62、Raspberry Pi视频捕获与显示设置指南

Raspberry Pi视频捕获与显示设置指南

1. Raspivid视频捕获工具

1.1 Raspivid简单使用

Raspivid是搭配树莓派相机模块的视频捕获命令行工具。当相机模块已连接并启用时，可使用以下命令录制视频：

raspivid -o vid.h264

若有需要，可像使用 raspistill 一样，使用 -hf 和 -vf 参数来翻转图像。此命令会将一段5秒的视频保存到指定路径下的 vid.h264 文件中（默认时长）。

1.2 指定视频长度

通过传递 -t 参数并附带毫秒数，可确定录制视频的时长。例如：

raspivid -o video.h264 -t 10000

该命令将录制一段时长为10秒的视频。

1.3 更多选项

若要查看所有可能的选项，可直接运行 raspivid 命令，或者将该命令的输出通过管道传递给 less ，然后滚动查看：

raspivid 2>&1 | less

使用箭头键滚动，输入 q 退出查看。

1.4 转换为MP4格式

树莓派捕获的视频是原始的H264视频流，许多媒体播放器可能无法播放，或者播放速度不正确，除非将其“封装”在如MP4这样合适的容器格式中。使用 MP4Box 是将Raspivid捕获的视频转换为MP4文件的最佳方法。
可使用以下命令下载 MP4Box ：

sudo apt -y install gpac

以下是捕获原始视频并将其封装为MP4容器的步骤：
1. 录制30秒分辨率为640x480、比特率为150kB/s的原始视频，并保存为 pivideo.h264 文件：

raspivid -t 30000 -w 640 -h 480 -fps 25 -b 1200000 -p 0,0,640,480 -o pivideo.h264

2. 将原始视频封装到MP4容器中：

MP4Box -add pivideo.h264 pivideo.mp4

3. 删除原始文件，只保留可播放的 pivideo.mp4 文件：

rm pivideo.h264

2. HDMI显示设置

2.1 复合视频模式选项

2.1.1 sdtv模式

sdtv 模式命令用于指定复合视频输出所使用的电视标准。在初代树莓派上，RCA接口输出复合视频；除Pi Zero和Compute Module外，其他树莓派的4极TRRS（耳机）接口会同时输出复合视频和声音；Pi Zero上有一个未焊接的“TV”接口可输出复合视频；Compute Module可通过TVDAC引脚访问复合视频。 sdtv 模式的默认值为0。

sdtv 模式的取值及含义如下表所示：
| 值 | 模式 |
| ---- | ---- |
| 0 | NTSC NORMAL |
| 1 | NTSC Japanese edition - no pedestal |
| 2 | Regular Friend |
| 3 | Brazilian PAL version - 525/60 rather than 625/50, various subcarriers |
| 16 | NTSC Progressive Scan |
| 18 | PAL’s Progressive Scan |

2.1.2 sdtv宽高比

sdtv aspect 命令用于确定复合视频输出的宽高比，默认值为1。

sdtv aspect 的取值及对应的宽高比如下表所示：
| 值 | 宽高比 |
| ---- | ---- |
| 1 | 4:3 |
| 2 | 14:9 |
| 3 | 16:9 |

2.1.3 禁用彩色突发信号

将 sdtv disable colourburst 设置为1，可在复合视频输出时禁用彩色突发信号。图像将以单色显示，但可能会更清晰。

2.1.4 启用复合输出（仅适用于Pi 4B）

由于树莓派4内部时钟的相互关联和分配方式，复合视频输出默认是禁用的。因为复合视频需要特定的时钟，将树莓派4的时钟设置为所需速度会对其他相关时钟产生不利影响，导致整个设备略微变慢。为避免设备性能下降，设计上默认禁用了复合视频输出。
可使用 enable tvout=1 选项来启用复合输出，但这会在一定程度上影响性能。

2.2 HDMI模式选项

2.2.1 端口说明

树莓派4B有两个HDMI端口，部分HDMI命令可应用于任意一个端口。可使用 <命令>:<端口> 的表示法来指定设置应用的端口，端口号为0或1。若未指定端口，则默认使用端口0。若为不需要端口号的命令指定了端口号，该端口号将被忽略。

2.2.2 HDMI安全模式

将 hdmi_safe 设置为1，可尝试以完全HDMI兼容模式启动，这相当于设置以下参数：

hdmi_force_hotplug=1
hdmi_ignore_edid=0xa5000080
config_hdmi_boost=4
hdmi_group=2
hdmi_mode=4
disable_overscan=0
overscan_left=24
overscan_right=24
overscan_top=24
overscan_bottom=24

2.2.3 忽略EDID数据

若显示器没有准确的EDID信息，将 hdmi_ignore_edid 设置为 0xa5000080 ，可忽略EDID/显示数据。为避免意外激活，需要使用这个特殊值。

2.2.4 从文件读取EDID数据

将 hdmi_edid_file 设置为1，GPU将从启动分区中的 edid.dat 文件读取EDID数据。

2.2.5 指定EDID文件名（仅适用于树莓派4B）

可使用 hdmi_edid_filename 命令指定要使用的EDID文件的文件名，以及该文件应用的端口。同时，需要将 hdmi_edid_file 设置为1。例如：

hdmi_edid_file=1
hdmi_edid_filename:0 = FileForPortZero.edid
hdmi_edid_filename:1 = FileForPortOne.edid

2.2.6 强制音频支持

将 hdmi_force_edid_audio 设置为1，可让显示器假装支持所有音频格式，即使显示器未记录支持DTS/AC3音频透传，也能实现该功能。

2.2.7 忽略音频支持

将 hdmi_ignore_edid_audio 设置为1，可让显示器假装不支持所有音频格式，这意味着模拟音频（耳机）插孔将切换到ALSA。

2.2.8 强制3D支持

将 hdmi_force_edid_3d 设置为1，即使EDID未表明支持3D，也能让所有CEA模式假装支持3D。

2.2.9 忽略CEC初始化

在启动时，将 hdmi_ignore_cec_init 设置为1，可避免发送初始活动源消息，防止在重启支持CEC的电视时，树莓派从待机状态唤醒并切换频道。

2.2.10 忽略CEC功能

将 hdmi_ignore_cec 设置为1，可让电视假装完全不支持CEC，即不支持任何CEC功能。

2.2.11 设置CEC显示名称

cec_osd_name 命令用于设置设备的初始CEC名称，默认名称为“Raspberry Pi”。

2.2.12 像素编码模式

hdmi_pixel_encoding 命令用于强制设置像素编码模式。默认情况下，将使用EDID请求的模式，通常无需更改。

hdmi_pixel_encoding 的取值及含义如下表所示：
| 值 | 编码模式 |
| ---- | ---- |
| 0 | Default (RGB for CEA minimal, RGB for DMT full) |
| 1 | Minimal RGB (16 - 235) |
| 2 | Total RGB (0 - 255) |
| 3 | Minimal YCbCr (16 - 235) |
| 4 | Absolute YCbCr (0 - 255) |

2.2.13 HDMI空白模式

hdmi_blanking 命令用于控制当操作系统使用DPMS（显示电源管理信号）要求显示器进入待机模式以节省电源时的操作。若未设置该选项或设置为0，HDMI输出将被置为空白但不会关闭；若将该选项设置为1，可模仿其他计算机的操作，关闭HDMI输出，使连接的显示器进入低功耗待机模式。
在树莓派4上，将 hdmi_blanking 设置为1不会关闭HDMI输出，因为该功能尚未实现。需要注意的是，在使用不使用帧缓冲的应用程序（如 omxplayer ）时，此功能可能会导致问题。

hdmi_blanking 的取值及含义如下表所示：
| 值 | 结果 |
| ---- | ---- |
| 0 | The HDMI output is blanked out |
| 1 | You can turn off and blank the HDMI output |

2.2.14 HDMI驱动模式

hdmi_drive 命令可让你在HDMI和DVI的性能模式之间进行选择。

hdmi_drive 的取值及含义如下表所示：
| 值 | 模式 |
| ---- | ---- |
| 1 | Normal mode for DVI (no sound) |
| 2 | Normal HDMI mode (if supported and allowed, sound will be sent) |

2.2.15 HDMI信号增强

config_hdmi_boost 用于配置HDMI接口的信号功率，取值范围为0到11。初代Model B和A的默认值为2，Model B+及后续版本的默认值为5。
若出现HDMI问题（如斑点、干扰），可尝试将其设置为7。设置为11可能需要非常长的HDMI电缆，除非绝对必要，否则不应使用这么高的值。在树莓派4上，该选项会被忽略。

2.2.16 HDMI输出组

hdmi_group 命令用于指定HDMI输出组，可选择CEA（消费电子协会，通常用于电视的标准）或DMT（显示监视器时序，通常用于显示器的标准）。该设置可与 hdmi_mode 配合使用。

综上所述，通过合理使用Raspivid工具和各种HDMI显示设置选项，能够充分发挥树莓派在视频捕获和显示方面的功能。在实际应用中，可根据具体需求灵活调整各项参数，以获得最佳的使用体验。

3. 操作流程总结与流程图

3.1 Raspivid视频录制及转换为MP4流程

以下是使用Raspivid录制视频并将其转换为MP4格式的详细操作流程：
1. 安装MP4Box ：若尚未安装 MP4Box ，使用以下命令进行安装：

sudo apt -y install gpac

2. 录制原始视频 ：根据需求设置视频的时长、分辨率、帧率、比特率等参数，使用 raspivid 命令录制视频。例如，录制30秒分辨率为640x480、比特率为150kB/s的视频：

raspivid -t 30000 -w 640 -h 480 -fps 25 -b 1200000 -p 0,0,640,480 -o pivideo.h264

3. 封装为MP4格式 ：使用 MP4Box 将原始的H264视频文件封装为MP4格式：

MP4Box -add pivideo.h264 pivideo.mp4

4. 删除原始文件 ：封装完成后，删除原始的H264文件，只保留MP4文件：

rm pivideo.h264

下面是该流程的mermaid格式流程图：

graph LR
    A[安装MP4Box] --> B[录制原始视频]
    B --> C[封装为MP4格式]
    C --> D[删除原始文件]

3.2 树莓派4B启用复合输出流程

树莓派4B默认禁用复合视频输出，若需要启用，可按照以下流程操作：
1. 了解性能影响 ：由于复合视频需要特定时钟，启用复合输出会对其他相关时钟产生不利影响，导致设备性能略有下降。
2. 启用复合输出 ：使用 enable tvout=1 选项启用复合输出。在配置文件（如 config.txt ）中添加或修改该选项：

enable tvout=1

3. 保存并重启 ：保存配置文件后，重启树莓派使设置生效。

对应的mermaid格式流程图如下：

graph LR
    A[了解性能影响] --> B[启用复合输出]
    B --> C[保存并重启]

4. 常见问题及解决方法

4.1 Raspivid相关问题

4.1.1 视频无法正常录制

• 问题表现 ：执行 raspivid 命令后，没有生成视频文件或录制过程中出现错误。
• 可能原因 ：相机模块未正确连接或未启用；命令参数设置错误。
• 解决方法 ：检查相机模块的连接是否稳固，确保相机模块已在树莓派配置中启用；仔细检查 raspivid 命令的参数，确保参数设置正确。

4.1.2 视频格式不兼容

• 问题表现 ：使用媒体播放器无法播放Raspivid录制的视频文件。
• 可能原因 ：树莓派捕获的是原始H264视频流，未封装在合适的容器格式中。
• 解决方法 ：按照前文介绍的方法，使用 MP4Box 将原始H264视频文件封装为MP4格式。

4.2 HDMI显示相关问题

4.2.1 HDMI无信号输出

• 问题表现 ：连接HDMI设备后，显示器无信号显示。
• 可能原因 ：HDMI电缆连接松动；HDMI接口损坏；HDMI设置参数不正确。
• 解决方法 ：检查HDMI电缆的连接是否牢固，尝试更换HDMI电缆；若怀疑HDMI接口损坏，可更换其他HDMI端口或设备进行测试；检查HDMI设置参数，如 hdmi_group 、 hdmi_mode 等，确保设置正确。

4.2.2 显示画面出现干扰或斑点

• 问题表现 ：HDMI显示的画面出现干扰线条或斑点。
• 可能原因 ：HDMI信号强度不足；HDMI电缆过长或质量不佳。
• 解决方法 ：尝试调整 config_hdmi_boost 参数，提高HDMI信号功率；若使用的HDMI电缆过长或质量不佳，可考虑更换为质量更好的短电缆。

5. 总结与建议

5.1 总结

本文详细介绍了Raspivid视频捕获工具的使用方法，包括简单录制、指定视频长度、查看更多选项以及将视频转换为MP4格式的操作步骤。同时，对树莓派的HDMI显示设置进行了全面阐述，涵盖复合视频模式选项和HDMI模式选项的各个参数设置。此外，还总结了操作流程、绘制了流程图，并针对常见问题提供了相应的解决方法。

5.2 建议

• 在使用Raspivid录制视频时，根据实际需求合理设置视频的时长、分辨率、帧率和比特率等参数，以获得最佳的视频质量。
• 在进行HDMI显示设置时，先了解各个参数的含义和作用，再根据连接的显示设备进行适当调整。若遇到问题，可参考常见问题及解决方法进行排查。
• 对于树莓派4B，在启用复合输出时要充分考虑其对设备性能的影响，根据实际使用场景决定是否启用。

通过本文的介绍，相信读者能够更好地掌握树莓派在视频捕获和显示方面的功能，在实际应用中灵活运用各项设置，获得满意的效果。