－Ben's PHOTO－

Canon 數位單眼的用戶或許都聽過這個東西：MagicLantern（以下簡稱 ML ），中文稱之為「魔燈」。這玩意簡單地說，它是幫 Canon 數位單眼相機開外掛的軟體，獲得一些原廠可以給卻不願給的功能。2008 年 Canon 將錄影功能加入 DSLR 機產品 5D Mark II（以下簡稱 5D2），不僅是 Canon 第一台可錄影的數位單眼相機（DSLR），也是史上第一台 135 全片幅底片尺寸感光元件可錄影的 DSLR，搭配一狗票 EF 鏡頭，可產出與一般小感光元件攝錄影機截然不同的影像氛圍。5D2 的出現，對當時的影音工作者造成了不少震撼，從此 DSLR 附帶錄影功能成為標配，是 Canon 迄今「最後一次」改變攝影生態的創舉。

（註：第一台可錄影的 DSLR 為 APS-C 尺寸的 Nikon D90，硬是比 5D2 早一兩個月。然而 Nikon D90 錄影規格才 720 p 未達當時主流的 FullHD 標準，並且市面上已經有 APS-C 感光尺寸的消費級錄影設備，因此 D90 並未成功進入影音產業的工作流。 5D2 上市之後，是當時的影視界公認「俗又大碗」的錄影利器，並開始採用 5D2 錄製商業影片，例如：美國隊長第一集、復仇者聯盟第一集 的部分打怪場景，5D2 很適合拍攝一些 POV 動作視角、大型攝影機難以深入的取景位、容易碰撞的近景場合等，畢竟撞壞一台 5D2 比撞壞一台百萬級攝影機還划算 ，以及豪斯醫生第六季最終集全部，因此一般仍首推 5D2 為「改變 DSLR 歷史的經典產品」）

如今 Canon 已被兩個「尼」超車領先：尼康（Nikon）和索尼（SONY）。尤其 SONY 這幾年不斷創紀錄超車的黑科技，持續挖走不少 Canon 原有的族群，出佳為尼已然是常態。

然而在 5D2 上市初期時，當時的錄影功能實在廢到無力吐槽，就我個人的回憶是，它不允許用戶手動調整光圈、快門、ISO 值，就跟現在的手機錄影一樣是全自動對應，自動強制介入的結果，等同於閹割 DSLR 最重要的強項：大光圈淺景深效果。記得當時想在白天取得淺景深的錄影效果，得遮斷鏡頭的電子接點，強迫 5D2 機身接收最大光圈去對應快門與 ISO 值，最簡單的方式是裝鏡頭時不要轉到底，但壞處是小心鏡頭不要掉下來。例如在以下這段試錄影片第 27 秒開始的波斯菊，就是遮斷 135mm F2L 電子接點，搭配一般相機腳架錄出來的效果。

這方法在遮斷電子訊號後還能手動對焦時才有用。手上另外一支絕版鏡 Canon EF 200mm F1.8L 可就行不通了，遮斷電子訊號之後對焦環就罷工了，除非選在晚上，否則很難一窺絕版傳說 200mm F1.8 超大光圈下迷人淺景深的畫面效果。

直到 Canon 在 2.0 版韌體之後，總算解放了 5D2 原來的錄影功能限制。如今回想起來，這種 Hack 錄影手段的黑歷史還真是笑話一則。

也因為當時的錄影功能太廢，有個攝影工作者本身也具備軟體工程背景的神人 Trammell Hudson，開啟了 MagicLantern - 一般俗稱「魔燈」的軟體專案（以下簡稱 ML ），並且以開放原始碼的型態發表。專案最初目的就是補足 Canon 5D2 數位單眼在錄影功能的不足，如今 ML 早已超乎當初只為補足錄影功能而生的目的，現在不僅有了 RAW Video（範例） ，就連一般的拍照對焦功能也有大幅增進（例如讓 5D2 支援群組對焦點<雖然 5D2 只有 9+6 點做群組可能用處不大>），支援的相機也越來越多，到現在 ML  的功能花樣多到讓 5D2 上面跑計算機、玩玩遊戲打發時間也就不足為奇了。

MagicLantern ( ML ) 本質上並不是一款破解軟體，而是在原廠韌體的基礎上去實現其他功能，差不多是外掛的形式。安裝的方式很簡單：

• 到這裡下載（網址）對應的 DSLR 機種。(5D2 的用戶可以到 這裡下載，作者 reddeercity 有特別針對 5D2 RAW Video 優化的版本 < crop_rec-5632x3124_3.8fps-5D2-eXperimental.9.42pm.2020Jan05.5D2212.zip >)
• 連同目錄結構解壓縮到相機的記憶卡根目錄之後，將記憶卡安裝到相機內。

• 相機內執行韌體更新程式。
• 若要解除 MagicLantern ，再執行一次韌體更新，更新完成之後先別急著關機，等上面提示的秒數（60 秒）讀完，就會自動解除，之後重新開機就是原廠韌體功能。

ML 的功能實在太多，不是本文要說的內容，讀者可直接參考手冊（網址）。

由於 ML 是開放原始碼的專案，這意味著我們如果有能力，也可以自己編譯產出，厲害一點還可以自己改程式碼，自製充滿個人風格的 ML 外掛。ML 專案從 2009 年就開始了（5D2 發表隔年），在很多年前我就嘗試過自行編譯，無奈當時學藝不精，所以一直搞不出來。近幾年經歷人生與工作上的風雨波折，無奈逼迫我去接觸一些資訊領域中相對冷門的議題，以期待將來冷門議題有天突然發光發熱，提升自己的價值。例如 iOS App 開發，我在大家才在觀望的 iOS 3 就開始切入，後來讓我有機會以個人開發的規模，一舉登上台灣不分區排行第一名的輝煌成績，如今想要以個人開發之姿拿下不分區 App 榜單，幾乎是不可能的事...啊～話題扯遠了！

這幾年走完一圈（Windows / macOS / Linux），做過一些跨平台的開發之後，差點遺忘昔日不會編譯 ML 的遺憾。如今回過頭來看，編譯 ML 並不難，而搞懂這個 ML 專案的部屬方式之後，還可以在電腦上弄個 QEMU 環境，把 ML 丟進去模擬一遍，在電腦上跑 5D2 的韌體系統，感覺其實滿好玩的。

所以這篇文章要說的，就是如何編譯對應 5D2 的 ML 韌體，並且在電腦上模擬操作 5D2 的韌體系統操作。

編譯 Canon 5D Mark II 的 MagicLantern 韌體。

ML 編譯環境支援 macOS 與 Linux，本文用 macOS （10.13）說明。討論區中有人也用 Windows 成功過，操作方式也不外乎是用 Windows 模擬 Linux 的環境。

零、準備工作

硬體部分

• 一台執行 macOS（以 macOS 10.13 High Sierra 為例）、可連網際網路的電腦。
• ㄧ台Canon 5D Mark II 相機與記憶卡。

軟體部分：安裝相關需要的套件

- 安裝 Xcode Command Line Tools

兩種方式。兩種擇一：

• 方法 1：安裝 Xcode 之後，選單 Xcode -> Preferences -> Locations 頁籤，Command Line Tools 項目下拉選擇。
• 方法 2：終端機視窗：$ xcode-select --install

- 安裝 HomeBrew：

Homebrew 是 macOS 終端環境下的套件管理，相當於 Linux 的 apt。也就是說，把這篇文章中的 brew 換成 apt-get ，就是 Linux 上面的操作方式。開啟終端機，執行一行指令：

$ ruby -e "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/master/install)"

另外 Homebrew 禁止在 sudo 權限下執行，但有些套件運行指令又預設在 /usr/local/bin ，所以為求日後保平安免受權限不足騷擾，再加上一行指令：

$ sudo chown $(whoami):admin /usr/local && sudo chown -R $(whoami):admin /usr/local

這行開權限的指令，又必須在關閉 SIP 的狀態下運作（蘋果從 10.11 開始搞一個 SIP 機制，簡直是工程師痛腳）。其他詳細內容可參考這裡（網址）。

- 安裝 Python

macOS 安裝的方式有三種：macOS 內建，Python 官網安裝，Homebrew 安裝。這裡建議 Homebrew 安裝比較省事，因為後面有些過程會偵測套件相依性，偵測不到還是會跑 Homebrew 去安裝相依套件。Homebrew 都在終端機模式下操作。

用 Homebrew 安裝 Python (這裡的 Python 指的是 Python2，而非 Python3)

$ brew install python

執行 python 看看是哪個版本，必須是 Python2，否則後面編譯會出錯

Python 2.7.16 (default, Jun 30 2018, 14:43:11) 
[GCC Apple LLVM 12.0.5 (clang-1205.0.19.59.6) [+internal-os, ptrauth-isa=deploy on darwin
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>>

- 安裝 docutils

docutils 是 python 的套件，在魔燈專案中是用來從 module/XXXX/README.rst 產生 module_strings.h 的工具，用 pip 安裝即可。pip 又是 python 的套件管理程式，安裝 python 也會自動安裝 pip。安裝 docutils 的指令

$ pip install docutils

- 安裝 Mercurial

Mercurial 是跨平台的程式碼版本管理，就跟 Git 有 87% 像。要安裝 Mercurial 才能下載 ML 原始碼，因為 ML 原始碼並不在 Github 託管。 

$ brew install mercural

Mercurial 跟 Git 的操作方式也很像，指令是 hg 。

一、編譯操作

(1) 下載與安裝 Toolchain

- 下載 Toolchain：

在「親手打造任天堂遊樂器」一文中提到，Toolchain 是用來編譯另一種處理器架構的工具軟體，不同的處理器有不同的 Toolchain。在電腦上編譯 5D2 韌體的 Toolchain：

下載網址：https://developer.arm.com/open-source/gnu-toolchain/gnu-rm/downloads

選「5-2016-q3-update September 28, 2016」這個版本。有分 Windows 32-bit / OS X (macOS) 64-bit / Linux 32-bit. 選擇 Mac OS X 64-bit 這個版本 。

如果用的是 Ubuntu x64 作業系統，除了要下載 Linux 32-bit 這個版本，還得在系統內安裝 gcc-multilib 套件（ $ apt-get install gcc-multilib），才能在 [此字元已遮蔽] 位元環境中使用 32-bit 的程式。

- 安裝 Toolchain

下載後解壓縮到 Home 目錄下，即 ~/gcc-arm-none-eabi-5_4-2016q3

之後在 ~/.bash_profile 增加一行（ Ubuntu 對應的是 ~/.profile ）

export PATH=$PATH:~/gcc-arm-none-eabi-5_4-2016q3/bin

將 Toolchain 加入執行搜尋目錄。 

測試：終端機模式下輸入 arm-none-eabi，連按兩次 tab 鍵，會出現一堆 arm-none-eabi 的指令清單，表示 Toolchain 安裝完成。

(2) 下載 ML 原始碼

$ cd ~
$ hg clone -u unified https://bitbucket.org/hudson/magic-lantern
$ cd ~/magic-lantern

先 make clean 一次

$ make clean

(3) 編譯 5D2 的 ML

$ cd ~/magic-lantern/platform/5D2.212/
$ make clean && make zip

經過一段漫長的編譯過程後，~/magic-lantern/platform/5D2.212 目錄會出現一個 magiclantern-Nightly.<日期>.5D2212.zip 的壓縮檔，再依照上面提到的方式安裝在記憶卡上面即可。 

二、用 QEMU 模擬 Canon 5D Mark II 韌體功能介面

(1) 安裝與編譯 QEMU

一樣都是在終端機模式下操作

- 安裝 vncdotool

$ brew install vncdotool

- 安裝設定 QEMU：開啟終端機視窗，執行下列四行指令：

$ cd ~/magic-lantern
$ hg update qemu -C
$ cd contrib/qemu
$ ./install.sh

出現

This will setup QEMU for emulating Magic Lantern.
Thou shalt not be afraid of compiling stuff on Linux ;)
Continue? [y/n]

按 y 開始進入設定與安裝程序

...[漫長過程，省略]...

若出現
Error: Could not link:
並出現詢問視窗（ y/n ），則先查看訊息說明是建立哪個捷徑出問題，按 n 離開之後，處理（刪除）捷徑的問題之後，再重新執行一次 ./install.sh。

若出現
./install.sh: line ###: xxxxx command not found
表示少了 xxxxx 命令。再用 Homebrew 安裝該命令所對應的套件 xxx（用 google 查一下）即可
$ brew install xxx

再重新執行 ./install.sh 命另。

若之後都沒問題，則出現以下訊息：

*** Will compile gdb 8.1 from source and install it under your home directory.

Continue? [y/n] y

按 y 開始編譯，程序會在 Home 目錄（~/）底下建立 gdb-arm-none-eabi-8_1 目錄和相關檔案。

...[漫長過程，省略]...

一切沒問題後會出現：

*** Please add GDB binaries to your executable PATH, then run this script again.
*** Run this command, or paste it into your .profile and reopen the terminal:
export PATH=/Users/administrator/gdb-arm-none-eabi-8_1/bin/:$PATH

編輯 .bash_profile： nano ~/.bash_profile ，加入一行

export PATH=/Users/administrator/gdb-arm-none-eabi-8_1/bin/:$PATH

存檔離開，並關閉這個終端機視窗。再開啟一個新的終端機視窗，從「(2) 安裝設定 QEMU」步驟重來一次即可。

上述若一切都搞定沒問題之後，會出現：

Next steps:
===========

1) Compile QEMU

cd /Users/administrator/qemu-eos/qemu-2.5.0
../configure_eos.sh
make -j8

Shall this script attempt to compile QEMU now? [y/n]

這邊回應 y，繼續出現

Setting up QEMU on Darwin...
Using clang / clang++ with -Wno-format-extra-args -Wno-format-zero-length
Options: --disable-sdl
ld: unknown option: --verbose

...[漫長的 QEMU 編譯程序，省略]...

最後出現以下訊息就表示完成了。

*** Done compiling.

Next steps:
===========

1) Go to QEMU directory

cd /Users/使用者名稱/qemu-eos/

2) Grab a copy of the Canon firmware from your own camera
(don't request one and don't share it online - it's copyrighted)

Look on your SD card - you should find ML/LOGS/ROM0.BIN and ROM1.BIN
Copy them under your camera model's subdirectory, for example:
/Users/使用者名稱/qemu-eos/60D/

For models that use a serial flash, you may have to dump its contents
using the sf_dump module, then copy SFDATA.BIN as well.

3) Install Magic Lantern on your SD/CF card image:

make -C ../magic-lantern 60D_install_qemu

The included card image is bootable and contains a small autoexec.bin
that runs on all supported EOS cameras and prints some basic info.

4) Start emulation with:

cd /Users/[使用者名稱]/qemu-eos/
./run_canon_fw.sh 60D

This will recompile QEMU, but not ML.

Note: Canon GUI emulation (menu navigation, no LiveView) only works on:
5D2 5D3 6D 40D 50D 60D 70D 450D 500D 550D 600D 650D 700D 100D 1000D 1100D 1200D 1300D EOSM EOSM2

5) Tips & tricks:
- to enable or disable the boot flag in ROM, use something like:
./run_canon_fw.sh 60D,firmware="boot=1"
- to use multiple firmware versions, place the ROMs under e.g. 5D3/113/ROM*.BIN and run:
./run_canon_fw.sh 5D3,firmware="113;boot=1"
- to show MMIO activity (registers) and interrupts, use:
./run_canon_fw.sh 60D -d io,int
- to show the executed ASM code, step by step, use:
./run_canon_fw.sh 60D -d exec,int -singlestep
- to trace debug messages and various functions in the firmware, use:
./run_canon_fw.sh 60D -d debugmsg -s -S & arm-none-eabi-gdb -x 60D/debugmsg.gdb
- some camera models require GDB patches to bypass tricky code sequences:
./run_canon_fw.sh EOSM -s -S & arm-none-eabi-gdb -x EOSM/patches.gdb

Online documentation:

https://bitbucket.org/hudson/magic-lantern/src/qemu/contrib/qemu/README.rst
https://bitbucket.org/hudson/magic-lantern/src/qemu/contrib/qemu/HACKING.rst

Enjoy!

上面的訊息已經清楚說明，如何用 QEMU 來運行 Canon DSLR 韌體了。底下繼續說明實際操作方式。

(2) 用 QEMU 運行 Canon 5D Mark II 韌體

- 從 5D2 設備提取 ROM0.BIN 與 ROM1.BIN。

先讓 5D2 執行一次 ML 韌體，這個動作會提取 5D2 的原廠韌體，並儲存在記憶卡的 /LOGS 目錄下。

相機關機之後，把 /LOGS 目錄下的檔案（有兩個：ROM0.BIN，ROM1.BIN）拷貝到 ~/qemu-eos/5D2/ 底下：

- 編譯可讓 QEMU 運行的 5D2 ML 韌體的磁碟映像：

啟動 QEMU 時必須指定一個裡面包含作業系統的磁碟映像。所以我們必須產生一個磁碟映像檔。

$ cd ~/qemu-eos
$ make -C ../magic-lantern/platform/5D2.212 install_qemu

完成時，在 ~/qemu-eos 目錄下會出現一個 cf.img 磁碟映像。如果把這個映像掛載起來，就可以發現目錄結構內容與插入相機的 CF 卡完全相同。

看完記得載卸，不然待會 qemu 會無法存取而導致啟動失敗。

- 啟動 qemu 運行 Canon 5D Mark II 的 ML 韌體。

$ cd ~/qemu-eos
$ ./run_canon_fw.sh 5D2,firmware="boot=1"

說明：
./run_canon_fw.sh 5D2,firmware="boot=1" 是掛載 ML 韌體，
./run_canon_fw.sh 5D2 是掛載原廠 5D2 韌體

等個幾十秒，見證奇蹟吧！然後...

這是啥？？？

...烏鴉飛過，滿滿黑人問號....

這時候滑鼠在右邊的灰色範圍點擊一下，再按鍵盤上的 M 鈕：

5D2 的選單畫面終於出來啦！

按 F1 鈕有熱鍵說明。

簡單來說，因為 5D2 雖然沒有鍵盤滑鼠，但機身上有一大堆的按鈕，所以鍵盤熱鍵大多對應 5D2 機身上的某個按鈕。

現在可以像是操作 5D2 的選單那樣，在電腦上模擬這個操作環境。

看得出來除了啟用 5D2 韌體，也載入 ML 外掛了。

如果一開始執行的是：

$ ./run_canon_fw.sh 5D2

則會掛載原廠韌體，不會掛載 ML 外掛。

至於要怎麼叫出 ML 的功能表呢？把它想成跟 5D2 操作方式一樣。先關閉 LCD 畫面（ 鍵盤 M 鈕），再按垃圾統的按鈕（鍵盤 DEL 鈕）。

可以加掛 lua 模組，來執行一些亂七八糟的功能。

用 5D2 玩 Pong 遊戲，頗呵咧～

補充：有關 Canon EOS 5D Makr II 使用 Magic Lantern 錄製 RAW Video 的資訊：

• 預設值為關閉，需進入 Magic Lantern 選單內，設定 mlv_rec.mo 為 ON 之後方能啟用 RAW Video 錄影。 
• RAW Video 檔案的副檔名為 .MLV，一般影片編輯軟體無法直接處理，可用免費工具 MLV app 轉檔至其他相容格式（如 Apple ProRes 422 HQ）。
• 個人實測，錄製 1880 × 1058 / 29.97fps 的 RAW VIDEO 且手邊最快的 CF 卡寫入速度只有 30MB/s 時，僅只能錄製 229 幀（7.6409 秒）後自動停止，產生檔案大小為 574,567,424 bytes。經換算為每秒 75.19557 MB/s，位元率 601.56456 Mbit/s，也就是說，5D2 錄製 RAW Video 時，CF 卡寫入速度至少必須超過 75MB/s 門檻。
• 其他細節可參考此說明影片（英語發音）。影片中外國人建議 5D2 錄製 RAW Video 的 CF 卡為 SanDisk Extreme Pro 64/128GB（超過容量則 5D2 不支援），讀寫速度為 160MB/150MB。
• 後續購入 SanDisk Extreme Pro 128GB，經實測此卡在 5D2 的最大寫入速度約為 80MB/s（應該是 5D2 連續寫入的速度極限），可連續錄製最高 1600 x 900 29.97fps 的 RAW Video。