Android音視頻開發(fā)——Camera尔觉、Camera2和CameraX的使用和封裝

前言

基礎(chǔ)知識

  • 在Android5.0以前我們用的都是Camera岸霹,雖然使用簡單萄唇,但是已經(jīng)被拋棄了,Android5.0之后便出現(xiàn)了Camera2趾撵,但是Camera2使用非常繁瑣屎勘,于是后來又出現(xiàn)CameraX施籍,但是CameraX實際也只是對Camera2的封裝
  • Android的坐標系
    • 傳感器與屏幕方向不一致,將圖像傳感器的坐標系逆時針90度概漱,才能顯示到屏幕的坐標
    • 所以看到的屏幕是逆時針旋轉(zhuǎn)了90度
    • 因此我們將圖像順時針旋轉(zhuǎn)90度才能看到正常的畫面


      image.png
  • 相機捕獲的類型是nv21丑慎, 但是手機識別的是nv12,所以通常我們需要將nv21數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成nv12瓤摧。兩個都是yuv420
  • nv21和nv12的區(qū)別
    • nv12:YYYYYYYYY UVUV=>YUV420SP
    • nv21:YYYYYYYYY VUVU=>YUV420SP
      兩者主要區(qū)別UV方向不同

Camera的封裝和使用

  • 因為Camera使用比較簡單而且已經(jīng)過時了竿裂,我們主要過一遍
  • Camera.open打開相機,0代表后置攝像頭照弥,1代表前置攝像頭
  • Camera.getParameters();獲取相機的相關(guān)參數(shù)腻异,比如大小
  • Buffer需要設(shè)置成width*height*3/2,原因是产喉,y:u:v=4:1:1捂掰,而y的值是width*height
  • setPreviewCallbackWithBuffer設(shè)置預(yù)覽的回調(diào)敢会,會重寫onPreviewFrame方法
  • startPreview:開始預(yù)覽
public class CameraSurface extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback, Camera.PreviewCallback {
    private Camera mCamera;
    private Camera.Size size;
    byte[] mBuffer;

    public CameraSurface(Context context) {
        this(context, null);
    }

    public CameraSurface(Context context, AttributeSet attrs) {
        this(context, attrs, 0);
    }

    public CameraSurface(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
        super(context, attrs, defStyleAttr);
        getHolder().addCallback(this);
    }

    @Override
    public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {
        startPrview();
    }

    private void startPrview() {
        //打開相機曾沈,后攝像頭
        mCamera = Camera.open(Camera.CameraInfo.CAMERA_FACING_BACK);
        //獲取相機相關(guān)的參數(shù)
        Camera.Parameters parameters = mCamera.getParameters();
        size = parameters.getPreviewSize();
        try {
            mCamera.setPreviewDisplay(getHolder());
            mCamera.setDisplayOrientation(90);
            mBuffer = new byte[size.width * size.height * 3 / 2];
            mCamera.addCallbackBuffer(mBuffer);
            mCamera.setPreviewCallbackWithBuffer(this);
            mCamera.startPreview();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }


    private volatile boolean isCaptrue;

    public void startCaptrue() {
        isCaptrue = true;
    }

    @Override
    public void onPreviewFrame(byte[] data, Camera camera) {
        if (isCaptrue) {
            byte[] nv12 = FileUtils.nv21toNV12(data);
            FileUtils.portraitData2Raw(nv12, mBuffer, size.width, size.height);
            isCaptrue = false;
            captrue(mBuffer);
            ToastUtils.showLong("保存成功");
        }
        mCamera.addCallbackBuffer(data);
    }

    int index = 0;

    private void captrue(byte[] bytes) {
        String fileName = "Camera_" + index++ + ".jpg";
        File sdRoot = Environment.getExternalStorageDirectory();
        File pictureFile = new File(sdRoot, fileName);
        if (!pictureFile.exists()) {
            try {
                pictureFile.createNewFile();
                FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(pictureFile);
                YuvImage image = new YuvImage(bytes, ImageFormat.NV21,size.height, size.width,null);   //將NV21 data保存成YuvImage
                image.compressToJpeg(
                        new Rect(0, 0, image.getWidth(), image.getHeight()),
                        100, fileOutputStream);
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }


    @Override
    public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) {

    }

    @Override
    public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {

    }
}

Camera2的使用和封裝

  • 流程
    這里方便大家記住,我畫了一個流程圖


    image.png
  • start封裝代碼
  fun start(textureView: TextureView?, cameraId: Int) {
        mTextureView = textureView
        //攝像頭的管理類
        val cameraManager =
            mContext.getSystemService(Context.CAMERA_SERVICE) as CameraManager
        val characteristics: CameraCharacteristics
        try {
            characteristics = if (cameraId == 0) {
                cameraManager.getCameraCharacteristics("" + CameraCharacteristics.LENS_FACING_FRONT)
            } else {
                cameraManager.getCameraCharacteristics("" + CameraCharacteristics.LENS_FACING_BACK)
            }
            //管理攝像頭支持的所有輸出格式和尺寸
            val map =
                characteristics.get(CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP)
            //最合適的尺寸
            mPreviewSize = getBestSupportedSize(
                ArrayList(
                    listOf(
                        *map.getOutputSizes(
                            SurfaceTexture::class.java
                        )
                    )
                )
            )
            mImageReader = ImageReader.newInstance(
                mPreviewSize.width, mPreviewSize.height
                , ImageFormat.YUV_420_888, 2
            )
            mBackgroundThread = HandlerThread("Camera2Helper")
            mBackgroundThread?.start()
            mBackgroundHandler = Handler(mBackgroundThread!!.looper)
            //拍照獲得圖片的回調(diào)
            mImageReader.setOnImageAvailableListener(
                OnImageAvailableListenerImpl(),
                mBackgroundHandler
            )
            if (ActivityCompat.checkSelfPermission(
                    mContext,
                    Manifest.permission.CAMERA
                ) != PackageManager.PERMISSION_GRANTED
            ) {
                return
            }
            if (cameraId == 0) {
                cameraManager.openCamera(
                    "" + CameraCharacteristics.LENS_FACING_FRONT,
                    mDeviceStateCallback,
                    mBackgroundHandler
                )
            } else {
                cameraManager.openCamera(
                    "" + CameraCharacteristics.LENS_FACING_BACK,
                    mDeviceStateCallback,
                    mBackgroundHandler
                )
            }
        } catch (e: CameraAccessException) {
            e.printStackTrace()
        }
    }

setOnImageAvailableListener是獲得數(shù)據(jù)的回調(diào)鸥昏,這里我們可以對數(shù)據(jù)進行回調(diào)

    private inner class OnImageAvailableListenerImpl : OnImageAvailableListener {
        private var y: ByteArray? = null
        private var u: ByteArray? = null
        private var v: ByteArray? = null
        override fun onImageAvailable(reader: ImageReader) {
            val image = reader.acquireNextImage()
            val planes = image.planes
            //初始化y u v
            if (y == null) {
                y = ByteArray((planes[0].buffer.limit() - planes[0].buffer.position()))
                u = ByteArray(
                    planes[1].buffer.limit() - planes[1].buffer.position()
                )
                v = ByteArray(
                    planes[2].buffer.limit() - planes[2].buffer.position()
                )
            }
            if (image.planes[0].buffer.remaining() == y?.size) {
                //分別填到 yuv
                planes[0].buffer[y]
                planes[1].buffer[u]
                planes[2].buffer[v]
            }
            mCamera2Listener?.invoke(y, u, v, mPreviewSize, planes[0].rowStride)
            image.close()
        }
    }
  • mDeviceStateCallback打開相機回調(diào)
    private val mDeviceStateCallback: CameraDevice.StateCallback =
        object : CameraDevice.StateCallback() {
            override fun onOpened(camera: CameraDevice) {
                mCameraDevice = camera
                createCameraPreviewSession()
            }

            override fun onDisconnected(camera: CameraDevice) {
                camera.close()
                mCameraDevice = null
            }

            override fun onError(camera: CameraDevice, error: Int) {
                camera.close()
                mCameraDevice = null
            }
        }
  • 創(chuàng)建相機預(yù)覽
    private fun createCameraPreviewSession() {
        try {
            val texture = mTextureView!!.surfaceTexture
            //設(shè)置預(yù)覽的寬高
            texture.setDefaultBufferSize(mPreviewSize.width, mPreviewSize.height)
            val surface = Surface(texture)
            // 創(chuàng)建預(yù)覽需要的CaptureRequest.Builder
            mPreviewRequestBuilder =
                mCameraDevice!!.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW)
            //設(shè)置自動對焦
            mPreviewRequestBuilder.set(
                CaptureRequest.CONTROL_AE_ANTIBANDING_MODE,
                CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE_CONTINUOUS_PICTURE
            )
            mPreviewRequestBuilder.addTarget(surface)
            mPreviewRequestBuilder.addTarget(mImageReader.surface)
            //該對象負責管理處理預(yù)覽請求和拍照請求
            mCameraDevice!!.createCaptureSession(
                listOf(
                    surface,
                    mImageReader.surface
                ), mCaptureStateCallback, mBackgroundHandler
            )
        } catch (e: CameraAccessException) {
            e.printStackTrace()
        }
    }
  • setRepeatingRequest創(chuàng)建捕獲會話塞俱,可以在這里做拍照等功能,我這里是音視頻吏垮,所以我這里是個空實現(xiàn)
    private val mCaptureStateCallback: CameraCaptureSession.StateCallback =
        object : CameraCaptureSession.StateCallback() {
            override fun onConfigured(session: CameraCaptureSession) {
                if (null == mCameraDevice) {
                    return
                }
                mCaptureSession = session
                try {
                    mCaptureSession!!.setRepeatingRequest(
                        mPreviewRequestBuilder.build(),
                        object : CaptureCallback() {},
                        mBackgroundHandler
                    )
                } catch (e: CameraAccessException) {
                    e.printStackTrace()
                }
            }

            override fun onConfigureFailed(session: CameraCaptureSession) {}
        }

CameraX的使用和封裝

  • 添加依賴
    implementation "androidx.camera:camera-core:1.0.0-alpha05"
    implementation "androidx.camera:camera-camera2:1.0.0-alpha05"
  • Camerax的api就比較簡單了
    • CameraX.bindToLifecycle
      • 第一個參數(shù)LifecycleOwner,一般傳入activity就可以了
      • 第二個參數(shù)UseCase障涯,可以傳入多個參數(shù),
        • Preview代表預(yù)覽圖片回調(diào)
        • ImageAnalysis代表數(shù)據(jù)分析回調(diào)
    • setOnPreviewOutputUpdateListener,會重寫onUpdated方法膳汪,主要防止切換盡頭報錯唯蝶,做一些處理
    • setAnalyzer設(shè)置分析分析器去分析和接收圖片,我們可將圖片進行回調(diào)
      完整代碼
class CameraXHelper(
    private var mLifecycleOwner: LifecycleOwner? = null,
    private var mTextureView: TextureView
) :
    OnPreviewOutputUpdateListener, ImageAnalysis.Analyzer {
    private val mHandlerThread: HandlerThread = HandlerThread("CameraXHelper")
    var width = SizeUtils.screenWidth
    var height = SizeUtils.screenHeight

    //設(shè)置后攝像頭
    private val currentFacing = LensFacing.BACK
    fun startCamera() {
        if (mLifecycleOwner == null) {
            return
        }
        CameraX.bindToLifecycle(mLifecycleOwner, preView, analysis)
    }

    //預(yù)覽
    //setTargetResolution設(shè)置預(yù)覽尺寸
    private val preView: Preview
        get() {
            //預(yù)覽
            //setTargetResolution設(shè)置預(yù)覽尺寸
            val previewConfig =
                PreviewConfig.Builder().setTargetResolution(Size(width, height))
                    .setLensFacing(currentFacing).build()
            val preview = Preview(previewConfig)
            preview.onPreviewOutputUpdateListener = this
            return preview
        }

    private val analysis: ImageAnalysis
        get() {
            val imageAnalysisConfig = ImageAnalysisConfig.Builder()
                .setCallbackHandler(Handler(mHandlerThread.looper))
                .setLensFacing(currentFacing)
                .setImageReaderMode(ImageAnalysis.ImageReaderMode.ACQUIRE_LATEST_IMAGE)
                .setTargetResolution(Size(width, height))
                .build()
            val imageAnalysis = ImageAnalysis(imageAnalysisConfig)
            imageAnalysis.analyzer = this
            return imageAnalysis
        }

    override fun onUpdated(output: PreviewOutput) {
        val surfaceTexture = output.surfaceTexture
        //防止切換鏡頭報錯
        if (mTextureView.surfaceTexture !== surfaceTexture) {
            if (mTextureView.isAvailable) {
                // 當切換攝像頭時,會報錯
                val parent = mTextureView.parent as ViewGroup
                parent.removeView(mTextureView)
                parent.addView(mTextureView, 0)
                parent.requestLayout()
            }
            mTextureView.surfaceTexture = surfaceTexture
        }
    }

    private val lock =
        ReentrantLock()
    private var y: ByteArray?=null
    private var u: ByteArray?=null
    private var v: ByteArray?=null
    override fun analyze(image: ImageProxy, rotationDegrees: Int) {
        lock.lock()
        try {
            val planes = image.planes
            //初始化y v  u
            if (y == null) {
                y = ByteArray(
                    planes[0].buffer.limit() - planes[0].buffer.position()
                )
                u = ByteArray(
                    planes[1].buffer.limit() - planes[1].buffer.position()
                )
                v = ByteArray(
                    planes[2].buffer.limit() - planes[2].buffer.position()
                )
            }
            if (image.planes[0].buffer.remaining() == y!!.size) {
                planes[0].buffer[y]
                planes[1].buffer[u]
                planes[2].buffer[v]
                val stride = planes[0].rowStride
                val size = Size(image.width, image.height)
                if (cameraXListener != null) {
                    cameraXListener!!.invoke(y, u, v, size, stride)
                }
            }
        } catch (e: Exception) {
            e.printStackTrace()
        } finally {
            lock.unlock()
        }
    }

    private var cameraXListener: ((ByteArray?, ByteArray?, ByteArray?, Size, Int) -> Unit)? = null

    fun setCameraXListener(cameraXListener: ((ByteArray?, ByteArray?, ByteArray?, Size, Int) -> Unit)) {
        this.cameraXListener = cameraXListener
    }

    init {
        //子線程中回調(diào)
        mHandlerThread.start()
        mLifecycleOwner = mLifecycleOwner
    }
}
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