v4l2loopback

ウェブカメラ設定

プロジェクトのリポジトリより:

v4l2loopback - V4L2 ループバックデバイスを作成するためのカーネルモジュール

このモジュールにより、"仮想ビデオデバイス"を作成することができます。通常の (v4l2) アプリケーションは仮想ビデオデバイスを通常のビデオデバイスかのように読み取りますが、ビデオはキャプチャカードなどから読み取られずに他のアプリケーションによって生成されます。

インストール

v4l2loopback-dkms パッケージに加えて対象のカーネルのヘッダーファイルもインストールしてください (Dynamic Kernel Module Support#インストールを参照)。例えば、デフォルトの linux カーネルの場合、ヘッダファイルは linux-headers です。他のカーネルにはそれぞれのヘッダファイルパッケージがあります

コマンドラインユーティリティは v4l2loopback-utils と v4l-utils によって提供されています。

この記事で紹介している使用例の多くは ffmpeg も使用します。

カーネルモジュールをロードする

v4l2loopback カーネルモジュールは Dynamic Kernel Module Support でロードすることができます:

# modprobe v4l2loopback

v4l2-ctl を使って全てのビデオデバイスを一覧表示することができます。v4l2loopback デバイスが新たに現れるはずです:

$ v4l2-ctl --list-devices

v4l2loopback は、デバイスの作成に関する様々なオプションを指定してロードすることができます:

# modprobe v4l2loopback video_nr=9 card_label=Video-Loopback exclusive_caps=1

このコマンドにより、/dev/video9 がループバックデバイスとして作成されます。exclusive_caps=1 は一部の Chromium/WebRTC ベースのアプリケーション (jitsi-meet-desktop-bin^AUR や zoom^AUR など) で必要です。その他のオプションは公式のドキュメントで確認できます。

モジュールがすでにロードされている場合、上記のコマンドを実行してもおそらく何も起こりません。モジュールをまずアンロードし、その後にロードし直す必要があります:

# modprobe -r v4l2loopback

詳細はカーネルモジュール#手動でモジュールを扱うを参照してください。

ヒント: 公式のドキュメントで説明されているように、v4l2loopback-ctl を使うことでカーネルモジュールを再ロードすることなくデバイスを動的に管理することもできます。

devices 引数を使うことで、複数のループバックデバイスを作成することができます。それぞれのデバイスのオプションはコンマで区切って指定します。以下のコマンドは、exclusive_caps が有効化された 3 つのループバックデバイスを作成します。ループデバイスは、/dev/video8、/dev/video9、そして利用可能な最初の /dev/videoX となります。

# modprobe v4l2loopback devices=3 video_nr=8,9 exclusive_caps=1,1,1 card_label="Loopback-1,Loopback-2,Loopback-3"

システムを再起動するとモジュールがアンロードされてしまいますが、起動時にカスタムのデバイスオプションを指定してモジュールを自動的にロードさせることができます。これは、ループバックデバイスが内部ウェブカメラとして使用されている場合に便利です。詳細はカーネルモジュール#モジュールの自動ロードと公式のドキュメントを参照してください。

v4l2loopback のビデオフィードを見る

ノート: v4l2loopback ビデオデバイスは、#使用例のようにストリームがそのビデオデバイスにパイプで接続されている場合にのみ、ビデオを出力します。さもないと、多くのアプリケーションはそのビデオデバイスを検出すらしません。

ループバックデバイス /dev/video0 は、ffplay (ffmpeg に同梱) や mpv、gst-launch (gstreamer に同梱) を使ってプレビューすることができます:

$ ffplay /dev/video0

$ mpv av://v4l2:/dev/video0

$ gst-launch-1.0 -v v4l2src device=/dev/video0 ! glimagesink

#カーネルモジュールをロードするで説明されている通り、exclusive_caps=1 を使えば、Chromium や jitsi-meet-desktop-bin^AUR や zoom^AUR といったアプリケーションはループバックデバイスを仮想ウェブカメラとして使用することができるようになるはずです (ビデオストリームがそのループバックデバイスにパイプで接続されている限り)。webcamtests.com でブラウザで仮想ウェブカメラをテストできます。

ウェブカメラ#アプリケーションも参照してください。

ヒント: ビデオストリームをビデオデバイスにパイプで接続したが、アプリケーションがそのデバイスを検出しない場合、exclusive_caps=1 がある状態とない状態で試してください。

ノート:

Firefox では他の様々な問題が報告されています。
skypeforlinux-stable-bin^AUR は仮想デバイスを検出するが、黒画面が出力されると報告されています。

使用例

ノート: v4l2loopback デバイスは v4l2 デバイスとして扱うことができるので、多くのアプリケーションがこれらのデバイスを使用することができます。v4l2 デバイスに関する詳細はウェブカメラ設定の記事を参照してください。

一般に、FFmpeg は v4l2loopback と組み合わせて使うと非常に便利です。FFmpeg は、ffmpeg の引数 -vf format=yuv420p -f v4l2 を使用することにより、様々な入力ストリームを広くサポートされている yuv420p ピクセルフォーマットにトランスコードし、その出力を v4l2loopback デバイスにパイプで接続できるからです。以下の例を参照してください。

また、FFmpeg は v4l2loopback デバイスを入力ストリームとして使用することもできます。FFmpeg#ウェブカメラの録画を参照してください。

GStreamer もまた、v4l2loopback デバイスをソースやシンクとして使用することができます。

その他の例はv4l2loopback の公式 wikiにあります。

ヒント: PipeWire は新しい低レベルなマルチメディアフレームワークであり、v4l2loopback を使ってできることのいくつかは PipeWire を使っても行うことができます。

スクリーンキャスト

以下は、仮想ウェブカメラとして使用できる v4l2 ループバックデバイスにスクリーンをストリーミングして、画面共有を実装する例です。

FFmpeg を使って X11 をキャストする

ノート: ここでは、exclusive_caps=1 で#カーネルモジュールをロードする必要があり、作成されたビデオデバイスは /dev/video0 であると仮定します。

FFmpeg を使用することにより、X11 ディスプレイ上の領域を選択して、その領域を v4l2 ループバックデバイスへストリーミングすることができます:

$ ffmpeg -f x11grab -select_region 1 -show_region 1 -framerate 25 -i $DISPLAY -vf format=yuv420p -f v4l2 /dev/video0

全ての引数説明は x11grab docs を参照してください。

wf-recorder を使って Wayland をキャストする

ノート:

別のアプローチは PipeWire#WebRTC 画面共有を参照してください。
ここでは、exclusive_caps=1 で#カーネルモジュールをロードする必要があり、作成されたビデオデバイスは /dev/video0 であると仮定します。

wf-recorder (または wf-recorder-git^AUR) をインストールしてください。wf-recorder で画面の録画を開始し、映像を v4l2 ループバックデバイスにストリーミングするには、以下を使用してください:

$ wf-recorder --muxer=v4l2 --codec=rawvideo --file=/dev/video0 -x yuv420p

Unknown V4L2 pixel format equivalent for rgb0 というエラーが発生した場合、--force-yuv または -t を付けて wf-recorder を実行して、GPU へデータを送る前にデータから yuv フォーマットへの変換を強制してください。[1]

特定の領域のみをスクリーンキャストする

警告: この方法では、ウィンドウがリサイズされた後も共有される領域が変わらないため、個々のアプリケーションの画面共有を適切に実装することはできません。

先のセクションで説明した通り、slurp で領域を選択しておくことにより、wf-recorder は画面の一部分のみを録画することができます。この機能を使って仮想ビデオデバイスを介して特定の領域/アプリケーションウィンドウを共有するには、以下の修正されたコマンドを使って画面の録画を開始してください:

$ wf-recorder -g "$(slurp)" --muxer=v4l2 --codec=rawvideo --file=/dev/video0 -x yuv420p

gPhoto でフォトカメラをウェブカメラとして使う

ノート: ここでは、exclusive_caps=1 で#カーネルモジュールをロードする必要があり、作成されたビデオデバイスは /dev/video0 であると仮定します。

gPhoto がインストールされていて、あなたのカメラで動作可能である場合、gphoto2 と FFmpeg を使ってカメラのライブビューストリームを v4l2 ループバックデバイスにパイプで接続することができます:

$ gphoto2 --stdout --capture-movie | ffmpeg -i - -vf format=yuv420p -f v4l2 /dev/video0

トラブルシューティングは gPhoto#トラブルシューティングを参照してください。この方法は、official gPhoto のウェブサイトにリストアップされているライブビュー機能を搭載している全てのカメラでうまく行くはずです。

ネットワークストリームをウェブカメラとして使う

ノート: This requires #Loading the kernel module with exclusive_caps=1 and assumes the created video device is /dev/video0.

FFmpeg can be used to capture a network stream and pipe it to a v4l2 loopback device:

$ ffmpeg -i http://ip_address:port/video -vf format=yuv420p -f v4l2 /dev/video0

Android デバイスをウェブカメラとして使う

On Android IP Webcam can be used to broadcast a network video stream. Then the command above can be used to pipe it into a v4l2 loopback device and use it like a webcam. IP Webcam defaults to port 8080.

Depending on the network connection, the network stream over WiFi might have a lot of latency and could be stuttering. If you have Android Debug Bridge configured with your computer and the Android device, it is possible to tunnel the stream over a USB cable using adb forward, which provides a more stable connection:

$ adb wait-for-usb-device && adb forward tcp:8080 tcp:8080 && ffmpeg -i http://127.0.0.1:8080/video -vf format=yuv420p -f v4l2 /dev/video0

ヒント: An other option is Iriun with iriunwebcam-bin^AUR.

トラブルシューティング

Firefox

Firefox がビデオストリームを読み込むことができず、AbortError: Starting video failed のようなメッセージが出力される場合、v4l2compat.so をプリロードしてみてください:

$ LD_PRELOAD=/usr/lib/v4l1compat.so firefox

ioctl(VIDIOC_G_FMT)

ffmpeg でビデオデバイスを使おうとしたときに ioctl(VIDIOC_G_FMT) エラーが発生する場合、カーネルモジュールを一旦アンロードし、再びロードし直してみてください。 [2]

参照