今年，在我基本上放棄了 macBook，轉(zhuǎn)而使用 NixOS 機(jī)器之后，我開(kāi)始在與人進(jìn)行視頻通話時(shí)被要求“打開(kāi)攝像頭”。這是一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)槲覜](méi)有網(wǎng)絡(luò)攝像頭。我考慮購(gòu)買一個(gè)，但后來(lái)我意識(shí)到我有一臺(tái)完好無(wú)損的 2008 年產(chǎn)的佳能 EOS Rebel XS 數(shù)碼單反相機(jī)放在書(shū)架上。這臺(tái)相機(jī)有一個(gè) mini-USB 接口，所以我自然而然地思考：一臺(tái)數(shù)碼單反相機(jī)、一個(gè) mini-USB 接口和一臺(tái)臺(tái)式電腦，是否意味著我能擁有一個(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(jié)束了？
還是有別的辦法？
恰好有一個(gè)叫做 ??gphoto2?? 的神奇的開(kāi)源軟件。一旦安裝，它允許你從計(jì)算機(jī)控制各種支持的相機(jī)，并拍攝照片和視頻。
支持的相機(jī)
首先，了解你的設(shè)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
快門觸發(fā)，圖像會(huì)保存到你當(dāng)前的工作目錄中。
錄制視頻
我意識(shí)到了這里的潛力，所以盡管我的相機(jī)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(jī)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(jī)上，我需要將其置于“實(shí)時(shí)預(yù)覽”模式下，然后 ??gphoto2?? 才能錄制視頻。這包括將相機(jī)設(shè)置為縱向模式，然后按下 “設(shè)置Set” 按鈕，使取景器關(guān)閉，相機(jī)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(shè)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 和類似的 linux 發(fā)行版上：
$ sudo dnf install gphoto2 ffmpeg mpv
在 Debian、Linux Mint 及其類似發(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(shè)備需要使用 ??v4l2loopback?? Linux 內(nèi)核模塊。在撰寫本文時(shí)，該功能未包含在主線內(nèi)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(yùn)行 ??sudo nixos-rebuild switch??，然后重啟。
創(chuàng)建一個(gè)視頻設(shè)備
假設(shè)你的計(jì)算機(jī)當(dāng)前沒(méi)有 ??/dev/video?? 設(shè)備，你可以借助 ??v4l2loopback?? 在需要時(shí)創(chuàng)建一個(gè)。
運(yùn)行以下命令，將 ??gphoto2?? 中的數(shù)據(jù)發(fā)送到 ??ffmpeg??，使用設(shè)備如 ??/dev/video0?? 設(shè)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(qǐng)使用 ??mpv?? 命令：
$ mpv av://v4l2:/dev/video0 --profile=low-latency --untimed
Streaming a live feed from the webcam
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(zhí)行一次命令有點(diǎn)麻煩。幸運(yùn)的是，你可以在啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)運(yùn)行此命令。我將其實(shí)現(xiàn)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(yùn)行 ??sudo nixos-rebuild switch??，然后重新啟動(dòng)你的計(jì)算機(jī)。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(yùn)行的時(shí)間，并提供其以前輸出的日志。這對(duì)于調(diào)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(dāng)前的全球危機(jī)，我們可能需要思考是否有必要一直開(kāi)著網(wǎng)絡(luò)攝像頭。這讓我感到不太理想，原因如下：
- 這浪費(fèi)電。
- 這類事情涉及隱私問(wèn)題。
我的攝像頭有一個(gè)鏡頭蓋，所以說(shuō)實(shí)話，第二個(gè)原因并不真的讓我感到困擾。當(dāng)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(jī)整天開(kāi)著（更不用說(shuō)需要解碼視頻所需的 CPU 開(kāi)銷），對(duì)我的電費(fèi)并沒(méi)有任何好處。
理想情況是：
- 我一直把相機(jī)插在電腦上，但是關(guān)閉的。
- 當(dāng)我想使用網(wǎng)絡(luò)攝像頭時(shí)，我按下相機(jī)的電源按鈕將其打開(kāi)。
- 我的計(jì)算機(jī)會(huì)檢測(cè)到相機(jī)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(xiàn)這一點(diǎn)，你需要使用一個(gè)自定義的 udev 規(guī)則。
udev 規(guī)則可以告訴你的計(jì)算機(jī)，當(dāng)它發(fā)現(xiàn)某個(gè)設(shè)備已經(jīng)可用時(shí)執(zhí)行某個(gè)任務(wù)。這可以是外部硬盤甚至是非 USB 設(shè)備。在這種情況下，你需要通過(guò)其 USB 連接識(shí)別相機(jī)。
首先，指定 udev 規(guī)則被觸發(fā)時(shí)要運(yùn)行的命令。你可以用一個(gè) shell 腳本來(lái)完成（??systemctl restart webcam?? 應(yīng)該可以工作）。我運(yùn)行的是 NixOS，所以我只需要?jiǎng)?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(guī)則。查找攝像頭的設(shè)備和廠商 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(jù)需要使用 ??nix-shell?? 安裝它：
$ nix-shell -p usbutils
無(wú)論你的計(jì)算機(jī)上已經(jīng)安裝了它，還是剛剛安裝，請(qǐng)運(yùn)行 ??lsusb?? ：
$ lsusb
Bus 002 Device 008: ID 04a9:317b Canon, Inc. Canon Digital Camera[...]
在此輸出中，廠商 ID 為 ??04a9??，設(shè)備 ID 為 ??317b??。這已足以創(chuàng)建 udev 規(guī)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(jī)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(fù)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(shù)碼相機(jī)或其他外圍設(shè)備等簡(jiǎn)單的東西。
