v4l2驱动3-linux3.0.8中v4l2_format详解

//四字符代码，为了标示视频数据流格式
//在次文件的下，比如大家熟悉的mjpeg
//#define V4L2_PIX_FMT_MJPEG    v4l2_fourcc(‘M‘, ‘J‘, ‘P‘, ‘G‘) /* Motion-JPEG   */
/*  Four-character-code (FOURCC) */
#define v4l2_fourcc(a, b, c, d)    ((__u32)(a) | ((__u32)(b) << 8) | ((__u32)(c) << 16) | ((__u32)(d) << 24))

/*
 *	F O R M A T   E N U M E R A T I O N
 */
struct v4l2_fmtdesc {
	__u32		    index;             /* Format number      */ //格式索引
	enum v4l2_buf_type  type;              /* buffer type        */ //缓冲类型
/*
ioctl会根据这个type选择对应的函数，例如VIDIOC_ENUM_FMT时type为V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE，
那么就会调用	int (*vidioc_enum_fmt_vid_cap)(struct file *file, void *fh, struct v4l2_fmtdesc *f); 
enum v4l2_buf_type {
	V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE        = 1,
	V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OUTPUT         = 2,
	V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OVERLAY        = 3,
	V4L2_BUF_TYPE_VBI_CAPTURE          = 4,
	V4L2_BUF_TYPE_VBI_OUTPUT           = 5,
	V4L2_BUF_TYPE_SLICED_VBI_CAPTURE   = 6,
	V4L2_BUF_TYPE_SLICED_VBI_OUTPUT    = 7,

	V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OUTPUT_OVERLAY = 8,

	V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE_MPLANE = 9,
	V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OUTPUT_MPLANE  = 10,
	V4L2_BUF_TYPE_PRIVATE              = 0x80,
};
*/
	__u32               flags;//标志
	__u8		    description[32];   /* Description string */ //描述
	__u32		    pixelformat;       /* Format fourcc      */ //用定义好的的宏v4l2_fourcc
	__u32		    reserved[4];
};
//经常在应用层使用VIDIOC_ENUM_FMT去获取支持的格式，主要就是获取这个结构体。有的可能支持几种格式，可以通过
//设置v4l2_fmtdesc对应的index去获取。

/**
 * struct v4l2_format - stream data format
 * @type:	type of the data stream
 * @pix:	definition of an image format
 * @pix_mp:	definition of a multiplanar image format
 * @win:	definition of an overlaid image
 * @vbi:	raw VBI capture or output parameters
 * @sliced:	sliced VBI capture or output parameters
 * @raw_data:	placeholder for future extensions and custom formats
 */
//这个结构体在设置格式和获取当然格式时会用到。
struct v4l2_format {
	enum v4l2_buf_type type;//类型，已说过
	union { 
		struct v4l2_pix_format		pix;     /* V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE */ 
		struct v4l2_pix_format_mplane	pix_mp;  /* V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE_MPLANE */ 
		struct v4l2_window		win;     /* V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OVERLAY */
		struct v4l2_vbi_format		vbi;     /* V4L2_BUF_TYPE_VBI_CAPTURE */
		struct v4l2_sliced_vbi_format	sliced;  /* V4L2_BUF_TYPE_SLICED_VBI_CAPTURE */
		__u8	raw_data[200];                   /* user-defined */
	} fmt;
};

struct v4l2_pix_format {
	__u32         		width; //宽
	__u32			height; //高
	__u32			pixelformat;//图素格式， rgb565 rgb888 yuv422 yuv420等等
	enum v4l2_field  	field; //场格式，下面详细说
	__u32            	bytesperline;	/* for padding, zero if unused */ //表明缓冲区中有多少字节用于表示图像中一行像素的所有像素值。
	//由于一个像素可能有多个字节表示,所以 bytesPerLine 可能是字段 width 值的若干倍
	__u32          		sizeimage;//图像大小 
	enum v4l2_colorspace	colorspace;//色彩空间 SMPTE170M等 http://linuxtv.org/downloads/v4l-dvb-apis/colorspaces.html介绍了转换方法
	                                   //http://vektor.theorem.ca/graphics/ycbcr/介绍
	__u32			priv;		/* private data, depends on pixelformat */
};

enum v4l2_field {
	V4L2_FIELD_ANY           = 0, /* driver can choose from none,
					 top, bottom, interlaced
					 depending on whatever it thinks
					 is approximate ...  
	V4L2_FIELD_NONE          = 1, /* this device has no fields ... 
	V4L2_FIELD_TOP           = 2, /* top field only 
	V4L2_FIELD_BOTTOM        = 3, /* bottom field only 
	V4L2_FIELD_INTERLACED    = 4, /* both fields interlaced 
	V4L2_FIELD_SEQ_TB        = 5, /* both fields sequential into one
					 buffer, top-bottom order 
	V4L2_FIELD_SEQ_BT        = 6, /* same as above + bottom-top order 
	V4L2_FIELD_ALTERNATE     = 7, /* both fields alternating into
					 separate buffers 
	V4L2_FIELD_INTERLACED_TB = 8, /* both fields interlaced, top field
					 first and the top field is
					 transmitted first 
	V4L2_FIELD_INTERLACED_BT = 9, /* both fields interlaced, top field
					 first and the bottom field is
					 transmitted first 
};

隔行和逐行：video的帧可区分为隔行和逐行： 逐行顺序的传输一帧所有的行，而隔行则把一帧划分成两个fields，分别保存帧的奇数行和偶数行，被称作奇场和偶场. 阴极射线电视机需要交替的显示两场来组成一个完整的帧，交替的时延需要我们交替的传输奇场和偶场。这个奇怪技术的引入是因为：在刷新率接近电影时，图片会消退的过快。使用奇偶场可以避免使用双倍的buffer以及额外的带宽需求。

瞬间序：首先要明确模拟camera（数字摄像头不在这个讨论之列。）并不是在同一时间曝光一帧，camera通过场来传输这些帧的，这些场是在不同瞬间拍摄的。屏幕上的一个运动对象因此会在两个field之间产生动画效果。这种情况下需要识别哪一帧更老一点，也称作“瞬间序”。

顶场和低场：当驱动通过场提供或者接收images，应用应该知道如何通过这些场组合成帧，通过划分为top bottom 场，顶场的第一行是帧的第一行，底场的第一行是帧的第二行。然而因为field是一个跟着一个拍的，争论帧是由top还是bottom开始的是没意义的，任何两个相邻的top bottom场, 或者 bottom top场都可以组成一个有效的帧。与直觉相反，top 场不一定排在bottom前面, top和bottom到底谁先谁后，是由video标准决定的。因此要区分瞬间序和空间序，下面的图会给出清晰的解释。

我只说一下：PAL + V4L2_FIELD_INTERLACED_BT

从上图看PAL下 top: 红绿红 bottom:蓝黄蓝 

V4L2_FIELD_INTERLACED_BT是两场隔行扫描，top在先，bottom场先发送

那就会是黄红蓝绿，就出现了红黄和绿蓝彩条。其他的自己分析吧!

struct v4l2_plane_pix_format {
	__u32		sizeimage; //被使用层的最大字节数
	__u16		bytesperline;//每行字节数
	__u16		reserved[7];
} __attribute__ ((packed));

/**
 * struct v4l2_pix_format_mplane - multiplanar format definition
 * @width:		image width in pixels
 * @height:		image height in pixels
 * @pixelformat:	little endian four character code (fourcc)
 * @field:		field order (for interlaced video)
 * @colorspace:		supplemental to pixelformat
 * @plane_fmt:		per-plane information
 * @num_planes:		number of planes for this format
 */
struct v4l2_pix_format_mplane {
	__u32				width; //宽
	__u32				height; //高
	__u32				pixelformat; //像素格式 fourcc定义
	enum v4l2_field			field; //见struct v4l2_pix_format
	enum v4l2_colorspace		colorspace; //struct v4l2_pix_format

	struct v4l2_plane_pix_format	plane_fmt[VIDEO_MAX_PLANES]; //每平面信息
	__u8				num_planes; //此格式的平面数
	__u8				reserved[11];
} __attribute__ ((packed));

/* two non contiguous planes - one Y, one Cr + Cb interleaved  */ //两层的
#define V4L2_PIX_FMT_NV12M   v4l2_fourcc(‘N‘, ‘M‘, ‘1‘, ‘2‘) /* 12  Y/CbCr 4:2:0  */
#define V4L2_PIX_FMT_NV12MT  v4l2_fourcc(‘T‘, ‘M‘, ‘1‘, ‘2‘) /* 12  Y/CbCr 4:2:0 64x32 macroblocks */

/* three non contiguous planes - Y, Cb, Cr */ //三层的
#define V4L2_PIX_FMT_YUV420M v4l2_fourcc(‘Y‘, ‘M‘, ‘1‘, ‘2‘) /* 12  YUV420 planar */

struct v4l2_clip {
	struct v4l2_rect        c;
	struct v4l2_clip	__user *next;
};

//这是video overlay使用的结构体
struct v4l2_window {
	struct v4l2_rect        w; //窗口位置
	enum v4l2_field  	field; //也说过
	__u32			chromakey; //色度:色调和饱和度
	struct v4l2_clip	__user *clips; //剪切
	__u32			clipcount; //剪切计数
	void			__user *bitmap; //每个位对应覆盖图像的一个像素，此位置一时对应像素才显示。
	__u8                    global_alpha; //全局alpha值
};

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