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视频数据获取功能

视频获取功能需要ISP、MIPI Rx、VI等多个功能模块配合才能实现，本节介绍视频数据获取功能的总体接口调用流程、各功能模块的接口调用流程及注意事项。

当前需通过以下功能模块的配合实现视频数据获取功能：

  • ISP系统控制

    系统控制部分用于注册3A算法、注册Sensor驱动、初始化ISP firmware、运行ISP firmware、退出ISP firmware、配置ISP属性等功能。

  • MIPI Rx ioctl命令字

    MIPI Rx是一个支持多种差分视频输入接口的采集单元，通过combo-PHY接收MIPI/LVDS/sub-LVDS/HiSPi接口的数据，通过不同的功能模式配置，MIPI Rx可以支持多种速度和分辨率的数据传输需求，支持多种外部输入设备。

  • VI（Video Input）

    VI模块捕获视频图像，可对其做裁剪、防抖、颜色优化、亮度优化、噪声去除等处理，并输出YUV或RAW格式的图像数据。

总体接口调用流程

接口调用流程说明如下：

  1. 调用hi_mpi_sys_init接口初始化媒体数据处理系统。
  2. 使用MIPI Rx ioctl命令字初始化MIPI/Sensor硬件对接信息，接口调用流程请参见初始化MIPI/Sensor硬件对接信息。
  3. 使用VI（Video Input）功能接口初始化VI模块，接口调用流程请参见初始化VI视频输入模块。
  4. 使用ISP（Image Signal Processing）系统控制接口初始化并运行ISP模块，接口调用流程请参见初始化并运行ISP图像信号处理模块。
  5. 使用VI功能接口获取已处理的图像数据，接口调用流程请参见获取已处理的图像数据。
  6. 使用ISP功能接口释放ISP模块资源，接口调用流程请参见释放ISP图像信号处理模块资源。
  7. 使用VI功能接口释放VI模块资源，接口调用流程请参见释放VI视频输入模块资源。
  8. 使用MIPI Rx ioctl命令字退出MIPI/Sensor硬件，接口调用流程请参见退出MIPI/Sensor硬件。
  9. 调用hi_mpi_sys_exit接口释放媒体数据处理系统资源。

初始化MIPI/Sensor硬件对接信息

  1. 使用HI_MIPI_SET_HS_MODE命令字设置模式。
  2. 使用HI_MIPI_ENABLE_MIPI_CLOCK命令字打开MIPI时钟。
  3. 使用HI_MIPI_RESET_MIPI命令字复位Sensor所对接的MIPI。
  4. （可选）使用HI_MIPI_CONFIG_SENSOR_CLOCK命令字配置Sensor时钟。
  5. （可选）使用HI_MIPI_ENABLE_SENSOR_CLOCK命令字打开Sensor时钟。
  6. 使用HI_MIPI_RESET_SENSOR命令字复位Sensor。
  7. 使用HI_MIPI_SET_DEV_ATTR命令字配置MIPI Rx/设备属性。
  8. 使用HI_MIPI_UNRESET_MIPI命令字撤销复位MIPI。
  9. 使用HI_MIPI_UNRESET_SENSOR命令字撤销复位Sensor。

初始化VI视频输入模块

不同数据来源、不同数据格式、不同模式，初始化VI视频输入模块的流程不同。

处理方式

接口调用流程

流程说明

从Sensor传入数据，若要获取YUV格式的数据，则通过VI通道处理，线性模式

  1. 依次调用hi_mpi_vi_set_dev_attr、hi_mpi_vi_enable_dev接口，完成VI设备的属性配置并使能。
  2. 调用hi_mpi_vi_set_dev_bind_pipe接口，完成设备和PIPE的绑定关系设置。
  3. 依次调用hi_mpi_vi_create_pipe、hi_mpi_vi_start_pipe接口，创建并启动VI PIPE。需要合理设置hi_vi_pipe_attr.depth队列深度，队列深度越大，抗抖动性越好，建议设置为3或以上值。
  4. 依次调用hi_mpi_vi_set_chn_attr、hi_mpi_vi_enable_chn接口，完成VI通道的属性配置并使能。需要合理设置hi_vi_chn_attr.depth队列深度，该队列深度除了要考虑VI内部处理预留内存外，还需结合用户自己的图像业务处理时长（从用户调用hi_mpi_vi_get_chn_frame接口取走图像资源，到用户调用hi_mpi_vi_release_chn_frame接口归还图像资源的时间间隔），合理设置队列深度大小。

从Sensor传入数据，若要获取YUV格式的数据，则通过VI通道处理，WDR模式

相对于普通线性模式，WDR模式下，Sensor模组会通过长短曝光方式同时产生两帧图像数据，VI需要创建两个PIPE资源，并将两个PIPE绑定到同一个VI设备上，分别接收和处理对应的长短曝光帧图像，然后在主PIPE对应的通道中，输出长短曝光融合后的图像数据。所以，接口调用流程存在如下差异：

  1. 需要调用hi_mpi_vi_set_dev_bind_pipe，将同一个Sensor设备的图像数据，绑定到两个Pipe上去，按示例图，将DEV0设备绑定到PIPE0和PIPE1上。
  2. 需要通过接口hi_mpi_vi_create_pipe、hi_mpi_vi_start_pipe创建并启动两个PIPE，按示例图，创建了PIPE0和PIPE1，其中PIPE0作为主PIPE，接收并处理短曝光帧，PIPE1作为从PIPE，接收并处理长曝光帧。
    说明：

    WDR模式下，pipe0和pipe1为一组，pipe0为主pipe，pipe1和pipe2为一组，pipe1为主pipe。

  3. 只需启动主PIPE上的通道，从PIPE上的通道可不使能，节省资源。

若要获取RAW格式的数据，则通过VI PIPE处理

  1. 调用hi_mpi_vi_set_dev_attr、hi_mpi_vi_enable_dev接口，完成VI设备的属性配置并使能。
  2. 调用hi_mpi_vi_set_dev_bind_pipe接口，完成设备和Pipe的绑定关系设置。
  3. 调用接口hi_mpi_vi_create_pipe创建PIPE。
    1. 如果用户只需要获取RAW图，不需要图像经过VI处理和转换，则在hi_mpi_vi_create_pipe创建pipe时，可执行以下操作：
      1. 将pipe_bypass_mode设置为HI_VI_PIPE_BYPASS_BE，不经过ISP BE处理。
      2. 设置hi_vi_pipe_attr.depth大小为hi_vi_dump_attr.depth，除了dump所需图像队列外，不额外申请多余的图像资源。
      3. 需要调用hi_mpi_vi_set_chn_attr，不需要调用hi_mpi_vi_enable_chn接口使能VI通道。
    2. 如果用户除了获取RAW图，还需要继续将图像送给VI处理和转换，则
      1. 在hi_mpi_vi_create_pipe创建pipe时，需要合理设置hi_vi_pipe_attr.depth的值，该值需要考虑在hi_vi_dump_attr.depth大小的基础上，额外预留部分VI PIPE内部处理所需队列深度，一般为hi_vi_dump_attr.depth + 3。
      2. 需要继续调用hi_mpi_vi_set_chn_attr、hi_mpi_vi_enable_chn接口，使能VI通道，并调用接口hi_mpi_vi_get_chn_frame获取VI处理后的图像结果数据并处理，处理完成后调用hi_mpi_vi_release_chn_frame接口释放对应图像的内存资源。
  4. 要调用接口hi_mpi_vi_set_pipe_frame_dump_attr设置采图所需预留的图像队列深度。
  5. 调用hi_mpi_vi_start_pipe接口启动PIPE。

由用户指定RAW图数据，VI PIPE灌入并处理，获取YUV图

用户回灌图片场景，图片的数据来源不再是外部的摄像头设备，但因为当前版本还不支持虚拟pipe，只能通过物理pipe进行灌图，所以即使数据不从Sensor输入，仍旧需要设置对应dev并调用hi_mpi_vi_set_dev_bind_pipe接口做dev和pipe的绑定。

  1. 调用hi_mpi_vi_create_pipe接口创建PIPE。
  2. 调用hi_mpi_vi_set_pipe_frame_source接口将PIPE的图像数据来源设置为VI_PIPE_FRAME_SOURCE_USER。
  3. 调用hi_mpi_vi_start_pipe接口启动PIPE。
  4. 调用hi_mpi_vi_set_chn_attr、hi_mpi_vi_enable_chn接口，完成VI通道的属性配置并使能。
  5. 开始循环发送用户指定的图片数据。
    1. 调用hi_mpi_vi_pipe_get_buffer获取空闲的图像数据，所能获取的最大可用内存数量由hi_mpi_vi_create_pipe接口下发的hi_vi_pipe_attr.depth属性决定。
    2. 成功获取到可用的内存资源后，将需要灌入的图像数据写入返回的内存地址中，内存地址为hi_mpi_vi_pipe_get_buffer接口返回的frame_info.v_frame.virt_addr[0]，然后调用接口hi_mpi_vi_send_pipe_raw发送RAW图数据。
    3. hi_mpi_vi_send_pipe_raw发送数据成功后，需要及时调用hi_mpi_vi_pipe_release_buffer接口，释放内存资源。
    4. 图示为用户发送bayer格式图像的流程，如果用户需要发送YUV格式数据，则需要在调用hi_mpi_vi_create_pipe接口创建pipe时，指定像素格式pixel_format为YUV，并将isp_bypass设置为true，并将接口hi_mpi_vi_send_pipe_raw修改为hi_mpi_vi_send_pipe_yuv。当前版本支持发送的YUV图像格式为：HI_PIXEL_FORMAT_YVU_SEMIPLANAR_422、HI_PIXEL_FORMAT_YVU_SEMIPLANAR_420、HI_PIXEL_FORMAT_YUV_400。

初始化并运行ISP图像信号处理模块

  1. 调用hi_mpi_isp_sensor_reg_callback接口注册Sensor驱动通用算法。
  2. （可选）调用hi_mpi_ae_sensor_reg_callback接口、hi_mpi_awb_sensor_reg_callback接口注册系统内置的Sensor驱动AE、AWB算法。

    此处用户可以根据需求注册自定义的算法。

  3. （可选）调用hi_mpi_ae_register接口、hi_mpi_awb_register接口初始化系统内置的2A算法。

    此处用户可以根据需求注册自定义的算法。

  4. 调用hi_mpi_isp_mem_init接口初始化ISP内部资源。
  5. 调用hi_mpi_isp_set_pub_attr接口初始化算法模块。
  6. 调用hi_mpi_isp_init接口初始化ISP firmware。
  7. 启用单独线程，调用hi_mpi_isp_run接口运行ISP算法的调度业务主流程。

获取已处理的图像数据

  • 获取YUV数据

    VI图像处理完成后，可在对应的VI通道上获取已完成图像并进行相关处理，典型接口调用流程如下：
    1. （可选）通过系统文件句柄+select/epoll等待机制，等待图像处理完成事件，可通过hi_mpi_vi_get_chn_fd接口获取指定通道的系统文件句柄，然后获取并处理完一帧图像数据后，会唤醒系统的select/epoll读等待请求。
    2. 调用hi_mpi_vi_get_chn_frame接口，获取已处理完成的图像数据。此时图像数据对应内存资源会自动被用户占用，用户必须在处理完图像数据后，调用hi_mpi_vi_release_chn_frame接口释放对应图像的内存资源。
    3. 如果用户通过hi_mpi_vi_get_chn_frame接口获取到图像数据后，要再发布给其他进程使用，则可通过返回的hi_video_frame.user_data[0]得到acltdtBuf句柄，再结合acl的共享buf管理接口(如acltdtCopyBufRef)以及共享队列管理接口(如acltdtEnqueue)将对象发布给其他进程使用。
  • 获取RAW数据

    VI图像处理完成后，可在对应的VI PIPE上获取已完成图像并进行相关处理，典型接口调用流程如下：
    1. （可选）通过系统文件句柄+select/epoll等待机制，等待图像处理完成事件，可通过hi_mpi_vi_get_pipe_fd接口获取指定通道的系统文件句柄，当后台获取并处理完一帧图像数据后，会唤醒系统的select/epoll读等待请求。
    2. 调用hi_mpi_vi_get_pipe_frame接口，获取已处理完成的图像数据。此时图像数据对应内存资源会自动被用户占用，用户必须在处理完图像数据后，调用hi_mpi_vi_release_pipe_frame接口释放对应图像的内存资源。
    3. 如果用户通过hi_mpi_vi_get_pipe_frame接口获取到图像数据后，要再发布给其他进程使用，则可通过返回的hi_video_frame.user_data[0]得到acltdtBuf句柄，再结合acl的共享buf管理接口(如acltdtCopyBufRef)以及共享队列管理接口(如acltdtEnqueue)将对象发布给其他进程使用。

释放ISP图像信号处理模块资源

  1. 调用hi_mpi_isp_exit接口去初始化ISP firmware。
  2. 调用hi_mpi_ae_unregister接口、hi_mpi_awb_unregister接口去初始化2A算法。
  3. 调用hi_mpi_ae_sensor_unreg_callback接口、hi_mpi_awb_sensor_unreg_callback接口取消注册Sensor驱动AE、AWB算法。
  4. 调用hi_mpi_isp_sensor_unreg_callback接口取消注册Sensor驱动通用算法。

释放VI视频输入模块资源

  1. 调用hi_mpi_vi_disable_chn接口关闭VI通道。
  2. 依次调用hi_mpi_vi_stop_pipe、hi_mpi_vi_destroy_pipe接口停止并销毁VI PIPE。
  3. 调用hi_mpi_vi_disable_dev接口关闭VI设备。

退出MIPI/Sensor硬件

  1. 使用HI_MIPI_RESET_SENSOR命令字复位Sensor。
  2. 使用HI_MIPI_DISABLE_SENSOR_CLOCK命令字关闭Sensor所连接的时钟。
  3. 使用HI_MIPI_RESET_MIPI命令字复位Sensor所对接的MIPI。
  4. 使用HI_MIPI_DISABLE_MIPI_CLOCK关闭MIPI。