3. V4L2 裁剪(Crop)概念：源裁剪与目标裁剪

在 V4L2 视频处理 pipeline 中，裁剪（Crop）是图像数据进入硬件或软件处理引擎前的关键预处理步骤。V4L2 将裁剪抽象为两个独立但关联的概念：源裁剪（Source Crop）与目标裁剪（Destination Crop / Compose）。理解这两者的区别，是正确配置 ISP、M2M 设备以及实现高效缩放的基础。

3.1 源裁剪 (Source Crop) —— 从原始帧中“切出”感兴趣区域

源裁剪定义从输入缓冲区（即传感器原始图像或解码后的帧）中选取一个矩形区域，该区域称为“感兴趣区域”（ROI）。后续所有处理（缩放、格式转换、编码）都仅针对这个子区域进行。

• 作用对象：输入图像（Source Buffer）。
• 坐标系统：相对于原始图像左上角 (0,0)。
• 典型用途：去除黑边、聚焦画面中心、电子防抖裁剪、多路拼接前的单路裁剪。
• V4L2 控制标识：V4L2_SEL_TGT_CROP。

3.2 目标裁剪 (Destination Crop / Compose) —— 定义输出图像中的放置位置

目标裁剪（在 V4L2 中常被称为 Compose）定义经过缩放或格式转换后的图像，在输出缓冲区中的放置位置和大小。它决定了最终图像在目标帧中的布局。

• 作用对象：输出图像（Destination Buffer）。
• 坐标系统：相对于输出缓冲区左上角 (0,0)。
• 典型用途：画中画（PIP）、多路合成、将裁剪缩放后的图像贴到输出帧的特定位置。
• V4L2 控制标识：V4L2_SEL_TGT_COMPOSE。

3.3 裁剪与缩放的关系：从 CROP 到 COMPOSE 的映射

当设备同时支持裁剪和缩放时，V4L2_SEL_TGT_CROP 和 V4L2_SEL_TGT_COMPOSE 共同定义了一个完整的几何变换 pipeline：

1. 输入：原始图像（例如 1920x1080）。
2. 源裁剪：从原始图像中切出 src_rect（例如 1280x720，从 (320, 180) 开始）。
3. 缩放：硬件或软件将裁剪出的 1280x720 图像缩放至 dst_rect 指定的尺寸（例如 640x360）。
4. 目标放置：将缩放后的 640x360 图像放置在输出缓冲区的 compose_rect 位置（例如从 (100, 50) 开始）。

如果设备不支持缩放，则 src_rect 的尺寸必须等于 compose_rect 的尺寸，否则驱动会返回错误。

3.4 V4L2_SEL_TGT_CROP 与 V4L2_SEL_TGT_COMPOSE 对比表

3.5 裁剪与缩放 Pipeline 流程图

下图展示了从源裁剪到目标裁剪的完整数据流，以及缩放器（Scaler）在其中的位置：

3.6 实际应用场景：画中画 (PIP) 配置示例

假设我们需要实现一个画中画功能：主画面为 1920x1080，子画面（PIP）为 320x180，放置在右下角。使用 V4L2 M2M 设备的配置流程如下：

struct v4l2_selection sel;

// 1. 配置源裁剪：从原始帧中切出子画面区域
sel.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OUTPUT;  // 输入队列
sel.target = V4L2_SEL_TGT_CROP;
sel.r.left = 0;      // 从原始帧左上角开始
sel.r.top = 0;
sel.r.width = 1280;  // 裁剪宽度
sel.r.height = 720;  // 裁剪高度
ioctl(fd, VIDIOC_S_SELECTION, &sel);

// 2. 配置目标裁剪：将缩放后的子画面放到输出帧右下角
sel.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;  // 输出队列
sel.target = V4L2_SEL_TGT_COMPOSE;
sel.r.left = 1920 - 320 - 20;  // 右边距 20 像素
sel.r.top = 1080 - 180 - 20;   // 底边距 20 像素
sel.r.width = 320;   // 缩放后宽度
sel.r.height = 180;  // 缩放后高度
ioctl(fd, VIDIOC_S_SELECTION, &sel);

3.7 常见问题与避坑指南

• 裁剪坐标越界：src_rect.left + src_rect.width 不能超过输入图像的宽度，否则驱动会返回 -ERANGE。建议先通过 VIDIOC_G_SELECTION 查询设备支持的裁剪边界。
• 缩放比例限制：并非所有设备都支持任意缩放比例。通常硬件缩放器有最小/最大缩放因子（如 1/16x ~ 16x），超出范围会静默截断或返回错误。
• 格式对齐要求：YUV 格式下，裁剪的起始坐标和宽高必须满足色度子采样对齐（如 NV12 要求宽高为偶数，起始坐标为偶数）。
• COMPOSE 与 CROP 的互斥性：某些简单设备不支持同时设置 CROP 和 COMPOSE，此时只能设置其中一个，另一个会被驱动自动计算。