V4L2 API详解：视频设备开发中文指南

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"V4L2中文手册，全称VideoforLinuxTwoAPISpecification，是Linux系统中用于视频设备访问的API，版本为0.24。该手册由MichaelHSchimek、BillDirks和HansVerkuil等人编写，并有中文翻译，包括了五个章节，详细介绍了V4L2的开发细节。手册的审校工作由鱼在飞（Ch1~4）和TekkamanNinja完成。" V4L2（Video for Linux Two）是一个用于Linux内核中的视频捕获和播放设备编程的API，它扩展了早期的V4L（VideoforLinux）接口，提供了更强大和灵活的功能。 **1. 通用API元素** 1.1. 打开和关闭设备 - 设备命名：V4L2设备通常在/dev下以`video0`, `video1`等命名。 - 相关设备：同一物理设备可能有不同的设备节点，如视频输入和视频输出。 - 并发打开：V4L2支持多个进程同时打开设备，但数据流可能不共享。 - 共享数据流：某些设备允许不同进程共享数据流，需考虑同步问题。 - 函数：涉及到的主要函数有`open()`, `close()`等用于设备的打开和关闭。 1.2. 功能查询 - 应用程序可以查询设备的能力，例如支持的视频格式、分辨率等。 1.3. 应用程序的优先级 - V4L2 API提供了控制应用程序优先级的机制。 1.4. 视频输入/输出 - 设备可能有多个视频输入和输出，应用程序可以切换。 1.5. 音频输入/输出 - V4L2不仅处理视频，还处理与视频相关的音频输入和输出。 1.6. 高频头和调制器 - 包括高频头的设置和调制器的配置，支持模拟电视接收。 - 高频头用于选择广播频道。 - 调制器用于调制信号以便通过不同的传输媒介（如电缆或卫星）发送。 1.7. 视频标准 - 支持多种视频标准，如NTSC, PAL, SECAM等。 1.8. 用户控制 - 提供了对设备各种参数的控制，如亮度、对比度、色彩等。 1.9. 扩展控制 - V4L2引入了扩展控制，以支持更多的设备特性和高级功能。 - 包括扩展控制API，用于定义新的控制类型。 - 枚举扩展控制用于为用户提供控制项的预设值。 - 控制面板创建允许用户界面与硬件控制交互。 - MPEG控制和摄像头控制提供了对MPEG编码器和现代摄像头特定参数的访问。 V4L2 API为开发者提供了全面的工具，以实现复杂的视频处理任务，包括从简单的视频捕捉到复杂的视频流处理和编码。这个API的详细文档使得开发者能够有效地利用Linux系统中的各种视频设备，为多媒体应用提供强大的支持。

while (0 == ioctl (fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard)) {

if (standard.id &std_id) {

printf ("Current video standard: %s\n", standard.name);

exit (EXIT_SUCCESS);

}

standard.index++;

}

/* EINVAL indicates the end of the enumeration, which cannot be

empty unless this device falls under the USB exception. */

if (errno == EINVAL || standard.index == 0) {

perror ("VIDIOC_ENUMSTD");

exit (EXIT_FAILURE);

}

Example 1-6. Listing the video standards supported by the current input

struct v4l2_input input;

struct v4l2_standard standard;

memset (&input, 0, sizeof (input));

if (-1 == ioctl (fd, VIDIOC_G_INPUT, &input.index)) {

perror ("VIDIOC_G_INPUT");

exit (EXIT_FAILURE);

}

if (-1 == ioctl (fd, VIDIOC_ENUMINPUT, &input)) {

perror ("VIDIOC_ENUM_INPUT");

exit (EXIT_FAILURE);

}

printf ("Current input %s supports:\n", input.name);

memset (&standard, 0, sizeof (standard));

standard.index = 0;

while (0 == ioctl (fd, VIDIOC_ENUMSTD, &standard)) {

std_id = V4L2_STD_PAL_BG;

if (-1 == ioctl (fd, VIDIOC_S_STD, &std_id)) {

perror ("VIDIOC_S_STD");

exit (EXIT_FAILURE);

}

1.8.

用户控制

(User Controls)

设备通常具有相当数量的用户配置选项，诸如亮度，饱和度等等，这些个都会显示在图形化的用

户界面上。但是，显然不同的设备将会拥有不同的控制选项，更近一步说，就是控制选项的数量和其

默认值是随设备的不同而不同的。控制类 ioctl 方法提供了一些信息和一种机制来为不同的控制选项

创建漂亮用户接口，并且不同的设备也都能很好的工作。

所有的控制选项都是通过 ID 值来进行访问的。V4L2 为特定的用途定义了若干个 ID 值。当然，驱

动也可以使用 V4L2_CID_PRIVATE_BASE 或者更高的值来定制实现自己的控制选项。预定义的控制 ID

都有 V4L2_CID_标识，具体可参见 Table 1-1。这些个 ID 值在查询控制属性、获取和设置它们时会被用

到。

通常，应用程序应该直接的把控制选项展现在用户面前，而无需考虑用户的企图。每个控制选项

最好有个用户能够见名知意的名字。悲摧的是，如果意图并不显而易见，驱动作者应该提供一个用户

手册（来告知），一个用户接口插件或者...。预定义的 ID 值将被介绍如何可编程的来改变控制选项的，

例子是当你换频道的时候可以使设备静音。

当切换了视频的输入或者输出、调频头、或者音频的输入或输出时，驱动可能会重新枚举不同的

控制选项。区别在于带宽(?)、其他的默认和当前值、步进大小或者其他的主菜单选项。拥有确定的定

制的 ID 号的控制选项同样是可以改变其名字和类型的。

控制选项的值是全局储存的，当切换到或者

保持在某一带宽上的时候，其值是不会改变的。同样的，当设备处于打开或者关闭状态时，当调频收

音机的频率变化了其值也不会改变。因为 V4L2 规范没有事件触发机制，面板类应用程序趋向于和其

他的面板类程序合作(当然了他们得同处一个大的应用程序中了)，面板类程序可能需要定期的 poll 控

制选项的值来更新他们的用户界面。

Table 1-1. Control IDs

ID Type Description

V4L2_CID_BASE First predefined ID, equal to

V4L2_CID_BRIGHTNESS.

V4L2_CID_USER_BASE Synonym of V4L2_CID_BASE.

V4L2_CID_BRIGHTNESS integer Picture brightness, or more precisely, the black level.

V4L2_CID_CONTRAST integer Picture contrast or luma gain.

V4L2_CID_SATURATION integer Picture color saturation or chroma gain.

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