2014年5月20日火曜日

ウェブカメラのフォーカス

新しいウェブカメラを買いました。LogicoolのC920t。実勢で一万円ほどする高級ウェブカムですよ。Raspberry PiとかUDOOとかのARMシングルボードコンピュータとつなげて遊ぶウェブカムとしては、もともと持っていたバッファローのBSW32KM01Hを使っていたんですが、最近マクロ寄りの距離でタイムラプスを撮りたいとこっそり妄想していて、それができそうなウェブカムを探していたのです。
C920tは価格.comのWebカメラランキングでも上位にあるのですぐにアンテナにかかりましたが、決め手は
  • 最短7cmのとってもマクロな焦点距離
の他にも、
  • UVC対応
  • ハードウェアH.264エンコード
  • 海外のウェブカムハックでよく話に挙がっている
  • 三脚雲台ネジ穴
といったところがあります。ついでに言うと、「カールツァイスレンズ搭載」というのもこの製品の売りだそう。

さっそくボードにつないで実験してみるわけですが、ARMボードでの使用となれば、早々簡単にはいかない。uvccaptureで静止画撮影してみたんですが、Raspberry Piで撮るとやけに暗いし色もおかしい。UDOOだとそれなりにきれいに撮れるのに。uvccapture -vで調べてみた結果、BrightnessContrastSaturationGainの設定がおかしくなっていた。uvccaptureのソースを読んでみると、コマンドラインから前記のパラメータが指定されていない場合、v4l2ドライバへのioctlコールでパラメータリセットがかかる。そうなると、これがRPi固有の問題か、他のカーネルでも同じかわかんないけど、おかしな設定になってしまう。あとuvccaptureのソースを読んだついでに書いておくと、前記パラメータに0を指定すると無視されてリセットがかかり、やはりおかしな初期値が使われる。これはさすがにバグだと思う。

さて、UDOOを参考に
  • Brightness: 128
  • Contrast: 128
  • Saturation: 128
  • Gain: 1
で、RPiでもそれなりに素敵に撮れるようにできた。

でもまだ問題が残る。フォーカスである。

カメラの前に被写体として瓶を置いて撮ってみるものの、ピントが合ってない。さてどうしたものかと思っていろいろいじっていると、v4l2-ctlでフォーカスの設定ができそうなことに気づく。
$ v4l2-ctl --list-ctrls
...
                 focus_absolute (int)    : min=0 max=250 step=5 default=8189 value=0 flags=inactive
                     focus_auto (bool)   : default=1 value=1
...
これが使えるとしたら、UVCもなかなか気が利く。

まずはオートフォーカスをオフに。
$ v4l2-ctl --set-ctrl focus_auto=0
次にfocus_absoluteという値をいじってみる。今の設定値は
$ v4l2-ctl --get-ctrl focus_absolute
focus_absolute: 0
なので、ここから少しずつ刻みながら画像を確認してみる。
$ v4l2-ctl --set-ctrl focus_absolute=0
$ uvccapture -x1920 -y1080 -B128 -C128 -S128 -G1 -ofocus00.jpg
$ v4l2-ctl --set-ctrl focus_absolute=10
$ uvccapture -x1920 -y1080 -B128 -C128 -S128 -G1 -ofocus10.jpg
$ v4l2-ctl --set-ctrl focus_absolute=20
$ uvccapture -x1920 -y1080 -B128 -C128 -S128 -G1 -ofocus20.jpg
$ v4l2-ctl --set-ctrl focus_absolute=30
$ uvccapture -x1920 -y1080 -B128 -C128 -S128 -G1 -ofocus30.jpg
$ v4l2-ctl --set-ctrl focus_absolute=40
$ uvccapture -x1920 -y1080 -B128 -C128 -S128 -G1 -ofocus40.jpg
$ v4l2-ctl --set-ctrl focus_absolute=50
$ uvccapture -x1920 -y1080 -B128 -C128 -S128 -G1 -ofocus50.jpg
$ v4l2-ctl --set-ctrl focus_absolute=60
$ uvccapture -x1920 -y1080 -B128 -C128 -S128 -G1 -ofocus60.jpg
で、結果が下の画像。なおカメラから被写体までの距離は、チポトレソースが約10cm、シナモンシュガーが約20cm、ボトルのビールが約30cmです。(ちなみにこれらはアメリカのトレーダージョーで買い漁ってきた物。)

focus_absolute=0
focus_absolute=10
focus_absolute=20
focus_absolute=30
focus_absolute=40
focus_absolute=50
focus_absolute=60
撮影風景↓

まずfocus_absoluteに関してわかるのは、値が小さいほど無限遠側、大きいほどマクロ側のフォーカスとなること。それから10~30cm程度の近距離の被写体をうまく収める設定値はなさそう。10~40あたりの範囲で好みを調整するといいかもしれない。

オートフォーカスのときにどういう測距点を使っているのかわかりませんが、ちゃんと撮りたければマニュアルで設定してあげるほうがよさそうです。

2014年5月13日火曜日

MEncoderで動画変換

streamerコマンドを使って、Linuxコマンドラインでウェブカメラ録画をしてみた(関連記事)けど、うまいことエンコードできず無圧縮AVIのまま保存していたので、ファイルサイズがすごく大きい。

そこで、あとからでも圧縮できないかと思ってちょっと調べてみたところ、とりあえずMEncoderを使ってMPEG2にできた。

mencoderがインストールされていなければ、まずはインストール。
$ sudo apt-get install -y mencoder

で、AVI→MPEG2の圧縮が
$ mencoder input.avi -of mpeg -ovc lavc -lavcopts vcodec=mpeg1video  -oac copy -o output.mpg
でできた。元ファイルが320x240/10fpsの10秒のRGB24で約24MB、圧縮後が約820kBなので、だいたい1/30になった。

H.264とかもできたらいいなー。オプションとかいろいろ調べてみよう。

参考

Chapter 6. Basic usage of MEncoder - MPlayer - The Movie Player

ホワイトバランス設定してウェブカメラ録画

Linuxのコマンドラインでウェブカメラを使った動画撮影をする方法を昨日書いたんですが、若干ホワイトバランスが要調整という感じだった。ので、ホワイトバランス設定してから撮影する方法。

v4l2-ctlというツールを使います。インストールされていなければ
$ sudo apt-get install v4l-utils
でパッケージをインストール。

で、まずホワイトバランスを含め設定可能なパラメータの一覧を表示。
$ v4l2-ctl --list-ctrls
                     brightness (int)    : min=-64 max=64 step=1 default=0 value=0
                       contrast (int)    : min=0 max=64 step=1 default=32 value=32
                     saturation (int)    : min=0 max=128 step=1 default=67 value=67
                            hue (int)    : min=-40 max=40 step=1 default=0 value=0
 white_balance_temperature_auto (bool)   : default=1 value=1
                          gamma (int)    : min=72 max=150 step=1 default=110 value=110
                           gain (int)    : min=0 max=80 step=1 default=0 value=0
           power_line_frequency (menu)   : min=0 max=2 default=2 value=2
      white_balance_temperature (int)    : min=2800 max=6500 step=1 default=4600 value=4600 flags=inactive
                      sharpness (int)    : min=0 max=6 step=1 default=3 value=3
         backlight_compensation (int)    : min=0 max=2 step=1 default=1 value=1

現在の設定値の取得は
$ v4l2-ctl --get-ctrl white_balance_temperature
white_balance_temperature: 4600
オートホワイトバランスのON/OFF確認なら
$ v4l2-ctl --get-ctrl white_balance_temperature_auto
white_balance_temperature_auto: 1
でできる。

実際にホワイトバランスを設定してみる。オートホワイトバランスを切る必要があるので、white_balance_temperature_auto=0を入れる。で、色温度最低は
$ v4l2-ctl --set-ctrl=white_balance_temperature_auto=0,white_balance_temperature=2800
色温度最高なら
$ v4l2-ctl --set-ctrl=white_balance_temperature_auto=0,white_balance_temperature=6500
で設定できる。

あとは昨日書いた下記のコマンドで撮影してみると、違いがわかります。
$ streamer -c /dev/video0 -o test.avi -t 0:10 -s 320x240 -f rgb24

参考

Webcam settings on Ubuntu and Fedora Linux CLI from terminal - TechyTalk.info

2014年5月12日月曜日

Linuxコマンドラインでウェブカメラ動画撮影の実験

Raspberry PiのようなARMボードでも、x86マシンでも何でもいいんですが、ウェブカメラで動画撮影しようとして調べると、streamer、mencoder、gstreamer、v4l2-ctl、ffmpeg(avconv)などなど、いろんなツールがあるっぽい。ちょろっと試してみた結果、streamerでとりあえず録画できるやり方があったので、とりあえずメモ。
$ streamer -c /dev/video0 -o test.avi -t 0:10 -s 320x240 -f rgb24
avi / video: 24 bit TrueColor (LE: bgr) / audio: none
rate: queueing frame twice (18446511) -0.00s [0]
...
ただし、このコマンドだと無圧縮AVIになるので、すごくストレージ容量を食う。320x240サイズの10fpsが10秒で25MBくらい。より大きな解像度、高いフレームレート、長い時間で、と考えたら、おそろしいことに。
そこでstreamerのヘルプを見ると
$ streamer -h
...
movie writers:
...
  avi - Microsoft AVI (RIFF) format
    video formats:
      rgb15   15 bit TrueColor (LE)        [avi]
      rgb24   24 bit TrueColor (LE: bgr)   [avi]
      mjpeg   MJPEG (AVI)                  [avi]
      jpeg    JPEG (JFIF)                  [avi]
...
ということなのでMJPEGを試してみるんですが、
$ streamer -c /dev/video0 -o test.avi -t 0:10 -s 320x240 -f mjpeg
avi / video: MJPEG (AVI) / audio: none
no way to get: 320x240 MJPEG (AVI)
movie writer initialisation failed
となってしまう。何が足りないのかな。。
あとホワイトバランスも直さないとな。

なおウェブカメラの設定可能な解像度は下記コマンドで確認可能。
$ uvcdynctrl -d video0 -f

2014年5月7日水曜日

APTパッケージのソースを取得する。Raspberry Piで。

Raspberry PiのOS「Raspbian」で、apt-getでインストールするパッケージのソースを取得する方法。

いま手元で使っているバージョン(2014年1月版のイメージ、カーネル3.10.25+)だと、/etc/apt/sources.listに一行追加してやる必要がありました。
$ sudo vim /etc/apt/sources.list
deb http://mirrordirector.raspbian.org/raspbian/ wheezy main contrib non-free rpi
deb-src http://mirrordirector.raspbian.org/raspbian/ wheezy main contrib non-free rpi #この行を追加
これをしないと、「E: sources.list に 'ソース' URI を指定する必要があります」と言われます。

追加できたら、アップデート。
$ sudo apt-get update
あとはお好きなパッケージのソースをお落とし下さいませ、と。
$ apt-get source uvccapture streamer v4l-utils

参考

Raspbian Repository

2014年5月4日日曜日

crontab -eのエディターをVimに変更する

Raspberry Piでcorntab -eしたら、使い慣れないnanoが起動した。なので、vimに変えたい。

Ubuntuとかだと、select-editorコマンドで対話型のメニューから変更できるみたいですね。はじめてcrontab -eを使おうとしたときにも同様に選べます。

調べてみると、crontab -eのエディター起動はeditorコマンドが呼ばれてるっぽい。whereすると/usr/bin/editorにあるんですけど、これは/etc/alternatives/editorへのシンボリックリンク。さらにそれがエディタープログラム本体(/bin/nano)へのシンボリックリンクになっている。

Raspbianではselect-editorコマンドがないっぽいので、このシンボリックリンクを手動で変更してやります。
$ sudo ln -sf /usr/bin/vim /etc/alternatives/editor
既存のシンボリックリンクを強制上書きするため、lnコマンドに-fオプションをつけます。これでcrontab -eのエディタをVimに変更できました。

参考
How to change the default crontab editor - LinuxQuestions.org
シンボリックリンクの張替え - ブログ名は後で考える