Android camera preview and take picture with V4l2

转自：http://zhougaofeng.ixiezi.com/2009/12/02/android-camera-preview-and-take-picture-with-v4l2/

这部分spec的内容没有全看懂，但是根据FSL的代码能知道这其中的sequence，下面就结合着FSL的代码来描述下video overlay过程的sequence。

首先介绍一下video overlay，vieo overlay不同于video capture，是指不需要对video信号的帧进行copy，直接将视频信号转化成显卡的VGA信号或者将捕获到的视频帧直接存放在显卡的内存中，具体 过程就是将视频帧直接写入framebuffer中，不需要经过android 平台的处理。实际上看过FSL的camera preview过程之后就知道，它就是直接将视频数据 写入framebuffer，而没有经过android的surfaceflinger的处理。Video overlay需要硬件的支持，必须是支持video overlay的camera才能使用这套overlay interface。

因为video overlay直接使用 linux 的framebuffer来显示捕获到的 p_w_picpath ， 所以和capture相比它更具有效率，而不是将捕获到的p_w_picpath拷贝以后通过其他的方式(android surfaceflinger)来显示。Viedo overlay只用来preview，又被称为framebuffer overlay或previwing。

从spec上来看，实际上video capture interface也能实现preview，只是没有overlay有效率，因为video capture是将数据经过copy以后由android surfaceflinger来控制进行显示(实际上最后surfaceflinger还是通过framebuffer来显示的)。

Video overlay和Video capture使用同样的device，overlay的功能只有在调用VIDIOC_S_FMT后才会有效。下面就看看overlay流程的sequcence。

1、open device

这部分同video capture，首先是要打开设备。如果是同时进行overlay和capture，应该尽量不使用同一个文件 描述符，比如说如果此时在overlay，要拍照的话应该再打开设备，使用一个分开的文件描述符来进行capture。如果driver支持同时进行 overlay和capture的话，必须支持使用分开的文件描述符来分别进行overlay和capture 。

camera_device = open(VIDEO_DEVICE, O_RDWR)) ;

2、set output

对于这个设置 输出不是太理解，但overlay换个角度来说是将捕获的p_w_picpath重新组合成能在屏幕上显示的视频信号，在这里的设置输出应该是如果device有多个输出的话，选择一个输出来将数据输入到屏幕，也就是framebuffer。

ioctl(camera_device, VIDIOC_S_OUTPUT, &g_display_lcd) ;

3、set control［可选］

设置用户控制参数，FSL在这里使用了他们驱动自定义的控制参数，不是很理解这个参数设置是想实现什么操作，我觉得这个应该是可选的。

ioctl(camera_device, VIDIOC_S_CTRL, &ctl) ;

4、set crop

这个同video capture是一样的，只是type由V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE换成了V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OVERLAY，然后是取景参数的设置：left，top，width，height。

ioctl(camera_device, VIDIOC_S_CROP, &crop) ;

5、set format

这个format应该是最后preview我们在屏幕上看到的p_w_picpath的格式，如果在video capture中，这个就是我们拍照时p_w_picpath的格式。

ioctl(camera_device, VIDIOC_S_FMT, fmt) ;

6、 get video std

这个我觉得肯定是可选的，取得当前视频标准

ioctl(camera_device, VIDIOC_G_STD, &id) ;

7、set stream param

设置流参数，这个和video capture是相同的，这里的param.type是V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE，其中timeperframe的分母是需要设定的帧率，而分子是1。

ioctl(camera_device, VIDIOC_S_PARM, &parm) ;

［PS］这里补充一点stream param方面的spec：

一般来说当前的帧率是由当前的视频标准来决定的，如果默认采用视频标准的帧率就不需要设置流参数，但是如果想获得或者设定自己的帧率就需要使用VIDIOC_G_PARM, VIDIOC_S_PARM：

int ioctl(int fd, int request, v4l2_streamparm *argp);

struct v4l2_stramparam包含以下主要成员：

enum v4l2_buf_type type

union param

struct v4l2_captureparm capture

struct v4l2_outputparam output

//要注意的是在这里，不管是overaly还是capture，这里的buffer type都是选择的V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE。

Struct v4l2_captureparam包含以下主要成员：

__u32 capturemode

//是否支持高质量图像捕捉

struct v4l2_fract timeperframe

//设置帧率，通过分母分子实现

这里要注意的是，通过 VIDIOC_S_PARM设置帧率不一定成功，driver会根据硬件限制来设置这些参数，所以一般设置以后可以通过VIDIOC_G_PARM来看设定是否成功。

前面从1－8都是设置overlay的参数，然后需要设置framebuufer的参数，framebuffer参数部分的设置通过VIDIOC_G_FBUF，VIDIOC_S_FBUF来实现，这里的参数也是比较复杂，具体可以去参照这个spec：http://v4l2spec.bytesex.org/spec/r10595.htm

我看FSL的代码，它也是采用了默认的framebuffer的参数，唯一的就是改变了一下flag：

ioctl(camera_device, VIDIOC_G_FBUF, &fb_v4l2) ;

fb_v4l2.flags = V4L2_FBUF_FLAG_OVERLAY;

ioctl(camera_device, VIDIOC_S_FBUF, &fb_v4l2) ;

在设置framebubffer参数之前，FSL打开了framebuffer设备，并对屏幕进行了一系列的配置，因为overlay状态下是直接写屏，所以它这里加入了对framebuffer设备的配置工作。

完成这一系列的配置以后通过调用overlay即开始了overlay过程，在这里overlay的数为0时为关闭overlay，为1时为打开overlay。

ioctl(camera_device, VIDIOC_OVERLAY, &overlay) ; 

实际上看FSL的preview代码，虽然也加入了线程的概念，但线程内没有作什么实际性的内容，在preview线程起来之前，overlay实际上已经开始了。个人觉得这个preview线程是一个多余的操作。而且它也没有用到android内部的 memory ， 因此在overlay preview的启动过程中对initHeapLocked()的调用也完全是多余的，没有进行实质性的操作。由此可见FSL code完全就是通过linux和v4l2来实现了camera preview的功能，甚至连previewcallback都省去了。
FSL camera take picture with v4l2

首先说明一下可能是因为FSL 的camera 不支持autofocus ，所以它没有实现对autofocus 的支持，autofucus 线程直接调用了callback ，没有进行操作。

FSL 对拍照提供了一套它自己的 jpeg 编码，获得的数据可以进行jpeg 编码，也可以直接将捕获的raw data 以call back 返回。Take picture 是建立在preview 的基础 上的，实际上就是将preview 中捕获的某个p_w_picpath 保存下来。在FSL code 中是在overlay 的基础上，重新打开设备，在新的文件描述符上设置take picture 相关的参数，从设备中读到数据以后，再将参数还原到overlay 的状态。下面我们看看take picture 的sequence ：

1 、shutter callback

因为拍照是通过快门事件激发的，所以首先会调用mShutterCallback ；

2 、open device

打开一个新的文件描述符来进行take picture 的操作

3 、set format

设置capture 的p_w_picpath format ，可以看看它对参数的设置：

fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

fmt.fmt.pix.pixelformat = g_still_pixelformat;

fmt.fmt.pix.width = g_width;

fmt.fmt.pix.height = g_height;

fmt.fmt.pix.sizep_w_picpath = fmt.fmt.pix.width * fmt.fmt.pix.height * g_still_bpp / 8;

fmt.fmt.pix.bytesperline = g_width * g_still_bpp / 8;

其中bpp 是每个像素所占有的比特位

ioctl(fd_v4l, VIDIOC_S_FMT, &fmt) ；

4 、set crop

同样可以看看设置的crop parameter ：

crop.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

crop.c.left = 0;

crop.c.top = 0;

crop.c.width = g_width;

crop.c.height = g_height;

ioctl(fd_v4l, VIDIOC_S_CROP, &crop) ；

5 、set stream paramter

parm.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;

parm.parm.capture.timeperframe.numerator = 1;

parm.parm.capture.timeperframe.denominator = g_still_camera_framerate;

parm.parm.capture.capturemode = g_capture_mode;

ioctl(fd_v4l, VIDIOC_S_PARM, &parm) ；

6 、read p_w_picpath data

read(camera_device, buf1, fmt.fmt.pix.sizep_w_picpath) ；

这里存在一点疑问，这个camera_device 中的数据是从何而来的，根据v4l2 协议 就是当前overlay 到的数据么？

7 、将数据直接以rawcallback 返回或者压缩成jpeg 返回。