v4l2 FIELD 的理解

最新推荐文章于 2021-05-25 12:18:38 发布
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#video #buffer #image #struct #application #bt

本文深入探讨了视频传输中的顺序式和交错式，包括阴极射线电视机的工作原理、field的概念、帧的组合方式以及不同field顺序的应用场景。通过解析V4L2_FIELD_*参数，帮助开发者理解并正确实现视频流的传输。

我们要区分video为 顺序式和交错式： 数序式video顺序的传输video image所有的行，而交错式video则把一个video划分成两个fields，分别保存video image的奇数行和偶数行，被称作奇数field和偶数field.  阴极射线电视机需要交替的显示行来组成一个完整的帧，交替的时延需要我们交替的传输奇数field和偶数field. 这个奇怪的技术的引用是因为：在刷新率接近电影时，图片会消退的过快。使用field可以避免使用double buffer以及额外的带宽需求。

首先要明确camera并不是在同一时间曝光一帧，camera通过许多fields来传输这些帧的，这些field是在不同瞬间拍照。屏幕上的一个对象因此会在两个field之间产生动画效果。这种情况下需要识别哪一帧更老一点，也称作“瞬间序”

当驱动通过fields 提供或者接收images，应用应该知道如何通过这些fields组合成帧，通过划分为top bottom field, “空间序”: top field的第一行是帧的第一行, bottom field的第一行是帧的第二行。

然而因为field是一个跟着一个拍的，争论帧是由top还是bottom开始的是没意义的，任何两个相邻的top bottom field, 或者 bottom top field都可以组成一个有效的帧。

与直觉相反top field不一定是older field, older filed是否包含top 或者bottom lines是由video标准决定的. 因此要区分瞬间序和空间序。下面的图会给出清晰的解释。

所有的video capture和out devices必须汇报当前的field顺序。 一些驱动可能允许选择不同的序，end应用可以在调用VIDIOC_S_FMT前初始化struct v4l2_pix_format的 field成员。否则可以使用V4L2_FIELD_ANY

下面列出了可能的field类型

V4L2_FIELD_ANY 0 Application 可以请求使用这个参数，如果V4L2_FIELD_NONE, V4L2_FIELD_TOP, V4L2_FIELD_BOTTOM Ｖ4L2_FIELD_INTERLACE 中任何一个格式都支持．驱动选择使用哪一个格式依赖于硬件能力，以及请求的image尺寸，驱动选择一个然后返回这个格式。struct_buffer的field成员不可以为V4L2_FIELD_ANY. 
V4L2_FIELD_NONE 1 
 Images是顺序式格式，驱动可以指定这种order，当驱动无法区分V4L2_FIELD_TOP和V4L2_FIELD_BOTTOM 
V4L2_FIELD_TOP 2 
 Images仅仅包含top field 
V4L2_FIELD_BOTTOM 3 
 Images仅仅包含bottom field. 应用可能希望防止设备捕获interlaced的图片，因为这种图片会在运动物体周围产生毛状特效 
V4L2_FIELD_INTERLACED 4 Images包含top和bottom field, 隔行交替，fields的瞬间序依赖于当前video的标准。Ｍ/NTSC首先传输bottom field, 其他的则先传输top field 
V4L2_FIELD_SEQ_TB 5 
 Images包含top和bottom field, top field的行首先存放在memory中，然后紧跟着bottom field的行。 Fields一直以瞬间序存储，较老的放在内存前面。Images的尺寸和帧相关，而不是field
 
V4L2_FIELD_SEQ_BT 6 Images包含top和bottom field, bottom field的行首先存放在memory中，然后紧跟着top field的行。 Fields一直以瞬间序存储，较老的放在内存前面。Images的尺寸和帧相关，而不是field 
V4L2_FIELD_ALTERATE 7  一个帧的两个field分别放在不同的buffer, 按照瞬间序，也就是说老的一个是第一个。driver或者应用指明field的奇偶性（奇偶性：当前的field是top 还是bottom field）. 任何两个连续的field构成一个frame，是否两个field是连续的，不需要drop掉他们，可以通过v4l2_buffer中的sequence 成员判定。Images的尺寸和frame而不是fields相关
 
V4L2_FIELD_INTERLACED_TB 8 
 Images 包含top和bottom field, 每行交替， top field在前面。top field首先传送 
 
V4L2_FIELD_INTERLACED_BT 9 Images 包含top和bottom field, 每行交替， bottom field在前面。bottom field首先传送 
 

Field Order, Top Field First Transmitted

Field Order, Bottom Field First Transmitted


linux V4L2子系统——v4l2架构（7）之V4L2应用编程
枫潇潇
06-19 2107
V4L2子系统向上提供了很多访问Video设备的接口，应用程序可以通过系统调用访问Video设备。但由于Video设备千差万别，很少有设备驱动程序能支持所有的接口功能，因此在使用之前，需要了解设备驱动程序支持的功能。...
linux V4L2子系统——v4l2的结构体（3）之v4l2_subdev-my write
小硕算法工程师
07-31 865
子设备，负责实现具体的功能。可将其抽象为具体的某一摄像头传感器，如OV7740、OV7251、OV5640等。每一个子设备驱动都必须有一个结构体，这个结构体可以作为独立的简单子设备存在，也可以嵌入到更大的结构体（自定义的子设备结构体）里面。通常会有一个由内核设置的低层次结构体（i2c_client，也就是上面说的 i2c 设备），它包含了一些设备数据，要调用来设置子设备私有数据指针指向它，这样的话就可以很方便的从 subdev 找到相关的 I2C 设备数据（这个要编程实现的时候才能够了解它的用意）。
v4l2_field理解
kickxxx的专栏
04-27 1万+
video的帧可区分为隔行和逐行： 逐行顺序的传输一帧所有的行，而隔行则把一帧划分成两个fields，分别保存帧的奇数行和偶数行，被称作奇场和偶场.  阴极射线电视机需要交替的显示两场来组成一个完整的帧，交替的时延需要我们交替的传输奇场和偶场。这个奇怪技术的引入是因为：在刷新率接近电影时，图片会消退的过快。使用奇偶场可以避免使用双倍的buffer以及额外的带宽需求。   首先要明确camera
V4l2 v4l2_field理解
jason诚
07-13 4696
http://blog.youkuaiyun.com/kickxxx/article/details/6336346我们要区分video为 顺序式和交错式： 数序式video顺序的传输video image所有的行，而交错式video则把一个video划分成两个fields，分别保存vide
V4L2_FIELD_INTERLACED_BT和V4L2_FIELD_INTERLACED的区别
kickxxx的专栏
07-06 7321
看定义 V4L2_FIELD_INTERLACED: Images contain both fields, interleaved line byline. The temporal order of the fields (whether the top or bottom field is first transmitted) depends on the current video
USB摄像头通过v4l2技术采集、储存视频
03-26
fmt.fmt.pix.field = V4L2_FIELD_NONE; ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt); ``` 采集到的原始视频数据通常是以YUV格式存在的，为了节省存储空间和提高传输效率，我们需要对这些数据进行编码。这里引入了x264编码器，它...
V4l2_get_fps_demo
02-12
接下来，调用`ioctl`函数，传入`VIDIOC_G_FMT`命令和指向`v4l2_format`的指针，设备将填充结构体中的相关信息，包括`fmt.pix`或`fmt.pix_mp`(对于多平面格式)字段的`field`、`width`、`height`和`fps`。 `fps`通常...
v4l2
02-23
在硬件层面，V4L2接口可以应用于各种平台，包括FPGA（Field-Programmable Gate Array）和Xilinx的Zynq-7000系列SoC（System on Chip）。FPGA和Zynq-7000 SoC常用于高性能、低功耗的视频处理应用。例如，FPGA可以通过...
v4l2基本使用
qq_35612324的博客
10-14 1772
1获取设备信息cap struct v4l2_capability cap; ioctl(camrea_fd, VIDIOC_QUERYCAP, &cap); 2获取设备支持的标准制式 std struct v4l2_standard std; ioctl(camrea_fd, VIDIOC_ENUMSTD, &std) 3显示所有支持的帧格式 VIDIOC_ENUM_...
V4L2应用程序框架
tumblerman的专栏
04-18 1987
V4L2较V4L有较大的改动，并已成为2.6的标准接口，函盖video/dvb/FM...，多数驱动都在向V4l2迁移。更好地了解V4L2先从应用入手，然后再深入到内核中结合物理设备／接口的规范实现相应的驱动。本文先就V4L2在视频捕捉或camera方面的应用框架。V4L2采用流水线的方式，操作更简单直观，基本遵循打开视频设备、设置格式、处理数据、关闭设备，更多的具体操作通过ioctl函数来实现。
Linux-V4L2研读
Andrew_eagle的博客
10-27 2457
#ifndef __LINUX_VIDEODEV2_H#define __LINUX_VIDEODEV2_H #include #include #include #include #include /* * Common stuff for both V4L1 and V4L2 * Moved from videodev.h */#define VIDEO_MAX_FRAM
Linux下V4L2一个调试问题方法可以改参数
u012149181的博客
12-02 1446
http://blog.youkuaiyun.com/tankai19880619/article/details/9997505 一、源码 1.test.c [cpp] view plain copy #include    #include    #include    #include    #include     #include
V4L2接口的简单使用
lovego123的博客
04-11 3725
    最近做了个小demo，用USB摄像头获取视频帧，并传输到客户端进行显示（类似一个小的监控）。用到了V4L2技术，进行简单的记录一下。    V4L2就是video for linux 2，也就是linux下针对视频采集的一种编程接口，主体编程模式如下：案例：采集USB摄像头的视频帧头文件：#include <libv4l2.h> #include <linux/video...
Linux 视频设备驱动V4L2最常用的控制命令使用说明（1.02）
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Linux视频设备驱动常用控制命令使用说明 设置视频设备属性通过ioctl来进行设置，ioctl有三个参数，分别是fd, cmd,和parameter,表示设备描述符，控制命令和控制命令参数。 1. 控制命令VIDIOC_QUERYCAP 功能： 查询设备驱动的功能 ; 参数说明：参数类型为V4L2的能力描述类型struct v4l2_capability; struct v4l
基于V4L2编程详解（二）
Coding never stop!
02-08 851
基于V4L2编程详解（二）   输入  视频捕获的应用首先要通过VIDIOC_ENUMINPUT 命令来枚举所有可用的输入。在V4L2层，这个调用会转换成调用一个驱动中对应的回调函数： -------------------------------------------------------------------------------------------------------
linux v4l2 反操作,linux v4l 编程(3) V4L2 查询操作
weixin_42522167的博客
05-25 249
[root@FriendlyARM 3]# ./test_v4l2 /dev/video0open device /dev/video0### v4l2 device info [/dev/video0] ###general infoVIDIOC_QUERYCAP = (0x80685600)cap.driver :"Samsung FIMC Dris3c-fimc0"cap....
V4L2_FIELD_INTERLACED
最新发布
04-19
<think>好的，用户现在想了解在RK3588平台上如何配置和使用V4L2_FIELD_INTERLACED，特别是与csi2_hw时钟设置相关的内容。我需要结合之前的回答和用户提供的引用来构建一个清晰的指南。 首先，我需要回顾用户之前的问题，关于RK3588的mipi0_csi2_hw的PCLK_CSI_HOST_0时钟配置，之前的回答详细介绍了设备树配置、内核驱动以及调试方法。现在用户转向视频捕获的场序配置，这涉及V4L2框架，特别是V4L2_FIELD_INTERLACED的使用。 用户提供的引用包括V4L2_FIELD相关的宏定义、色彩空间、内存映射以及场序的选择。尤其是引用4和5解释了V4L2_FIELD_INTERLACED的应用场景和不同标准下的场序差异。用户可能在使用RK3588的CSI2接口时遇到了隔行视频采集的问题，需要正确配置场序以确保视频数据正确处理。 我需要分步骤解答：首先，理解V4L2_FIELD_INTERLACED的作用；接着，在RK3588的设备树中配置CSI2硬件以支持隔行扫描；然后，在内核驱动中设置相应的V4L2格式；最后，调试和验证配置是否正确。 需要注意的是，用户提到csi2_hw时钟设置，这可能与视频数据传输的时序有关，需要确保时钟配置与传感器的隔行输出同步。引用中的时钟配置指南应作为基础，结合场序设置，确保整体配置的一致性。 另外，用户可能在实际应用中遇到了图像撕裂或场序错误的问题，需要提供常见问题的解决方法，例如检查场序是否匹配、时钟同步问题等。同时，用户可能需要示例代码来参考如何在应用层设置V4L2格式，包括场序的选择。 最后，要确保回答结构清晰，步骤明确，涵盖设备树、驱动配置、应用层设置和调试方法，并附上相关问题帮助用户进一步排查问题。</think>### RK3588 V4L2_FIELD_INTERLACED配置与CSI2时钟协同指南 --- #### **一、V4L2_FIELD_INTERLACED核心概念** 1. **场序定义** `V4L2_FIELD_INTERLACED`表示**隔行扫描模式**，视频帧由两个交替的场（TOP和BOTTOM）组成，通过`v4l2_pix_format.field`字段配置[^4]。RK3588的MIPI CSI-2控制器需与Sensor场序严格同步。 2. **RK3588适配要点** - CSI2硬件需支持**行交错模式**（Line Interleaved） - 时钟配置必须满足**场同步时序**（如NTSC/PAL标准差异）[^5] - 内存映射需处理**双场数据分离**（DMA缓冲区管理） --- #### **二、设备树(DTS)协同配置** 1. **CSI2硬件层配置** ```dts &csi2_hw { status = "okay"; /* 时钟与场序关联配置 */ assigned-clocks = <&cru CLK_CSI2_HOST0>; assigned-clock-parents = <&cru NPLL>; // 推荐视频专用PLL assigned-clock-rates = <297000000>; // 匹配1080i@60Hz需求 rockchip,csi2-field-order = "interlaced_bt"; // 指定场序模式 }; ``` - `assigned-clock-rates`需根据**场频**计算： $$ 频率 = (垂直分辨率 \times 场数) \times 帧率 $$ 例如：1080i@60Hz = (540 lines \times 2 fields) \times 60 = 64.8MHz → 实际需考虑消隐区后配置297MHz[^1] 2. **MIPI PHY参数** ```dts &csi2_dphy_hw { status = "okay"; // 场同步时序参数 rockchip,hs-clk-rate = <800000000>; rockchip,field-sync-code = <0x8B>; // BT.656场同步码 }; ``` --- #### **三、V4L2驱动层实现** 1. **格式协商流程** ```c // 应用层设置隔行格式 struct v4l2_format fmt = { .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE, .fmt.pix = { .width = 1920, .height = 1080, .pixelformat = V4L2_PIX_FMT_YUYV, .field = V4L2_FIELD_INTERLACED_BT, // 指定场序类型 .colorspace = V4L2_COLORSPACE_SMPTE170M // NTSC标准[^2] } }; ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt); ``` 2. **驱动层场序处理** ```c // drivers/media/platform/rockchip/cif/capture.c static int rkcif_csi2_start_streaming(struct rkcif_device *dev) { /* 校验场序模式 */ if (dev->fmt.field == V4L2_FIELD_INTERLACED) { writel(CSI2_FIELD_MODE_INTERLACED, dev->base_addr + CSI2_CTRL_REG); // 配置场同步中断 writel(CSI2_INT_FIELD_SYNC, dev->base_addr + CSI2_INT_EN); } /* 启动DMA双场缓冲区 */ rkcif_alloc_dma_buf(dev, 2); // 为TOP/BOTTOM场分配独立缓冲区 } ``` --- #### **四、时钟与场序同步要点** 1. **PCLK配置规则** | 视频标准 | 场频 | 典型PCLK | 对应PLL | |-----------|---------|------------|-----------| | NTSC 60i | 59.94Hz | 74.25MHz | NPLL | | PAL 50i | 50Hz | 54MHz | CPLL | | 1080i@30 | 29.97Hz | 148.5MHz | GPLL | 2. **分频系数计算** $$ DIV = \frac{PLL\_rate}{PCLK\_rate} $$ 例如：NPLL=1188MHz → 1080i@60Hz需要： $$ DIV = 1188 / 297 = 4 → 寄存器写入0x03 (N-1) $$ 对应DTS配置： ```dts assigned-clock-rates = <297000000>; ``` --- #### **五、调试与问题排查** 1. **场序状态验证** ```shell # 查看当前video节点格式 v4l2-ctl --get-fmt-video # 期望输出： # Width/Height : 1920/1080 # Pixel Format : 'YUYV' # Field : Interlaced ``` 2. **时序异常分析** - **图像撕裂**：检查`v4l2_pix_format.field`与Sensor实际输出是否一致[^4] - **场序颠倒**：切换`V4L2_FIELD_INTERLACED_BT`/`V4L2_FIELD_INTERLACED_TB`[^5] - **时钟抖动**：使用示波器测量PCLK与VSYNC相位关系 3. **寄存器级调试** ```shell # 读取CSI2控制寄存器 io -4 0xFD5C0000 # CSI2_CTRL_REG地址 # BIT[3:2] = 10 表示隔行模式 # BIT[5] = 1 表示场同步锁定 ``` --- #### **六、典型应用场景配置** ```c // 完整捕获流程示例 struct v4l2_requestbuffers req = { .count = 4, .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE, .memory = V4L2_MEMORY_MMAP // 内存映射[^3] }; ioctl(fd, VIDIOC_REQBUFS, &req); // 映射双场缓冲区 for (i=0; i<req.count; i++) { struct v4l2_buffer buf = { .type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE, .memory = V4L2_MEMORY_MMAP, .index = i }; ioctl(fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf); buffers[i].start = mmap(NULL, buf.length, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, buf.m.offset); ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &buf); // 入队缓冲区 } ``` --- ### 相关问题 1. 如何通过v4l2-ctl工具动态切换隔行/逐行模式？ 2. RK3588 CSI2的场同步中断机制如何实现双场分离？ 3. 在UYVY格式下隔行视频的DMA缓冲区管理有何特殊要求？
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