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v4l2.pdf 中文手册(规范)

发布时间：2022-06-21 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.44M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    Chapter 2. 图像格式(Image Formats)
    2.1. 标准图形格式(Standard Image Formats)
    2.2. 色彩空间(Colorspaces)
    2.3. 索引格式(Indexed Format)
    2.4. RGB格式(RGB Formats)
    2.5. YUV格式(YUV Formats)
    2.6. 压缩格式(Compressed Formats)
    2.7. 保留的格式标识符(Reserved Format Identifiers)
    V4L2 中文 Made by：鱼胖子(467350479) 个人翻译，转载申明 Chapter 2. 图像格式(Image Formats) V4L2 API 主要是设计用于设备和应用程序进行图片数据交换的。结构 v4l2_pix_format 定义了一张图片在内存中的格式和布局。格式是通过 VIDIOC_S_FMT 协商得到的。（这里涉及 的重点是关乎视频采集和输出，对于 overlay 帧缓冲格式，您还是看看 VIDIOC_G_FBUF)。 Table 2-1. struct v4l2_pix_format __u32 __u32 width height Image width in pixels. Image height in pixels. 应用程序设置这些域是用来请求图片尺寸，驱动会返回最接近的合适值。在平面格式情形中…（不知是不 是我下规范不好怎么地，在这种列表式中总会有些地方不完整，当然我看过了，这不太影响我们的工作） Applications set these fields to request an image size, drivers return the closest possible values. In case of planar formats __u32 pixelformat The pixel format or type of compression, set by the application. This is a little endian four character code. V4L2 defines standard RGB formats in Table 2-1, YUV formats in Section 2.5, and reserved codes in Table 2-8 enum v4l2_field field Video images are typically interlaced. __u32 Applications can request to capture or output only the top or bottom field, or both fields interlaced or sequentially stored in one buffer or alternating in separate buffers. Drivers return the actual field order selected. For details see Section 3.6. bytesperline Distance in bytes between the leftmost pixels in two adjacent lines. 应用程序和驱动都可以设置这些域以请求在每行的末尾的填补位。然而驱动却可能予以忽略… Both applications and drivers can set this field to request padding bytes at the end of each line. Drivers however may ignore __u32 sizeimage Size in bytes of the buffer to hold a complete image, set by the driver. Usually this is bytesperline times height. When the image consists of variable length compressed data this is the maximum number of bytes required to hold an image. enum v4l2_colorspace colorspace This information supplements the pixelformat __u32 and must be set by the driver, see Section 2.2. priv Reserved for custom (driver defined) additional information about formats. When not used drivers and applications must set this field to zero.
    2.1. 标准图形格式(Standard Image Formats) 为了在驱动和应用程序间进行图片交换，就必须有一个双方都能辨析（统一的）的图片 数据格式。V4L2 包含了诸多格式，而本节就来谈谈 V4L2 规范中的标准图形格式。 当然，V4L2 驱动并不局限于这些个格式。相反，可以有定制的格式。在这种情况下， 当需要时应用程序就可能依赖解码器来将这种格式转换成标准类型的。但是数据依然可以以 专有（定制的）格式来进行数据的存储和重新获取。例子说，假设一个设备支持专有的压缩 格式，那么，应用程序仍然可以以这种格式进行采集和保存数据，已达到节省空间的目的。 而当要在 X Windows 端显示时，就可以用解码器进行解码并显示。 最后尽管如此，我们还是需要一些个标准格式的。只有定义了明确的标准格式，才可以 保证 V4L2 规范的完整性嘛。 （接下来的这一段主要说标准格式，是未压缩的，其在内存的布局是怎么样的，就不译 了） 在 V4L2 中，每种格式都个标识符形如 PIX_FMT_XXX，定义在 videodev.h 头文件中。这 些标识符代表了在下面列出的 4 字节代码，当然了他们和 Windows（相对的是 Linux 或者 Unix）世界里的用法是不一样的。 2.2. 色彩空间(Colorspaces) Gamma Correction [to do] E’R = f(R) E’G = f(G) E’B = f(B) Construction of luminance and color-difference signals [to do] E’Y = CoeffR E’R + CoeffG E’G + CoeffB E’B (E’R - E’Y) = E’R - CoeffR E’R - CoeffG E’G - CoeffB E’B (E’B - E’Y) = E’B - CoeffR E’R - CoeffG E’G - CoeffB E’B Re-normalized color-difference signals The color-difference signals are scaled back to unity range [-0.5;+0.5]: KB = 0.5 / (1 - CoeffB) KR = 0.5 / (1 - CoeffR) PB = KB (E’B - E’Y) = 0.5 (CoeffR / CoeffB) E’R + 0.5 (CoeffG / CoeffB) E’G + 0.5 E’B PR = KR (E’R - E’Y) = 0.5 E’R + 0.5 (CoeffG / CoeffR) E’G + 0.5 (CoeffB / CoeffR) E’B Quantization [to do] Y’ = (Lum. Levels - 1) · E’Y + Lum. Offset CB = (Chrom. Levels - 1) · PB + Chrom. Offset CR = (Chrom. Levels - 1) · PR + Chrom. Offset 给大伙提供个介绍 RGB 和 YUV 关系的文档（网上找的，在此感谢原作者！） JPEG 简易文档 V1.0 - GameRes.com.htm(如果打不开直接去搜一下吧) Example 2-1. ITU-R Rec. BT.601 color conversion Forward Transformation
    int ER, EG, EB; /* gamma corrected RGB input [0;255] */ int Y1, Cb, Cr; /* output [0;255] */ double r, g, b; /* temporaries */ double y1, pb, pr; int clamp (double x) int r = x; /* round to nearest */ if (r < 0) return 0; else if (r > 255) return 255; else return r; { } r = ER / 255.0; g = EG / 255.0; b = EB / 255.0; y1 = 0.299 * r + 0.587 * g + 0.114 * b; pb = -0.169 * r - 0.331 * g + 0.5 * b; pr = 0.5 * r - 0.419 * g - 0.081 * b; Y1 = clamp (219 * y1 + 16); Cb = clamp (224 * pb + 128); Cr = clamp (224 * pr + 128); /* or shorter */ y1 = 0.299 * ER + 0.587 * EG + 0.114 * EB; Y1 = clamp ( (219 / 255.0) * y1 + 16); Cb = clamp (((224 / 255.0) / (2 - 2 * 0.114)) * (EB - y1) + 128); Cr = clamp (((224 / 255.0) / (2 - 2 * 0.299)) * (ER - y1) + 128); Inverse Transformation int Y1, Cb, Cr; /* gamma pre-corrected input [0;255] */ int ER, EG, EB; /* output [0;255] */ double r, g, b; /* temporaries */ double y1, pb, pr; int clamp (double x)
    int r = x; /* round to nearest */ if (r < 0) return 0; else if (r > 255) return 255; else return r; { } y1 = (255 / 219.0) * (Y1 - 16); pb = (255 / 224.0) * (Cb - 128); pr = (255 / 224.0) * (Cr - 128); r = 1.0 * y1 + 0 * pb + 1.402 * pr; g = 1.0 * y1 - 0.344 * pb - 0.714 * pr; b = 1.0 * y1 + 1.772 * pb + 0 * pr; ER = clamp (r * 255); /* [ok? one should prob. limit y1,pb,pr] */ EG = clamp (g * 255); EB = clamp (b * 255); Table 2-2. enum v4l2_colorspace (详见 P42) 2.3. 索引格式(Indexed Format) 在这种格式中，每个像素点都用一个 8bit 来表示，用来索引 256 色的调色板。这是特 地为视频输出 overlay 准备的。没有用来访问该调色板的 ioctl 方法，但可以且仅可以通过 Linux 的帧缓冲 API（头一回接触）来进行访问。 Table 2-3. Indexed Image Format(P42-P43) 2.4. RGB 格式(RGB Formats) Packed RGB Formats Name Packed RGB formats – Packed RGB formats Description 这些格式定义用来匹配传统 PC 的图形帧缓冲的像素格式的。每像素占据 8,16，24 或 者 32 个 bit。这就是填充像素(packed-pixel)格式,意味着每个像素点在内存中是一个挨 着一个的。 当 使 用 这 些 格 式 中 的 某 一 个 时 ， 驱 动 应 该 报 告 给 色 彩 空 间 ： V4L2_COLORSPACE_SRGB。
    Table 2-1. Packed RGB Image Formats Identifier Code Byte 0 7654/3210 Byte 1 Byte 2 Byte 3 V4L2_PIX_FMT_RGB332 b1 b0 g2 g1 g0 r2 r1 r0 ‘RGB1’ V4L2_PIX_FMT_RGB444 g3 g2 g1 g0 b3 b2 b1 b0 a3 a2 a1 a0 r3 r2 r1 r0 ‘R444’ V4L2_PIX_FMT_RGB555 g2 g1 g0 r4 r3 r2 r1 r0 a b4 b3 b2 b1 b0 g4 g3 ‘RGBO’ V4L2_PIX_FMT_RGB555X a b4 b3 b2 b1 b0 g4 g3 g2 g1 g0 r4 r3 r2 r1 r0 ‘RGBQ’ V4L2_PIX_FMT_RGB565 g2 g1 g0 r4 r3 r2 r1 r0 b4 b3 b2 b1 b0 g5 g4 g3 ‘RGBP’ V4L2_PIX_FMT_RGB565X b4 b3 b2 b1 b0 g5 g4 g3 g2 g1 g0 r4 r3 r2 r1 r0 ‘RGBR’ V4L2_PIX_FMT_BGR24 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 g7 g6 g5 g4 g3 g2 g1 g0 r7 r6 r5 r4 r3 r2 r1 r0 ‘BGR3’ V4L2_PIX_FMT_RGB24 r7 r6 r5 r4 r3 r2 r1 r0 g7 g6 g5 g4 g3 g2 g1 g0 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 ‘RGB3’ V4L2_PIX_FMT_BGR32 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 g7 g6 g5 g4 g3 g2 g1 g0 r7 r6 r5 r4 r3 r2 r1 r0 a7 a6 a5 a4 a3 a2 a1 a0 ‘BGR4’ V4L2_PIX_FMT_RGB32 r7 r6 r5 r4 r3 r2 r1 r0 g7 g6 g5 g4 g3 g2 g1 g0 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 a7 a6 a5 a4 a3 a2 a1 a0 ‘RGB4’ 一个驱动到底支持哪种RGB格式，你可以去LinuxTV v4l-dvb代码库下个工具测试下。可 以访问http://linuxtv.org/repo/ 来获得更多信息。 V4L2_PIX_FMT_SBGGR8 (’BA81’) Name V4L2_PIX_FMT_SBGG8 --- Bayer RGB format Description 这通常是数字摄像机的本征（native）格式，用来表明 CCD 设备上传感器的布局的。每个像素点就一 个红色或者绿色或者蓝色。缺失部分必须用邻近像素来内插补充。从左到右，第一行包含一个 blue 和 green，第二行是一个 green 和 red。这种组合会向右向下每隔一行一列进行排布。 Example 2-1. V4L2_PIX_FMT_SBGGR8 4 × 4 pixel image Byte Order. Each cell is one bytew. start + 0: start + 4: start + 8: start + 12: B00 G10 B20 G30 G01 R11 G21 R31 B02 G12 B22 G32 G03 R13 G23 R33 V4L2_PIX_FMT_SBGGR16 (’BA82’) Name V4L2_PIX_FMT_SBGGR16— Bayer RGB format
    Description 这个格式类似于上面提到的 V4L2_PIX_FMT_SBGGR8，不同的在于每个像素有 16bit 深度（depth， 这...）。最不重要的 byte 存储在低地址空间（小端格式）。考虑到实际的采样精度可能低于 16bit， 比如 10 比特的吧，每个像素的值可能就是 0 到 1023 了。 Example 2-1. V4L2_PIX_FMT_SBGGR16 4 × 4 pixel image Byte Order. Each cell is one byte. start + 0: B00low B00high G01low G01high B02low B02high G03low start + 8: G10low G10high R11low R11high G12low G12high R13low start + 16: B20low B20high G21low G21high B22low B22high G23low start + 24: G30low G30high R31low R31high G32low G32high R33low 2.5. YUV 格式(YUV Formats) 关于 YUV 格式介绍可以看看上面的 JPEG 简易文档... Packed YUV formats Name Packed YUV formats ---Packed YUV formats Description 类似于 packed RGB 格式，这些格式用 16 或者 32bit 将每个像素点的 Y,Cb 和 Cr 存储起来。 Table 2-1. Packed YUV Image Formats（P49） V4L2_PIX_FMT_GREY (’GREY’) Name V4L2_PIX_FMT_GREY— Grey-scale image Description 这是一个灰度图。这是个弱化的 YCbCr 格式，其中简化掉了 Cb 或者 Cr 数据。 Example 2-1. V4L2_PIX_FMT_GREY 4 × 4 pixel image Byte Order. Each cell is one byte. start + 0: start + 4: start + 8: Y’00 Y’10 Y’20 Y’01 Y’11 Y’21 Y’02 Y’12 Y’22 start + 12: V4L2_PIX_FMT_Y16 (’Y16 ’) Y’31 Y’30 Y’32 Y’03 Y’13 Y’23 Y’33 Name V4L2_PIX_FMT_Y16— Grey-scale image Description 这也是个灰度图，只是其每像素点有 16bit 的深度。最不重要的 byte 存储在低地址空间（小端格式）。 考虑到实际的采样精度可能低于 16bit，比如 10 比特的吧，每个像素的值可能就是 0 到 1023 了。 Example 2-1. V4L2_PIX_FMT_Y16 4 × 4 pixel image Byte Order. Each cell is one byte. start + 0: Y’00low Y’00high Y’01low Y’01high Y’02low Y’02high Y’03low Y’03high start + 8: Y’10low Y’10high Y’11low Y’11high Y’12low Y’12high Y’13low Y’13high start + 16: Y’20low Y’20high Y’21low Y’21high Y’22low Y’22high Y’23low Y’23high start + 24: Y’30low Y’30high Y’31low Y’31high Y’32low Y’32high Y’33low Y’33high
    V4L2_PIX_FMT_YUYV (’YUYV’) Name V4L2_PIX_FMT_YUYV— Packed format with ½ horizontal chroma resolution, also known as YUV4:2:2 Description 此格式，每4个byte来表征2个像素。也即每4个byte就有2个Y，一个Cb和一个Cr。因为人眼对色彩度 不是很敏感，所以就没必要有那么多的Cb和Cr了。V4L2_PIX_FMT_YUYV在Windows环境中是YUY2。 Example 2-1. V4L2_PIX_FMT_YUYV 4 × 4 pixel image Byte Order. Each cell is one byte. start + 0: Y’00 start + 8: Y’10 Cb00 Cb10 Y’01 Y’11 start + 16: Y’20 Cb20 Y’21 start + 24: Y’30 下面有一堆 YUV 格式，详见 P53-P59 Cb30 Y’31 Cr00 Cr10 Cr20 Cr30 Y’02 Cb01 Y’12 Cb11 Y’22 Y’32 Cb21 Cb31 Y’03 Y’13 Y’23 Y’33 Cr01 Cr11 Cr21 Cr31 2.6. 压缩格式(Compressed Formats) Table 2-7. Compressed Image Formats Identifier Code Description V4L2_PIX_FMT_JPEG ‘JPEG’ TBD. See also VIDIOC_G_JPEGCOMP, VIDIOC_S_JPEGCOMP. V4L2_PIX_FMT_MPEG ‘MPEG’ MPEG stream. The actual format is determined by extended control V4L2_CID_MPEG_STREAM_TYPE, see Table 1-2. 2.7. 保留的格式标识符(Reserved Format Identifiers) 这些格式不是有本规范定义的，列出来只是为了参考和避免可能的命名冲突（你知道 Linux绝大本分是开源的，其命名方式完全由项目作者决定，没有统一的标准，所以怕撞车）。 接下来的部分主要是说你可以把你自己定制的格式上交给一个邮件列表，供大家参考... Table 2-8. Reserved Image Formats Identifier Code Description V4L2_PIX_FMT_DV ’dvsd’ unknown V4L2_PIX_FMT_ET61X251 ’E625’ Compressed format of the ET61X251 driver. V4L2_PIX_FMT_HI240 ’HI24’ 8 bit RGB format used by the BTTV driver, http://bytesex.org/bttv/ V4L2_PIX_FMT_HM12 ’HM12’ YUV 4:2:0 format used by the IVTV driver, http://www.ivtvdriver.org/The format is documented in the kernel sources in the file Documentation/video4linux/cx2341x/README.hm12
    Identifier Code Description V4L2_PIX_FMT_MJPEG ’MJPG’ Compressed format used by the Zoran driver V4L2_PIX_FMT_PWC1 ’PWC1’ Compressed format of the PWC driver. V4L2_PIX_FMT_PWC2 ’PWC2’ Compressed format of the PWC driver. V4L2_PIX_FMT_SN9C10X ’S910’ Compressed format of the SN9C102 driver. V4L2_PIX_FMT_WNVA ’WNVA’ Used by the Winnov Videum driver, http://www.thedirks.org/winnov/ V4L2_PIX_FMT_YYUV ’YYUV’ unknown To be continued…
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