Использование нескольких веб-камер USB в Linux

Question

Запуск более одной веб-камеры USB в Debian/Linux приводит к следующей ошибке:

libv4l2: error turning on stream: No space left on device
VIDIOC_STREAMON: No space left on device

То, что изначально казалось проблемой программирования в OpenCV, превратилось в поиск загадочной проблемы с аппаратным и программным обеспечением после того, как те же ошибки возникли при запуске cheese и xawtv.

Очевидно, это вызвано тем, что веб-камеры запрашивают всю доступную полосу пропускания на хост-контроллере USB. Имея это в виду, я решил запустить wireshark и capinfos, чтобы увидеть, какую пропускную способность использует одна камера.

4 megabits per second at 320x240
14 megabits per second at 640x480
32 megabits per second at 1280x720

Интересно! Это может объяснить, почему две камеры с разрешением 320x240 работают, но любое более высокое разрешение не работает. Как будто мой контроллер USB работает только на скоростях USB 1, но lsusb показывает обе веб-камеры, принадлежащие устройству, которое предположительно поддерживает 480 мегабит в секунду.

В одном решении предлагалось заставить веб-камеры рассчитывать использование полосы пропускания вместо того, чтобы запрашивать их максимум, выполнив следующие команды:

sudo rmmod uvcvideo
sudo modprobe uvcvideo quirks=128

К сожалению, это не имело никакого значения, поэтому я решил попробовать другое решение. В сообщении о StackOverflow предлагалось указать моим веб-камерам использовать более низкий FPS или сжатый видеоформат, такой как MJPEG, но после запуска списка v4lctl ни одна из моих веб-камер не поддерживает изменение их видео-режима.

И вот где я застрял. Почему две веб-камеры, работающие значительно ниже максимальной скорости USB 2, могут вызвать такую ошибку?

ps: это не проблема дискового пространства, df не отображает изменений при запуске веб-камер.

pps: если это имеет значение, вот вывод команды lsusb

Answer 1

Дин Дин! Удалось выяснить это с помощью хороших людей из # v4l на freenode.

Короче говоря: v4l2-ctl - лучший инструмент для устранения проблем с USB-камерами. Прочитайте все доступные команды и справочную страницу, это будет весело, я обещаю. Используя v4l2-ctl, я обнаружил, что одна из моих камер не поддерживает сжатые видеорежимы. Вы можете проверить, какие режимы поддерживают ваши камеры, выполнив следующую команду:

v4l2-ctl -d /dev/video0 --list-formats

Который должен выводить что-то вроде этого.

 ioctl: VIDIOC_ENUM_FMT
 Index       : 0
 Type        : Video Capture
 Pixel Format: 'MJPG' (compressed)
 Name        : MJPEG

 Index       : 1
 Type        : Video Capture
 Pixel Format: 'YUYV'
 Name        : YUV 4:2:2 (YUYV)

Если возвращен единственный формат пикселей: "YUYV", "IUYV", "I420" или "GBRG", вы сможете использовать только одну камеру для каждого контроллера USB *, поскольку эти форматы не сжаты. Использование нескольких веб-камер, которые поддерживают MJPEG или какую-либо другую форму сжатия, будет работать нормально.

Если вы используете OpenCV, как я, не беспокойтесь, если формат пикселя по умолчанию не сжат, так как кажется, что OpenCV по умолчанию использует сжатие в любом случае.

** Если вы не довольны разрешением 320x240 или ниже.*

Answer 2

Ответ заключается в использовании модификаций uvcvideo, написанных SwDevRefugee и описанных выше. Он и я работали вместе, чтобы успешно скомпилировать модовый код для OpenWrt. Версия, на которой я его запускаю, - это ОСОБЕННЫЙ ДРАЙВЕР OpenWRT (Bleeding Edge, r48130) на маршрутизаторе tplink wdr3600:

РЕЗУЛЬТАТ: у меня может быть 3 * c270 (logitech), работающий одновременно с разрешением 1280x960 и 15 кадров в секунду в формате MJPG, через концентратор USB 2.0. У меня нет четвертого с270, чтобы подключить, извините.

Я также могу иметь 2 * c270 и 1 * GEMBIRD 640 * 480 * 15 кадров в секунду в формате YUV, но добавление 2-го GEMBIRD приводит к ужасному «Невозможно начать захват: на устройстве не осталось места» (пробел == пропускная способность здесь, так как вы хорошо знать:)). Обратите внимание, что GEMBIRD (1908: 2311) == http://www.penguin.cz/~utx/hardware/USB_Camera_AX2311/ .

Использование процессора с 3 * c270 довольно разумно на wdr3600:

Mem: 50600K used, 75444K free, 320K shrd, 3436K buff, 8800K cached

CPU:  16% usr  27% sys   0% nic  45% idle   0% io   0% irq  10% sirq

Load average: 1.20 0.85 0.44 4/60 2546

  PID  PPID USER     STAT   VSZ %VSZ %CPU COMMAND

 2240  1679 root     S    15348  12%  17% mjpg_streamer --input input_uvc.so --

 2505  1679 root     S    15368  12%  11% mjpg_streamer --input input_uvc.so --

 2239  1679 root     S    15532  12%  11% mjpg_streamer --input input_uvc.so --

Если сообщество предоставит некоторую репутацию и поддержку, я думаю, что SwDevRefugee желает получить код в uvc-linux.

Answer 3

Я посмотрел на драйвер uvcvideo и параметр модуля quirks = 128 игнорируется, если поток сжат в формате mjpeg.

Моими любимыми веб-камерами были Logitech C500 и Logitech C270, и я обнаружил, что изображение, создаваемое C500 в разрешении 1280x1024, имеет размер 100 Кбайт, а изображение, полученное C270 при разрешении 1280x960, составляет 200 Кбайт.

Если я запускаю C270 со скоростью 10 кадров в секунду, то необходимая скорость передачи составляет 10x200000x8 = 16 Мбит / с. В Ubuntu 14.04 модуль uvcdriver всегда выделяет 196 Мбит / с независимо от частоты кадров. Для C500 он немного лучше себя ведет, но все еще является проблемой пропускной способности.

Я изменил драйвер uvcvideo, так что я могу обеспечить коэффициент "сжатия" для драйвера через интерфейс V4L2. Это немного "хакерство", потому что я использовал атрибут priv в struct v4l2_pix_format, чтобы указать значение. В драйвере он вычисляет размер несжатого изображения, а затем делит на коэффициент сжатия, чтобы определить, какую полосу пропускания USB использовать.

По умолчанию я использую коэффициент сжатия 10, который позволяет с большим запасом, если камера сталкивается с особенно жестким изображением для сжатия. C270, работающий со скоростью 1280x960 и 10 кадров в секунду, теперь использует 41 Мбит / с, и я могу легко запустить 4 камеры на одной шине.

Если кому-то будет интересна эта функция, я постараюсь убедить сопровождающих uvcvideo рассмотреть концепцию фактора "сжатия".

Answer 4

Я получил это из-за ошибки космоса тоже. То, что работало, состояло в том, чтобы отключить одну из камер и подключить ее к другому USB-порту на моем стационарном ПК - вокруг него разбросано 6 или 7 USB-портов. Запуск 'show_webcams 0 1', а затем внезапно поднял два изображения.