Android進階CameraX與Camera2使用比對詳解
正文
相機，作為手機最重要的一個多媒體工具，被應(yīng)用于眾多app軟件中，如果整個項目中涉及到拍照、直播、錄視頻、掃碼，那么相機就必須要用到。傳統(tǒng)的相機app，一般使用到Camera或者Camera2比較多，但是Google的JectPack框架中引入了CameraX組件作為官方推薦相機架構(gòu)，既然推出此框架，那么一定是有它自身的優(yōu)勢之處在的，本文將會從CameraX和Camera2的框架機制出發(fā)，分析兩者的不同以及性能差異。
1 Google相機元老 Camera2
其實在早期開發(fā)相機app的時候，有一部分會使用Camera，有一部分會使用Camera2，但是用起來真的是苦不堪言，往往在相機配置時，為了調(diào)出預(yù)覽頁面，至少要寫1000行代碼，而且僅僅是一個預(yù)覽頁面，后面拍照、錄視頻等等，還需要做額外的開發(fā)，說這么多，我們先看下Camera2是如何使用的吧。
1.1 Camera2的使用
首先Camera2是Google原生的相機框架，所以不需要引任何框架進來。
第一步：創(chuàng)建承載相機的容器
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<FrameLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent">
<TextureView
android:id="@+id/camera_view_container"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"/>
</FrameLayout>
一般來說，承載相機預(yù)覽頁面的就是TextureView，當(dāng)TextureView創(chuàng)建完成之后，就可以配置相機參數(shù)，展示預(yù)覽頁面。
第二步：打開攝像頭的時機
Camera2和Camera不同的是，Camera2是將應(yīng)用層與相機內(nèi)核層做了完全的解耦，需要通過Camera Service來獲取到CameraManager以此調(diào)用相機內(nèi)核層提供的能力。
那么在什么時機才能打開攝像頭呢？就是在TextureView的onSurfaceTextureAvailable回調(diào)的時候，去初始化相機參數(shù)，開啟攝像頭。
/**
* 初始化相機
* 觸發(fā)時機 TextureView 的 onSurfaceTextureAvailable回調(diào)
*/
private fun initCamera(){
}
override fun onSurfaceTextureAvailable(surface: SurfaceTexture, width: Int, height: Int) {
initCamera()
}
override fun onSurfaceTextureSizeChanged(surface: SurfaceTexture, width: Int, height: Int) {
}
override fun onSurfaceTextureDestroyed(surface: SurfaceTexture): Boolean {
return false
}
override fun onSurfaceTextureUpdated(surface: SurfaceTexture) {
}
第三步：搭建應(yīng)用層與相機內(nèi)核的橋梁
/**
* 開啟攝像頭
*/
@SuppressLint("MissingPermission")
@Synchronized
fun start(textureView: TextureView) {
val cameraManager = context.getSystemService(Context.CAMERA_SERVICE) as CameraManager
//建立數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉蛄?
imageReader = ImageReader.newInstance(
previewWidth,
previewHeight,
ImageFormat.YUV_420_888,
2
)
val handlerThread = HandlerThread("Camera2Manager")
handlerThread.start()
handler = Handler(handlerThread.looper)
imageReader?.setOnImageAvailableListener(this, handler)
//真正地開啟攝像頭
cameraManager.openCamera("0", this, handler)
}
// setOnImageAvailableListener的回調(diào)
override fun onImageAvailable(reader: ImageReader?) {
}
// Device StateCallback
override fun onOpened(camera: CameraDevice) {
}
override fun onDisconnected(camera: CameraDevice) {
}
override fun onError(camera: CameraDevice, error: Int) {
}
因為應(yīng)用層和相機內(nèi)核層已經(jīng)完全解耦，所以兩者想要進行數(shù)據(jù)傳遞，必須要建立橋梁，那么通過ImageReader就可以完成，可以通過傳入一些參數(shù)：預(yù)覽尺寸、圖像格式等，設(shè)置setOnImageAvailableListener，有數(shù)據(jù)發(fā)送過來之后，通過onImageAvailable獲取到數(shù)據(jù)顯示即可。
然后，調(diào)用CameraManager的openCamera方法，才是真正打開攝像頭，那么成功還是失敗呢？就需要通過 CameraDevice.StateCallback的回調(diào)來判斷。
第四步：建立會話，創(chuàng)建預(yù)覽請求
override fun onOpened(camera: CameraDevice) {
this.cameraDevice = camera
//建立會話
createPreviewSession()
}
override fun onDisconnected(camera: CameraDevice) {
cameraDevice?.close()
cameraDevice = null
}
override fun onError(camera: CameraDevice, error: Int) {
cameraDevice?.close()
cameraDevice = null
}
當(dāng)打開Camera之后，如何判斷是否成功開啟攝像頭呢？就是通過onOpened這個回調(diào)來判斷，當(dāng)成功開啟攝像頭之后，就需要與相機內(nèi)核建立會話，發(fā)起預(yù)覽請求createCaptureRequest。
private fun createPreviewSession() {
//創(chuàng)建Surface，所有的畫面渲染都是由Surface處理
val texture = textureView?.surfaceTexture
texture?.setDefaultBufferSize(previewWidth, previewHeight)
val surface = Surface(texture)
//開啟預(yù)覽會話，這樣就可以預(yù)覽數(shù)據(jù)
val builder = cameraDevice?.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW)
builder?.addTarget(surface)
builder?.set(
CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE,
CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE_CONTINUOUS_PICTURE
)
//想要獲取每一幀的數(shù)據(jù)，需要給ImageReader設(shè)置Target
imageReader?.surface?.let {
builder?.addTarget(it)
}
//建立連接，開啟會話
cameraDevice?.createCaptureSession(
mutableListOf(surface, imageReader?.surface),
CaptureSessionCallback(),
handler
)
我們知道，如果使用TextureView，那么所有畫面的渲染都是通過Surface來渲染，因此在創(chuàng)建Surface之后，就可以添加到cameraDevice中，此時頁面中就會有圖像了，如果想要分析每一幀的數(shù)據(jù)，那么也需要給ImageReader設(shè)置Surface.
完成一系列配置之后，調(diào)用CameraDevice的createCaptureSession方法，開啟會話。
inner class CaptureSessionCallback : CameraCaptureSession.StateCallback() {
override fun onConfigured(session: CameraCaptureSession) {
mSession = session
if (cameraDevice == null) return
session.setRepeatingRequest(requestBuilder?.build()!!, null, handler)
}
override fun onConfigureFailed(session: CameraCaptureSession) {
}
}
因為需要實時的數(shù)據(jù)流一幀一幀地傳遞過來，因此需要發(fā)起重復(fù)請求setRepeatingRequest，以此將實時的圖像幀發(fā)送到手機頁面上進行渲染。
1.2 小結(jié)
至此我們先做一個小小的總結(jié)，我們知道如果做一個相機app，最主要的兩個功能：預(yù)覽和分析圖片幀。
我們在打開攝像頭之前，首先會通過ImageReader來完成應(yīng)用層和相機內(nèi)核層的建立，通過監(jiān)聽回調(diào)獲取每一幀的圖像數(shù)據(jù)；然后開啟攝像頭之后，又完成的一個工作就是配置Surface，將其掛載到CameraDevice上，然后如果想要請求獲取圖像幀，那么就需要開啟session，重復(fù)發(fā)起預(yù)覽的請求，來獲取到每一幀的數(shù)據(jù)，也正是下圖所展示的。
1.3 問題分析
如果我們做到了上圖的配置，我們運行之后發(fā)現(xiàn)，只拿到了一幀數(shù)據(jù)，緊接著拋出了一個異常，這個是在onError中回調(diào)的。
2023-01-14 14:56:14.220 29697-29803/com.lay.highavailablecamera E/HighAvailableCamera: onOpened 2023-01-14 14:56:14.574 29697-29803/com.lay.highavailablecamera E/HighAvailableCamera: onImageAvailable android.media.ImageReader@f04668 2023-01-14 14:59:14.122 29697-29803/com.lay.highavailablecamera E/HighAvailableCamera: onError 3
如果做過相機應(yīng)用的伙伴應(yīng)該也見到過這個情況，主要原因就是，一幀一幀地數(shù)據(jù)傳遞過來之后，我們沒有處理，導(dǎo)致數(shù)據(jù)一直阻塞沒有關(guān)閉，從而無法處理下一幀數(shù)據(jù)，因此在拿到最新的數(shù)據(jù)之后，需要主動調(diào)用close方法，以便下一幀數(shù)據(jù)進入到屏幕中。
override fun onImageAvailable(reader: ImageReader?) {
Log.e(Constants.TAG, "onImageAvailable $reader")
val latestImage = reader?.acquireNextImage()
//NOTE 做數(shù)據(jù)處理
latestImage?.close()
}
2 CameraX的便捷之處
前面我們用Camera2完成了頁面的預(yù)覽，伙伴們?nèi)绻行枰创a的，可以直接找我。通過前面對于Camera2的使用，我們發(fā)現(xiàn)太麻煩了，就為了完成一個頁面預(yù)覽，寫了很多配置，好處就是這些配置是通用的，不需要頻繁地改動，但是我們想的就是能夠一鍵式搭建一個相機應(yīng)用，那么CameraX就是我們需要的”傻瓜相機“。
2.1 UseCase分類
其實，CameraX對于每個功能都做了詳細的劃分，例如預(yù)覽的PreView、圖像分析的ImageAnalysis等，因此在做Camera配置的時候，可以選擇自己想要的UseCase進行初始化。
private fun initCameraConfig(context: Context) {
val cameraProviderFuture = ProcessCameraProvider.getInstance(context)
cameraProviderFuture.addListener({
// 預(yù)覽配置
val preview = Preview.Builder()
.build()
.also {
it.setSurfaceProvider(binding.basePreview.surfaceProvider)
}
//設(shè)置攝像頭是前置還是后置
val cameraSelector = CameraSelector.DEFAULT_BACK_CAMERA
if (cameraProvider == null) {
cameraProvider = cameraProviderFuture.get()
//拍照useCase配置
if (imageCapture == null) {
imageCapture = ImageCapture
.Builder()
.setTargetRotation(Surface.ROTATION_90)
.setCaptureMode(ImageCapture.CAPTURE_MODE_MAXIMIZE_QUALITY)
.setFlashMode(ImageCapture.FLASH_MODE_AUTO)
.setTargetAspectRatio(AspectRatio.RATIO_16_9)
.build()
}
//圖像分析useCase配置
if (imageAnalysis == null) {
imageAnalysis = ImageAnalysis.Builder()
.setBackpressureStrategy(ImageAnalysis.STRATEGY_KEEP_ONLY_LATEST)
.setTargetAspectRatio(AspectRatio.RATIO_16_9)
.build()
}
//圖像數(shù)據(jù)處
try {
cameraProvider?.unbindAll()
cameraProvider?.bindToLifecycle(
lifecycleOwner!!, cameraSelector, preview, imageCapture, imageAnalysis
)
} catch (exc: Exception) {
}
}
}, ContextCompat.getMainExecutor(context))
}
其實我們可以看到，這里我們是將拍照的userCase以及圖像分析的useCase都做了配置，如果只需要做一個預(yù)覽配置，也就幾十行代碼就能夠完成，單就使用上，比Camera2要簡單的多的多。
<androidx.camera.view.PreviewView
android:id="@+id/base_preview"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"/>
對于預(yù)覽頁面，CameraX中也提供了PreviewView容器，它其實是繼承自FrameLayout。
其實對于CameraX這塊僅僅是講了如何使用，具體的核心實現(xiàn)等下篇文章細細道來，更多關(guān)于Android CameraX與Camera2對比的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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