Documentation/video4linux/ibmcam.txt

   1 README for Linux device driver for the IBM "C-It" USB video camera
   2
   3 INTRODUCTION:
   4
   5 This driver does not use all features known to exist in
   6 the IBM camera. However most of needed features work well.
   7
   8 This driver was developed using logs of observed USB traffic
   9 which was produced by standard Windows driver (c-it98.sys).
  10 I did not have data sheets from Xirlink.
  11
  12 Video formats:
  13       128x96  [model 1]
  14       176x144
  15       320x240 [model 2]
  16       352x240 [model 2]
  17       352x288
  18 Frame rate: 3 - 30 frames per second (FPS)
  19 External interface: USB
  20 Internal interface: Video For Linux (V4L)
  21 Supported controls:
  22 - by V4L: Contrast,  Brightness, Color, Hue
  23 - by driver options: frame rate, lighting conditions, video format,
  24                      default picture settings, sharpness.
  25
  26 SUPPORTED CAMERAS:
  27
  28 Xirlink "C-It" camera, also known as "IBM PC Camera".
  29 The device uses proprietary ASIC (and compression method);
  30 it is manufactured by Xirlink. See http://xirlinkwebcam.sourceforge.net,
  31 http://www.ibmpccamera.com, or http://www.c-itnow.com/ for details and pictures.
  32
  33 This very chipset ("X Chip", as marked at the factory)
  34 is used in several other cameras, and they are supported
  35 as well:
  36
  37 - IBM NetCamera
  38 - Veo Stingray
  39
  40 The Linux driver was developed with camera with following
  41 model number (or FCC ID): KSX-XVP510. This camera has three
  42 interfaces, each with one endpoint (control, iso, iso). This
  43 type of cameras is referred to as "model 1". These cameras are
  44 no longer manufactured.
  45
  46 Xirlink now manufactures new cameras which are somewhat different.
  47 In particular, following models [FCC ID] belong to that category:
  48
  49 XVP300 [KSX-X9903]
  50 XVP600 [KSX-X9902]
  51 XVP610 [KSX-X9902]
  52
  53 (see http://www.xirlink.com/ibmpccamera/ for updates, they refer
  54 to these new cameras by Windows driver dated 12-27-99, v3005 BETA)
  55 These cameras have two interfaces, one endpoint in each (iso, bulk).
  56 Such type of cameras is referred to as "model 2". They are supported
  57 (with exception of 352x288 native mode).
  58
  59 Some IBM NetCameras (Model 4) are made to generate only compressed
  60 video streams. This is great for performance, but unfortunately
  61 nobody knows how to decompress the stream :-( Therefore, these
  62 cameras are *unsupported* and if you try to use one of those, all
  63 you get is random colored horizontal streaks, not the image!
  64 If you have one of those cameras, you probably should return it
  65 to the store and get something that is supported.
  66
  67 Tell me more about all that "model" business
  68 --------------------------------------------
  69
  70 I just invented model numbers to uniquely identify flavors of the
  71 hardware/firmware that were sold. It was very confusing to use
  72 brand names or some other internal numbering schemes. So I found
  73 by experimentation that all Xirlink chipsets fall into four big
  74 classes, and I called them "models". Each model is programmed in
  75 its own way, and each model sends back the video in its own way.
  76
  77 Quirks of Model 2 cameras:
  78 -------------------------
  79
  80 Model 2 does not have hardware contrast control. Corresponding V4L
  81 control is implemented in software, which is not very nice to your
  82 CPU, but at least it works.
  83
  84 This driver provides 352x288 mode by switching the camera into
  85 quasi-352x288 RGB mode (800 Kbits per frame) essentially limiting
  86 this mode to 10 frames per second or less, in ideal conditions on
  87 the bus (USB is shared, after all). The frame rate
  88 has to be programmed very conservatively. Additional concern is that
  89 frame rate depends on brightness setting; therefore the picture can
  90 be good at one brightness and broken at another! I did not want to fix
  91 the frame rate at slowest setting, but I had to move it pretty much down
  92 the scale (so that framerate option barely matters). I also noticed that
  93 camera after first powering up produces frames slightly faster than during
  94 consecutive uses. All this means that if you use 352x288 (which is
  95 default), be warned - you may encounter broken picture on first connect;
  96 try to adjust brightness - brighter image is slower, so USB will be able
  97 to send all data. However if you regularly use Model 2 cameras you may
  98 prefer 176x144 which makes perfectly good I420, with no scaling and
  99 lesser demands on USB (300 Kbits per second, or 26 frames per second).
 100
 101 Another strange effect of 352x288 mode is the fine vertical grid visible
 102 on some colored surfaces. I am sure it is caused by me not understanding
 103 what the camera is trying to say. Blame trade secrets for that.
 104
 105 The camera that I had also has a hardware quirk: if disconnected,
 106 it needs few minutes to "relax" before it can be plugged in again
 107 (poorly designed USB processor reset circuit?)
 108
 109 [Veo Stingray with Product ID 0x800C is also Model 2, but I haven't
 110 observed this particular flaw in it.]
 111
 112 Model 2 camera can be programmed for very high sensitivity (even starlight
 113 may be enough), this makes it convenient for tinkering with. The driver
 114 code has enough comments to help a programmer to tweak the camera
 115 as s/he feels necessary.
 116
 117 WHAT YOU NEED:
 118
 119 - A supported IBM PC (C-it) camera (model 1 or 2)
 120
 121 - A Linux box with USB support (2.3/2.4; 2.2 w/backport may work)
 122
 123 - A Video4Linux compatible frame grabber program such as xawtv.
 124
 125 HOW TO COMPILE THE DRIVER:
 126
 127 You need to compile the driver only if you are a developer
 128 or if you want to make changes to the code. Most distributions
 129 precompile all modules, so you can go directly to the next
 130 section "HOW TO USE THE DRIVER".
 131
 132 The ibmcam driver uses usbvideo helper library (module),
 133 so if you are studying the ibmcam code you will be led there.
 134
 135 The driver itself consists of only one file in usb/ directory:
 136 ibmcam.c. This file is included into the Linux kernel build
 137 process if you configure the kernel for CONFIG_USB_IBMCAM.
 138 Run "make xconfig" and in USB section you will find the IBM
 139 camera driver. Select it, save the configuration and recompile.
 140
 141 HOW TO USE THE DRIVER:
 142
 143 I recommend to compile driver as a module. This gives you an
 144 easier access to its configuration. The camera has many more
 145 settings than V4L can operate, so some settings are done using
 146 module options.
 147
 148 To begin with, on most modern Linux distributions the driver
 149 will be automatically loaded whenever you plug the supported
 150 camera in. Therefore, you don't need to do anything. However
 151 if you want to experiment with some module parameters then
 152 you can load and unload the driver manually, with camera
 153 plugged in or unplugged.
 154
 155 Typically module is installed with command 'modprobe', like this:
 156
 157 # modprobe ibmcam framerate=1
 158
 159 Alternatively you can use 'insmod' in similar fashion:
 160
 161 # insmod /lib/modules/2.x.y/usb/ibmcam.o framerate=1
 162
 163 Module can be inserted with camera connected or disconnected.
 164
 165 The driver can have options, though some defaults are provided.
 166
 167 Driver options: (* indicates that option is model-dependent)
 168
 169 Name            Type            Range [default] Example
 170 --------------  --------------  --------------  ------------------
 171 debug           Integer         0-9 [0]         debug=1
 172 flags           Integer         0-0xFF [0]      flags=0x0d
 173 framerate       Integer         0-6 [2]         framerate=1
 174 hue_correction  Integer         0-255 [128]     hue_correction=115
 175 init_brightness Integer         0-255 [128]     init_brightness=100
 176 init_contrast   Integer         0-255 [192]     init_contrast=200
 177 init_color      Integer         0-255 [128]     init_color=130
 178 init_hue        Integer         0-255 [128]     init_hue=115
 179 lighting        Integer         0-2* [1]        lighting=2
 180 sharpness       Integer         0-6* [4]        sharpness=3
 181 size            Integer         0-2* [2]        size=1
 182
 183 Options for Model 2 only:
 184
 185 Name            Type            Range [default] Example
 186 --------------  --------------  --------------  ------------------
 187 init_model2_rg  Integer         0..255 [0x70]   init_model2_rg=128
 188 init_model2_rg2 Integer         0..255 [0x2f]   init_model2_rg2=50
 189 init_model2_sat Integer         0..255 [0x34]   init_model2_sat=65
 190 init_model2_yb  Integer         0..255 [0xa0]   init_model2_yb=200
 191
 192 debug           You don't need this option unless you are a developer.
 193                 If you are a developer then you will see in the code
 194                 what values do what. 0=off.
 195
 196 flags           This is a bit mask, and you can combine any number of
 197                 bits to produce what you want. Usually you don't want
 198                 any of extra features this option provides:
 199
 200                 FLAGS_RETRY_VIDIOCSYNC  1  This bit allows to retry failed
 201                                            VIDIOCSYNC ioctls without failing.
 202                                            Will work with xawtv, will not
 203                                            with xrealproducer. Default is
 204                                            not set.
 205                 FLAGS_MONOCHROME        2  Activates monochrome (b/w) mode.
 206                 FLAGS_DISPLAY_HINTS     4  Shows colored pixels which have
 207                                            magic meaning to developers.
 208                 FLAGS_OVERLAY_STATS     8  Shows tiny numbers on screen,
 209                                            useful only for debugging.
 210                 FLAGS_FORCE_TESTPATTERN 16 Shows blue screen with numbers.
 211                 FLAGS_SEPARATE_FRAMES   32 Shows each frame separately, as
 212                                            it was received from the camera.
 213                                            Default (not set) is to mix the
 214                                            preceding frame in to compensate
 215                                            for occasional loss of Isoc data
 216                                            on high frame rates.
 217                 FLAGS_CLEAN_FRAMES      64 Forces "cleanup" of each frame
 218                                            prior to use; relevant only if
 219                                            FLAGS_SEPARATE_FRAMES is set.
 220                                            Default is not to clean frames,
 221                                            this is a little faster but may
 222                                            produce flicker if frame rate is
 223                                            too high and Isoc data gets lost.
 224                 FLAGS_NO_DECODING      128 This flag turns the video stream
 225                                            decoder off, and dumps the raw
 226                                            Isoc data from the camera into
 227                                            the reading process. Useful to
 228                                            developers, but not to users.
 229
 230 framerate       This setting controls frame rate of the camera. This is
 231                 an approximate setting (in terms of "worst" ... "best")
 232                 because camera changes frame rate depending on amount
 233                 of light available. Setting 0 is slowest, 6 is fastest.
 234                 Beware - fast settings are very demanding and may not
 235                 work well with all video sizes. Be conservative.
 236
 237 hue_correction  This highly optional setting allows to adjust the
 238                 hue of the image in a way slightly different from
 239                 what usual "hue" control does. Both controls affect
 240                 YUV colorspace: regular "hue" control adjusts only
 241                 U component, and this "hue_correction" option similarly
 242                 adjusts only V component. However usually it is enough
 243                 to tweak only U or V to compensate for colored light or
 244                 color temperature; this option simply allows more
 245                 complicated correction when and if it is necessary.
 246
 247 init_brightness These settings specify _initial_ values which will be
 248 init_contrast   used to set up the camera. If your V4L application has
 249 init_color      its own controls to adjust the picture then these
 250 init_hue        controls will be used too. These options allow you to
 251                 preconfigure the camera when it gets connected, before
 252                 any V4L application connects to it. Good for webcams.
 253
 254 init_model2_rg  These initial settings alter color balance of the
 255 init_model2_rg2 camera on hardware level. All four settings may be used
 256 init_model2_sat to tune the camera to specific lighting conditions. These
 257 init_model2_yb  settings only apply to Model 2 cameras.
 258
 259 lighting        This option selects one of three hardware-defined
 260                 photosensitivity settings of the camera. 0=bright light,
 261                 1=Medium (default), 2=Low light. This setting affects
 262                 frame rate: the dimmer the lighting the lower the frame
 263                 rate (because longer exposition time is needed). The
 264                 Model 2 cameras allow values more than 2 for this option,
 265                 thus enabling extremely high sensitivity at cost of frame
 266                 rate, color saturation and imaging sensor noise.
 267
 268 sharpness       This option controls smoothing (noise reduction)
 269                 made by camera. Setting 0 is most smooth, setting 6
 270                 is most sharp. Be aware that CMOS sensor used in the
 271                 camera is pretty noisy, so if you choose 6 you will
 272                 be greeted with "snowy" image. Default is 4. Model 2
 273                 cameras do not support this feature.
 274
 275 size            This setting chooses one of several image sizes that are
 276                 supported by this driver. Cameras may support more, but
 277                 it's difficult to reverse-engineer all formats.
 278                 Following video sizes are supported:
 279
 280                 size=0     128x96  (Model 1 only)
 281                 size=1     160x120
 282                 size=2     176x144
 283                 size=3     320x240 (Model 2 only)
 284                 size=4     352x240 (Model 2 only)
 285                 size=5     352x288
 286                 size=6     640x480 (Model 3 only)
 287
 288                 The 352x288 is the native size of the Model 1 sensor
 289                 array, so it's the best resolution the camera can
 290                 yield. The best resolution of Model 2 is 176x144, and
 291                 larger images are produced by stretching the bitmap.
 292                 Model 3 has sensor with 640x480 grid, and it works too,
 293                 but the frame rate will be exceptionally low (1-2 FPS);
 294                 it may be still OK for some applications, like security.
 295                 Choose the image size you need. The smaller image can
 296                 support faster frame rate. Default is 352x288.
 297
 298 For more information and the Troubleshooting FAQ visit this URL:
 299
 300                 http://www.linux-usb.org/ibmcam/
 301
 302 WHAT NEEDS TO BE DONE:
 303
 304 - The button on the camera is not used. I don't know how to get to it.
 305   I know now how to read button on Model 2, but what to do with it?
 306
 307 - Camera reports its status back to the driver; however I don't know
 308   what returned data means. If camera fails at some initialization
 309   stage then something should be done, and I don't do that because
 310   I don't even know that some command failed. This is mostly Model 1
 311   concern because Model 2 uses different commands which do not return
 312   status (and seem to complete successfully every time).
 313
 314 - Some flavors of Model 4 NetCameras produce only compressed video
 315   streams, and I don't know how to decode them.
 316
 317 CREDITS:
 318
 319 The code is based in no small part on the CPiA driver by Johannes Erdfelt,
 320 Randy Dunlap, and others. Big thanks to them for their pioneering work on that
 321 and the USB stack.
 322
 323 I also thank John Lightsey for his donation of the Veo Stingray camera.