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Android平台Camera开发实践指南,2021吊打面试官系列

2022-01-15 02:33:41 mb61c1dbbb44788

MediaRecorder主要用来录制音频和视频,在使用之前要进行初始化和相关参数的设置,如下所示:

protected boolean preparemediaRecorder() {
mediaRecorder = new MediaRecorder();
try {
mediaRecorder.setAudioSource(MediaRecorder.AudioSource.CAMCORDER);
mediaRecorder.setVideoSource(MediaRecorder.VideoSource.SURFACE);

//输出格式
mediaRecorder.setOutputFormat(camcorderProfile.fileFormat);
//视频帧率
mediaRecorder.setVideoFrameRate(camcorderProfile.videoFrameRate);
//视频大小
mediaRecorder.setVideoSize(videoSize.getWidth(), videoSize.getHeight());
//视频比特率
mediaRecorder.setVideoEncodingBitRate(camcorderProfile.videoBitRate);
//视频编码器
mediaRecorder.setVideoEncoder(camcorderProfile.videoCodec);

//音频编码率
mediaRecorder.setAudioEncodingBitRate(camcorderProfile.audioBitRate);
//音频声道
mediaRecorder.setAudioChannels(camcorderProfile.audioChannels);
//音频采样率
mediaRecorder.setAudioSamplingRate(camcorderProfile.audioSampleRate);
//音频编码器
mediaRecorder.setAudioEncoder(camcorderProfile.audioCodec);

File outputFile = outputPath;
String outputFilePath = outputFile.toString();
//输出路径
mediaRecorder.setOutputFile(outputFilePath);

//设置视频输出的最大尺寸
if (mCameraConfigProvider.getVideoFileSize() > 0) {
mediaRecorder.setMaxFileSize(mCameraConfigProvider.getVideoFileSize());
mediaRecorder.setOnInfoListener(this);
}

//设置视频输出的最大时长
if (mCameraConfigProvider.getVideoDuration() > 0) {
mediaRecorder.setMaxDuration(mCameraConfigProvider.getVideoDuration());
mediaRecorder.setOnInfoListener(this);
}
mediaRecorder.setOrientationHint(getVideoOrientation(mCameraConfigProvider.getSensorPosition()));

//准备
mediaRecorder.prepare();

return true;
} catch (IllegalStateException error) {
Log.e(TAG, "IllegalStateException preparing MediaRecorder: " + error.getMessage());
} catch (IOException error) {
Log.e(TAG, "IOException preparing MediaRecorder: " + error.getMessage());
} catch (Throwable error) {
Log.e(TAG, "Error during preparing MediaRecorder: " + error.getMessage());
}
releasemediaRecorder();
return false;
}

值得一提的是,日常的业务中经常对拍摄视频的时长或者大小有要求,这个可以通过mediaRecorder.setOnInfoListener()来处理,OnInfoListener会监听正在录制的视频,然后我们 可以在它的回调方法里处理。

@Override
public void onInfo(MediaRecorder mediaRecorder, int what, int extra) {
if (MediaRecorder.MEDIA_RECORDER_INFO_MAX_DURATION_REACHED == what) {
//到达最大时长
} else if (MediaRecorder.MEDIA_RECORDER_INFO_MAX_FILESIZE_REACHED == what) {
//到达最大尺寸
}
}

更多关于MediaRecorder的介绍可以参考 MediaRecorder官方文档

1.7 结束视频录制

结束视频录制也很简单,只需要调用mediaRecorder.stop()方法即可。

mediaRecorder.stop();

此外,如果不再使用相机,也要注意释放相机资源。

以上便是Camera的全部内容,还是比较简单的,下面我们接着来讲Camera2的相关内容,注意体会两者的区别。

二 Camera2实践指南

Camera2 API中主要涉及以下几个关键类:

  • CameraManager:摄像头管理器,用于打开和关闭系统摄像头
  • CameraCharacteristics:描述摄像头的各种特性,我们可以通过CameraManager的getCameraCharacteristics(@NonNull String cameraId)方法来获取。
  • CameraDevice:描述系统摄像头,类似于早期的Camera。
  • CameraCaptureSession:Session类,当需要拍照、预览等功能时,需要先创建该类的实例,然后通过该实例里的方法进行控制(例如:拍照 capture())。
  • CaptureRequest:描述了一次操作请求,拍照、预览等操作都需要先传入CaptureRequest参数,具体的参数控制也是通过CameraRequest的成员变量来设置。
  • CaptureResult:描述拍照完成后的结果。

Camera2拍照流程如下所示:

Android平台Camera开发实践指南,2021吊打面试官系列_Android

开发者通过创建CaptureRequest向摄像头发起Capture请求,这些请求会排成一个队列供摄像头处理,摄像头将结果包装在CaptureMetadata中返回给开发者。整个流程建立在一个CameraCaptureSession的会话中。

2.1 打开相机

打开相机之前,我们首先要获取CameraManager,然后获取相机列表,进而获取各个摄像头(主要是前置摄像头和后置摄像头)的参数。

mCameraManager = (CameraManager) mContext.getSystemService(Context.CAMERA_SERVICE);
try {
final String[] ids = mCameraManager.getCameraIdList();
numberOfCameras = ids.length;
for (String id : ids) {
final CameraCharacteristics characteristics = mCameraManager.getCameraCharacteristics(id);

final int orientation = characteristics.get(CameraCharacteristics.LENS_FACING);
if (orientation == CameraCharacteristics.LENS_FACING_FRONT) {
faceFrontCameraId = id;
faceFrontCameraOrientation = characteristics.get(CameraCharacteristics.SENSOR_ORIENTATION);
frontCameraCharacteristics = characteristics;
} else {
faceBackCameraId = id;
faceBackCameraOrientation = characteristics.get(CameraCharacteristics.SENSOR_ORIENTATION);
backCameraCharacteristics = characteristics;
}
}
} catch (Exception e) {
Log.e(TAG, “Error during camera initialize”);
}

Camera2与Camera一样也有cameraId的概念,我们通过mCameraManager.getCameraIdList()来获取cameraId列表,然后通过mCameraManager.getCameraCharacteristics(id) 获取每个id对应摄像头的参数。

关于CameraCharacteristics里面的参数,主要用到的有以下几个:

  • LENS_FACING:前置摄像头(LENS_FACING_FRONT)还是后置摄像头(LENS_FACING_BACK)。
  • SENSOR_ORIENTATION:摄像头拍照方向。
  • FLASH_INFO_AVAILABLE:是否支持闪光灯。
  • CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL:获取当前设备支持的相机特性。

注:事实上,在各个厂商的的Android设备上,Camera2的各种特性并不都是可用的,需要通过characteristics.get(CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL)方法 来根据返回值来获取支持的级别,具体说来:

  • INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL_FULL:全方位的硬件支持,允许手动控制全高清的摄像、支持连拍模式以及其他新特性。
  • INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL_LIMITED:有限支持,这个需要单独查询。
  • INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL_LEGACY:所有设备都会支持,也就是和过时的Camera API支持的特性是一致的。

利用这个INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL参数,我们可以来判断是使用Camera还是使用Camera2,具体方法如下:

@TargetApi(Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP)
public static boolean hasCamera2(Context mContext) {
if (mContext == null) return false;
if (Build.VERSION.SDK_INT < Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP) return false;
try {
CameraManager manager = (CameraManager) mContext.getSystemService(Context.CAMERA_SERVICE);
String[] idList = manager.getCameraIdList();
boolean notFull = true;
if (idList.length == 0) {
notFull = false;
} else {
for (final String str : idList) {
if (str == null || str.trim().isEmpty()) {
notFull = false;
break;
}
final CameraCharacteristics characteristics = manager.getCameraCharacteristics(str);

final int supportLevel = characteristics.get(CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL);
if (supportLevel == CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL_LEGACY) {
notFull = false;
break;
}
}
}
return notFull;
} catch (Throwable ignore) {
return false;
}
}

更多ameraCharacteristics参数,可以参见 CameraCharacteristics官方文档

打开相机主要调用的是mCameraManager.openCamera(currentCameraId, stateCallback, backgroundHandler)方法,如你所见,它有三个参数:

  • String cameraId:摄像头的唯一ID。
  • CameraDevice.StateCallback callback:摄像头打开的相关回调。
  • Handler handler:StateCallback需要调用的Handler,我们一般可以用当前线程的Handler。

mCameraManager.openCamera(currentCameraId, stateCallback, backgroundHandler);

上面我们提到了CameraDevice.StateCallback,它是摄像头打开的一个回调,定义了打开,关闭以及出错等各种回调方法,我们可以在 这些回调方法里做对应的操作。

private CameraDevice.StateCallback stateCallback = new CameraDevice.StateCallback() {
@Override
public void onOpened(@NonNull CameraDevice cameraDevice) {
//获取CameraDevice
mcameraDevice = cameraDevice;
}

@Override
public void onDisconnected(@NonNull CameraDevice cameraDevice) {
//关闭CameraDevice
cameraDevice.close();

}

@Override
public void onError(@NonNull CameraDevice cameraDevice, int error) {
//关闭CameraDevice
cameraDevice.close();
}
};

2.2 关闭相机

通过上面的描述,关闭就很简单了。

//关闭CameraDevice
cameraDevice.close();

2.3 开启预览

Camera2都是通过创建请求会话的方式进行调用的,具体说来:

  1. 调用mCameraDevice.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW)方法创建CaptureRequest,调用
  2. mCameraDevice.createCaptureSession()方法创建CaptureSession。

CaptureRequest.Builder createCaptureRequest(@RequestTemplate int templateType)

createCaptureRequest()方法里参数templateType代表了请求类型,请求类型一共分为六种,分别为:

  • TEMPLATE_PREVIEW:创建预览的请求
  • TEMPLATE_STILL_CAPTURE:创建一个适合于静态图像捕获的请求,图像质量优先于帧速率。
  • TEMPLATE_RECORD:创建视频录制的请求
  • TEMPLATE_VIDEO_SNAPSHOT:创建视视频录制时截屏的请求
  • TEMPLATE_ZERO_SHUTTER_LAG:创建一个适用于零快门延迟的请求。在不影响预览帧率的情况下最大化图像质量。
  • TEMPLATE_MANUAL:创建一个基本捕获请求,这种请求中所有的自动控制都是禁用的(自动曝光,自动白平衡、自动焦点)。

createCaptureSession(@NonNull List<Surface> outputs, @NonNull CameraCaptureSession.StateCallback callback, @Nullable Handler handler)

createCaptureSession()方法一共包含三个参数:

  • List outputs:我们需要输出到的Surface列表。
  • CameraCaptureSession.StateCallback callback:会话状态相关回调。
  • Handler handler:callback可以有多个(来自不同线程),这个handler用来区别那个callback应该被回调,一般写当前线程的Handler即可。

关于CameraCaptureSession.StateCallback里的回调方法:

  • onConfigured(@NonNull CameraCaptureSession session); 摄像头完成配置,可以处理Capture请求了。
  • onConfigureFailed(@NonNull CameraCaptureSession session); 摄像头配置失败
  • onReady(@NonNull CameraCaptureSession session); 摄像头处于就绪状态,当前没有请求需要处理。
  • onActive(@NonNull CameraCaptureSession session); 摄像头正在处理请求。
  • onClosed(@NonNull CameraCaptureSession session); 会话被关闭
  • onSurfacePrepared(@NonNull CameraCaptureSession session, @NonNull Surface surface); Surface准备就绪

理解了这些东西,创建预览请求就十分简单了。

previewRequestBuilder = mCameraDevice.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW);
previewRequestBuilder.addTarget(workingSurface);

//注意这里除了预览的Surface,我们还添加了imageReader.getSurface()它就是负责拍照完成后用来获取数据的
mCameraDevice.createCaptureSession(Arrays.asList(workingSurface, imageReader.getSurface()),
new CameraCaptureSession.StateCallback() {
@Override
public void onConfigured(@NonNull CameraCaptureSession cameraCaptureSession) {
cameraCaptureSession.setRepeatingRequest(previewRequest, captureCallback, backgroundHandler);
}

@Override
public void onConfigureFailed(@NonNull CameraCaptureSession cameraCaptureSession) {
Log.d(TAG, "Fail while starting preview: ");
}
}, null);

可以发现,在onConfigured()里调用了cameraCaptureSession.setRepeatingRequest(previewRequest, captureCallback, backgroundHandler),这样我们就可以 持续的进行预览了。

注:上面我们说了添加了imageReader.getSurface()它就是负责拍照完成后用来获取数据,具体操作就是为ImageReader设置一个OnImageAvailableListener,然后在它的onImageAvailable() 方法里获取。

mImageReader.setOnImageAvailableListener(mOnImageAvailableListener, mBackgroundHandler);

private final ImageReader.OnImageAvailableListener mOnImageAvailableListener
= new ImageReader.OnImageAvailableListener() {

@Override
public void onImageAvailable(ImageReader reader) {
//当图片可得到的时候获取图片并保存
mBackgroundHandler.post(new ImageSaver(reader.acquireNextImage(), mFile));
}

};

2.4 关闭预览

关闭预览就是关闭当前预览的会话,结合上面开启预览的内容,具体实现如下:

if (captureSession != null) {
captureSession.close();
try {
captureSession.abortCaptures();
} catch (Exception ignore) {
} finally {
captureSession = null;
}
}

2.5 拍照

拍照具体来说分为三步:

  1. 对焦

try {
//相机对焦
previewRequestBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_AF_TRIGGER, CameraMetadata.CONTROL_AF_TRIGGER_START);
//修改状态
previewState = STATE_WAITING_LOCK;
//发送对焦请求
captureSession.capture(previewRequestBuilder.build(), captureCallback, backgroundHandler);
} catch (Exception ignore) {
}

我们定义了一个CameraCaptureSession.CaptureCallback来处理对焦请求返回的结果。

private CameraCaptureSession.CaptureCallback captureCallback = new CameraCaptureSession.CaptureCallback() {

@Override
public void onCaptureProgressed(@NonNull CameraCaptureSession session,
@NonNull CaptureRequest request,
@NonNull CaptureResult partialResult) {
}

@Override
public void onCaptureCompleted(@NonNull CameraCaptureSession session,
@NonNull CaptureRequest request,
@NonNull TotalCaptureResult result) {
//等待对焦
final Integer afState = result.get(CaptureResult.CONTROL_AF_STATE);
if (afState == null) {
//对焦失败,直接拍照
captureStillPicture();
} else if (CaptureResult.CONTROL_AF_STATE_FOCUSED_LOCKED == afState
|| CaptureResult.CONTROL_AF_STATE_NOT_FOCUSED_LOCKED == afState
|| CaptureResult.CONTROL_AF_STATE_INACTIVE == afState
|| CaptureResult.CONTROL_AF_STATE_PASSIVE_SCAN == afState) {
Integer aeState = result.get(CaptureResult.CONTROL_AE_STATE);
if (aeState == null ||
aeState == CaptureResult.CONTROL_AE_STATE_CONVERGED) {
previewState = STATE_PICTURE_TAKEN;
//对焦完成,进行拍照
captureStillPicture();
} else {
runPreCaptureSequence();
}
}
}
};

  1. 拍照

我们定义了一个captureStillPicture()来进行拍照。

private void captureStillPicture() {
try {
if (null == mCameraDevice) {
return;
}

//构建用来拍照的CaptureRequest
final CaptureRequest.Builder captureBuilder =
mCameraDevice.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_STILL_CAPTURE);
captureBuilder.addTarget(imageReader.getSurface());

//使用相同的AR和AF模式作为预览
captureBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE, CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE_CONTINUOUS_PICTURE);
//设置方向
captureBuilder.set(CaptureRequest.JPEG_ORIENTATION, getPhotoOrientation(mCameraConfigProvider.getSensorPosition()));

//创建会话
CameraCaptureSession.CaptureCallback CaptureCallback = new CameraCaptureSession.CaptureCallback() {
@Override
public void onCaptureCompleted(@NonNull CameraCaptureSession session,
@NonNull CaptureRequest request,
@NonNull TotalCaptureResult result) {
Log.d(TAG, "onCaptureCompleted: ");
}
};
//停止连续取景
captureSession.stopRepeating();
//捕获照片
captureSession.capture(captureBuilder.build(), CaptureCallback, null);

} catch (CameraAccessException e) {
Log.e(TAG, “Error during capturing picture”);
}
}

  1. 取消对焦

拍完照片后,我们还要解锁相机焦点,让相机恢复到预览状态。

try {
//重置自动对焦
previewRequestBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_AF_TRIGGER, CameraMetadata.CONTROL_AF_TRIGGER_CANCEL);
captureSession.capture(previewRequestBuilder.build(), captureCallback, backgroundHandler);
//相机恢复正常的预览状态
previewState = STATE_PREVIEW;
//打开连续取景模式
captureSession.setRepeatingRequest(previewRequest, captureCallback, backgroundHandler);
} catch (Exception e) {
Log.e(TAG, “Error during focus unlocking”);
}

2.6 开始视频录制

//先关闭预览,因为需要添加一个预览输出的Surface,也就是mediaRecorder.getSurface()
closePreviewSession();

//初始化MediaRecorder,设置相关参数
if (preparemediaRecorder()) {

final SurfaceTexture texture = Camera2Manager.this.texture;
texture.setDefaultBufferSize(videoSize.getWidth(), videoSize.getHeight());

try {
//构建视频录制aptureRequest
previewRequestBuilder = mCameraDevice.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_RECORD);
final List<Surface> surfaces = new ArrayList<>();

//设置预览Surface
final Surface previewSurface = workingSurface;
surfaces.add(previewSurface);
previewRequestBuilder.addTarget(previewSurface);

//设置预览输出Surface
workingSurface = mediaRecorder.getSurface();
surfaces.add(workingSurface);
previewRequestBuilder.addTarget(workingSurface);

mCameraDevice.createCaptureSession(surfaces, new CameraCaptureSession.StateCallback() {
@Override
public void onConfigured(@NonNull CameraCaptureSession cameraCaptureSession) {
captureSession = cameraCaptureSession;

previewRequestBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_MODE, CameraMetadata.CONTROL_MODE_AUTO);
try {
//持续发送Capture请求,实现实时预览。
captureSession.setRepeatingRequest(previewRequestBuilder.build(), null, backgroundHandler);
} catch (Exception e) {
}

try {
//开始录像
mediaRecorder.start();
} catch (Exception ignore) {
Log.e(TAG, "mediaRecorder.start(): ", ignore);
}

isVideoRecording = true;

uiHandler.post(new Runnable() {
@Override
public void run() {
cameraVideoListener.onVideoRecordStarted(videoSize);
}
});
}

@Override
public void onConfigureFailed(@NonNull CameraCaptureSession cameraCaptureSession) {
Log.d(TAG, “onConfigureFailed”);
}
}, backgroundHandler);
} catch (Exception e) {
Log.e(TAG, "startVideoRecord: ", e);
}
}

关于MediaRecorder上面讲Camera的时候我们就已经说过,这里不再赘述。

以上便是视频录制的全部内容,就是简单的API使用,还是比较简单的。

2.7 结束视频录制

结束视频录制主要也是关闭会话以及释放一些资源,具体说来:

  1. 关闭预览会话
  2. 停止mediaRecorder
  3. 释放mediaRecorder

//关闭预览会话
if (captureSession != null) {
captureSession.close();
try {
captureSession.abortCaptures();
} catch (Exception ignore) {
} finally {
captureSession = null;
}
}

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