如何在 Linux 中使用旧相机作为网络摄像头

　　我用 gphoto2 给我的旧单反相机带来了新的生命，把它变成了 Linux 电脑的网络摄像头。

　　今年，在我基本上放弃了 MacBook，转而使用 NixOS 机器之后，我开始在与人进行视频通话时被要求“打开摄像头”。这是一个问题，因为我没有网络摄像头。我考虑购买一个，但后来我意识到我有一台完好无损的 2008 年产的佳能 EOS Rebel XS 数码单反相机放在书架上。这台相机有一个 mini-USB 接口，所以我自然而然地思考：一台数码单反相机、一个 mini-USB 接口和一台台式电脑，是否意味着我能拥有一个网络摄像头？

　　只有一个问题。我的佳能 EOS Rebel XS 不能录制视频。它可以拍摄一些漂亮的照片，仅此而已。所以这结束了？

　　还是有别的办法？

　　恰好有一个叫做 gphoto2 gphoto.org 的神奇的开源软件。一旦安装，它允许你从计算机控制各种支持的相机，并拍摄照片和视频。

　　支持的相机

　　首先，了解你的设备是否得到支持：

　　$ gphoto2 --list-cameras

　　拍摄图像

　　你可以用它拍照：

　　$ gphoto2 --capture-image-and-download

　　快门触发，图像会保存到你当前的工作目录中。

　　录制视频

　　我意识到了这里的潜力，所以尽管我的相机没有视频功能，我还是决定尝试 gphoto2 --capture-movie 命令。不知怎么，尽管我的相机不支持视频功能，gphoto2 仍然能够生成一个 MJPEG 文件！

　　在我的相机上，我需要将其置于“实时预览”模式下，然后 gphoto2 才能录制视频。这包括将相机设置为纵向模式，然后按下 “设置（Set）” 按钮，使取景器关闭，相机屏幕显示图像。不幸的是，这还不足以将其用作网络摄像头。它仍然需要分配一个视频设备，例如 /dev/video0。

　　安装 ffmpeg 和 v4l2loopback

　　毫不奇怪，有一个开源的解决方案来解决这个问题。首先，使用你的包管理器安装 gphoto2、ffmpeg 和 mpv。例如，在 Fedora 、CentOS 、Mageia 和类似的 Linux 发行版上：

　　$ sudo dnf install gphoto2 ffmpeg mpv

　　在 Debian、Linux Mint 及其类似发行版：

　　$ sudo apt install gphoto2 ffmpeg mpv

　　我使用的是 NixOS，这是我的配置文件：

　　# configuration.nix

　　。..

　　environment.systemPackages = with pkgs; ［

　　ffmpeg

　　gphoto2

　　mpv

　　。.. ］

　　创建虚拟视频设备需要使用 v4l2loopback Linux 内核模块。在撰写本文时，该功能未包含在主线内核中，因此你需要自己下载和编译它：

　　$ git clone https://github.com/umlaeute/v4l2loopback

　　$ cd v4l2loopback

　　$ make

　　$ sudo make install

　　$ sudo depmod -a

　　如果你像我一样使用 NixOS ，你可以在 configuration.nix 中添加额外的模块包：

　　［。..］

　　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， 运行 sudo nixos-rebuild switch，然后重启。

　　创建一个视频设备

　　假设你的计算机当前没有 /dev/video 设备，你可以借助 v4l2loopback 在需要时创建一个。

　　运行以下命令，将 gphoto2 中的数据发送到 ffmpeg，使用设备如 /dev/video0 设备：

　　$ gphoto2 --stdout --capture-movie |

　　ffmpeg -i - -vcodec rawvideo -pix_fmt yuv420p -f v4l2 /dev/video0

　　你得到的输出是这样的：

　　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

　　要查看来自网络摄像头的视频，请使用 mpv 命令：

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

　　自动启动你的网络摄像头

　　每次想使用网络摄像头时都需要执行一次命令有点麻烦。幸运的是，你可以在启动时自动运行此命令。我将其实现为一个 systemd 服务：

　　# 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，运行 sudo nixos-rebuild switch，然后重新启动你的计算机。你的网络摄像头已经开启并处于活动状态。

　　要检查是否存在任何问题，可以使用 systemctl status webcam 命令。它会告诉你服务最后一次运行的时间，并提供其以前输出的日志。这对于调试非常有用。

　　迭代以使其变得更好

　　止步于此也许很诱人。但是，考虑到当前的全球危机，我们可能需要思考是否有必要一直开着网络摄像头。这让我感到不太理想，原因如下：

　　◈ 这浪费电。 ◈ 这类事情涉及隐私问题。

　　我的摄像头有一个镜头盖，所以说实话，第二个原因并不真的让我感到困扰。当我不使用网络摄像头时，我总是可以把镜头盖上。然而，让一个耗电量大的单反相机整天开着（更不用说需要解码视频所需的 CPU 开销），对我的电费并没有任何好处。

　　理想情况是：

　　◈ 我一直把相机插在电脑上，但是关闭的。 ◈ 当我想使用网络摄像头时，我按下相机的电源按钮将其打开。 ◈ 我的计算机会检测到相机并启动 systemd 服务。 ◈ 使用网络摄像头完成后，我再次将其关闭。

　　为了实现这一点，你需要使用一个自定义的 udev 规则。

　　udev 规则可以告诉你的计算机，当它发现某个设备已经可用时执行某个任务。这可以是外部硬盘甚至是非 USB 设备。在这种情况下，你需要通过其 USB 连接识别相机。

　　首先，指定 udev 规则被触发时要运行的命令。你可以用一个 shell 脚本来完成（systemctl restart webcam 应该可以工作）。我运行的是 NixOS，所以我只需要创建一个派生包（一个 Nix 包），它会重新启动 systemd 服务：

　　# 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‘’

　　接下来，实际定义 udev 规则。查找摄像头的设备和厂商 ID。使用 lsusb 命令可以完成此操作。该命令可能已经安装在你的发行版上，但我不经常使用它，因此我只需要根据需要使用 nix-shell 安装它：

　　$ nix-shell -p usbutils

　　无论你的计算机上已经安装了它，还是刚刚安装，请运行 lsusb ：

　　$ lsusb

　　Bus 002 Device 008： ID 04a9:317b Canon， Inc. Canon Digital Camera［。..］

　　在此输出中，厂商 ID 为 04a9，设备 ID 为 317b。这已足以创建 udev 规则：

　　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 服务中删除 wantedBy = ［“multi-user.target”］; 这一行。（如果保留它，则无论相机是否开启，该服务都会在下次重启时自动启动。）

　　重复使用旧技术

　　我希望这篇文章能让你在放弃一些旧技术之前三思而后行。Linux 可以为技术注入活力，无论是你的电脑还是数码相机或其他外围设备等简单的东西。

　　最近很多小伙伴找我要一些程序员必备资料，于是我翻出了压箱底的宝藏，免费分享给大家！

　　编辑：黄飞