Camera2 API 采集视频并SurfaceView、TextureView 预览

从5.0开始(API Level 21),可以完全控制安卓设备相机的新api Camera2(android.hardware.Camera2)被引入了进来。在以前的Camera api(android.hardware.Camera)中,对相机的手动控制需要更改系统才能实现,而且api也不友好。不过老的Camera API在5.0上已经过时,如今Android推荐使用Camera2采集视频,借着写这篇记录的过程,熟悉和理解Camera2流程。

专业性名词

YUV

一种颜色编码的方法,在旧Camera API 常用的是NV21和YV12,可以转成RGB编码。

//获取Camera2 支持的颜色编码
StreamConfigurationMap map = characteristics.get( 
                             CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP);
map.getOutputFormats();

CameraManager

Camera2中负责管理、查询摄像头信息、打开可用的摄像头;

  1. 可以通过调用Context.getSystemService(java.lang.String)方法来获取一个CameraManager的实例;
  2. cameraId 通过 getCameraIdList() 枚举得到,代表选择使用哪个摄像头;
  3. 设备信息通过 CameraCharacteristics getCameraCharacteristics(String cameraId) 可拿到;
  4. 打开摄像头 openCamera(String cameraId, CameraManager.StateCallback callback, Handler handler),StateCallback是接收设备状态的更新的回调,比如后面的cameraDevice就是通过stateCallback的onOpen()回调中拿到,Handler 表示打开摄像头的工作在具体哪个handler的looper中,也就是在哪个线程中执行,若为null则在当前线程;

CameraDevice

具体的摄像头,提供一组属性信息,描述硬件设备以及设备的可用设置和参数。

  1. CameraDevice是在CameraManager打开摄像头后,通过CameraDevice.StateCallback的回调中拿到的,是个异步的过程;
  2. createCaptureRequest() 创建CaptureRequest.Builder,CaptureRequest.Builder负责创建各种捕获图像的请求 CaptureRequest;
  3. createCaptureSession() 负责创建捕获图像的会话
    CameraCaptureSession;

CaptureRequest

一次捕获请求,通过CaptureRequest.Builder的build()创建,其实请求参数也是通过Buider来设置:
CaptureRequest.Builder常用的方法:

  1. addTarget(Surface outputTarget) 将surface添加到输出列表中,才可以显示在SurfaceView、TextureView或者输出到ImageReader中;
  2. set(Key< T> key, T value) 设置其他属性;

CameraCaptureSession

捕获的会话Session,预览、拍照,都由该它进行控制的。

  1. cameraCaptureSession是通过CameraDevice的 createCaptureSession(List< Surface>, CameraCaptureSession.StateCallback, Handler) 创建;
  2. 拍照 capture(CaptureRequest, CameraCaptureSession.CaptureCallback, Handler);
  3. 预览 setRepeatingRequest(CaptureRequest, CameraCaptureSession.CaptureCallback, Handler);

camera结构

CameraManager结构

在写代码的时候发现上面几个callback弄不清楚

  1. openCamera中的CameraManager.StateCallback 是 camra 创建过程中状态回调;
  2. createCaptureSession中的CameraCaptureSession.StateCallback 是session创建过程中的状态回调;
  3. capture 或 setRepeatingRequest的CameraCaptureSession.CaptureCallback 是在预览或者拍照request请求之后的回调;

流程

初始化执行camera动作的线程和handler

private void startCameraThread() {
        mCameraThread = new HandlerThread("CameraThread");
        mCameraThread.start();
        mCameraHandler = new Handler(mCameraThread.getLooper());
    }

设置摄像头属性

private void setupCamera(int width, int height) {
        //获取摄像头的管理者CameraManager
        CameraManager manager = (CameraManager) getSystemService(Context.CAMERA_SERVICE);
        try {
            //遍历所有摄像头
            for (String cameraId : manager.getCameraIdList()) {
                CameraCharacteristics characteristics = manager.getCameraCharacteristics(cameraId);
                Integer facing = characteristics.get(CameraCharacteristics.LENS_FACING);
                //此处默认打开后置摄像头
                if (facing != null && facing == CameraCharacteristics.LENS_FACING_FRONT)
                    continue;
                //获取StreamConfigurationMap,它是管理摄像头支持的所有输出格式和尺寸
                StreamConfigurationMap map = characteristics.get(CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP);
                assert map != null;
                //根据TextureView的尺寸设置预览尺寸
                mPreviewSize = getOptimalSize(map.getOutputSizes(SurfaceTexture.class), width, height); 
                mCameraId = cameraId;
                break;
            }
        } catch (CameraAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

  //选择sizeMap中大于并且最接近width和height的size
    private Size getOptimalSize(Size[] sizeMap, int width, int height) {
        List<Size> sizeList = new ArrayList<>();
        for (Size option : sizeMap) {
            if (width > height) {
                if (option.getWidth() > width && option.getHeight() > height) {
                    sizeList.add(option);
                }
            } else {
                if (option.getWidth() > height && option.getHeight() > width) {
                    sizeList.add(option);
                }
            }
        }
        if (sizeList.size() > 0) {
            return Collections.min(sizeList, new Comparator<Size>() {
                @Override
                public int compare(Size lhs, Size rhs) {
                    return Long.signum(lhs.getWidth() * lhs.getHeight() - rhs.getWidth() * rhs.getHeight());
                }
            });
        }
        return sizeMap[0];
    }

打开摄像头

private void openCamera() {
        CameraManager manager = (CameraManager) getSystemService(Context.CAMERA_SERVICE);
        try {
            if (ActivityCompat.checkSelfPermission(this, Manifest.permission.CAMERA) != PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
                return;
            }
            manager.openCamera(mCameraId, mStateCallback, mCameraHandler);
        } catch (CameraAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

开始预览

mStateCallback中预览。

TextureView预览

private void startPreview() {
        SurfaceTexture mSurfaceTexture = mTextureView.getSurfaceTexture();
        mSurfaceTexture.setDefaultBufferSize(mPreviewSize.getWidth(), mPreviewSize.getHeight());
        Surface previewSurface = new Surface(mSurfaceTexture);
        try {
            mCaptureRequestBuilder = mCameraDevice.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW);
            mCaptureRequestBuilder.addTarget(previewSurface);
            mCameraDevice.createCaptureSession(Arrays.asList(previewSurface, mImageReader.getSurface()), new CameraCaptureSession.StateCallback() {
                @Override
                public void onConfigured(CameraCaptureSession session) {
                    try {
                        mCaptureRequest = mCaptureRequestBuilder.build();
                        mCameraCaptureSession = session;
                        mCameraCaptureSession.setRepeatingRequest(mCaptureRequest, null, mCameraHandler);
                    } catch (CameraAccessException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }

                @Override
                public void onConfigureFailed(CameraCaptureSession session) {

                }
            }, mCameraHandler);
        } catch (CameraAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

SurfaceView预览

@RequiresApi(api = Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP)
    private void startPreView(){
        try {
            Surface surface = mSurfaceHolder.getSurface();

            mCaptureRequestBuilder = mCameraDevice.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW);
            if (surface!=null){
                Log.d(TAG,"SURFACE不为空");
                mCaptureRequestBuilder.addTarget(surface);
            }else {
                Log.d(TAG,"SURFACE为空");
            }

            mCameraDevice.createCaptureSession(Arrays.asList(surface), new CameraCaptureSession.StateCallback() {
                @Override
                public void onConfigured(@NonNull CameraCaptureSession session) {
                    mCaptureRequest = mCaptureRequestBuilder.build();
                    mCameraCaptureSession = session;
                    try {
                        mCameraCaptureSession.setRepeatingRequest(mCaptureRequest,null,mCameraHandler);
                    } catch (CameraAccessException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }

                @Override
                public void onConfigureFailed(@NonNull CameraCaptureSession session) {

                }
            },mCameraHandler);
        } catch (CameraAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

停止预览

@Override
    protected void onPause() {
        super.onPause();
        if (mCameraCaptureSession != null) {
            mCameraCaptureSession.close();
            mCameraCaptureSession = null;
        }

        if (mCameraDevice != null) {
            mCameraDevice.close();
            mCameraDevice = null;
        }
    }

源码地址:https://github.com/Xiaoben336/CameraCaptureDemo.git

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