GStreamer开发笔记（三）：测试gstreamer/v4l2+sdl2/v4l2+QtOpengl打摄像头延迟和内存

欧阳雪枫 · 2025-6-2 23:48:55

前言

前面测试了多种技术路线，本篇补全剩下的2种主流技术，v4l2+sdl2（偏底层），v4l2+QtOpengl（应用），v4l2+ffmpeg+QtQImage（Image的方式转图低于1ms，但是从yuv格式转到rgb格式需要ffmpeg进行转码耗时）。
Demo

注意

存在色彩空间不准确，不进行细究。
延迟和内存对比

步骤一：v4l2代码测试延迟和内存

没有找到命令行，只找到了v4l2-ctl可以查看和控制摄像头的参数。
看gsteamer的源头就是v4l2src，随手写个代码使用v4l2打开摄像头查看延迟，其中v4l2是个框架负责操作和捕获，无法直接进行渲染显示，本次使用了SDL进行显示。
注意：这里不对v4l2介绍，会有专门的专栏去讲解v4l2的多媒体开发，但是这里使用v4l2的代码写个简单的程序来打开。

sudo apt-get install libsdl2-dev libsdl2-2.0-0

复制代码

然后写代码，代码贴在Demo里面

步骤二：v4l2+QtOpenGL+memcpy复制一次

查看内存：

步骤三：v4l2+QtOpenGL+共享内存

最终总结

到这里，我们得出结论，gstreamer基本是最优秀的框架之一了，初步测试不是特别严谨，但是基本能反应情况（比如ffmpeg得fmplay本轮测试是最差，但是ffmpeg写代码可以进行ffmpeg源码和编程代码的优化，达到150ms左右，诸如这类情况不考虑）。
V4l2+SDL优于gstreamer优于ffmplayer优于v4l2+QtOpenGL优于cheese优于ffmpeg。
其中v4l2+SDL、gstreamer、fmplayer在内存占用上有点区别，延迟差不多130ms左右。Cheese和v4l2+QtOpenGL延迟差不多
到170ms。Ffmpeg的播放器延迟到500ms左右。
扩展

这里要注意，大部分低延迟内窥镜笔者接触的都是buffer叠显存的方式，少数厂家使用v4l2+QtOpenGL的方式，经过测试慢了一帧左右。
Demo：V4l2+SDL

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/mman.h>
#include <linux/videodev2.h>
#include <errno.h>
#include <SDL2/SDL.h>
#include <SDL2/SDL_pixels.h>
#define WIDTH 640
#define HEIGHT 480
int main() {
setbuf(stdout, NULL);
int fd;
struct v4l2_format fmt;
struct v4l2_requestbuffers req;
struct v4l2_buffer buf;
void *buffer_start;
unsigned int buffer_length;
// 打开摄像头设备
fd = open("/dev/video0", O_RDWR);
if (fd == -1) {
perror("打开摄像头设备失败");
return EXIT_FAILURE;
}
// 设置视频格式
memset(&fmt, 0, sizeof(fmt));
fmt.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
fmt.fmt.pix.width = WIDTH;
fmt.fmt.pix.height = HEIGHT;
fmt.fmt.pix.pixelformat = V4L2_PIX_FMT_YUYV;
fmt.fmt.pix.field = V4L2_FIELD_INTERLACED;
if (ioctl(fd, VIDIOC_S_FMT, &fmt) == -1) {
perror("设置视频格式失败");
close(fd);
return EXIT_FAILURE;
}
// 请求缓冲区
memset(&req, 0, sizeof(req));
req.count = 1;
req.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
req.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
if (ioctl(fd, VIDIOC_REQBUFS, &req) == -1) {
perror("请求缓冲区失败");
close(fd);
return EXIT_FAILURE;
}
// 映射缓冲区
memset(&buf, 0, sizeof(buf));
buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
buf.index = 0;
if (ioctl(fd, VIDIOC_QUERYBUF, &buf) == -1) {
perror("查询缓冲区失败");
close(fd);
return EXIT_FAILURE;
}
buffer_length = buf.length;
buffer_start = mmap(NULL, buffer_length, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, buf.m.offset);
if (buffer_start == MAP_FAILED) {
perror("映射缓冲区失败");
close(fd);
return EXIT_FAILURE;
}
// 将缓冲区放入队列
if (ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &buf) == -1) {
perror("缓冲区入队失败");
munmap(buffer_start, buffer_length);
close(fd);
return EXIT_FAILURE;
}
// 开始视频捕获
enum v4l2_buf_type type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
if (ioctl(fd, VIDIOC_STREAMON, &type) == -1) {
perror("开始视频捕获失败");
munmap(buffer_start, buffer_length);
close(fd);
return EXIT_FAILURE;
}
// 初始化 SDL
if (SDL_Init(SDL_INIT_VIDEO) < 0) {
fprintf(stderr, "SDL 初始化失败: %s\n", SDL_GetError());
munmap(buffer_start, buffer_length);
close(fd);
return EXIT_FAILURE;
}
SDL_Window *window = SDL_CreateWindow("V4L2 Camera", SDL_WINDOWPOS_UNDEFINED, SDL_WINDOWPOS_UNDEFINED, WIDTH, HEIGHT, 0);
if (!window) {
fprintf(stderr, "创建 SDL 窗口失败: %s\n", SDL_GetError());
SDL_Quit();
munmap(buffer_start, buffer_length);
close(fd);
return EXIT_FAILURE;
}
SDL_Renderer *renderer = SDL_CreateRenderer(window, -1, 0);
// SDL_PIXELFORMAT_YV12 = /**< Planar mode: Y + V + U (3 planes) */
// SDL_PIXELFORMAT_IYUV = /**< Planar mode: Y + U + V (3 planes) */
// SDL_PIXELFORMAT_YUY2 = /**< Packed mode: Y0+U0+Y1+V0 (1 plane) */
// SDL_PIXELFORMAT_UYVY = /**< Packed mode: U0+Y0+V0+Y1 (1 plane) */
// SDL_PIXELFORMAT_YVYU = /**< Packed mode: Y0+V0+Y1+U0 (1 plane) */
// SDL_Texture *texture = SDL_CreateTexture(renderer, SDL_PIXELFORMAT_YV12, SDL_TEXTUREACCESS_STREAMING, WIDTH, HEIGHT);
// SDL_Texture *texture = SDL_CreateTexture(renderer, SDL_PIXELFORMAT_IYUV, SDL_TEXTUREACCESS_STREAMING, WIDTH, HEIGHT);
SDL_Texture *texture = SDL_CreateTexture(renderer, SDL_PIXELFORMAT_YUY2, SDL_TEXTUREACCESS_STREAMING, WIDTH, HEIGHT);
// SDL_Texture *texture = SDL_CreateTexture(renderer, SDL_PIXELFORMAT_UYVY, SDL_TEXTUREACCESS_STREAMING, WIDTH, HEIGHT);
// SDL_Texture *texture = SDL_CreateTexture(renderer, SDL_PIXELFORMAT_YVYU, SDL_TEXTUREACCESS_STREAMING, WIDTH, HEIGHT);
int running = 1;
SDL_Event event;
while (running) {
// 处理事件
while (SDL_PollEvent(&event)) {
if (event.type == SDL_QUIT) {
running = 0;
}
}
// 捕获帧
memset(&buf, 0, sizeof(buf));
buf.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
buf.memory = V4L2_MEMORY_MMAP;
if (ioctl(fd, VIDIOC_DQBUF, &buf) == -1) {
perror("出队缓冲区失败");
break;
}
// 更新 SDL 纹理
SDL_UpdateTexture(texture, NULL, buffer_start, WIDTH);
// 渲染纹理
SDL_RenderClear(renderer);
SDL_RenderCopy(renderer, texture, NULL, NULL);
SDL_RenderPresent(renderer);
// 将缓冲区重新入队
if (ioctl(fd, VIDIOC_QBUF, &buf) == -1) {
perror("缓冲区入队失败");
break;
}
}
// 清理资源
SDL_DestroyTexture(texture);
SDL_DestroyRenderer(renderer);
SDL_DestroyWindow(window);
SDL_Quit();
munmap(buffer_start, buffer_length);
close(fd);
return EXIT_SUCCESS;
}

复制代码

Demo：V4l2+QtOpenGL+共享内存

[code]#include #include #include #include #include #include #include #include #include #include "DisplayOpenGLWidget.h"#include #include #define WIDTH 640#define HEIGHT 480#include #include //#define LOG qDebug()

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