поддерживаемый Дэмьеном Душампсом (Damien Douxchamps).

Особенно полезен сайт A Free World Мишеля Ксаарда (Michel Xhaard), чьи драйвера Spca5xx уже нашли путь к репозиториям основных дистрибутивов, включая Debian. Если ваша веб-камера есть в списке, а пакет драйверов в репозитории вашего дистрибутива, тогда ваши шансы велики, и камера может быть определена автоматически при установке пакета.

Но иногда придется повозиться, например, если у вас встроенная веб-камера (такое часто встречается у ноутбуков) и это не волновало вас на момент покупки компьютера, либо ваш дистрибутив не содержит пакетов с драйверами. В этих случаях настроить веб-камеру может помочь поиск в интернете конкретно по вашей модели компьютера.

Много информации о камере можно почерпнуть прямо с компьютера. Для этого есть несколько способов:

• Протестируйте камеру с помощью подходящей программы (см. ниже). Если заработает, тогда ваша камера напрямую поддерживается ядром. Этот случай редок на сегодняшний день.
• Используйте команду dmesg | more , чтобы узнать определена ли веб-камера при загрузке системы. Найдя упоминание о ней, попробуйте найти созвучный модуль ядра (опять же, можно попробовать угадать) в каталоге /lib/modules/ , конкретно в подкаталоге /usb , который зарыт в глубине файловой системы. Точное расположение подкаталога /usb зависит от дистрибутива. В Debian полный путь /lib/modules/kernel/build/drivers/usb , а в Fedora 7 — /lib/modules/kernel/kernel/drivers/usb .
• На сегодняшний день наиболее распространены USB-камеры. Для просмотра подключенных USB-устройств используйте консольную программу lsusb , либо графическую v4l2-tool (поищите ее в своем репозитории). Найдите камеру по ее имени (или попробуйте найти ее методом исключения, или вообще угадать) и запишите ей соответствующий 8-значный код (с двоеточием посередине) в последней колонке списка. Этот код определяет производителя и идентификатор продукта, который можно использовать при поиске драйвера в интернете. В программе v4l2-tool ввод этого идентификатора во вкладке Suggest Driver даже может дать вам название нужного драйвера. Вооружившись этой информацией, отправляйтесь в интернет за драйвером. Если найдете, загружайте и компилируйте его. В некоторых случаях вам придется сперва загрузить кое-какие зависимости. К примеру, драйвер для камеры Ricoh R5U870 требует наличия пакета поддержки динамических модулей ядра (Dynamic Kernel Module Support, DKMS).

В случае упомянутой Ricoh R5U870 включение DKMS означает, что драйвер может быть автоматически установлен, как только будет скомпилирован. Возможно, потребуется устанавливать драйвер как заплатку (patch) к ядру, хотя это больше относится к старым камерам. В большинстве случаев, если у вас получится скомпилировать драйвер, установить его (загрузить модуль ядра) можно будет командой modprobe имя_драйвера . Если вы найдете удачную конфигурацию и будете удовлетворены работой камеры, закрепите свой выбор добавлением имени драйвера в скрипт /etc/modules или строки modprobe имя_драйвера в /etc/rc.d/rc.local . Тогда ваш драйвер будет загружаться при запуске системы.

Тестирование

Если вы дошли досюда, значит, все самое сложное позади, но вас еще могут подстерегать некоторые трудности. В зависимости от дистрибутива, вам может потребоваться создать с помощью команды addgroup новую группу пользователей video и поместить свои учетные записи в нее, чтобы все пользователи смогли пользоваться веб-камерой. Вдобавок нужно проверить работу камеры с помощью нескольких программ, таких как CamStream , Ekiga и Kopete — некоторые могут не работать с вашей камерой. Попробуйте обновить эти программы, иногда это может решить проблему.

Если для установки драйвера веб-камеры вы использовали DKSM, то после установки проверьте, что все остальное у вас работает (к примеру, у меня перестала работать беспроводная сетевая карта, включенная с помощью Ndiswrapper ). Эта проблема может остаться «висеть» даже при перезагрузке, однако при выключении компьютера и повторном включении проблема исчезает. Если же и это не помогло, попробуйте удалить остановившееся устройство и установить его заново.

Заключение

Бесспорно, эта статья лишь отправная точка. В завершение хочу отметить, что многие камеры из вышеупомянутого списка являются результатом ребрендинга других камер, или наоборот, их выпускают под новыми названиями. Вполне возможны случаи, когда устройства, которые называются и выглядят одинаково, но совершенно различаются внутренне.

Производители веб-камер, как и производители других устройств, совершенно не заинтересованы в выпуске драйверов для GNU/Linux. Таким образом, подавляющее большинство драйверов веб-камер для GNU/Linux — результат обратной разработки драйверов разработчиками-энтузиастами, многие из которых никогда не задумывались о стандартизации результатов своей работы.

По этим причинам, я старался избегать конкретики. Проблема не в том, что настройка веб-камера сложна (вовсе нет), проблема в том, что информацию приходится собирать по крупицам. Надеюсь, эта статья поможет вам в этом нелегком деле.

Источник

Захват видео с USB камер на устройствах под управлением Linux

Предыстория

1. Видео в разрешении FullHD (1920Х1080) или HD (1280х720) и нормальная частота кадров (чтобы можно было играть).
2. Игрушку я планировал отдать детям, поэтому нужен был автостарт и поддержка подключения/отключения камеры.

В общем хотелось что-то вроде этого:

Ограничения

Я не собирался искать решение, которое работает всегда и везде. Следующие ограничения меня вполне устраивали:

1. Хороший WiFi сигнал.
2. Ограниченное число подключений, приоритет отдавался случаю, когда есть всего один клиент.
3. Камера поддерживает режим MJPG.

HW и SW

Предварительный анализ

Код UVC драйвера оказался готов к добавлению различного рода “специальных” решений, и я легко нашел место, где надо скорректировать размер буфера (функция uvc_fixup_video_ctrl()). Более того, драйвер поддерживает набор quirks, которые позволяют поддерживать камеры с разного рода отклонениями от стандарта UVC. В общем, разработчики драйвера сделали лучшее, что возможно для поддержки зоопарка камер.

Добавив коррекцию размера буфера, я получил стабильную работу в режиме 1280х720 и даже в режиме 1920х1080. Ура! Половина задачи решена!

В поисках новых приключений

Немного порадовавшись первой удаче, я вспомнил, что mjpg-streamer далек от совершенства. Наверняка можно сделать что-то простое, не такое универсальное как mjpg-streamer, но более подходящее для моих условий. Так я решил сделать uvc2http.

В mjpg-streamer мне не понравилось использование нескольких потоков и копирование буферов. Это определило архитектуру решения: 1 поток и никакого копирования. Используя non-blocking IO, это делается достаточно просто: захватываем кадр и без копирования отсылаем его клиенту. Есть небольшая проблема: пока мы отсылаем данные из буфера, мы не можем вернуть буфер обратно в очередь. А пока буфер не в очереди, драйвер не может положить в него новый кадр. Но если размер очереди > 1, то это становится возможным. Число буферов определяет максимальное количество подключений, которое можно гарантированно обслуживать. Т.е., если я хочу гарантированно поддерживать 1 клиента, то 3-х буферов достаточно (в один буфер пишет драйвер, из второго отсылаем данные, третий в запасе, чтобы избежать конкуренции с драйвером за буфер при попытке получить новый кадр).

Uvc2http

Uvc2http состоит из двух компонентов: UvcGrabber и HttpStreamer. Первый отвечает за получение буферов (кадров) из очереди и возврат их обратно в очередь. Второй отвечает за обслуживание клиентов по HTTP. Есть еще немного кода, который связывает эти компоненты. Подробности можно посмотреть в исходниках.

Неожиданная проблема

Все было замечательно: приложение работало и в разрешении 1280х720 выдавало 20+ кадров/сек. Я делал косметические изменения в коде. После очередной порции изменений я замерил частоту кадров. Результат был удручающий — меньше 15 кадров. Я бросился искать, что же привело к деградации. Я потратил, наверное, 2 часа в течение которых частота уменьшалась с каждым замером до значения 7 кадров/сек. В голову лезли разные мысли о деградации из-за долгой работы роутера, из-за его перегрева. Это было что-то непонятное. В какой-то момент я отключил стримминг и увидел, что просто один захват (без стримминга) давал те же 7 кадров. Я даже начал подозревать проблемы с камерой. В общем какая-то чушь. Дело было вечером и камера, повернутая в окно, показывала что-то серое. Дабы сменить мрачное изображение я повернул камеру внутрь комнаты. И, о чудо! Частота кадров увеличилась до 15 и я все понял. Камера автоматически подстраивала время экспозиции и в какой-то момент это время стало больше длительности кадра при заданной частоте. За эти два часа случилось следующее: сначала плавно темнело (это был вечер), а потом я повернул камеру внутрь освещенной комнаты. Направив камеру на люстру я получил 20+ кадров/сек. Ура.

Другие проблемы и нюансы использования

Результаты

Ниже табличка с результатами сравнения mjpg-streamer и uvc2http. Если коротко — есть значительный выигрыш в потреблении памяти и небольшой выигрыш в частоте кадров и загрузке CPU.

1280×720						1920×1080
VSZ, KB, 1 client	VSZ, KB, 2 clients	CPU, %, 1 client	CPU, %, 2 clients	FPS, f/s, 1 client	FPS, f/s, 2 clients	VSZ, KB, 1 client	VSZ, KB, 2 clients	CPU, %, 1 client	CPU, %, 2 clients	FPS, f/s, 1 client	FPS, f/s, 2 clients
Mjpg-streamer	16860	19040	26	43	17.6	15	25456	25812	28	50	13.8	10
uvc2http	3960	3960	26	43	22	19.6	7576	7576	28	43	15.5	12.2

Ну и конечно же видео, которое я сделал вместе с детьми:

Фото получившегося танка (получилось что-то вроде цыганской телеги):

Использование

Исходники находятся здесь. Для использования на PC Linux надо всего лишь собрать (при условии что вы не хотите патчить драйвер UVC). Утилита собирается с помощью CMake стандартным способом. Если же надо использовать в OpenWRT, то надо сделать дополнительные шаги:

1. Скопировать содержимое директории OpenWrt-15.05 в корень репозитория OpenWRT. Эти файлы только для OpenWRT 15.05. Они описывают новый пакет для OpenWRT и патч для драйвера UVC.
2. Если ваша камера также возвращает завышенный размер необходимого буфера, то надо добавить использование quirk UVC_QUIRK_COMPRESSION_RATE для вашей камеры в файле uvc_driver.c. Для этого надо сделать собственный патч для драйвера UVC. Как это сделать, описано здесь wiki.openwrt.org/doc/devel/patches. Вам необходимо добавить описание вашей камеры в массив uvc_ids. В качестве примера можно посмотреть на описание моей камеры:

Настроить сборку OpenWRT стандартный методом (http://wiki.openwrt.org/doc/howto/build). При настройке необходимо выбрать пакет uvc2http в меню Multimedia.

Собрать пакет uvc2http или полный образ (обязательно если вам необходим патч драйвера) для вашей целевой платформы. Если установить утилиту как пакет, то она будет запускаться при старте.

Установить пакет на устройство/обновить систему

Что дальше

Решение состоит из двух частей: патч драйвера и другой алгоритм стримминга. Патч драйвера можно было бы включить в новую версию ядра линукса, но это спорное решение, так как оно основано на предположении о минимальном коэффициенте сжатия. Утилита же, на мой взгляд, хорошо подходит для использования на слабых системах (игрушках, домашних системах видеонаблюдения), и ее можно немного улучшить, добавив возможность задавать настройки камеры через параметры.

Алгоритм стримминга можно улучшить так как есть запас по загрузке CPU и по ширине канала (я легко получал с роутера 50+ MBit подключая десяток клиентов). Также можно добавить поддержку звука.

Источник

Работа с usb видеокамерой в Linux. Часть 1

По популярности видеокамера, сегодня, стоит в одном ряду с микрофоном и наушниками. Она используется в различных направлениях, таких как распознавание объектов, дополненная реальность, видеоконференции и множество других. Но что же скрыто под капотом этих сложнейших программ? Как мы получаем картинку с видеокамеры? Этот цикл статей позволит взглянуть на простоту работы с видеокамерой на низком уровне, обработку полученного изображения.

Для начала, немного информации о работе с устройствами в системе Linux. Устройства в nix системах представляют собой файл. С некоторыми файлами-устройств мы можем работать как с обычными файлами. Например:

эта команда выведет на экран весь диск sda.

Есть устройства с которыми нельзя работать напрямую, к ним относится видеокамера.При попытке это сделать мы получим такую реакцию системы:

*Где /dev/video0 это файл-устройство найшей видеокамеры.

Для работы с ней нам понадобится системная функция ioctl детальнее о ней можно ознакомится [1]. Попробуем это применить. Вот код позволяющий считать информации с устройства (альтернатива команде cat для видеоустройств):

В первых строках кода считываются параметры с которой запущено приложение. Если параметров нету то device_name принимает стандартоне значение «/dev/video0».

В блоке «Open Device» происходит открытие устройства системной функцией open (нужно подключить header fcntl.h). Обязательный параметр O_RDWR отвечает за открытие устройства считывания/записи. Если при подключении возникла ошибка, то функция open вернет -1.

Блок «Read Params From Device» — это сердце нашей маленькой программы. Для его использования надо подключить билиотеку возможно прийдется её установить, у каждого дистрибутива свой пакет под эту библиотеку
Системная функция ioctl имеет три параметра:
file_device — дескриптор нашего устройства
VIDIOC_QUERYCAP — функция ядра, которую применяем для нашего устройства.
device_params — область памяти куда будет сброшен результат функции «VIDIOC_QUERYCAP».

device_params это структура состоящая из таких полей:

если возникла ошибка ioctl вернет -1

Блок «Close Device» закрывает дескриптор устройства.

Посмотрим программу в действии.

устройство не определилось ядром либо не подключено уборщица опять ненужные провода дергала.
Подключаем и заново запуск. Получаем такую информацию:

поле capabilities и device capabilities можно расшифровать благодаря константам из файла videodev2.h:

На этом вводная статья заканчивается. В следующих обзорах будут затронуты, такие темы как memory-mapping, виодеформаты изображения, настройка камеры, вывод изображения в текстуру, работа с несколькими камерами.

Источник