Android 用 camera2 API 自定义相机

前言

笔者因为项目需要自定义相机，所以了解了一下 Android 关于 camera 这块的 API。Android SDK 21（LOLLIPOP） 开始已经弃用了之前的 Camera 类，提供了 camera2 相关 API，目前网上关于 camera2 API 介绍的资料比较少，笔者搜集网上资料，结合自己的实践，在这里做一个总结。

流程

因为 camera2 提供的接口比较多，虽然很灵活，但是也增加了使用的复杂度。首先来大致了解一下调用 camera2 的流程，方便我们理清思路。

要显示相机捕捉的画面，只需要三步：初始化相机，预览，更新预览。也就是上图中左侧的部分。要实现这三步，需要用到的主要接口类和它们的作用步骤如上图右侧部分所示。下面就用代码来详解一下。

案例

首先创建一个相机界面：

activity_camera.xml

<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:orientation="vertical">
    
    <TextureView
            android:id="@+id/camera_texture_view"
            android:layout_width="match_parent"
            android:layout_height="match_parent" />

    <ImageButton
            android:id="@+id/capture_ib"
            android:layout_width="60dp"
            android:layout_height="60dp"
            android:layout_marginBottom="10dp"
            android:layout_gravity="bottom|center"
            android:background="@drawable/send_pres"/>

</LinearLayout>

界面很简单，只有一个 TexureView 和一个按钮。
接下来在 Activity 中初始化并显示相机捕捉的画面。

首先要解决的一个问题就是画面拉伸的问题。
要解决这个问题，首先要从 TextureView 下手。

CameraActivity.java

mTextureView.setSurfaceTextureListener(new TextureView.SurfaceTextureListener() {
            @Override
            public void onSurfaceTextureAvailable(SurfaceTexture surfaceTexture, int width, int height) {
                mWidth = width;
                mHeight = height;
                getCameraId();
                openCamera();
            }

            @Override
            public void onSurfaceTextureSizeChanged(SurfaceTexture surfaceTexture, int i, int i1) {

            }

            @Override
            public boolean onSurfaceTextureDestroyed(SurfaceTexture surfaceTexture) {
                return false;
            }

            @Override
            public void onSurfaceTextureUpdated(SurfaceTexture surfaceTexture) {

            }
        });

在 onSurfaceTextureAvailable 中初始化相机。通过 CameraManager 对象 openCamera，这正是流程图中 Init 步骤中的第一步。openCamera 有三个参数，第一个是 String 类型的 cameraId，第二个是 CameraDevice.StateCallback，第三个是 Handler。这里我们要声明一个 StateCallback：

private CameraDevice.StateCallback mCameraDeviceStateCallback = new CameraDevice.StateCallback() {
        @Override
        public void onOpened(CameraDevice cameraDevice) {
            mCameraDevice = cameraDevice;
            createCameraPreview();
        }

        @Override
        public void onDisconnected(CameraDevice cameraDevice) {
            mCameraDevice.close();
            mCameraDevice = null;
        }

        @Override
        public void onError(CameraDevice cameraDevice, int i) {
            mCameraDevice.close();
            mCameraDevice = null;
        }
    };

可以看到，在 camera 准备完毕之后就可以创建预览界面了。解决画面拉伸的问题就是要为预览界面设置一个合适比例的 SurfaceTexture buffer size。

private void createCameraPreview() {
        try {
            SurfaceTexture texture = mTextureView.getSurfaceTexture();
            assert texture != null;
            CameraCharacteristics characteristics = mCameraManager.getCameraCharacteristics(mCameraId);
            StreamConfigurationMap map = characteristics.get(CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP);
            int deviceOrientation = getWindowManager().getDefaultDisplay().getOrientation();
            int totalRotation = sensorToDeviceRotation(characteristics, deviceOrientation);
            boolean swapRotation = totalRotation == 90 || totalRotation == 270;
            int rotatedWidth = mWidth;
            int rotatedHeight = mHeight;
            if (swapRotation) {
                rotatedWidth = mHeight;
                rotatedHeight = mWidth;
            }
            mPreviewSize = getPreferredPreviewSize(map.getOutputSizes(SurfaceTexture.class), rotatedWidth, rotatedHeight);
            texture.setDefaultBufferSize(mPreviewSize.getWidth(), mPreviewSize.getHeight());
            Log.e("CameraActivity", "OptimalSize width: " + mPreviewSize.getWidth() + " height: " + mPreviewSize.getHeight());
            ...

这里根据当前设备及传感器的旋转角度来判断是否交换宽高值，然后通过 CameraCharacteristics 来得到最适合当前大小比例的宽高，然后把这个宽高设置给 SurfaceTexture 。

private Size getPreferredPreviewSize(Size[] sizes, int width, int height) {
        List<Size> collectorSizes = new ArrayList<>();
        for (Size option : sizes) {
            if (width > height) {
                if (option.getWidth() > width && option.getHeight() > height) {
                    collectorSizes.add(option);
                }
            } else {
                if (option.getHeight() > width && option.getWidth() > height) {
                    collectorSizes.add(option);
                }
            }
        }
        if (collectorSizes.size() > 0) {
            return Collections.min(collectorSizes, new Comparator<Size>() {
                @Override
                public int compare(Size s1, Size s2) {
                    return Long.signum(s1.getWidth() * s1.getHeight() - s2.getWidth() * s2.getHeight());
                }
            });
        }
        return sizes[0];
    }

这里 Sizes 是相机返回的支持的分辨率，从我们传递的参数找找到一个最接近的分辨率。

接下来就要通过 CaptureRequest.Builder以及 CameraCaptureSession.StateCallback 来创建及更新预览界面：

...
Surface surface = new Surface(texture);
            mBuilder = mCameraDevice.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW);
            // 设置预览对象
            mBuilder.addTarget(surface);
            mCameraDevice.createCaptureSession(Arrays.asList(surface), new CameraCaptureSession.StateCallback() {
                @Override
                public void onConfigured(CameraCaptureSession cameraCaptureSession) {
                    if (null == mCameraDevice) {
                        return;
                    }
                    mSession = cameraCaptureSession;
                    mBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_MODE, CameraMetadata.CONTROL_MODE_AUTO);
                    try {
                        // 不停地将捕捉的画面更新到 TextureView
                        mSession.setRepeatingRequest(mBuilder.build(), mSessionCaptureCallback, mBackgroundHandler);
                    } catch (CameraAccessException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }

                @Override
                public void onConfigureFailed(CameraCaptureSession cameraCaptureSession) {
                    Toast.makeText(CameraActivity.this, "Camera configuration change", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                }
            }, null);
        } catch (CameraAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }

这样就完成了自定义相机第一步，源码地址请戳这里。

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