今年，在我基本上放棄了 MacBook，轉(zhuǎn)而使用 NixOS 機器之后，我開始在與人進行視頻通話時被要求“打開攝像頭”。這是一個問題，因為我沒有網(wǎng)絡攝像頭。我考慮購買一個，但后來我意識到我有一臺完好無損的 2008 年產(chǎn)的佳能 EOS Rebel XS 數(shù)碼單反相機放在書架上。這臺相機有一個 mini-USB 接口，所以我自然而然地思考：一臺數(shù)碼單反相機、一個 mini-USB 接口和一臺臺式電腦，是否意味著我能擁有一個網(wǎng)絡攝像頭？

只有一個問題。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？

恰好有一個叫做 ??gphoto2?? 的神奇的開源軟件。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

快門觸發(fā)，圖像會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 MJPEG 文件！

在我的相機上，我需要將其置于“實時預覽”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)絡攝像頭。它仍然需要分配一個視頻設備，例如 ??/dev/video0??。

安裝 ffmpeg 和 v4l2loopback

毫不奇怪，有一個開源的解決方案來解決這個問題。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)建虛擬視頻設備需要使用 ??v4l2loopback?? Linux 內(nèi)核模塊。在撰寫本文時，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, 運行 ??sudo nixos-rebuild switch??，然后重啟。

創(chuàng)建一個視頻設備

假設你的計算機當前沒有 ??/dev/video?? 設備，你可以借助 ??v4l2loopback?? 在需要時創(chuàng)建一個。

運行以下命令，將 ??gphoto2?? 中的數(shù)據(jù)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

要查看來自網(wǎng)絡攝像頭的視頻，請使用 ??mpv?? 命令：

$ mpv av://v4l2:/dev/video0 --profile=low-latency --untimed

Streaming a live feed from the webcam

自動啟動你的網(wǎng)絡攝像頭

每次想使用網(wǎng)絡攝像頭時都需要執(zhí)行一次命令有點麻煩。幸運的是，你可以在啟動時自動運行此命令。我將其實現(xiàn)為一個 ??systemd?? 服務：

# 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??，然后重新啟動你的計算機。你的網(wǎng)絡攝像頭已經(jīng)開啟并處于活動狀態(tài)。

要檢查是否存在任何問題，可以使用 ??systemctl status webcam?? 命令。它會告訴你服務最后一次運行的時間，并提供其以前輸出的日志。這對于調(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，考慮到當前的全球危機，我們可能需要思考是否有必要一直開著網(wǎng)絡攝像頭。這讓我感到不太理想，原因如下：

• 這浪費電。
• 這類事情涉及隱私問題。

我的攝像頭有一個鏡頭蓋，所以說實話，第二個原因并不真的讓我感到困擾。當我不使用網(wǎng)絡攝像頭時，我總是可以把鏡頭蓋上。然而，讓一個耗電量大的單反相機整天開著（更不用說需要解碼視頻所需的 CPU 開銷），對我的電費并沒有任何好處。

理想情況是：

• 我一直把相機插在電腦上，但是關閉的。
• 當我想使用網(wǎng)絡攝像頭時，我按下相機的電源按鈕將其打開。
• 我的計算機會檢測到相機并啟動 systemd 服務。
• 使用網(wǎng)絡攝像頭完成后，我再次將其關閉。

為了實現(xiàn)這一點，你需要使用一個自定義的 udev 規(guī)則。

udev 規(guī)則可以告訴你的計算機，當它發(fā)現(xiàn)某個設備已經(jīng)可用時執(zhí)行某個任務。這可以是外部硬盤甚至是非 USB 設備。在這種情況下，你需要通過其 USB 連接識別相機。

首先，指定 udev 規(guī)則被觸發(fā)時要運行的命令。你可以用一個 shell 腳本來完成（??systemctl restart webcam?? 應該可以工作）。我運行的是 NixOS，所以我只需要創(chuàng)建一個派生包（一個 Nix 包），它會重新啟動 systemd 服務：

# 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，實際定義 udev 規(guī)則。查找攝像頭的設備和廠商 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，廠商 ID 為 ??04a9??，設備 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 服務中刪除 ??wantedBy = ["multi-user.target"];?? 這一行。（如果保留它，則無論相機是否開啟，該服務都會在下次重啟時自動啟動。）

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，無論是你的電腦還是數(shù)碼相機或其他外圍設備等簡單的東西。