1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
|
# µStreamer
[](https://github.com/pikvm/ustreamer/actions?query=workflow%3ACI)
[](https://discord.gg/bpmXfz5)
[[English version]](README.md)
µStreamer - это маленький и очень быстрый сервер, который позволяет организовать трансляцию видео в формате [MJPEG](https://en.wikipedia.org/wiki/Motion_JPEG) с любого устройства V4L2 в сеть. Этот формат нативно поддерживается всеми современными браузерами и большинством приложений для просмотра видео (mplayer, VLC и так далее). µStreamer был разработан в рамках проекта [Pi-KVM](https://github.com/pikvm/pikvm) специально для стриминга с устройств видеозахвата [VGA](https://www.amazon.com/dp/B0126O0RDC) и [HDMI](https://auvidea.com/b101-hdmi-to-csi-2-bridge-15-pin-fpc/) с максимально возможным разрешением и FPS, которые только позволяет железо.
Функционально µStreamer очень похож на [mjpg-streamer](https://github.com/jacksonliam/mjpg-streamer) при использовании им плагинов ```input_uvc.so``` и ```output_http.so```, однако имеет ряд серьезных отличий. Основные приведены в этой таблице:
| **Фича** | **µStreamer** | **mjpg-streamer** |
|----------|---------------|-------------------|
| Многопоточное кодирование JPEG | ✔ | ✘ |
| Аппаратное кодирование на Raspberry Pi | ✔ | ✘ |
| Поведение при физическом отключении<br>устройства от сервера во время работы | ✔ Транслирует черный экран<br>с надписью ```NO SIGNAL```,<br>пока устройство не будет подключено снова | ✘ Прерывает трансляцию <sup>1</sup> |
| Поддержка [DV-таймингов](https://linuxtv.org/downloads/v4l-dvb-apis-new/userspace-api/v4l/dv-timings.html) - возможности<br>изменения параметров разрешения<br>трансляции на лету по сигналу<br>источника (устройства видеозахвата) | ✔ | ☹ Условно есть <sup>1</sup> |
| Возможность пропуска фреймов при передаче<br>статического изображения по HTTP<br>для экономии трафика | ✔ <sup>2</sup> | ✘ |
| Стрим через UNIX domain socket | ✔ | ✘ |
| Systemd socket activation | ✔ | ✘ |
| Дебаг-логи без перекомпиляции,<br>логгирование статистики производительности,<br>возможность получения параметров<br>трансляции по HTTP | ✔ | ✘ |
| Возможность сервить файлы встроенным<br>HTTP-сервером | ✔ | ☹ Нет каталогов |
| Вывод сигналов о состоянии стрима на GPIO<br>с помощью [libgpiod](https://git.kernel.org/pub/scm/libs/libgpiod/libgpiod.git/about) | ✔ | ✘ |
| Поддержка контролов веб-камер (фокус,<br> движение сервами) и всяких настроек,<br> типа яркости, через HTTP | ✘ | ✔ |
| Совместимость с API mjpg-streamer'а | ✔ | :) |
Сносочки:
* ```1``` Еще до написания µStreamer, я запилил [патч](https://github.com/jacksonliam/mjpg-streamer/pull/164), добавляющий в mjpg-streamer поддержку DV-таймингов и предотвращающий его зависание при отключении устройства. Однако патч, увы, далек от совершенства и я не гарантирую его стопроцентную работоспособность, поскольку код mjpg-streamer чрезвычайно запутан и очень плохо структурирован. Учитывая это, а также то, что в дальнейшем мне потребовались многопоточность и аппаратное кодирование JPEG, было принято решение написать свой стрим-сервер с нуля, чтобы не тратить силы на поддержку лишнего легаси.
* ```2``` Это фича позволяет в несколько раз снизить объем исходящего трафика при трансляции HDMI, однако немного увеличивает загрузку процессора. Суть в том, что HDMI - полностью цифровой интерфейс, и новый захваченный фрейм может быть идентичен предыдущему в точности до байта. В этом случае нет нужды передавать одну и ту же картинку по сети несколько раз в секунду. При использовании опции `--drop-same-frames=20`, µStreamer будет дропать все одинаковые фреймы, но не более 20 подряд. Новый фрейм сравнивается с предыдущим сначала по длине, а затем помощью ```memcmp()```.
-----
# TL;DR
Если вам нужно вещать стрим с уличной камеры и управлять ее параметрами - возьмите mjpg-streamer. Если же вам нужно очень качественное изображение с высоким FPS - µStreamer ваш бро.
-----
# Сборка
Для сборки вам понадобятся ```make```, ```gcc```, ```libevent``` с поддержкой ```pthreads```, ```libjpeg8```/```libjpeg-turbo``` и ```libbsd``` (только для Linux).
* Arch: `sudo pacman -S libevent libjpeg-turbo libutil-linux libbsd`.
* Raspbian: `sudo apt install libevent-dev libjpeg8-dev libbsd-dev`. Добавьте `libgpiod` для `WITH_GPIO=1` и `libsystemd-dev` для `WITH_SYSTEMD=1`.
* Debian/Ubuntu: `sudo apt install build-essential libevent-dev libjpeg-dev libbsd-dev`.
Для включения сборки с поддержкой GPIO установите [libgpiod](https://git.kernel.org/pub/scm/libs/libgpiod/libgpiod.git/about) и добавьте параметр ```WITH_GPIO=1```. Если при сборке компилятор ругается на отсутствие функции ```pthread_get_name_np()``` или другой подобной, добавьте параметр ```WITH_PTHREAD_NP=0``` (по умолчанию он включен). При аналогичной ошибке с функцией ```setproctitle()``` добавьте параметр ```WITH_SETPROCTITLE=0```.
```
$ git clone --depth=1 https://github.com/pikvm/ustreamer
$ cd ustreamer
$ make
$ ./ustreamer --help
```
Для Arch Linux в AUR есть готовый пакет: https://aur.archlinux.org/packages/ustreamer.
Порт для FreeBSD: https://www.freshports.org/multimedia/ustreamer.
-----
# Использование
**Для аппаратного кодирования M2M на Raspberry Pi, вам нужно ядро минимальной версии 5.15.32. Поддержка OpenMAX и MMAL для более старых ядер объявлена устаревшей и была удалена.**
Будучи запущенным без аргументов, ```ustreamer``` попробует открыть устройство ```/dev/video0``` с разрешением 640x480 и начать трансляцию на ```http://127.0.0.1:8080```. Это поведение может быть изменено с помощью опций ```--device```, ```--host``` и ```--port```. Пример вещания на всю сеть по 80-м порту:
```
# ./ustreamer --device=/dev/video1 --host=0.0.0.0 --port=80
```
:exclamation: Обратите внимание, что начиная с версии µStreamer v2.0 кросс-доменные запросы были выключены по умолчанию [по соображениям безопасности](https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/HTTP/CORS). Чтобы включить старое поведение, используйте опцию `--allow-origin=\*`.
Рекомендуемый способ запуска µStreamer для работы с [Auvidea B101](https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?f=38&t=120702&start=400#p1339178) на Raspberry Pi:
```bash
$ ./ustreamer \
--format=uyvy \ # Настройка входного формата устройства
--encoder=m2m-image \ # Аппаратное кодирование с помощью драйвера V4L2 M2M
--workers=3 \ # Максимум воркеров
--persistent \ # Не переинициализировать устройство при таймауте (например, когда был отключен HDMI-кабель)
--dv-timings \ # Включение DV-таймингов
--drop-same-frames=30 # Экономим трафик
```
:exclamation: Обратите внимание, что для использования `--drop-same-frames` для разных браузеров нужно использовать ряд специальных параметров в `/stream` (за деталями обратитесь к урлу `/`).
За полным списком опций обращайтесь ко встроенной справке: ```ustreamer --help```.
-----
# Камера Raspberry Pi
Пример использования камеры Raspberry Pi v1:
```bash
$ sudo modprobe bcm2835-v4l2
$ ./ustreamer --host :: -m jpeg --device-timeout=5 --buffers=3 -r 2592x1944
```
:exclamation: Обратите внимание что боле новые модели камеры имеют другое максимальное разрешение. Список поддерживаемых разрешений можно найти в [документации PiCamera](https://picamera.readthedocs.io/en/release-1.13/fov.html#sensor-modes).
:exclamation: Если камера выдает низкий фреймрейт, возможно что она работает в фото-режиме, где производит более низкий фпс, но более качественную кратинку. Это происходит потому что `bcm2835-v4l2` переключает камеру в фото-режим на разрешениях выше `1280x720`. Чтобы обойти это, передайте параметры `max_video_width` и `max_video_height` при загрузке модуля, например:
```bash
$ modprobe bcm2835-v4l2 max_video_width=2592 max_video_height=1944
```
-----
# Интеграция
## Nginx
Если uStreamer находится на Nginx, то последний будет буферизировать поток и создавать дополнительную задержку в стриме. Чтобы задержки не было, буферизацию можно отключить:
```nginx
location /stream {
postpone_output 0;
proxy_buffering off;
proxy_ignore_headers X-Accel-Buffering;
proxy_pass http://ustreamer;
}
```
-----
# Утилиты V4L2
V4L2 предоставляет ряд официальных утилит для управления USB-вебкамерами и получения информации об устройствах. С их помощью можно писать всякие настроечные скрипты и запускать их по крону, если, например, вам требуется изменять настройки экспозиции в зависимости от времени суток. Пакет с этими утилитами доступен на всех дистрибутивах Linux и обычно называется `v4l-utils`.
* Вывести список видеоустройств: `v4l2-ctl --list-devices`.
* Вывести список доступных контролов устройства: `v4l2-ctl -d /dev/video0 --list-ctrls`.
* Вывести список доступных форматов видео: `v4l2-ctl -d /dev/video0 --list-formats-ext`.
* Показать текущее значение контрола: `v4l2-ctl -d /dev/video0 --get-ctrl=exposure_auto`.
* Изменить значение контрола: `v4l2-ctl -d /dev/video0 --set-ctrl=exposure_auto=1`.
Больше примеров вы можете найти [здесь](https://www.kurokesu.com/main/2016/01/16/manual-usb-camera-settings-in-linux/), а документацию в [`man v4l2-ctl`](https://www.mankier.com/1/v4l2-ctl).
-----
# Смотрите также
* [Запуск с помощью systemd-сервиса](https://github.com/pikvm/ustreamer/issues/16).
-----
# Лицензия
Copyright (C) 2018-2022 by Maxim Devaev mdevaev@gmail.com
This program is free software: you can redistribute it and/or modify
it under the terms of the GNU General Public License as published by
the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
(at your option) any later version.
This program is distributed in the hope that it will be useful,
but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
GNU General Public License for more details.
You should have received a copy of the GNU General Public License
along with this program. If not, see https://www.gnu.org/licenses/.
|
