linux v4l 编程(6) V4L 采集和显示区域的设置

bluedrum

Andrew Huang <bluedrum@163.com> 转载请注明作者及联络方式

 V4L2驱动里,对于采集和显示的驱动有少许复杂.有多个地方出现对长,宽的参数,但其含义不近相同.

  比如要在硬件支持 640*480采集的摄像头，如果想在4.3"(482*280)的LCD显示，要如何处理？

一.硬件的采集区域，裁剪和缩放

 第一个是硬件采集的区域.这里涉及三个的ioctl命令,

 VIDIOC_CROPCAP : 查询驱动采集区域的缺省值，最大值。从驱动代码来看，如果当前值小于最大值，即是硬件部分截取相关区域。它使用如下数据结构 struct v4l2_cropcap

  

1. struct v4l2_rect {
   
2.     __s32 left;
   
3.     __s32 top;
   
4.     __s32 width;
   
5.     __s32 height;
   
6. };
   
7. 
   
8. struct v4l2_fract {
   
9.     __u32 numerator;
   
10.     __u32 denominator;
    
11. };
    
12. 
    
13.   struct v4l2_cropcap {
    
14.     enum v4l2_buf_type type;
    
15.     struct v4l2_rect bounds;
    
16.     struct v4l2_rect defrect;
    
17.     struct v4l2_fract pixelaspect;
    
18. };

 其中 Cropping 的本意是裁剪,相关参数是 

 其中bounds是最大采样区域 ，defrect是缺省采样区域，

   pixelaspect 即pixel aspect (像素长度比）。

  其中结构成员 numberrator即分子，demominator即分母之意。

 

http://v4l2spec.byte***.org/spec/x1904.htm 有详细描述。

    第二是个设置当前采集区间。使用命令VIDIOC_S_CROP,它使用数据结构struct v4l2_crop

   它必须少于 bounds.综合如下。

第三个是取得当前截取的区域，用VIDIOC_S_CROP,它使用数据结构struct v4l2_crop

   

     

   

  

二.最终输出区域。

   最终输出即，应用程序看到输出视频的长,宽，这个也可以用VIDIOC_S_FMT来设置，如果与采集不一致，驱动应当负责缩放。

  

  如何, 首先如果采集视频区域与最终输出区域长宽比不一致，强行进行缩放驱动可以返回一个最接近format的长度比相同的值，如果为了精确显示，可以考虑，用VIDIOC_S_CROP截取与最终输出长宽比相同的最大区域，最终进行缩放。

  还有一种复杂的缩放，是调整长宽比的缩放，关健于在设定的 pixelaspect,这个比较复杂，

  

三.实现代码

 

以下代码直接来于v4l2的文档 http://v4l2spec.byte***.org/spec/x1904.htm

  3.1 重设采样区域为缺省值

   

1. struct v4l2_cropcap cropcap;
   
2. struct v4l2_crop crop;
   
3. 
   
4. memset (&cropcap, 0, sizeof (cropcap));
   
5. cropcap.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
   
6. 
   
7. if (-1 == ioctl (fd, VIDIOC_CROPCAP, &cropcap)) {
   
8.         perror ("VIDIOC_CROPCAP");
   
9.         exit (EXIT_FAILURE);
   
10. }
    
11. 
    
12. memset (&crop, 0, sizeof (crop));
    
13. crop.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    
14. crop.c = cropcap.defrect;
    
15. 
    
16. /* Ignore if cropping is not supported (EINVAL). */
    
17. 
    
18. if (-1 == ioctl (fd, VIDIOC_S_CROP, &crop)
    
19.     && errno != EINVAL) {
    
20.         perror ("VIDIOC_S_CROP");
    
21.         exit (EXIT_FAILURE);
    
22. }

  

按比例缩小图像,下例中,最终输出采集区域一半。

1. struct v4l2_cropcap cropcap;
   
2. struct v4l2_format format;
   
3. 
   
4. reset_cropping_parameters ();
   
5. 
   
6. /* Scale down to 1/4 size of full picture. */
   
7. 
   
8. memset (&format, 0, sizeof (format)); /* defaults */
   
9. 
   
10. format.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    
11. 
    
12. format.fmt.pix.width = cropcap.defrect.width >> 1;
    
13. format.fmt.pix.height = cropcap.defrect.height >> 1;
    
14. format.fmt.pix.pixelformat = V4L2_PIX_FMT_YUYV;
    
15. 
    
16. if (-1 == ioctl (fd, VIDIOC_S_FMT, &format)) {
    
17.         perror ("VIDIOC_S_FORMAT");
    
18.         exit (EXIT_FAILURE);
    
19. }

 

设定采集区域 ，下例将从最大区域的中心采集原来尺寸一半的区域。

1. struct v4l2_cropcap cropcap;
   
2. struct v4l2_crop crop;
   
3. 
   
4. memset (&cropcap, 0, sizeof (cropcap));
   
5. cropcap.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OUTPUT;
   
6. 
   
7. if (-1 == ioctl (fd, VIDIOC_CROPCAP, &cropcap)) {
   
8.         perror ("VIDIOC_CROPCAP");
   
9.         exit (EXIT_FAILURE);
   
10. }
    
11. 
    
12. memset (&crop, 0, sizeof (crop));
    
13. 
    
14. crop.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OUTPUT;
    
15. crop.c = cropcap.defrect;
    
16. 
    
17. /* Scale the width and height to 50 % of their original size
    
18.    and center the output. */
    
19. 
    
20. crop.c.width /= 2;
    
21. crop.c.height /= 2;
    
22. crop.c.left += crop.c.width / 2;
    
23. crop.c.top += crop.c.height / 2;
    
24. 
    
25. /* Ignore if cropping is not supported (EINVAL). */
    
26. 
    
27. if (-1 == ioctl (fd, VIDIOC_S_CROP, &crop)
    
28.     && errno != EINVAL) {
    
29.         perror ("VIDIOC_S_CROP");
    
30.         exit (EXIT_FAILURE);
    
31. }

调整长宽比的缩放。

1. struct v4l2_cropcap cropcap;
   
2. struct v4l2_crop crop;
   
3. struct v4l2_format format;
   
4. double hscale, vscale;
   
5. double aspect;
   
6. int dwidth, dheight;
   
7. 
   
8. memset (&cropcap, 0, sizeof (cropcap));
   
9. cropcap.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
   
10. 
    
11. if (-1 == ioctl (fd, VIDIOC_CROPCAP, &cropcap)) {
    
12.         perror ("VIDIOC_CROPCAP");
    
13.         exit (EXIT_FAILURE);
    
14. }
    
15. 
    
16. memset (&crop, 0, sizeof (crop));
    
17. crop.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    
18. 
    
19. if (-1 == ioctl (fd, VIDIOC_G_CROP, &crop)) {
    
20.         if (errno != EINVAL) {
    
21.                 perror ("VIDIOC_G_CROP");
    
22.                 exit (EXIT_FAILURE);
    
23.         }
    
24. 
    
25.         /* Cropping not supported. */
    
26.         crop.c = cropcap.defrect;
    
27. }
    
28. 
    
29. memset (&format, 0, sizeof (format));
    
30. format.fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
    
31. 
    
32. if (-1 == ioctl (fd, VIDIOC_G_FMT, &format)) {
    
33.         perror ("VIDIOC_G_FMT");
    
34.         exit (EXIT_FAILURE);
    
35. }
    
36. 
    
37. /* The scaling applied by the driver. */
    
38. 
    
39. hscale = format.fmt.pix.width / (double) crop.c.width;
    
40. vscale = format.fmt.pix.height / (double) crop.c.height;
    
41. 
    
42. aspect = cropcap.pixelaspect.numerator /
    
43.          (double) cropcap.pixelaspect.denominator;
    
44. aspect = aspect * hscale / vscale;
    
45. 
    
46. /* Devices following ITU-R BT.601 do not capture
    
47.    square pixels. For playback on a computer monitor
    
48.    we should scale the images to this size. */
    
49. 
    
50. dwidth = format.fmt.pix.width / aspect;
    
51. dheight = format.fmt.pix.height;