Android Camera小系統：
嗯……直接看Camera HAL層，它實現是主要的工作, 它一般通過ioctl調用V4L2 command ①從linux kernel中的camera driver①得到preview數據. 然後交給surface(或overlay)顯示或者保存爲文件.在HAL層需要打開對應的設備文件,並通過ioctrl訪問camera driver. Android通過這個HAL層來保證底層硬件(驅動)改變,只需修改對應的HAL層代碼,FrameWork層與JAVA Ap的都不用改變.
註釋：①V4L2(video 4 linux 2)
備註：①這個驅動並不是camera本身而是控制camera的主設備，這個camera控制器在linux裏被抽象成爲v4l2層通用，最後由(*attach)連接到具體每個不同的camera設備驅動裏。camera=camera控制器+外接的camera sensor，控制器集成在cpu裏,linux下的設備結點就是/dev/video0.
preview數據的顯示過程：
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簡 單 概 括 爲 |
Java app 呼叫 ② Jni ，Jni調用各種.so ： libandroid_runtime.so ---> libcamera_client.so ---> Binder IPC---> libcameraservice.so ---> libcamera.so 註釋：②請原諒我用【呼叫】這個動詞，實在想不出更加形象的詞彙了。
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詳 細 說 明 |
1.打開linux kernel中的camera driver的設備文件，調用CameraHardwareInterface.h 中定義的openCameraHardware(),打開camera driver的設備文件(例如/dev/video0). 2.CameraHardwareInterface.h 中定義的 setParameters()函數,傳參告訴camera HAL使用哪一個硬件攝像頭,以及它工作的參數(size, format等等),並在HAL層分配存儲preview數據的buffers(如果buffers是在linux kernel中的camera driver中分配的,並拿到這些buffers mmap後的地址指針). 3.如果不使用overlay那設置顯示目標就在libcameraservice.so 中,不會進Camera HAL動態庫.並將上一步拿到的preview數據buffers地址註冊到surface中. 如果使用overlay那在libcameraservice.so 中會通過傳進來的Isurface創建Overlay類的實例,然後調用CameraHardwareInterface.h 中定義的 setOverlay()設置到Camera HAL動態庫中. 4.開始preview，調用到CameraHardwareInterface.h 中定義的 startPreview()函數.startPreviewMode會處理preview的顯示介質，如果使用Overlay顯示，會設置相應的Overlay，同時調用mHardware->startPreview()以啓動preview；否則先調用mHardware->startPreview()啓動preview，然後設置buffer：調用函數registerPreviewBuffers()，它會調用mHardware->getPreviewHeap()，從HAL層獲得preview的buffer，將其設置給Surface去顯示preview的結果。
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Preview數據可以通過Overlay和Surface兩種介質去顯示
1、使用Overlay顯示
overlay 一般用在 camera preview, 視頻播放等需要高幀率的地方, 還有可能 UI 界面設計的需求,如 map 地圖查看軟件需兩層顯示信息. overlay需要硬件與驅動的支持.Overlay 沒有 java 層的 code, 也就沒有 JNI 調用. 一般都在 native 中使用.
如果要使用Overlay，底層硬件必須支持Overlay。在CameraService::Client的構造函數中，有相應的判斷。
CameraService::Client::Client(const sp<CameraService>& cameraService,
const sp<ICameraClient>& cameraClient, pid_t clientPid){}
若mUseOverlay = mHardware->useOverlay()；返回值爲true，則表示硬件支持Overlay；否則只能使用Surface顯示。
Android系統中提供了Overlay的接口，其具體實現需要自己做.
關於多層 overlay:例如需要同時支持 overlay1 與 overlay2.需在overlay hal 的 overlay_control_device_t 中要添加 overlay1 與 overlay2 的結構.如:
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struct overlay_control_context_t { struct overlay_control_device_t device; /* our private state goes below here */ struct overlay_t* overlay_video1;//overlay1 struct overlay_t* overlay_video2;//overlay2 }; |
每個 overlay_t 代表一層 overlay, 每層 ovelay 有自己的 handle.可以使用自定義參數調用 overlay_control_device_t:: setParameter()來指明. Hal 層具體來實現，通過 Overlay object 來拿到 overlay1 與 overlay2 的 buffer 指針.
2、 使用Surface顯示
如果使用Surface，會調用函數registerPreviewBuffers()向Surface註冊buffers。
ISurface::BufferHeap buffers(w, h, w, h,
PIXEL_FORMAT_YCbCr_420_SP,
transform,
0,
mHardware->getPreviewHeap());
status_t ret = mSurface->registerBuffers(buffers);
其將mHardware的preview heap傳遞給了Surface。
關於Previewdata callback
上層Java 中 調用setPreviewCallback, 這個方法調用的是android_hardware_Camera_setHasPreviewCallback，最終實現落到 JNICameraContext::copyAndPost()身上。
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void JNICameraContext::copyAndPost(JNIEnv* env, const sp<IMemory>& dataPtr, int msgType) { jbyteArray obj = NULL;
// allocate Java byte array and copy data if (dataPtr != NULL) { ssize_t offset; size_t size; sp<IMemoryHeap> heap = dataPtr->getMemory(&offset, &size); LOGV("postData: off=%d, size=%d", offset, size); uint8_t *heapBase = (uint8_t*)heap->base();
if (heapBase != NULL) { const jbyte* data = reinterpret_cast<const jbyte*>(heapBase + offset); obj = env->NewByteArray(size); if (obj == NULL) { LOGE("Couldn't allocate byte array for JPEG data"); env->ExceptionClear(); } else { env->SetByteArrayRegion(obj, 0, size, data); } } else { LOGE("image heap is NULL"); } }
// post image data to Java env->CallStaticVoidMethod(mCameraJClass, fields.post_event, mCameraJObjectWeak, msgType, 0, 0, obj); if (obj) { env->DeleteLocalRef(obj); } } |
其中 obj = env->NewByteArray(size); 每次都分配ByteArray .
按frame 480×320 pixels計算 ，意味着 230kb per call ，然後花費大量的時間去釋放這些資源。 爲了優化preview大量數據的回調，有人提出引入：
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static Mutex sPostDataLock; // A mutex that synchronizes calls to sCameraPreviewArrayGlobal static jbyteArray sCameraPreviewArrayGlobal; // Buffer that is reused static size_t sCameraPreviewArraySize=0; // Size of the buffer (or 0 if the buffer is not yet used) |
爲的是隻申請一次空間，每幀重複使用ByteArray。
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void JNICameraContext::copyAndPost(JNIEnv* env, const sp<IMemory>& dataPtr, int msgType) { if (dataPtr != NULL) { ssize_t offset; size_t size; sp<IMemoryHeap> heap = dataPtr->getMemory(&offset, &size); LOGV("postData: off=%d, size=%d", offset, size); uint8_t *heapBase = (uint8_t*)heap->base();
if (heapBase != NULL) { const jbyte* data = reinterpret_cast<const jbyte*>(heapBase + offset); //HACK if ((sCameraPreviewArraySize==0) || (sCameraPreviewArraySize!=size)) { if(sCameraPreviewArraySize!=0) env->DeleteGlobalRef(sCameraPreviewArrayGlobal); sCameraPreviewArraySize=size; jbyteArray mCameraPreviewArray = env->NewByteArray(size); sCameraPreviewArrayGlobal=(jbyteArray)env->NewGlobalRef(mCameraPreviewArray); env->DeleteLocalRef(mCameraPreviewArray); } if (sCameraPreviewArrayGlobal == NULL) { LOGE("Couldn't allocate byte array for JPEG data"); env->ExceptionClear(); } else { env->SetByteArrayRegion(sCameraPreviewArrayGlobal, 0, size, data); } } else { LOGE("image heap is NULL"); } } // post image data to Java env->CallStaticVoidMethod(mCameraJClass, fields.post_event, mCameraJObjectWeak, msgType, 0, 0, sCameraPreviewArrayGlobal); } |
我又看了Android 2.3是 如何處理的
讓我感嘆，長遠性的策略思考，和實踐中的優化完善多麼重要。如果我們平時寫程序，僅僅是爲了實現某某功能，解決某某BUG，那麼真的實屬下等了……
- void JNICameraContext::copyAndPost(JNIEnv* env, const sp<IMemory>& dataPtr, int msgType)
- {
- jbyteArray obj = NULL;
- // allocate Java byte array and copy data
- if (dataPtr != NULL) {
- ssize_t offset;
- size_t size;
- sp<IMemoryHeap> heap = dataPtr->getMemory(&offset, &size);
- LOGV("postData: off=%d, size=%d", offset, size);
- uint8_t *heapBase = (uint8_t*)heap->base();
- if (heapBase != NULL) {
- const jbyte* data = reinterpret_cast<const jbyte*>(heapBase + offset);
- if (!mManualBufferMode) {
- LOGV("Allocating callback buffer");
- obj = env->NewByteArray(size);
- } else {
- // Vector access should be protected by lock in postData()
- if(!mCallbackBuffers.isEmpty()) {
- LOGV("Using callback buffer from queue of length %d", mCallbackBuffers.size());
- jbyteArray globalBuffer = mCallbackBuffers.itemAt(0);
- mCallbackBuffers.removeAt(0);
- obj = (jbyteArray)env->NewLocalRef(globalBuffer);
- env->DeleteGlobalRef(globalBuffer);
- if (obj != NULL) {
- jsize bufferLength = env->GetArrayLength(obj);
- if ((int)bufferLength < (int)size) {
- LOGE("Manually set buffer was too small! Expected %d bytes, but got %d!",
- size, bufferLength);
- env->DeleteLocalRef(obj);
- return;
- }
- }
- }
- if(mCallbackBuffers.isEmpty()) {
- LOGV("Out of buffers, clearing callback!");
- mCamera->setPreviewCallbackFlags(FRAME_CALLBACK_FLAG_NOOP);
- mManualCameraCallbackSet = false;
- if (obj == NULL) {
- return;
- }
- }
- }
- if (obj == NULL) {
- LOGE("Couldn't allocate byte array for JPEG data");
- env->ExceptionClear();
- } else {
- env->SetByteArrayRegion(obj, 0, size, data);
- }
- } else {
- LOGE("image heap is NULL");
- }
- }
- // post image data to Java
- env->CallStaticVoidMethod(mCameraJClass, fields.post_event,
- mCameraJObjectWeak, msgType, 0, 0, obj);
- if (obj) {
- env->DeleteLocalRef(obj);
- }
- }