Android Camera系列（一）：SurfaceView+Camera

news2024/9/21 17:48:58

心行慈善，何需努力看经—《西游记》

本系列主要讲述Android开发中Camera的相关操作、预览方式、视频录制等，项目结构代码耦合性低，旨在帮助大家能从中有所收获（方便copy :） ），对于个人来说也是一个总结的好机会

Alt

一. Camera操作

Android系统存在这么多年，google更新了不少API。光是对摄像头的操作目前就有3中API：

  • android.hardware.Camera：最早用来自定义Camera的API
  • android.hardware.camera2.*：Android5.0之后推荐使用的API，对Camera操作更灵活，功能更丰富
  • CameraX：对Camera2的封装，API更简单

由于Android版本众多，考虑兼容性，本文我们还是对android.hardware.Camera进行讲解，操作Camera具体需要哪些步骤呢？

  1. 设置Camera权限，Android6.0以上请动态申请
  2. 打开相机，Camera.open()
  3. 开始预览，startPreview
  4. 停止预览，stopPreview
  5. 关闭相机，release()

1. 打开相机

申请Camera权限，Android6.0以上记得在打开相机前进行动态申请

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android">
    <uses-permission android:name="android.permission.CAMERA" />
    <uses-feature android:name="android.hardware.camera" />
    ...
</manifest>

我们对Camera进行了简单的封装，无论是Camera还是Camera2我们预览视图都可以是SurfaceView、TextureView、GLSurfaceView，所以我们将Camera操作和预览视图进行分离，让预览View不在依赖具体的某种Camera实现

定义接口类ICameraManager:

/**
 * Camera和Camera2通用接口
 *
 * @author xiaozhi
 * @since 2024/8/15
 */
public interface ICameraManager {

    /**
     * 打开Camera
     */
    void openCamera();

    /**
     * 关闭释放Camera
     */
    void releaseCamera();

    /**
     * 开启预览
     *
     * @param surfaceHolder
     */
    void startPreview(SurfaceHolder surfaceHolder);

    /**
     * 开启预览
     *
     * @param surfaceTexture
     */
    void startPreview(SurfaceTexture surfaceTexture);

    /**
     * 停止预览
     */
    void stopPreview();

    ...
}

CameraManager实现ICameraManager，打开摄像头

    /**
     * 打开Camera
     */
    @Override
    public synchronized void openCamera() {
        Logs.i(TAG, "Camera open #" + mCameraId);
        if (mCamera == null) {
            if (mCameraId >= Camera.getNumberOfCameras()) {
                onOpenError(CAMERA_ERROR_NO_ID, "No camera.");
                return;
            }
            try {
                mCamera = Camera.open(mCameraId);
                Camera.getCameraInfo(mCameraId, mCameraInfo);
                mCamera.setErrorCallback(errorCallback);
                initCamera();
                onOpen();
                mOrientationEventListener.enable();
            } catch (Exception e) {
                onOpenError(CAMERA_ERROR_OPEN, e.getMessage());
            }
        }
    }

打开摄像头之后我们可以设置摄像头的一些基本参数，如预览尺寸，拍照尺寸等

    /**
     * 配置Camera参数
     */
    private void initCamera() {
        if (mCamera != null) {
            mParameters = mCamera.getParameters();
            if (mDisplayOrientation == -1) {
                setCameraDisplayOrientation(mContext, mCameraId, mCamera);
            }
            // 设置预览方向
            mCamera.setDisplayOrientation(mDisplayOrientation);
            // 设置拍照方向
            mParameters.setRotation(mOrientation);

            // 如果摄像头不支持这些参数都会出错的，所以设置的时候一定要判断是否支持
            List<String> supportedFlashModes = mParameters.getSupportedFlashModes();
            if (supportedFlashModes != null && supportedFlashModes.contains(Parameters.FLASH_MODE_OFF)) {
                mParameters.setFlashMode(Parameters.FLASH_MODE_OFF); // 设置闪光模式
            }
            List<String> supportedFocusModes = mParameters.getSupportedFocusModes();
            if (supportedFocusModes != null && supportedFocusModes.contains(Parameters.FOCUS_MODE_AUTO)) {
                mParameters.setFocusMode(Parameters.FOCUS_MODE_AUTO); // 设置聚焦模式
            }
            mParameters.setPreviewFormat(ImageFormat.NV21); // 设置预览图片格式
            mParameters.setPictureFormat(ImageFormat.JPEG); // 设置拍照图片格式

            Camera.Size previewSize = getSuitableSize(mParameters.getSupportedPreviewSizes());
            mPreviewWidth = previewSize.width;
            mPreviewHeight = previewSize.height;
            mPreviewSize = new Size(mPreviewWidth, mPreviewHeight);
            mParameters.setPreviewSize(mPreviewWidth, mPreviewHeight);
            Logs.d(TAG, "previewWidth: " + mPreviewWidth + ", previewHeight: " + mPreviewHeight);

            Camera.Size pictureSize = mParameters.getPictureSize();
            mParameters.setPictureSize(pictureSize.width, pictureSize.height);
            Logs.d(TAG, "pictureWidth: " + pictureSize.width + ", pictureHeight: " + pictureSize.height);

            mCamera.setParameters(mParameters);
            isSupportZoom = mParameters.isSmoothZoomSupported();
        }
    }

2.开始预览

    /**
     * 使用Surfaceview开启预览
     *
     * @param holder
     */
    @Override
    public synchronized void startPreview(SurfaceHolder holder) {
        Logs.i(TAG, "startPreview...");
        if (isPreviewing) {
            return;
        }
        if (mCamera != null) {
            try {
                mCamera.setPreviewDisplay(holder);
                if (!mPreviewBufferCallbacks.isEmpty()) {
                    mCamera.addCallbackBuffer(new byte[mPreviewWidth * mPreviewHeight * 3 / 2]);
                    mCamera.setPreviewCallbackWithBuffer(mPreviewCallback);
                }
                mCamera.startPreview();
                onPreview(mPreviewWidth, mPreviewHeight);
            } catch (Exception e) {
                onPreviewError(CAMERA_ERROR_PREVIEW, e.getMessage());
            }
        }
    }

3. 停止预览

    /**
     * 关闭预览
     */
    @Override
    public synchronized void stopPreview() {
        Logs.v(TAG, "stopPreview.");
        if (isPreviewing && null != mCamera) {
            try {
                mCamera.setPreviewCallback(null);
                mCamera.stopPreview();
                mPreviewBufferCallbacks.clear();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        isPreviewing = false;
    }

4. 关闭相机

    /**
     * 停止预览，释放Camera
     */
    @Override
    public synchronized void releaseCamera() {
        Logs.v(TAG, "releaseCamera.");
        if (null != mCamera) {
            stopPreview();
            try {
                mCamera.release();
                mCamera = null;
                mCameraBytes = null;
                mDisplayOrientation = -1;
            } catch (Exception e) {
            }
            onClose();
        }
    }

二.SurfaceView使用

我们要预览Camera数据必须要使用一个视图承接，SurfaceView是最常用的，也是Camera最初的标配

SurfaceView的特点：在自己独立的线程中绘制，内部使用双缓冲机制，画面更流畅。相比于 TextureView，它内存占用低，绘制更及时，耗时也更低，但不支持动画和截图。

Camera预览需要将SurfaceHolder传递给Camera然后开启预览如何获取SurfaceHoler？

  1. 自定义CameraSurfaceView继承SurfaceView
  2. 实现SurfaceHolder.Callback接口，并在CameraSurfaceView初始化时设置回调
  3. 实现自定义CameraCallback接口，监听Camera状态
  4. 一定要实现onResume和onPause接口，并在对应的Activity生命周期中调用。这是所有使用Camera的bug的源头
/**
 * 摄像头预览SurfaceView
 *
 * @author xiaozhi
 * @since 2024/8/22
 */
public class CameraSurfaceView extends SurfaceView implements SurfaceHolder.Callback, CameraCallback {

    private static final String TAG = CameraSurfaceView.class.getSimpleName();
    SurfaceHolder mSurfaceHolder;
    private Context mContext;
    private Handler mHandler;

    private boolean hasSurface; // 是否存在摄像头显示层
    private CameraManager mCameraManager;
    private int mRatioWidth = 0;
    private int mRatioHeight = 0;
    private int mSurfaceWidth;
    private int mSurfaceHeight;

    public CameraSurfaceView(Context context) {
        super(context);
        init(context);
    }

    public CameraSurfaceView(Context context, AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
        init(context);
    }

    public CameraSurfaceView(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
        super(context, attrs, defStyleAttr);
        init(context);
    }

    private void init(Context context) {
        mContext = context;
        mHandler = new Handler(context.getMainLooper());
        mSurfaceHolder = getHolder();
        mSurfaceHolder.setFormat(PixelFormat.TRANSPARENT);//translucent半透明 transparent透明
        mSurfaceHolder.setType(SurfaceHolder.SURFACE_TYPE_PUSH_BUFFERS);
        mSurfaceHolder.addCallback(this);
        mCameraManager = new CameraManager(context);
        mCameraManager.setCameraCallback(this);
    }

    public CameraManager getCameraManager() {
        return mCameraManager;
    }

    @Override
    public void surfaceCreated(SurfaceHolder holder) {
        Logs.i(TAG, "surfaceCreated..." + hasSurface);
        if (!hasSurface && holder != null) {
            hasSurface = true;
            openCamera();
        }
    }

    @Override
    public void surfaceChanged(SurfaceHolder holder, int format, int width, int height) {
        Logs.i(TAG, "surfaceChanged [" + width + ", " + height + "]");
        mSurfaceWidth = width;
        mSurfaceHeight = height;
    }

    @Override
    public void surfaceDestroyed(SurfaceHolder holder) {
        Logs.v(TAG, "surfaceDestroyed.");
        closeCamera();
        hasSurface = false;
    }

    public SurfaceHolder getSurfaceHolder() {
        return mSurfaceHolder;
    }

    public void onResume() {
        if (hasSurface) {
            // 当activity暂停，但是并未停止的时候，surface仍然存在，所以 surfaceCreated()
            // 并不会调用，需要在此处初始化摄像头
            openCamera();
        }
    }

    public void onPause() {
        closeCamera();
    }

    /**
     * 打开摄像头
     */
    private void openCamera() {
        if (mSurfaceHolder == null) {
            Logs.e(TAG, "SurfaceHolder is null.");
            return;
        }
        if (mCameraManager.isOpen()) {
            Logs.w(TAG, "Camera is opened！");
            return;
        }
        mCameraManager.openCamera();
    }

    /**
     * 关闭摄像头
     */
    private void closeCamera() {
        mCameraManager.releaseCamera();
    }

    private String getString(int resId) {
        return getResources().getString(resId);
    }

    private void setAspectRatio(int width, int height) {
        if (width < 0 || height < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("Size cannot be negative.");
        }
        mRatioWidth = width;
        mRatioHeight = height;
        requestLayout();
    }

    @Override
    protected void onMeasure(int widthMeasureSpec, int heightMeasureSpec) {
        super.onMeasure(widthMeasureSpec, heightMeasureSpec);
        int width = MeasureSpec.getSize(widthMeasureSpec);
        int height = MeasureSpec.getSize(heightMeasureSpec);
        if (0 == mRatioWidth || 0 == mRatioHeight) {
            setMeasuredDimension(width, height);
        } else {
            if (width < height * mRatioWidth / mRatioHeight) {
                setMeasuredDimension(width, width * mRatioHeight / mRatioWidth);
            } else {
                setMeasuredDimension(height * mRatioWidth / mRatioHeight, height);
            }
        }
    }

    @Override
    public void onOpen() {
        mCameraManager.startPreview(getSurfaceHolder());
    }

    @Override
    public void onOpenError(int error, String msg) {
    }

    @Override
    public void onPreview(int previewWidth, int previewHeight) {
        if (mSurfaceWidth > mSurfaceHeight) {
            setAspectRatio(previewWidth, previewHeight);
        } else {
            setAspectRatio(previewHeight, previewWidth);
        }
    }

    @Override
    public void onPreviewError(int error, String msg) {
    }

    @Override
    public void onClose() {
    }
}

1.Camera操作时机

  • 在surfaceCreated回调中打开Camera，在surfaceDestroyed中关闭摄像头
    ，这基本是所有Camera操作的常识，我们代码中也展示了同样的方式。
  • 但这还不够完美，我们必须将Camera的操作和Activity的生命周期绑定，在onResume中也打开一次摄像头，在onPause中关闭一次摄像头，确保SurfaceHolder不可用以及Activity不在前台时正确关闭Camera

2.SurfaceView大小计算时机

在操作摄像头之前我们并不知道预览的尺寸，只能设置一个我们想要的尺寸，最终预览尺寸只能等到openCamera之后，CameraCallback中提供了回调接口onPreview在此我们可以设置SurfaceView的大小比例来适配Camera预览尺寸，避免预览页面拉升或压缩。

三.最后

本文介绍了Camera+SurfaceView的基本操作及关键代码，但是你如果看github中代码会发现和文中出入很大。其原因在于文章我想用一种简单的方式让没有做过自定义Camera的人也能明白。而github中的项目我已经进行了多次重构、抽象。其中包括对Camera的抽象，定义ICameraManager接口。对预览的View的重构，定义BaseCameraView接口，以及预览视图的众多超类。

lib-camera库包结构如下：

包说明
cameracamera相关操作功能包，包括Camera和Camera2。以及各种预览视图
encoderMediaCdoec录制视频相关，包括对ByteBuffer和Surface的录制
glesopengles操作相关
permission权限相关
util工具类

每个包都可独立使用做到最低的耦合，方便白嫖直接拿来使用

github地址：https://github.com/xiaozhi003/AndroidCamera

参考：

  1. https://github.com/afei-cn/CameraDemo
  2. https://github.com/saki4510t/UVCCamera
  3. https://github.com/google/grafika

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LiveQing视频点播流媒体RTMP推流服务用户手册-分屏展示:单分屏、四分屏、九分屏、十六分屏、轮巡播放、分组管理、记录加载 1、分屏展示1.1、分组管理1.1.1、新建分组1.1.2、选择资源1.1.3、编辑分组1.1.4、删除资源 1.2、多分屏1.2.1、选择资源1.2.2、单分屏1.2.3、四分屏1.2.…
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