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我用 gphoto2 給我的舊單反相機帶來(lái)了新的生命，把它變成了 Linux 電腦的網(wǎng)絡(luò )攝像頭。
今年，在我基本上放棄了 MacBook，轉而使用 NixOS 機器之后，我開(kāi)始在與人進(jìn)行視頻通話(huà)時(shí)被要求“打開(kāi)攝像頭”。這是一個(gè)問(wèn)題，因為我沒(méi)有網(wǎng)絡(luò )攝像頭。我考慮購買(mǎi)一個(gè)，但后來(lái)我意識到我有一臺完好無(wú)損的 2008 年產(chǎn)的佳能 EOS Rebel XS 數碼單反相機放在書(shū)架上。這臺相機有一個(gè) mini-USB 接口，所以我自然而然地思考：一臺數碼單反相機、一個(gè) mini-USB 接口和一臺臺式電腦，是否意味著(zhù)我能擁有一個(gè)網(wǎng)絡(luò )攝像頭？
只有一個(gè)問(wèn)題。我的佳能 EOS Rebel XS 不能錄制視頻。它可以拍攝一些漂亮的照片，僅此而已。所以這結束了？
還是有別的辦法？
恰好有一個(gè)叫做 gphoto2 gphoto.org 的神奇的開(kāi)源軟件。一旦安裝，它允許你從計算機控制各種支持的相機，并拍攝照片和視頻。
支持的相機
首先，了解你的設備是否得到支持：
$ gphoto2 --list-cameras
拍攝圖像
你可以用它拍照：
$ gphoto2 --capture-image-and-download
快門(mén)觸發(fā)，圖像會(huì )保存到你當前的工作目錄中。
錄制視頻
我意識到了這里的潛力，所以盡管我的相機沒(méi)有視頻功能，我還是決定嘗試 gphoto2 --capture-movie 命令。不知怎么，盡管我的相機不支持視頻功能，gphoto2 仍然能夠生成一個(gè) MJPEG 文件！
在我的相機上，我需要將其置于“實(shí)時(shí)預覽”模式下，然后 gphoto2 才能錄制視頻。這包括將相機設置為縱向模式，然后按下 “設置（Set）” 按鈕，使取景器關(guān)閉，相機屏幕顯示圖像。不幸的是，這還不足以將其用作網(wǎng)絡(luò )攝像頭。它仍然需要分配一個(gè)視頻設備，例如 /dev/video0。
安裝 ffmpeg 和 v4l2loopback
毫不奇怪，有一個(gè)開(kāi)源的解決方案來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。首先，使用你的包管理器安裝 gphoto2、ffmpeg 和 mpv。例如，在 Fedora 、CentOS 、Mageia 和類(lèi)似的 Linux 發(fā)行版上：
$ sudo dnf install gphoto2 ffmpeg mpv
在 Debian、Linux Mint 及其類(lèi)似發(fā)行版：
$ sudo apt install gphoto2 ffmpeg mpv
我使用的是 NixOS，這是我的配置文件：
# configuration.nix
。..
environment.systemPackages = with pkgs; ［
ffmpeg
gphoto2
mpv
。.. ］
創(chuàng )建虛擬視頻設備需要使用 v4l2loopback Linux 內核模塊。在撰寫(xiě)本文時(shí)，該功能未包含在主線(xiàn)內核中，因此你需要自己下載和編譯它：
$ git clone https://github.com/umlaeute/v4l2loopback
$ cd v4l2loopback
$ make
$ sudo make install
$ sudo depmod -a
如果你像我一樣使用 NixOS ，你可以在 configuration.nix 中添加額外的模塊包：
?。?。..］
boot.extraModulePackages = with config.boot.kernelPackages;
?。?v4l2loopback.out ］;
boot.kernelModules = ［
“v4l2loopback”
?。?
boot.extraModprobeConfig = ‘’
options v4l2loopback exclusive_caps=1 card_label=“Virtual Camera”
‘’;
?。?。..］
在 NixOS 上， 運行 sudo nixos-rebuild switch，然后重啟。
創(chuàng )建一個(gè)視頻設備
假設你的計算機當前沒(méi)有 /dev/video 設備，你可以借助 v4l2loopback 在需要時(shí)創(chuàng )建一個(gè)。
運行以下命令，將 gphoto2 中的數據發(fā)送到 ffmpeg，使用設備如 /dev/video0 設備：
$ gphoto2 --stdout --capture-movie |
ffmpeg -i - -vcodec rawvideo -pix_fmt yuv420p -f v4l2 /dev/video0
你得到的輸出是這樣的：
ffmpeg version 4.4.1 Copyright （c） 2000-2021 the FFmpeg developers
built with gcc 11.3.0 （GCC）
configuration： --disable-static 。..
libavutil 56. 70.100 / 56. 70.100
libavcodec 58.134.100 / 58.134.100
libavformat 58. 76.100 / 58. 76.100
libavdevice 58. 13.100 / 58. 13.100
libavfilter 7.110.100 / 7.110.100
libavresample 4. 0. 0 / 4. 0. 0
libswscale 5. 9.100 / 5. 9.100
libswresample 3. 9.100 / 3. 9.100
libpostproc 55. 9.100 / 55. 9.100
Capturing preview frames as movie to ‘stdout’。 Press Ctrl-C to abort.［mjpeg @ 0x1dd0380］ Format mjpeg detected only with low score of 25， misdetection possible！
Input #0， mjpeg， from ‘pipe：’：
Duration： N/A， bitrate： N/A
Stream #0:0： Video： mjpeg （Baseline）， yuvj422p（pc， bt470bg/unknown/unknown）， 768x512 。..
Stream mapping：
Stream #0:0 -》 #0:0 （mjpeg （native） -》 rawvideo （native））［swscaler @ 0x1e27340］ deprecated pixel format used， make sure you did set range correctly
Output #0， video4linux2，v4l2， to ‘/dev/video0’：
Metadata：
encoder ： Lavf58.76.100
Stream #0:0： Video： rawvideo （I420 / 0x30323449） 。..
Metadata：
encoder ： Lavc58.134.100 rawvideoframe= 289 fps= 23 q=-0.0 size=N/A time=00:00:11.56 bitrate=N/A speed=0.907x
要查看來(lái)自網(wǎng)絡(luò )攝像頭的視頻，請使用 mpv 命令：
$ mpv av://v4l2:/dev/video0 --profile=low-latency --untimed
自動(dòng)啟動(dòng)你的網(wǎng)絡(luò )攝像頭
每次想使用網(wǎng)絡(luò )攝像頭時(shí)都需要執行一次命令有點(diǎn)麻煩。幸運的是，你可以在啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)運行此命令。我將其實(shí)現為一個(gè) systemd 服務(wù)：
# configuration.nix
。..
systemd.services.webcam = {
enable = true;
script = ‘’
${pkgs.gphoto2}/bin/gphoto2 --stdout --capture-movie |
${pkgs.ffmpeg}/bin/ffmpeg -i -
-vcodec rawvideo -pix_fmt yuv420p -f v4l2 /dev/video0
‘’;
wantedBy = ［ “multi-user.target” ］;
};
。..
在 NixOS 上，運行 sudo nixos-rebuild switch，然后重新啟動(dòng)你的計算機。你的網(wǎng)絡(luò )攝像頭已經(jīng)開(kāi)啟并處于活動(dòng)狀態(tài)。
要檢查是否存在任何問(wèn)題，可以使用 systemctl status webcam 命令。它會(huì )告訴你服務(wù)最后一次運行的時(shí)間，并提供其以前輸出的日志。這對于調試非常有用。
迭代以使其變得更好
止步于此也許很誘人。但是，考慮到當前的全球危機，我們可能需要思考是否有必要一直開(kāi)著(zhù)網(wǎng)絡(luò )攝像頭。這讓我感到不太理想，原因如下：
? 這浪費電。 ? 這類(lèi)事情涉及隱私問(wèn)題。
我的攝像頭有一個(gè)鏡頭蓋，所以說(shuō)實(shí)話(huà)，第二個(gè)原因并不真的讓我感到困擾。當我不使用網(wǎng)絡(luò )攝像頭時(shí)，我總是可以把鏡頭蓋上。然而，讓一個(gè)耗電量大的單反相機整天開(kāi)著(zhù)（更不用說(shuō)需要解碼視頻所需的 CPU 開(kāi)銷(xiāo)），對我的電費并沒(méi)有任何好處。
理想情況是：
? 我一直把相機插在電腦上，但是關(guān)閉的。 ? 當我想使用網(wǎng)絡(luò )攝像頭時(shí)，我按下相機的電源按鈕將其打開(kāi)。 ? 我的計算機會(huì )檢測到相機并啟動(dòng) systemd 服務(wù)。 ? 使用網(wǎng)絡(luò )攝像頭完成后，我再次將其關(guān)閉。
為了實(shí)現這一點(diǎn)，你需要使用一個(gè)自定義的 udev 規則。
udev 規則可以告訴你的計算機，當它發(fā)現某個(gè)設備已經(jīng)可用時(shí)執行某個(gè)任務(wù)。這可以是外部硬盤(pán)甚至是非 USB 設備。在這種情況下，你需要通過(guò)其 USB 連接識別相機。
首先，指定 udev 規則被觸發(fā)時(shí)要運行的命令。你可以用一個(gè) shell 腳本來(lái)完成（systemctl restart webcam 應該可以工作）。我運行的是 NixOS，所以我只需要創(chuàng )建一個(gè)派生包（一個(gè) Nix 包），它會(huì )重新啟動(dòng) systemd 服務(wù)：
# start-webcam.nix
with import 《nixpkgs》 { };
writeShellScriptBin “start-webcam” ‘’
systemctl restart webcam
# debugging example
# echo “hello” &》 /home/tom/myfile.txt
# If myfile.txt gets created then we know the udev rule has triggered properly‘’
接下來(lái)，實(shí)際定義 udev 規則。查找攝像頭的設備和廠(chǎng)商 ID。使用 lsusb 命令可以完成此操作。該命令可能已經(jīng)安裝在你的發(fā)行版上，但我不經(jīng)常使用它，因此我只需要根據需要使用 nix-shell 安裝它：
$ nix-shell -p usbutils
無(wú)論你的計算機上已經(jīng)安裝了它，還是剛剛安裝，請運行 lsusb ：
$ lsusb
Bus 002 Device 008： ID 04a9:317b Canon， Inc. Canon Digital Camera［。..］
在此輸出中，廠(chǎng)商 ID 為 04a9，設備 ID 為 317b。這已足以創(chuàng )建 udev 規則：
ACTION==“add”， SUBSYSTEM==“usb”，
ATTR{idVendor}==“04a9”，
ATTR{idProduct}==“317b”，
RUN+=“/usr/local/bin/start-webcam.sh”
或者，如果你使用的是 NixOS：
# configuration.nix［。..］let
startWebcam = import 。/start-webcam.nix;［。..］
services.udev.extraRules = ‘’
ACTION==“add”，
SUBSYSTEM==“usb”，
ATTR{idVendor}==“04a9”，
ATTR{idProduct}==“317b”，
RUN+=“${startWebcam}/bin/start-webcam”‘’;［。..］
最后，在你的 start-webcam systemd 服務(wù)中刪除 wantedBy = ［“multi-user.target”］; 這一行。（如果保留它，則無(wú)論相機是否開(kāi)啟，該服務(wù)都會(huì )在下次重啟時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)。）
重復使用舊技術(shù)
我希望這篇文章能讓你在放棄一些舊技術(shù)之前三思而后行。Linux 可以為技術(shù)注入活力，無(wú)論是你的電腦還是數碼相機或其他外圍設備等簡(jiǎn)單的東西。
最近很多小伙伴找我要一些程序員必備資料，于是我翻出了壓箱底的寶藏，免費分享給大家！
編輯：黃飛
工商網(wǎng)監
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