android camera2 詳解說明（一）
https://www.cnblogs.com/kingwild/articles/5422329.html
現在的手機一般都會提供相機功能，有些相機的鏡頭甚至支援1000萬以上畫素，有些甚至支援光學變焦，這些手機已經變成了專業數碼相機。為了充分利用手機上的相機功能，Android應用可以控制拍照和錄製視訊。
使用Android 5.0的Camera v2拍照
Android 5.0對拍照API進行了全新的設計，新增了全新設計的Camera v2 API，這些API不僅大幅提高了Android系統拍照的功能，還能支援RAW照片輸出，甚至允許程式調整相機的對焦模式、曝光模式、快門等。
Android 5.0的Camera v2主要涉及如下API。
Ø CameraManager：攝像頭管理器。這是一個全新的系統管理器，專門用於檢測系統攝像頭、開啟系統攝像頭。除此之外，呼叫CameraManager的getCameraCharacteristics(String)方法即可獲取指定攝像頭的相關特性。
Ø CameraCharacteristics：攝像頭特性。該物件通過CameraManager來獲取，用於描述特定攝像頭所支援的各種特性。
Ø CameraDevice：代表系統攝像頭。該類的功能類似於早期的Camera類。
Ø CameraCaptureSession：這是一個非常重要的API，當程式需要預覽、拍照時，都需要先通過該類的例項建立Session。而且不管預覽還是拍照，也都是由該物件的方法進行控制的，其中控制預覽的方法為setRepeatingRequest()；控制拍照的方法為capture()。
為了監聽CameraCaptureSession的建立過程，以及監聽CameraCaptureSession的拍照過程，Camera v2 API為CameraCaptureSession提供了StateCallback、CaptureCallback等內部類。
Ø CameraRequest和CameraRequest.Builder：當程式呼叫setRepeatingRequest()方法進行預覽時，或呼叫capture()方法進行拍照時，都需要傳入CameraRequest引數。CameraRequest代表了一次捕獲請求，用於描述捕獲圖片的各種引數設定，比如對焦模式、曝光模式……總之，程式需要對照片所做的各種控制，都通過CameraRequest引數進行設定。CameraRequest.Builder則負責生成CameraRequest物件。
理解了上面API的功能和作用之後，接下來即可使用Camera v2 API來控制攝像頭拍照了。控制拍照的步驟大致如下。
呼叫CameraManager的openCamera(String cameraId, CameraDevice.StateCallback callback, Handler handler)方法開啟指定攝像頭。該方法的第一個引數代表要開啟的攝像頭ID；第二個引數用於監聽攝像頭的狀態；第三個引數代表執行callback的Handler，如果程式希望直接在當前執行緒中執行callback，則可將handler引數設為null。
當攝像頭被開啟之後，程式即可獲取CameraDevice—即根據攝像頭ID獲取了指定攝像頭裝置，然後呼叫CameraDevice的createCaptureSession(List<Surface> outputs, CameraCaptureSession. StateCallback callback，Handler handler)方法來建立CameraCaptureSession。該方法的第一個引數是一個List集合，封裝了所有需要從該攝像頭獲取圖片的Surface，第二個引數用於監聽CameraCaptureSession的建立過程；第三個引數代表執行callback的Handler，如果程式希望直接在當前執行緒中執行callback，則可將handler引數設為null。
不管預覽還是拍照，程式都呼叫CameraDevice的createCaptureRequest(int templateType)方法建立CaptureRequest.Builder，該方法支援TEMPLATE_PREVIEW（預覽）、TEMPLATE_RECORD（拍攝視訊）、TEMPLATE_STILL_CAPTURE（拍照）等引數。
通過第3步所呼叫方法返回的CaptureRequest.Builder設定拍照的各種引數，比如對焦模式、曝光模式等。
呼叫CaptureRequest.Builder的build()方法即可得到CaptureRequest物件，接下來程式可通過CameraCaptureSession的setRepeatingRequest()方法開始預覽，或呼叫capture()方法拍照。
例項：拍照時自動對焦
本例項示範了使用Camera v2來進行拍照。當用戶按下拍照鍵時，該應用會自動對焦，當對焦成功時拍下照片。該程式的介面中提供了一個自定義TextureView來顯示預覽取景，十分簡單。該自定義TextureView類的程式碼如下。
程式清單：codes\11\3\CameraV2Test\app\src\main\java\org\crazyit\media\MainActivity.java
public class AutoFitTextureView extends TextureView
{
private int mRatioWidth = 0;
private int mRatioHeight = 0;
public AutoFitTextureView(Context context, AttributeSet attrs)
{
super(context, attrs);
}
public void setAspectRatio(int width, int height)
{
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);
}
}
}
}
接下來的MainActivity將會使用CameraManager來開啟CameraDevice，並通過CameraDevice建立CameraCaptureSession，然後即可通過CameraCaptureSession進行預覽或拍照了。該Activity的程式碼如下。
程式清單：codes\11\3\CameraV2Test\app\src\main\java\org\crazyit\media\MainActivity.java
public class MainActivity extends Activity implements View.OnClickListener
{
private static final SparseIntArray ORIENTATIONS = new SparseIntArray();
static
{
ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_0, 90);
ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_90, 0);
ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_180, 270);
ORIENTATIONS.append(Surface.ROTATION_270, 180);
}
private AutoFitTextureView textureView;
// 攝像頭ID（通常0代表後置攝像頭，1代表前置攝像頭）
private String mCameraId = "0";
// 定義代表攝像頭的成員變數
private CameraDevice cameraDevice;
// 預覽尺寸
private Size previewSize;
private CaptureRequest.Builder previewRequestBuilder;
// 定義用於預覽照片的捕獲請求
private CaptureRequest previewRequest;
// 定義CameraCaptureSession成員變數
private CameraCaptureSession captureSession;
private ImageReader imageReader;
private final TextureView.SurfaceTextureListener mSurfaceTextureListener
= new TextureView.SurfaceTextureListener()
{
@Override
public void onSurfaceTextureAvailable(SurfaceTexture texture
, int width, int height)
{
// 當TextureView可用時，開啟攝像頭
openCamera(width, height);
}
@Override
public void onSurfaceTextureSizeChanged(SurfaceTexture texture
, int width, int height){ }
@Override
public boolean onSurfaceTextureDestroyed(SurfaceTexture texture) { return true; }
@Override
public void onSurfaceTextureUpdated(SurfaceTexture texture){}
};
private final CameraDevice.StateCallback stateCallback = new CameraDevice. StateCallback()
{
// 攝像頭被開啟時激發該方法
@Override
public void onOpened(CameraDevice cameraDevice)
{
MainActivity.this.cameraDevice = cameraDevice;
// 開始預覽
createCameraPreviewSession(); // ②
}
// 攝像頭斷開連線時激發該方法
@Override
public void onDisconnected(CameraDevice cameraDevice)
{
cameraDevice.close();
MainActivity.this.cameraDevice = null;
}
// 開啟攝像頭出現錯誤時激發該方法
@Override
public void onError(CameraDevice cameraDevice, int error)
{
cameraDevice.close();
MainActivity.this.cameraDevice = null;
MainActivity.this.finish();
}
};
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState)
{
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.main);
textureView = (AutoFitTextureView) findViewById(R.id.texture);
// 為該元件設定監聽器
textureView.setSurfaceTextureListener(mSurfaceTextureListener);
findViewById(R.id.capture).setOnClickListener(this);
}
@Override
public void onClick(View view)
{
captureStillPicture();
}
private void captureStillPicture()
{
try
{
if (cameraDevice == null)
{
return;
}
// 建立作為拍照的CaptureRequest.Builder
final CaptureRequest.Builder captureRequestBuilder = cameraDevice
.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_STILL_CAPTURE);
// 將imageReader的surface作為CaptureRequest.Builder的目標
captureRequestBuilder.addTarget(imageReader.getSurface());
// 設定自動對焦模式
captureRequestBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE,
CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE_CONTINUOUS_PICTURE);
// 設定自動曝光模式
captureRequestBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_AE_MODE,
CaptureRequest.CONTROL_AE_MODE_ON_AUTO_FLASH);
// 獲取裝置方向
int rotation = getWindowManager().getDefaultDisplay().getRotation();
// 根據裝置方向計算設定照片的方向
captureRequestBuilder.set(CaptureRequest.JPEG_ORIENTATION
, ORIENTATIONS.get(rotation));
// 停止連續取景
captureSession.stopRepeating();
// 捕獲靜態影象
captureSession.capture(captureRequestBuilder.build()
, new CameraCaptureSession.CaptureCallback() // ⑤
{
// 拍照完成時激發該方法
@Override
public void onCaptureCompleted(CameraCaptureSession session
, CaptureRequest request, TotalCaptureResult result)
{
try
{
// 重設自動對焦模式
previewRequestBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_AF_TRIGGER,
CameraMetadata.CONTROL_AF_TRIGGER_CANCEL);
// 設定自動曝光模式
previewRequestBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_AE_MODE,
CaptureRequest.CONTROL_AE_MODE_ON_AUTO_FLASH);
// 開啟連續取景模式
captureSession.setRepeatingRequest(previewRequest, null, null);
}
catch (CameraAccessException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
}, null);
}
catch (CameraAccessException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
// 開啟攝像頭
private void openCamera(int width, int height)
{
setUpCameraOutputs(width, height);
CameraManager manager = (CameraManager) getSystemService(Context.CAMERA_ SERVICE);
try
{
// 開啟攝像頭
manager.openCamera(mCameraId, stateCallback, null); // ①
}
catch (CameraAccessException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
private void createCameraPreviewSession()
{
try
{
SurfaceTexture texture = textureView.getSurfaceTexture();
texture.setDefaultBufferSize(previewSize.getWidth(), previewSize.getHeight());
// 建立作為預覽的CaptureRequest.Builder
previewRequestBuilder = cameraDevice
.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_PREVIEW);
// 將textureView的surface作為CaptureRequest.Builder的目標
previewRequestBuilder.addTarget(new Surface(texture));
// 建立CameraCaptureSession，該物件負責管理處理預覽請求和拍照請求
cameraDevice.createCaptureSession(Arrays.asList(surface
, imageReader.getSurface()), new CameraCaptureSession.StateCallback() // ③
{
@Override
public void onConfigured(CameraCaptureSession cameraCaptureSession)
{
// 如果攝像頭為null，直接結束方法
if (null == cameraDevice)
{
return;
}
// 當攝像頭已經準備好時，開始顯示預覽
captureSession = cameraCaptureSession;
try
{
// 設定自動對焦模式
previewRequestBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE,
CaptureRequest.CONTROL_AF_MODE_CONTINUOUS_PICTURE);
// 設定自動曝光模式
previewRequestBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_AE_MODE,
CaptureRequest.CONTROL_AE_MODE_ON_AUTO_FLASH);
// 開始顯示相機預覽
previewRequest = previewRequestBuilder.build();
// 設定預覽時連續捕獲影象資料
captureSession.setRepeatingRequest(previewRequest,
null, null); // ④
}
catch (CameraAccessException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
@Override
public void onConfigureFailed(CameraCaptureSession cameraCaptureSession)
{
Toast.makeText(MainActivity.this, "配置失敗！"
, Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
}, null
);
}
catch (CameraAccessException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
private void setUpCameraOutputs(int width, int height)
{
CameraManager manager = (CameraManager) getSystemService(Context.CAMERA_ SERVICE);
try
{
// 獲取指定攝像頭的特性
CameraCharacteristics characteristics
= manager.getCameraCharacteristics(mCameraId);
// 獲取攝像頭支援的配置屬性
StreamConfigurationMap map = characteristics.get(
CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP);
// 獲取攝像頭支援的最大尺寸
Size largest = Collections.max(
Arrays.asList(map.getOutputSizes(ImageFormat.JPEG)),
new CompareSizesByArea());
// 建立一個ImageReader物件，用於獲取攝像頭的影象資料
imageReader = ImageReader.newInstance(largest.getWidth(), largest.getHeight(),
ImageFormat.JPEG, 2);
imageReader.setOnImageAvailableListener(
new ImageReader.OnImageAvailableListener()
{
// 當照片資料可用時激發該方法
@Override
public void onImageAvailable(ImageReader reader)
{
// 獲取捕獲的照片資料
Image image = reader.acquireNextImage();
ByteBuffer buffer = image.getPlanes()[0].getBuffer();
byte[] bytes = new byte[buffer.remaining()];
// 使用IO流將照片寫入指定檔案
File file = new File(getExternalFilesDir(null), "pic.jpg");
buffer.get(bytes);
try (
FileOutputStream output = new FileOutputStream(file))
{
output.write(bytes);
Toast.makeText(MainActivity.this, "儲存: "
+ file, Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
catch (Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
finally
{
image.close();
}
}
}, null);
// 獲取最佳的預覽尺寸
previewSize = chooseOptimalSize(map.getOutputSizes(
SurfaceTexture.class), width, height, largest);
// 根據選中的預覽尺寸來調整預覽元件（TextureView）的長寬比
int orientation = getResources().getConfiguration().orientation;
if (orientation == Configuration.ORIENTATION_LANDSCAPE)
{
textureView.setAspectRatio(previewSize.getWidth(), previewSize.
getHeight());
}
else
{
textureView.setAspectRatio(previewSize.getHeight(),
previewSize.getWidth());
}
}
catch (CameraAccessException e)
{
e.printStackTrace();
}
catch (NullPointerException e)
{
System.out.println("出現錯誤。");
}
}
private static Size chooseOptimalSize(Size[] choices
, int width, int height, Size aspectRatio)
{
// 收集攝像頭支援的大過預覽Surface的解析度
List<Size> bigEnough = new ArrayList<>();
int w = aspectRatio.getWidth();
int h = aspectRatio.getHeight();
for (Size option : choices)
{
if (option.getHeight() == option.getWidth() * h / w &&
option.getWidth() >= width && option.getHeight() >= height)
{
bigEnough.add(option);
}
}
// 如果找到多個預覽尺寸，獲取其中面積最小的
if (bigEnough.size() > 0)
{
return Collections.min(bigEnough, new CompareSizesByArea());
}
else
{
System.out.println("找不到合適的預覽尺寸！！！");
return choices[0];
}
}
// 為Size定義一個比較器Comparator
static class CompareSizesByArea implements Comparator<Size>
{
@Override
public int compare(Size lhs, Size rhs)
{
// 強轉為long保證不會發生溢位
return Long.signum((long) lhs.getWidth() * lhs.getHeight() -
(long) rhs.getWidth() * rhs.getHeight());
}
}
}
上面程式中的①號粗體字程式碼用於開啟系統攝像頭，openCamera()方法的第一個引數代表請求開啟的攝像頭ID，此處傳入的攝像頭ID為"0"，這代表開啟裝置後置攝像頭；如果需要開啟裝置指定攝像頭（比如前置攝像頭），可以在呼叫openCamera()方法時傳入相應的攝像頭ID。
CameraManager提供了getCameraIdList()方法來獲取裝置的攝像頭列表，還提供了getCameraCharacteristics(String cameraId)方法來獲取指定攝像頭的特性。例如如下程式碼：
// 獲取裝置上攝像頭列表
String[] ids = CameraManager.getCameraIdList();
// 建立一個空的CameraInfo物件，用於獲取攝像頭資訊
Camera.CameraInfo cameraInfo = new Camera.CameraInfo();
for ( String id : ids)
{
CameraCharacteristics cc = getCameraCharacteristics(id);
// 接下來的程式碼就可以通過cc來獲取該攝像頭的特性了
...
}
上面程式中的①號粗體字程式碼開啟後置攝像頭時傳入了一個stateCallback引數，該引數代表的物件可檢測攝像頭的狀態改變，當攝像頭的狀態發生改變時，程式將會自動回撥該物件的相應方法。該程式的關鍵是重寫了stateCallback的onOpened(CameraDevice cameraDevice)方法—當攝像頭被開啟時將會自動激發該方法，通過該方法的引數即可讓程式獲取被開啟的攝像頭裝置。除此之外，程式在onOpened()方法的②號粗體字程式碼處呼叫createCameraPreviewSession()方法建立了CameraCaptureSession，並開始預覽取景。
createCameraPreviewSession()方法中的③號粗體字程式碼呼叫了CameraDevice的createCaptureSession()方法來建立CameraCaptureSession，呼叫該方法時也傳入了一個CameraCaptureSession.StateCallback引數，這樣即可保證當CameraCaptureSession被建立成功之後立即開始預覽。
createCameraPreviewSession()方法的第一行粗體字程式碼將texture元件新增為previewRequestBuilder的target，這意味著程式通過previewRequestBuilder獲取的影象資料將會被顯示在texture元件上。
程式重寫了CameraCaptureSession.StateCallback的onConfigured()方法—當CameraCaptureSession建立成功時將會自動回撥該方法，該方法先通過previewRequestBuilder設定了預覽引數，然後呼叫CameraCaptureSession物件的setRepeatingRequest()方法開始預覽。
當單擊程式介面上的拍照按鈕時，程式將會激發該Activity的captureStillPicture()方法。該方法的實現邏輯同樣很簡單：程式先建立一個CaptureRequest.Builder物件，該方法中第一行粗體字程式碼將ImageReader新增成CaptureRequest.Builder的target—這意味著當程式拍照時，影象資料將會被傳給此ImageReader。接下來程式通過CaptureRequest.Builder設定了拍照引數，然後通過⑤號粗體字程式碼呼叫CameraCaptureSession的capture()方法拍照即可，呼叫該方法時也傳入了CaptureCallback引數，這樣可以保證拍照完成之後會重新開始預覽。
注意：該應用開啟攝像頭、建立CameraCaptureSession、預覽、拍照時都沒有傳入Handler引數，這意味著程式直接在主執行緒中完成相應的Callback任務，這樣可能導致程式響應變慢。對於實際的應用，我們建議傳入Handler引數，這樣即可讓Handler使用新執行緒來執行Callback任務，這樣才可提高應用的響應速度。
由於該程式需要使用手機的攝像頭，因此還需要在AndroidManifest.xml檔案中增加如下配置：
<!-- 授予該程式使用攝像頭的許可權 -->
<uses-permission android:name="android.permission.CAMERA" />
在Genymotion模擬器上執行該程式可能看到如圖1所示的預覽介面—這是因為Genymotion模擬器可以使用宿主電腦上的攝像頭作為相機攝像頭。
為了讓模擬器能顯示圖1所示的預覽介面，建議讀者啟用Genymotion模擬器的攝像頭支援：單擊Genymotion模擬器右邊的攝像頭圖示，即可看到如圖2所示的對話方塊。按該圖上標出的提示即可開啟Genymotion模擬器的攝像頭支援。
執行該程式，按下右下角的“拍照”鍵，程式將會把拍得的照片儲存下來，介面上也會顯示該照片的儲存目錄。
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圖1 預覽介面
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圖2 開啟Genymotion模擬器的攝像頭
本文摘自《瘋狂Android講義（第2版）》
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