Android进阶宝典 -- CameraX与Camera2的使用比对

Posted 2023-01-18 上马定江山

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Android进阶宝典 -- CameraX与Camera2的使用比对相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

相机，作为手机最重要的一个多媒体工具，被应用于众多app软件中，如果整个项目中涉及到拍照、直播、录视频、扫码，那么相机就必须要用到。传统的相机app，一般使用到Camera或者Camera2比较多，但是Google的JectPack框架中引入了CameraX组件作为官方推荐相机架构，既然推出此框架，那么一定是有它自身的优势之处在的，本文将会从CameraX和Camera2的框架机制出发，分析两者的不同以及性能差异。

1 Google相机元老 Camera2

其实在早期开发相机app的时候，有一部分会使用Camera，有一部分会使用Camera2，但是用起来真的是苦不堪言，往往在相机配置时，为了调出预览页面，至少要写1000行代码，而且仅仅是一个预览页面，后面拍照、录视频等等，还需要做额外的开发，说这么多，我们先看下Camera2是如何使用的吧。

1.1 Camera2的使用

首先Camera2是Google原生的相机框架，所以不需要引任何框架进来。

第一步：创建承载相机的容器

<?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>

一般来说，承载相机预览页面的就是TextureView，当TextureView创建完成之后，就可以配置相机参数，展示预览页面。

第二步：打开摄像头的时机

Camera2和Camera不同的是，Camera2是将应用层与相机内核层做了完全的解耦，需要通过Camera Service来获取到CameraManager以此调用相机内核层提供的能力。

那么在什么时机才能打开摄像头呢？就是在TextureView的onSurfaceTextureAvailable回调的时候，去初始化相机参数，开启摄像头。

/**
 * 初始化相机
 * 触发时机 TextureView 的 onSurfaceTextureAvailable回调
 */
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：搭建应用层与相机内核的桥梁

/**
 * 开启摄像头
 */
@SuppressLint("MissingPermission")
@Synchronized
fun start(textureView: TextureView) 

    val cameraManager = context.getSystemService(Context.CAMERA_SERVICE) as CameraManager
    //建立数据传输的桥梁
    imageReader = ImageReader.newInstance(
        previewWidth,
        previewHeight,
        ImageFormat.YUV_420_888,
        2
    )
    val handlerThread = HandlerThread("Camera2Manager")
    handlerThread.start()
    handler = Handler(handlerThread.looper)
    imageReader?.setOnImageAvailableListener(this, handler)
    //真正地开启摄像头
    cameraManager.openCamera("0", this, handler)


// setOnImageAvailableListener的回调
override fun onImageAvailable(reader: ImageReader?) 


// Device StateCallback
override fun onOpened(camera: CameraDevice) 



override fun onDisconnected(camera: CameraDevice) 



override fun onError(camera: CameraDevice, error: Int)

因为应用层和相机内核层已经完全解耦，所以两者想要进行数据传递，必须要建立桥梁，那么通过ImageReader就可以完成，可以通过传入一些参数：预览尺寸、图像格式等，设置setOnImageAvailableListener，有数据发送过来之后，通过onImageAvailable获取到数据显示即可。

然后，调用CameraManager的openCamera方法，才是真正打开摄像头，那么成功还是失败呢？就需要通过 CameraDevice.StateCallback的回调来判断。

第四步：建立会话，创建预览请求

override fun onOpened(camera: CameraDevice) 
    this.cameraDevice = camera
    //建立会话
    createPreviewSession()


override fun onDisconnected(camera: CameraDevice) 
    cameraDevice?.close()
    cameraDevice = null


override fun onError(camera: CameraDevice, error: Int) 
    cameraDevice?.close()
    cameraDevice = null

当打开Camera之后，如何判断是否成功开启摄像头呢？就是通过onOpened这个回调来判断，当成功开启摄像头之后，就需要与相机内核建立会话，发起预览请求createCaptureRequest。

private fun createPreviewSession() 
    //创建Surface，所有的画面渲染都是由Surface处理
    val texture = textureView?.surfaceTexture
    texture?.setDefaultBufferSize(previewWidth, previewHeight)
    val surface = Surface(texture)
    //开启预览会话，这样就可以预览数据
    val builder = cameraDevice?.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW)
    builder?.addTarget(surface)
    builder?.set(
        CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE,
        CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE_CONTINUOUS_PICTURE
    )
    //想要获取每一帧的数据，需要给ImageReader设置Target
    imageReader?.surface?.let 
        builder?.addTarget(it)
    
    //建立连接，开启会话
    cameraDevice?.createCaptureSession(
        mutableListOf(surface, imageReader?.surface),
        CaptureSessionCallback(),
        handler
)

我们知道，如果使用TextureView，那么所有画面的渲染都是通过Surface来渲染，因此在创建Surface之后，就可以添加到cameraDevice中，此时页面中就会有图像了，如果想要分析每一帧的数据，那么也需要给ImageReader设置Surface.

完成一系列配置之后，调用CameraDevice的createCaptureSession方法，开启会话。

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)

因为需要实时的数据流一帧一帧地传递过来，因此需要发起重复请求setRepeatingRequest，以此将实时的图像帧发送到手机页面上进行渲染。

1.2 小结

至此我们先做一个小小的总结，我们知道如果做一个相机app，最主要的两个功能：预览和分析图片帧。

我们在打开摄像头之前，首先会通过ImageReader来完成应用层和相机内核层的建立，通过监听回调获取每一帧的图像数据；然后开启摄像头之后，又完成的一个工作就是配置Surface，将其挂载到CameraDevice上，然后如果想要请求获取图像帧，那么就需要开启session，重复发起预览的请求，来获取到每一帧的数据，也正是下图所展示的。

1.3 问题分析

如果我们做到了上图的配置，我们运行之后发现，只拿到了一帧数据，紧接着抛出了一个异常，这个是在onError中回调的。

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

如果做过相机应用的伙伴应该也见到过这个情况，主要原因就是，一帧一帧地数据传递过来之后，我们没有处理，导致数据一直阻塞没有关闭，从而无法处理下一帧数据，因此在拿到最新的数据之后，需要主动调用close方法，以便下一帧数据进入到屏幕中。

override fun onImageAvailable(reader: ImageReader?) 
    Log.e(Constants.TAG, "onImageAvailable $reader")
    val latestImage = reader?.acquireNextImage()
    //NOTE 做数据处理
    latestImage?.close()

2 CameraX的便捷之处

前面我们用Camera2完成了页面的预览，伙伴们如果有需要源码的，可以直接找我。通过前面对于Camera2的使用，我们发现太麻烦了，就为了完成一个页面预览，写了很多配置，好处就是这些配置是通用的，不需要频繁地改动，但是我们想的就是能够一键式搭建一个相机应用，那么CameraX就是我们需要的”傻瓜相机“。

2.1 UseCase分类

其实，CameraX对于每个功能都做了详细的划分，例如预览的PreView、图像分析的ImageAnalysis等，因此在做Camera配置的时候，可以选择自己想要的UseCase进行初始化。

private fun initCameraConfig(context: Context) 

    val cameraProviderFuture = ProcessCameraProvider.getInstance(context)

    cameraProviderFuture.addListener(

        // 预览配置
        val preview = Preview.Builder()
            .build()
            .also 
                it.setSurfaceProvider(binding.basePreview.surfaceProvider)
            
        //设置摄像头是前置还是后置
        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()
            
            //图像分析useCase配置
            if (imageAnalysis == null) 
                imageAnalysis = ImageAnalysis.Builder()
                    .setBackpressureStrategy(ImageAnalysis.STRATEGY_KEEP_ONLY_LATEST)
                    .setTargetAspectRatio(AspectRatio.RATIO_16_9)
                    .build()
            
            //图像数据处
            try 
                cameraProvider?.unbindAll()
                cameraProvider?.bindToLifecycle(
                    lifecycleOwner!!, cameraSelector, preview, imageCapture, imageAnalysis
                )

             catch (exc: Exception) 
            

        

    , ContextCompat.getMainExecutor(context))

其实我们可以看到，这里我们是将拍照的userCase以及图像分析的useCase都做了配置，如果只需要做一个预览配置，也就几十行代码就能够完成，单就使用上，比Camera2要简单的多的多。

<androidx.camera.view.PreviewView
    android:id="@+id/base_preview"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"/>

对于预览页面，CameraX中也提供了PreviewView容器，它其实是继承自FrameLayout。

其实对于CameraX这块仅仅是讲了如何使用，具体的核心实现等下篇文章细细道来。