上篇文章介紹了Camera1的使用,本篇介紹Camera2的使用。
Camera2(android.hardware.camera2)是從 Android 5.0 L 版本開始引入的,并且廢棄了舊的相機框架Camera1(android.hardware.Camera)。
相比于Camera1,Camera2架構上也發生了變化,API上的使用難度也增加了。Camera2將相機設備模擬成一個管道,它按順序處理每一幀的請求并返回請求結果給客戶端。
設計框架
來自官網的模型圖,展示了相關的工作流程
重新設計 Android Camera API 的目的在于大幅提高應用對于 Android 設備上的相機子系統的控制能力,同時重新組織 API,提高其效率和可維護性。
在CaptureRequest中設置不同的Surface用于接收不同的圖片數據,最后從不同的Surface中獲取到圖片數據和包含拍照相關信息的CaptureResult。
優點
通過設計框架的改造和優化,Camera2具備了以下優點:
- 改進了新硬件的性能。Supported Hardware Level的概念,不同廠商對Camera2的支持程度不同,從低到高有LEGACY、LIMITED、FULL 和 LEVEL_3四個級別
- 以更快的間隔拍攝圖像
- 顯示來自多個攝像機的預覽
- 直接應用效果和濾鏡
開發流程
框架上的變化,對整個使用流程變化也非常大,首先了解一些主要的開發類
類
CameraManager
相機系統服務,用于管理和連接相機設備
CameraDevice
相機設備類,和Camera1中的Camera同級
CameraCharacteristics
主要用于獲取相機信息,內部攜帶大量的相機信息,包含攝像頭的正反(LENS_FACING
)、AE模式、AF模式等,和Camera1中的Camera.Parameters類似
CaptureRequest
相機捕獲圖像的設置請求,包含傳感器,鏡頭,閃光燈等
CaptureRequest.Builder
CaptureRequest的構造器,使用Builder模式,設置更加方便
CameraCaptureSession
請求抓取相機圖像幀的會話,會話的建立主要會建立起一個通道。一個CameraDevice一次只能開啟一個CameraCaptureSession。
源端是相機,另一端是 Target,Target可以是Preview,也可以是ImageReader。
ImageReader
用于從相機打開的通道中讀取需要的格式的原始圖像數據,可以設置多個ImageReader。
流程
獲取CameraManager
CameraManager cameraManager = (CameraManager) getSystemService(Context.CAMERA_SERVICE);
獲取相機信息
for (String cameraId : cameraManager.getCameraIdList()) {
CameraCharacteristics characteristics = cameraManager.getCameraCharacteristics(cameraId);
Integer facing = characteristics.get(CameraCharacteristics.LENS_FACING);
if (null != facing && facing == CameraCharacteristics.LENS_FACING_FRONT) {
continue;
}
....
}
這里默認選擇前置攝像頭,并獲取相關相機信息。
初始化ImageReader
mImageReader = ImageReader.newInstance(largest.getWidth(), largest.getHeight(), ImageFormat.JPEG, 2);
mImageReader.setOnImageAvailableListener(new ImageReader.OnImageAvailableListener() {
@Override
public void onImageAvailable(ImageReader reader) {
Log.d("DEBUG", "##### onImageAvailable: " + mFile.getPath());
mBackgroundHandler.post(new ImageSaver(reader.acquireNextImage(), mFile));
}
}, mBackgroundHandler);
ImageReader
是獲取圖像數據的重要途徑,通過它可以獲取到不同格式的圖像數據,例如JPEG、YUV、RAW等。通過ImageReader.newInstance(int width, int height, int format, int maxImages)
創建ImageReader
對象,有4個參數:
- width:圖像數據的寬度
- height:圖像數據的高度
- format:圖像數據的格式,例如
ImageFormat.JPEG
,ImageFormat.YUV_420_888
等 - maxImages:最大Image個數,Image對象池的大小,指定了能從ImageReader獲取Image對象的最大值,過多獲取緩沖區可能導致OOM,所以最好按照最少的需要去設置這個值
ImageReader其他相關的方法和回調:
- ImageReader.OnImageAvailableListener:有新圖像數據的回調
- acquireLatestImage():從ImageReader的隊列里面,獲取最新的Image,刪除舊的,如果沒有可用的Image,返回null
- acquireNextImage():獲取下一個最新的可用Image,沒有則返回null
- close():釋放與此ImageReader關聯的所有資源
- getSurface():獲取為當前ImageReader生成Image的Surface
打開相機設備
try {
if (!mCameraOpenCloseLock.tryAcquire(2500, TimeUnit.MILLISECONDS)) {
throw new RuntimeException("Time out waiting to lock camera opening.");
}
cameraManager.openCamera(mCameraId, mStateCallback, mBackgroundHandler);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
cameraManager.openCamera(@NonNull String cameraId,@NonNull final CameraDevice.StateCallback callback, @Nullable Handler handler)
的三個參數:
- cameraId:攝像頭的唯一標識
- callback:設備連接狀態變化的回調
- handler:回調執行的Handler對象,傳入null則使用當前的主線程Handler
其中callback回調:
private final CameraDevice.StateCallback mStateCallback = new CameraDevice.StateCallback() {
@Override
public void onOpened(@NonNull CameraDevice camera) {
mCameraOpenCloseLock.release();
mCameraDevice = camera;
createCameraPreviewSession();
}
@Override
public void onDisconnected(@NonNull CameraDevice camera) {
mCameraOpenCloseLock.release();
camera.close();
mCameraDevice = null;
}
@Override
public void onError(@NonNull CameraDevice camera, int error) {
mCameraOpenCloseLock.release();
camera.close();
mCameraDevice = null;
}
@Override
public void onClosed(@NonNull CameraDevice camera) {
super.onClosed(camera);
}
};
- onOpened:表示相機打開成功,可以真正開始使用相機,創建Capture會話
- onDisconnected:當相機斷開連接時回調該方法,需要進行釋放相機的操作
- onError:當相機打開失敗時,需要進行釋放相機的操作
- onClosed:調用Camera.close()后的回調方法
創建Capture會話
在CameraDevice.StateCallback的onOpened回調中執行:
private void createCameraPreviewSession() {
SurfaceTexture texture = mTextureView.getSurfaceTexture();
assert texture != null;
texture.setDefaultBufferSize(mPreviewSize.getWidth(), mPreviewSize.getHeight());
Surface surface = new Surface(texture);
try {
mPreviewRequestBuilder = mCameraDevice.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW);
mPreviewRequestBuilder.addTarget(surface);
// Here, we create a CameraCaptureSession for camera preview.
mCameraDevice.createCaptureSession(Arrays.asList(surface, mImageReader.getSurface()),
new CameraCaptureSession.StateCallback() {
@Override
public void onConfigured(@NonNull CameraCaptureSession cameraCaptureSession) {
// The camera is already closed
if (null == mCameraDevice) {
return;
}
// When the session is ready, we start displaying the preview.
mCaptureSession = cameraCaptureSession;
try {
// Auto focus should be continuous for camera preview.
mPreviewRequestBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE,
CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE_CONTINUOUS_PICTURE);
// Flash is automatically enabled when necessary.
setAutoFlash(mPreviewRequestBuilder);
// Finally, we start displaying the camera preview.
mPreviewRequest = mPreviewRequestBuilder.build();
mCaptureSession.setRepeatingRequest(mPreviewRequest,
mCaptureCallback, mBackgroundHandler);
} catch (CameraAccessException e) {
e.printStackTrace();
}
}
@Override
public void onConfigureFailed(
@NonNull CameraCaptureSession cameraCaptureSession) {
Toast.makeText(Camera2Activity.this, "configureFailed", Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
}, null
);
} catch (CameraAccessException e) {
e.printStackTrace();
}
}
這段的代碼核心方法是mCameraDevice.createCaptureSession()
創建Capture會話,它接受了三個參數:
- outputs:用于接受圖像數據的surface集合,這里傳入的是一個preview的surface
- callback:用于監聽 Session 狀態的CameraCaptureSession.StateCallback對象
- handler:用于執行CameraCaptureSession.StateCallback的Handler對象,傳入null則使用當前的主線程Handler
創建CaptureRequest
CaptureRequest是向CameraCaptureSession提交Capture請求時的信息載體,其內部包括了本次Capture的參數配置和接收圖像數據的Surface。
mPreviewRequestBuilder = mCameraDevice.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW);
mPreviewRequestBuilder.addTarget(surface);
通過CameraDevice.createCaptureRequest()
創建CaptureRequest.Builder
對象,傳入一個templateType參數,templateType用于指定使用何種模板創建CaptureRequest.Builder
對象,templateType的取值:
- TEMPLATE_PREVIEW:預覽模式
- TEMPLATE_STILL_CAPTURE:拍照模式
- TEMPLATE_RECORD:視頻錄制模式
- TEMPLATE_VIDEO_SNAPSHOT:視頻截圖模式
- TEMPLATE_MANUAL:手動配置參數模式
除了模式的配置,CaptureRequest還可以配置很多其他信息,例如圖像格式、圖像分辨率、傳感器控制、閃光燈控制、3A(自動對焦-AF、自動曝光-AE和自動白平衡-AWB)控制等。在createCaptureSession的回調中可以進行設置
// Auto focus should be continuous for camera preview.
mPreviewRequestBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE,
CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE_CONTINUOUS_PICTURE);
// Flash is automatically enabled when necessary.
setAutoFlash(mPreviewRequestBuilder);
// Finally, we start displaying the camera preview.
mPreviewRequest = mPreviewRequestBuilder.build();
代碼中設置了AF為設置未圖片模式下的連續對焦,并設置自動閃光燈。最后通過build()
方法生成CaptureRequest對象。
預覽
Camera2中,通過連續重復的Capture實現預覽功能,每次Capture會把預覽畫面顯示到對應的Surface上。連續重復的Capture操作通過mCaptureSession.setRepeatingRequest(mPreviewRequest,mCaptureCallback, mBackgroundHandler)
實現,該方法有三個參數:
- request:CaptureRequest對象
- listener:監聽Capture 狀態的回調
- handler:用于執行CameraCaptureSession.CaptureCallback的Handler對象,傳入null則使用當前的主線程Handler
停止預覽使用mCaptureSession.stopRepeating()
方法。
拍照
設置上面的request,session后,就可以真正的開始拍照操作
mCaptureSession.capture(mPreviewRequestBuilder.build(), mCaptureCallback, mBackgroundHandler);
該方法也有三個參數,和mCaptureSession.setRepeatingRequest一樣:
- request:CaptureRequest對象
- listener:監聽Capture 狀態的回調
- handler:用于執行CameraCaptureSession.CaptureCallback的Handler對象,傳入null則使用當前的主線程Handler
這里設置了mCaptureCallback:
private CameraCaptureSession.CaptureCallback mCaptureCallback = new CameraCaptureSession.CaptureCallback() {
@Override
public void onCaptureProgressed(@NonNull CameraCaptureSession session, @NonNull CaptureRequest request, @NonNull CaptureResult partialResult) {
process(partialResult);
}
@Override
public void onCaptureCompleted(@NonNull CameraCaptureSession session, @NonNull CaptureRequest request, @NonNull TotalCaptureResult result) {
process(result);
}
private void process(CaptureResult result) {
switch (mState) {
case STATE_PREVIEW: {
// We have nothing to do when the camera preview is working normally.
break;
}
case STATE_WAITING_LOCK: {
Integer afState = result.get(CaptureResult.CONTROL_AF_STATE);
Log.d("DEBUG", "##### process STATE_WAITING_LOCK: " + afState);
if (afState == null) {
captureStillPicture();
} else if (CaptureResult.CONTROL_AF_STATE_FOCUSED_LOCKED == afState ||
CaptureResult.CONTROL_AF_STATE_NOT_FOCUSED_LOCKED == afState) {
// CONTROL_AE_STATE can be null on some devices
Integer aeState = result.get(CaptureResult.CONTROL_AE_STATE);
if (aeState == null ||
aeState == CaptureResult.CONTROL_AE_STATE_CONVERGED) {
mState = STATE_PICTURE_TAKEN;
captureStillPicture();
} else {
runPrecaptureSequence();
}
}
break;
}
case STATE_WAITING_PRECAPTURE: {
// CONTROL_AE_STATE can be null on some devices
Integer aeState = result.get(CaptureResult.CONTROL_AE_STATE);
if (aeState == null ||
aeState == CaptureResult.CONTROL_AE_STATE_PRECAPTURE ||
aeState == CaptureRequest.CONTROL_AE_STATE_FLASH_REQUIRED) {
mState = STATE_WAITING_NON_PRECAPTURE;
}
break;
}
case STATE_WAITING_NON_PRECAPTURE: {
// CONTROL_AE_STATE can be null on some devices
Integer aeState = result.get(CaptureResult.CONTROL_AE_STATE);
if (aeState == null || aeState != CaptureResult.CONTROL_AE_STATE_PRECAPTURE) {
mState = STATE_PICTURE_TAKEN;
captureStillPicture();
}
break;
}
}
}
};
通過設置mState
來區分當前狀態,是在預覽還是拍照
關閉相機
退到后臺或者當前頁面被關閉的時候,已經不需要使用相機了,需要進行相機關閉操作,釋放資源,
private void closeCamera() {
try {
mCameraOpenCloseLock.acquire();
if (null != mCaptureSession) {
mCaptureSession.close();
mCaptureSession = null;
}
if (null != mCameraDevice) {
mCameraDevice.close();
mCameraDevice = null;
}
if (null != mImageReader) {
mImageReader.close();
mImageReader = null;
}
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException("Interrupted while trying to lock camera closing.", e);
} finally {
mCameraOpenCloseLock.release();
}
}
先后對CaptureSession,CameraDevice,ImageReader進行close操作,釋放資源。
這里僅僅對Camera2基本使用流程做了介紹,一些更高級的用法需要大家自行去實踐。在Camera1中需要對畫面進行方向矯正,而Camera2是否需要呢,關于相機Orientation相關的知識,通過后面的章節再進行介紹。
文章中涉及到的代碼