Android Camera模塊解析之拍照
最近學習Android的camera模塊，本文先介紹一下camera2的api，而後給出android camera拍照的例子，講解一下camera 拍照的緣由知識，與你們共勉。html
- camera2 介紹
- android camera拍照功能介紹
1、camera2 介紹
- Camera api部分：
frameworks/base/core/java/android/hardware/camera2- Camera JNI部分：
frameworks/base/core/jni/android_hardware_Camera.cpp
編譯選項在目錄下的Android.bp
make libandroid_runtime -j1- Camera UI庫部分：
frameworks/av/camera/
編譯選項在目錄下的Android.bp
make libcamera_client -j1- Camera服務部分：
frameworks/av/services/camera/libcameraservice/
編譯選項在目錄下的Android.mk
make libcameraservice -j1- Camera HAL部分：
hardware/qcom/camera/
android.hardware.camera2開發包給開發者提供了一個操做相機的開發包，是api-21提供的，用於替代以前的Camera操做控類。該軟件包將攝像機設備建模爲管道，它接收捕獲單個幀的輸入請求，根據請求捕獲單個圖像，而後輸出一個捕獲結果元數據包，以及一組請求的輸出圖像緩衝區。請求按順序處理，多個請求能夠當即進行。因爲相機設備是具備多個階段的管道，所以須要在移動中處理多個捕捉請求以便在大多數Android設備上保持徹底幀率。java
- 若是要操做相機設備，須要獲取CameraManager實例。CameraDevices提供了一系列靜態屬性集合來描述camera設備，提供camera可供設置的屬性和設備的輸出參數。描述這些屬性的是CameraCharacteristics實例，就是CameraManager的getCameraCharacteristics(String)方法。
- 爲了捕捉或者流式話camera設備捕捉到的圖片信息，應用開發者必須建立一個CameraCaptureSession，這個camera session中包含了一系列相機設備的輸出surface集合。目標的surface通常經過SurfaceView, SurfaceTexture via Surface(SurfaceTexture), MediaCodec, MediaRecorder, Allocation, and ImageReader.
- camera 預覽界面通常使用SurfaceView或者TextureView,，捕獲的圖片數據buffers能夠經過ImageReader讀取。
- TextureView可用於顯示內容流。這樣的內容流能夠例如是視頻或OpenGL場景。內容流能夠來自應用程序的進程以及遠程進程。
- TextureView只能在硬件加速窗口中使用。在軟件中渲染時，TextureView將不會繪製任何內容。
- TextureView不會建立單獨的窗口，但表現爲常規視圖。這一關鍵差別容許TextureView移動，轉換和使用動畫
- 以後，應用程序須要構建CaptureRequest，在捕獲單個圖片的時候，這些request請求須要定義一些請求的參數。
- 一旦設置了請求，就能夠將其傳遞到活動捕獲會話，以進行一次捕獲或無休止地重複使用。兩種方法還具備接受用做突發捕獲/重複突發的請求列表的變體。重複請求的優先級低於捕獲，所以在配置重複請求時經過capture()提交的請求將在當前重複（突發）捕獲的任何新實例開始捕獲以前捕獲。
- 處理完請求後，攝像機設備將生成一個TotalCaptureResult
對象，該對象包含有關捕獲時攝像機設備狀態的信息以及使用的最終設置。若是須要舍入或解決相互矛盾的參數，這些可能與請求有所不一樣。相機設備還將一幀圖像數據發送到請求中包括的每一個輸出表面。這些是相對於輸出CaptureResult異步生成的，有時基本上稍晚。
根據camera2的工做示意圖，畫出下面的camera類關係圖。下面使用camera功能的時候會詳細介紹一下camera2 的api的主要功能。android
2、android camera拍照功能介紹
2.1 設置camera preview預覽頁面
咱們打開android camera通常會出現一個預覽頁面，經過這個預覽頁面，我麼調用攝像頭，將前方的景放在這個預覽界面中，而後移動camera，預覽界面會隨之出現變化，實現這個預覽界面的view，通常有兩種選擇，SurfaceView或者TextureView，上面咱們也介紹了兩種view之間的區別，本文咱們選擇TextureView，由於TextureView設置動畫比較方便，咱們移動或者旋轉手機的時候，TextureView也應用相應的旋轉，這樣符合用戶的體驗。
能夠經過設置TextureView.SurfaceTextureListener來對TextureView表明的surface監聽。git
private final TextureView.SurfaceTextureListener mSurfaceTextureListener
= new TextureView.SurfaceTextureListener() {
@Override
public void onSurfaceTextureAvailable(SurfaceTexture texture, int width, int height) {
openCamera(width, height);
}
@Override
public void onSurfaceTextureSizeChanged(SurfaceTexture texture, int width, int height) {
configureTransform(width, height);
}
@Override
public boolean onSurfaceTextureDestroyed(SurfaceTexture texture) {
return true;
}
@Override
public void onSurfaceTextureUpdated(SurfaceTexture texture) {
}
};
幾個監聽事件監聽當前surface的狀態。onSurfaceTextureAvailable表示當前的surface狀態可用，onSurfaceTextureSizeChanged表示當前的surface大小正在調整。github
2.2 打開相機
private void openCamera(int width, int height) {
if (ContextCompat.checkSelfPermission(getActivity(), Manifest.permission.CAMERA)
!= PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
requestCameraPermission();
return;
}
setUpCameraOutputs(width, height);
configureTransform(width, height);
Activity activity = getActivity();
CameraManager manager = (CameraManager) activity.getSystemService(Context.CAMERA_SERVICE);
try {
if (!mCameraOpenCloseLock.tryAcquire(2500, TimeUnit.MILLISECONDS)) {
throw new RuntimeException("Time out waiting to lock camera opening.");
}
manager.openCamera(mCameraId, mStateCallback, mBackgroundHandler);
} catch (CameraAccessException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException("Interrupted while trying to lock camera opening.", e);
}
}
- 檢查當前camera權限。
- 設置相機當前屬性和輸出圖片等等。
- 設置TextureView 選裝和移動的動畫屬性等等。
- 使用CameraManager實例打開相機
2.3 相機打開設置回調
在執行manager.openCamera(mCameraId, mStateCallback, mBackgroundHandler);方法的時候，傳入了三個參數：api
- mCameraId表示當前攝像頭的標識，咱們手機中有好多個攝像頭，最新版的Mate20手機有3個後置攝像頭和1個前置攝像，能夠經過manager.getCameraIdList()來獲取當前的cameraId集合。
- StateCallback是CameraDevice.StateCallback，這是表示相機設備當前狀態的回調。
下面StateCallback的衆多回調錶示當前相機的狀態，相機若是打開的話應該執行什麼操做，相機若是斷開鏈接的話應該執行什麼操做等等。- 傳入的Handler處理camera當前的消息。
private final CameraDevice.StateCallback mStateCallback = new CameraDevice.StateCallback() {
@Override
public void onOpened(@NonNull CameraDevice cameraDevice) {
// This method is called when the camera is opened. We start camera preview here.
mCameraOpenCloseLock.release();
mCameraDevice = cameraDevice;
createCameraPreviewSession();
}
@Override
public void onDisconnected(@NonNull CameraDevice cameraDevice) {
mCameraOpenCloseLock.release();
cameraDevice.close();
mCameraDevice = null;
}
@Override
public void onError(@NonNull CameraDevice cameraDevice, int error) {
mCameraOpenCloseLock.release();
cameraDevice.close();
mCameraDevice = null;
Activity activity = getActivity();
if (null != activity) {
activity.finish();
}
}
};
mCameraOpenCloseLock是一個信號量，一旦相機在openCamera到真正打開這段時間，相機必須被獨佔，其餘線程不能介入處理，否則會出現線程錯亂。一旦相機呈現出下一個狀態，就能夠釋放這個信號量了。緩存
private Semaphore mCameraOpenCloseLock = new Semaphore(1);
2.4 建立camera預覽session
private void createCameraPreviewSession() {
try {
SurfaceTexture texture = mTextureView.getSurfaceTexture();
assert texture != null;
// We configure the size of default buffer to be the size of camera preview we want.
texture.setDefaultBufferSize(mPreviewSize.getWidth(), mPreviewSize.getHeight());
// This is the output Surface we need to start preview.
Surface surface = new Surface(texture);
// We set up a CaptureRequest.Builder with the output Surface.
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) {
showToast("Failed");
}
}, null
);
} catch (CameraAccessException e) {
e.printStackTrace();
}
}
- 設置SurfaceTexture緩存大小。
- 經過mCameraDevice.createCaptureRequest獲取CaptureResult.Builder對象，這個對象要和以前的Surface綁定，表示當前的capture請求是輸出到這個surface上的。
- mCameraDevice.createCaptureSession 建立capture session，在CameraCaptureSession.StateCallback的onConfigured回調函數中，就是對當前camera移動的回調，一旦移動，會觸發這個回調，而後在回調中做出相應的改變。
2.5 拍照
private void takePicture() {
lockFocus();
}
/**
* Lock the focus as the first step for a still image capture.
*/
private void lockFocus() {
try {
// This is how to tell the camera to lock focus.
mPreviewRequestBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_AF_TRIGGER,
CameraMetadata.CONTROL_AF_TRIGGER_START);
// Tell #mCaptureCallback to wait for the lock.
mState = STATE_WAITING_LOCK;
mCaptureSession.capture(mPreviewRequestBuilder.build(), mCaptureCallback,
mBackgroundHandler);
} catch (CameraAccessException e) {
e.printStackTrace();
}
}
Capture image的過程主要在 mCaptureSession.capture函數中，下面會從這個函數着手闡釋一下camera capture的原理。session
2.6 關閉相機
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();
}
}
主要釋放camera相關的資源，手機中camera的資源具備獨佔性，若是在用完了不釋放的話，會形成別人使用的時候camera被佔用，session不關閉的，會形成嚴重的內存泄露。
你們也能夠參考具體的源碼https://github.com/googlesamples/android-Camera2Basic/異步
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