Camera2 API 之 SurfaceView、TextureView、CameraManager、CameraDevice詳解

從5.0開始（API Level 21），可以完全控制安卓設備相機的新api Camera2(android.hardware.Camera2)被引入了進來。在以前的Camera api(android.hardware.Camera)中，對相機的手動控制需要更改系統才能實現，而且api看着方便，但是不好管理。不過老的Camera API在5.0上已經過時（依然兼容），如今Android推薦使用Camera2採集視頻，藉着寫這篇記錄的過程，熟悉和理解Camera2流程。

專用名詞

YUV
一種顏色編碼的方法，在舊Camera API 常用的是NV21和YV12，可以轉成RGB編碼。

//獲取Camera2 支持的顏色編碼
StreamConfigurationMap map = characteristics.get( 
                             CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP);
map.getOutputFormats();

CameraManager
Camera2中負責管理、查詢攝像頭信息、打開可用的攝像頭，這也是Camera2 API2與api1的區別之一：

可以通過調用Context.getSystemService(java.lang.String)方法來獲取一個CameraManager的實例；
cameraId 通過 getCameraIdList() 枚舉得到，代表選擇使用哪個攝像頭；
設備信息通過 CameraCharacteristics getCameraCharacteristics(String cameraId) 可拿到；
打開攝像頭 openCamera(String cameraId, CameraManager.StateCallback callback, Handler handler)，StateCallback是接收設備狀態的更新的回調，比如後面的cameraDevice就是通過stateCallback的onOpen()回調中拿到，Handler 表示打開攝像頭的工作在具體哪個handler的looper中，也就是在哪個線程中執行，若爲null則在當前線程；

 CameraManager manager = (CameraManager) getSystemService(Context.CAMERA_SERVICE);

CameraDevice
具體的攝像頭，提供一組屬性信息，描述硬件設備以及設備的可用設置和參數。

CameraDevice是在CameraManager Open Camera後，通過CameraDevice.StateCallback的回調中拿到的，是個異步的過程；
createCaptureRequest() 創建CaptureRequest.Builder，CaptureRequest.Builder負責創建各種捕獲圖像的請求 CaptureRequest；
createCaptureSession() 負責創建捕獲圖像的會話CameraCaptureSession；

manager.openCamera(mCameraId, stateCallback, mHandler);//打開Camera
/**攝像頭狀態的監聽*/
    private CameraDevice.StateCallback stateCallback = new CameraDevice. StateCallback()
    {
        // 攝像頭被打開時觸發該方法
        @Override
        public void onOpened(CameraDevice cameraDevice){
            CameraDemoActivity.this.cameraDevice = cameraDevice;
            // 開始預覽
            takePreview();
        }

        // 攝像頭斷開連接時觸發該方法
        @Override
        public void onDisconnected(CameraDevice cameraDevice)
        {
            CameraDemoActivity.this.cameraDevice.close();
            CameraDemoActivity.this.cameraDevice = null;
        }
        // 打開攝像頭出現錯誤時觸發該方法
        @Override
        public void onError(CameraDevice cameraDevice, int error)
        {
            cameraDevice.close();
        }
    };

CaptureRequest

一次捕獲請求，通過CaptureRequest.Builder的build()創建，其實請求參數也是通過Buider來設置：
CaptureRequest.Builder常用的方法：

addTarget(Surface outputTarget) 將surface添加到輸出列表中，纔可以顯示在SurfaceView、TextureView或者輸出到ImageReader中；
set(Key< T> key, T value) 設置其他屬性；

//創建預覽請求
            mCaptureRequestBuilder = cameraDevice.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW);
            // 設置自動對焦模式
            mCaptureRequestBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE, CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE_CONTINUOUS_PICTURE);
            mCaptureRequestBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_AE_EXPOSURE_COMPENSATION, 3);
            //設置Surface作爲預覽數據的顯示界面
            mCaptureRequestBuilder.addTarget(mSurface);

此處用一段設置閃光燈的代碼進行說明：

 private void openFlash(){
        mCaptureRequestBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE, CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE_CONTINUOUS_PICTURE);
        mCaptureRequestBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_AE_MODE, CaptureRequest.CONTROL_AE_MODE_ON_AUTO_FLASH);
        //設置反覆捕獲數據的請求，這樣預覽界面就會一直有數據顯示
        try {
            mPreviewSession.setRepeatingRequest(mCaptureRequest, null, mHandler);
        } catch (CameraAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

CameraCaptureSession
捕獲的會話Session，預覽、拍照，都由該它進行控制的。

cameraCaptureSession是通過CameraDevice的 createCaptureSession(List< Surface>, CameraCaptureSession.StateCallback, Handler) 創建；
拍照 capture(CaptureRequest, CameraCaptureSession.CaptureCallback, Handler);
預覽 setRepeatingRequest(CaptureRequest, CameraCaptureSession.CaptureCallback, Handler);

//創建相機捕獲會話，第一個參數是捕獲數據的輸出Surface列表，第二個參數是CameraCaptureSession的狀態回調接口，當它創建好後會回調onConfigured方法，第三個參數用來確定Callback在哪個線程執行，爲null的話就在當前線程執行
            cameraDevice.createCaptureSession(Arrays.asList(mSurface,imageReader.getSurface()),new CameraCaptureSession.StateCallback() {
                @Override
                public void onConfigured(CameraCaptureSession session) {
                    Log.d("onConfigured","onConfigured");
                    try {
                        //開始預覽
                        mCaptureRequest = mCaptureRequestBuilder.build();
                        mPreviewSession = session;
                        //設置反覆捕獲數據的請求，這樣預覽界面就會一直有數據顯示
                        mPreviewSession.setRepeatingRequest(mCaptureRequest, null, mHandler);
                    } catch (CameraAccessException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }

                @Override
                public void onConfigureFailed(CameraCaptureSession session) {
                    Log.d("onConfigureFailed","onConfigureFailed");
                }
            }, null);

在寫代碼的時候發現上面幾個callback弄不清楚

open Camera中的CameraManager.StateCallback 是 camera 創建過程中狀態回調；
createCaptureSession中的CameraCaptureSession.StateCallback 是session創建過程中的狀態回調；
capture 或 setRepeatingRequest的CameraCaptureSession.CaptureCallback 是在預覽或者拍照request請求之後的回調；

發現還有一個Handle一直跟着走，究竟是什麼東西呢？

 //很多過程都變成了異步的了，所以這裏需要一個子線程的looper
    private void initLooper() {
        mThreadHandler = new HandlerThread("CAMERA2");
        mThreadHandler.start();
        mHandler = new Handler(mThreadHandler.getLooper());
    }

TextureView預覽

 SurfaceTexture mSurfaceTexture = surfaceView.getSurfaceTexture();
        //設置TextureView的緩衝區大小
        mSurfaceTexture.setDefaultBufferSize(1920, 1080);
        //獲取Surface顯示預覽數據
        Surface mSurface = new Surface(mSurfaceTexture);

SurfaceView預覽

 Surface surface = mSurfaceHolder.getSurface();

CameraCharacteristics
直接上代碼：

 /**設置攝像頭的參數*/
    private void setCameraCharacteristics(CameraManager manager)
    {
        try
        {
            // 獲取指定攝像頭的特性
            CameraCharacteristics characteristics
                    = manager.getCameraCharacteristics(mCameraId);
            // 獲取攝像頭支持的配置屬性
            StreamConfigurationMap map = characteristics.get(CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP);
            // 獲取攝像頭支持的最大尺寸
            Size largest = Collections.max(Arrays.asList(map.getOutputSizes(ImageFormat.YUV_420_888)),new CompareSizesByArea());
            List<Size> sizeList = Arrays.asList(map.getOutputSizes(ImageFormat.JPEG));
            for (Size s:sizeList) {
                Log.d(" Camera "," picturesize w " + s.getWidth() + " picturesize h = " + s.getHeight());
            }
            // 創建一個ImageReader對象，用於獲取攝像頭的圖像數據
            imageReader = ImageReader.newInstance(mWidth, mHeight, ImageFormat.JPEG, 2);
            //設置獲取圖片的監聽
            imageReader.setOnImageAvailableListener(imageAvailableListener,mHandler);
            // 獲取最佳的預覽尺寸
            previewSize = chooseOptimalSize(map.getOutputSizes(SurfaceTexture.class), mWidth, mHeight, largest);
            Log.d(" Camera"," previewSize w " + previewSize.getWidth() + " previewSize h = " + previewSize.getHeight()  + " mWidth = " + mWidth + " mHeight = " +mHeight);
        }
        catch (CameraAccessException e)
        {
            e.printStackTrace();
        }
        catch (NullPointerException e)
        {
        }
    }
    private static Size chooseOptimalSize(Size[] choices
            , int width, int height, Size aspectRatio)
    {
        // 收集攝像頭支持的大過預覽Surface的分辨率
        List<Size> bigEnough = new ArrayList<>();
        int w = aspectRatio.getWidth();
        int h = aspectRatio.getHeight();
        for (Size option : choices)
        {
            if (option.getHeight() == option.getWidth() * h / w &&
                    option.getWidth() >= width && option.getHeight() >= height)
            {
                bigEnough.add(option);
            }
        }
        // 如果找到多個預覽尺寸，獲取其中面積最小的
        if (bigEnough.size() > 0)
        {
            return Collections.min(bigEnough, new CompareSizesByArea());
        }
        else
        {
            //沒有合適的預覽尺寸
            return choices[0];
        }
    }


    // 爲Size定義一個比較器Comparator
    public static class CompareSizesByArea implements Comparator<Size>
    {
        @Override
        public int compare(Size lhs, Size rhs)
        {
            // 強轉爲long保證不會發生溢出
            return Long.signum((long) lhs.getWidth() * lhs.getHeight() -
                    (long) rhs.getWidth() * rhs.getHeight());
        }
    }

Camera2 API 之 SurfaceView、TextureView、CameraManager、CameraDevice詳解

專用名詞

SQL優化-20231016

Android Camera 錄製視頻，可限制時長，限大小

設計模式1---單例模式（Singleton pattern）

Camera2 API Video 錄像過程

android Camera api1與api2 ZSL簡要說明

Android & Java 反射基本知識講解

https://yachay.unat.edu.pe/blog/index.php?comment_area=format_blog&comment_component=blog&comment_co

linux以太網驅動總結