V4L2 API 规范详解

"V4L2 Specification" V4L2（Video for Linux Two）是Linux内核中的一个API，用于支持视频捕获、播放、编码和解码等操作。这个API是V4L（Video for Linux）的升级版本，旨在提供更强大、更灵活的功能，以满足现代多媒体设备的需求。 在Linux系统中，V4L2驱动是连接硬件设备（如摄像头、电视卡或数字视频捕获卡）与用户空间应用程序的关键组件。它定义了一系列的系统调用（ioctl）和数据结构，使得开发者能够控制视频设备的参数，如分辨率、帧率、色彩空间等，并进行数据传输。 V4L2规范包含了以下主要内容： 1. **设备模型**：V4L2采用了一种层次化的设备模型，包括视频捕获设备、视频输出设备、音频设备等，每个设备都有自己的文件描述符，可以通过标准的文件操作进行访问。 2. **像素格式**：V4L2支持多种像素格式，例如YUV、RGB、灰度等。在V4L2 Specification的0.24修订版中，新增了pixelformat Y16和SBGGR16，以适应更高精度的图像处理需求。 3. **控制机制**：V4L2提供了控制接口，允许用户查询和设置设备的各种参数，如亮度、对比度、饱和度等。0.24版本还引入了新的控制和相机控制类，增强了对硬件特性的控制能力。 4. **缓冲区管理**：V4L2使用MMAP（内存映射）和USERPTR（用户空间指针）两种方式管理缓冲区，允许用户空间程序直接访问设备内存，提高了数据传输效率。 5. **流式传输**：V4L2支持连续的数据流传输，可以处理实时视频数据。用户可以指定缓冲区数量和大小，设备会按照设定的模式填充或读取缓冲区。 6. **多路复用**：V4L2支持在一个设备上同时打开多个流，这对于处理多路视频输入或输出非常有用。 7. **编码和解码**：虽然V4L2最初设计用于原始视频数据，但随着技术的发展，它也逐渐支持视频编码和解码，如MPEG、JPEG等。 8. **错误处理**：V4L2 API提供了丰富的错误处理机制，包括返回错误代码和设置设备状态，使应用程序能适当地处理各种异常情况。 通过V4L2，开发者可以创建各种多媒体应用程序，如视频播放器、视频编辑软件、网络摄像头应用等。同时，由于其开放源码的特性，V4L2也在持续改进和扩展，以适应不断发展的硬件和软件环境。对于学习和开发Linux下的视频驱动程序，理解V4L2规范是至关重要的。