Плохое качество изображения и высокая загрузка ЦП при потоковой передаче в высоком разрешении с использованием веб-камеры и VLC в Linux.

Вопрос или проблема

Я пытаюсь вести трансляцию с веб-камеры, но пока результаты не очень хорошие: все, что я транслирую в разрешении 320×240, выглядит хорошо, но как только я выбираю более высокое разрешение, качество изображения становится ужасным, а использование процессора зашкаливает.

Я использую камеру Logitech C525, которая заявляется как HD, и имеет родное разрешение 1280×720).

Если 1280×720 — это родное разрешение, то почему качество изображения такое ужасное?

Я использую VLC для трансляции и использую следующий конфигурационный файл vlm:

new camNumber2 broadcast enabled
setup camNumber2 input v4l2:///dev/video2:width:320:heigth:240
setup camNumber2 output #transcode{vcodec=mpeg4,acodec=none,vb=1000}:standard{access=http,mux=ogg,dst=0.0.0.0:8080}
control camNumber2 play

Как я уже сказал, как только я выбираю более высокое разрешение, качество падает до большой пиксельной каши.

Я подозреваю, что что-то не так с моими настройками видео входа, и VLC просто пытается масштабировать изображение до запрошенного разрешения, вместо того чтобы захватывать изображения в запрашиваемом разрешении.

У меня есть несколько наблюдений и предложений. Я не вижу ничего неправильного в ваших командах, но давайте попробуем найти решение.

Похоже, вы используете mpeg4, я рекомендую взглянуть на ЭТОТ список поддерживаемых VLC кодеков. Я рекомендую попробовать h265 или mp4v. При более внимательном рассмотрении я на самом деле не вижу mpeg4 в этом списке, так что это может быть вашей проблемой.
Какой процессор вы используете? Возможно, ваша система недостаточно мощная, чтобы транслировать 1280×720. Вы не упоминаете, какой у вас компьютер, и я просто хочу убедиться, что вы не пытаетесь сделать это на Raspberry Pi или чем-то подобном.
Попытайтесь сделать это через GUI. Я понимаю, что GUI может не быть конечным решением, но если мы сможем сделать это там, тогда мы знаем, что это возможно, и мы можем продолжить с аргументами CLI.
Попробуйте на другой ОС и компьютере. Получится ли у вас это на Windows и Linux, лучше ли работает одна из них? Снова же, это поможет исключить некоторые переменные о том, где находится проблема.
Маловероятно, но возможно, ваш USB шина перегружена, может быть, порт только USB 1, или у вас есть внешний жесткий диск на той же шине, который занимает всю пропускную способность.

Попробуйте некоторые из вышеуказанных вариантов, если найдете решение, укажите, какие из них сработали. Если всё еще не работает, опишите, что вы обнаружили.

Ответ или решение

Совсем неудовлетворительная картинка на экране и высокое потребление процессора при потоковой передаче в высоком разрешении с помощью веб-камеры и VLC в Linux — это распространенная проблема, с которой сталкиваются пользователи, использующие оборудование и программное обеспечение для выполнения сложных задач видеообработки. Давайте разберем возможные причины и решения этой проблемы, заглянув в детали конфигурации и системные особенности.

Теория

Качество видеоизображения и уровень использования процессора при потоковой передаче зависят от множества факторов. Основными из них являются:

Разрешение и качество видео: При увеличении разрешения видео (от 320×240 до 1280×720) значительно возрастает объем данных, требуемых для обработки, что может привести к увеличению нагрузки на процессор.
Кодек и настройки транскодирования: Используемые кодеки и параметры транскодирования играют ключевую роль в том, какую нагрузку будет испытывать процессор. Кодек MPEG4, используемый по умолчанию, может быть неэффективен для современных задач потоковой передачи.
Аппаратные возможности системы: Ограничения процессора или пропускной способности USB могут стать "узким местом", которое не позволяет системе обрабатывать поток данных в реальном времени.
Настройки VLC и V4L2: Неправильные параметры конфигурации могут быть причиной низкого качества изображения. Например, если входной поток конфигурируется на уровне 320×240, а затем увеличивается, то происходит интерполяция, ухудшающая качество изображения.

Примеры

Вы столкнулись с низким качеством изображения веб-камеры Logitech C525, которое падает при повышении разрешения до уровня ее заявленного HD потенциала (1280×720). Исходные настройки VLC, где вы используете кодек MPEG4 и стандартный вывод, могут быть недостаточными или некорректными для столь высоких разрешений.

Применение

Проверьте настройки входящего видеосигнала: Убедитесь, что камера изначально передает сигнал с разрешением 1280×720. Можно использовать v4l2-ctrl или аналогичные утилиты для настройки и проверки текущих параметров камеры в Linux.
Измените кодек и параметры транскодирования: Попробуйте использовать более эффективные кодеки, такие как H.264 или H.265. Они обеспечивают лучшую компрессию без значительных потерь качества и могут уменьшить нагрузку на процессор.

Пример конфигурации VLC:
```
setup camNumber2 output #transcode{vcodec=h264,acodec=none,vb=1000}:standard{access=http,mux=ogg,dst=0.0.0.0:8080}
```
Оптимизация аппаратного окружения:
- Убедитесь, что ваша система оснащена достаточными мощностями процессора. Если она работает на минимально совместимом оборудовании, например Raspberry Pi, улучшение результатов может быть ограничено.
- Проверьте пропускную способность USB-порта, к которому подключена камера. Камеры высокого разрешения могут требовать USB 2.0 или выше. Избегайте использования одноразветвительных USB-концентраторов.
Диагностики и тестирование на другой платформе:
- Попытайтесь использовать VLC GUI для настройки потоковой передачи, чтобы увидеть, изменится ли ситуация. Это может дать вам возможность более детальной настройки параметров.
- Проверьте работу системы на другой ОС или компьютере для исключения возможных системных ограничений.
Расширенные настройки и отладка:
- Используйте команды htop или top, чтобы мониторить нагрузку на процессор во время потоковой передачи. Это поможет определить, перегружен ли процессор и какая программа загружает его больше всего.
- Исследуйте возможность изменения частоты кадров (fps), которые также могут значительно влиять на нагрузку на процессор при высоком разрешении.

Следуя этим рекомендациям, вы сможете диагностировать и исправить проблемы с качеством изображения и высокой загрузкой процессора при потоковой передаче видео с веб-камеры через VLC в Linux. Важно комплексно подходить к вопросу оптимизации как программного, так и аппаратного обеспечения для достижения наилучшего результата.