Android Camera2 实现高帧率预览录制（附源码）

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Android的相机 Camera2 在 6.0M 的时候,出了一个支持高帧率预览和录像的功能。

就是创建一个新的 session，叫做 mCameraDevice.createConstrainedHighSpeedCaptureSession，通过这个，可以实现相机的高帧率(>120fps)的预览和录像(需要相机本身支持)。

根据相机的不同,实现的帧率也不同, 比如我手上这个华为v10的手机就是下图这个样子:

  

下面说一下大概步骤.

第一步, 获取权限

相机部分肯定得请求相关权限才能操作的,这里需要3个,分别为

• 相机 Manifest.permission.CAMERA

• 录音 Manifest.permission.RECORD_AUDIO 这个是为了录视频的时候录音用的

• 写入文件 Manifest.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE 这个是拍好了视屏,存入到手机相册用的

除了运行时请求这些权限之外, 还需要在AndroidManifest.xml文件里面加入这3个权限的注册,否则请求权限的时候,不能触发Dialog提示

第二步,打开相机

正确获取到权限了之后,按照常规方式打开相机.

先获取到

CameraManager manager = (CameraManager) activity.getSystemService(Context.CAMERA_SERVICE);

然后用这个manager打开相机,即

manager.openCamera(cameraId, mStateCallback, mBackgroundHandler);

在这中间,我们可以获取到相机的支持的各种参数信息, 也就是在这里才可以知道,当前的相机支不支持高帧率录制

读取到的支持预览高帧率

使用 manager.getCameraCharacteristics(cameraId) 获取 CameraCharacteristics。

然后使用 characteristics .get(CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP) 这个值可以获取到向前摄像头支持的参数 StreamConfigurationMap 。

最后用 map 调用 map.getHighSpeedVideoFpsRanges() 来获取支持搞帧率预览范围,代码部分为

            CameraCharacteristics characteristics = manager.getCameraCharacteristics(cameraId);
            StreamConfigurationMap map = characteristics
                    .get(CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP);

            if (map == null) {
                ErrorDialog.newInstance(getString(R.string.open_failed_of_map_null))
                        .show(getFragmentManager(), "TAG");
                return;
            }

           for (Range fpsRange : map.getHighSpeedVideoFpsRanges()) {
                Log.d(TAG, "openCamera: [width, height] = "+ fpsRange.toString());
            }
            

比如我手上的这个华为V10测试机,获取到的参数就是

openCamera: [width, height] = [120, 120]
openCamera: [width, height] = [30, 120]

帧率范围Range的 Lower 和 Upper一致才认为支持,所以这个log结果说明它支持120fps的预览.

支持高帧率的视频录制的条件

• 高帧率的视频录制和普通的camera.createCaptureSession要求不同,高帧率session的预览preview大小和设置的MediaRecorder的大小必须一致

• 上文获取出来的支持120fps,说明他支持预览,但是不意味着它支持录制视频。

• 是否支持视频录制,需要用另一个方法来查询, 就是 CamcorderProfile 的 public static boolean hasProfile(int cameraId, int quality) 方法，只有他返回true才意味着当前预览的帧率支持被录制视频。

为什么一定要用CamcorderProfile来判断是否支持?

直接在MediaRecorder的方法里set设置各个属性是否可行?

答案是不行, 虽然我也不知道为什么, 我用手边的机器坚果Pro 2s测试, 查询到支持的预览帧率支持1080p的240fps,但是在给MediaRecorder设置好各种参数后,比如mMediaRecorder.setVideoFrameRate(240),点击录制直接crash.

配置MediaRecorder

在得出手机支持高帧率录制后, 就需要配置MediaRecorder给下一步打开预览使用了. 具体的步骤如下:

        CamcorderProfile profile = mVideoSize.getCamcorderProfile();
        mMediaRecorder.setAudioSource(MediaRecorder.AudioSource.MIC);
        mMediaRecorder.setVideoSource(MediaRecorder.VideoSource.SURFACE);
        mMediaRecorder.setProfile(profile);
        mNextVideoFilePath = getVideoFile();
        mMediaRecorder.setOutputFile(mNextVideoFilePath);

        int rotation = activity.getWindowManager().getDefaultDisplay().getRotation();
        int orientation = ORIENTATIONS.get(rotation);
        mMediaRecorder.setOrientationHint(orientation);
        mMediaRecorder.prepare();
        

这里面的关键就是setVideoFrameRate这一个属性, 这个只能由CamcorderProfile.videoFrameRate来设置, 如果CamcorderProfile说你不支持, 那么你手动设置了这个数值, 也不能正常录制.

其他的只需要将CamcorderProfile不包含的配置设置进去就好了. 其他的比如setOutputFile输出文件路径,setOrientationHint旋转方向这些, 根据需要配置就好了.

第三步, 开启预览

使用CameraDevice的如下方法开启预览

    /*
     * @param outputs The new set of Surfaces that should be made available as
     *                targets for captured high speed image data.
     * @param callback The callback to notify about the status of the new capture session.
     * @param handler The handler on which the callback should be invoked, or {@code null} to use
     *                the current thread's {@link android.os.Looper looper}.
     *
     * @throws IllegalArgumentException if the set of output Surfaces do not meet the requirements,
     *                                  the callback is null, or the handler is null but the current
     *                                  thread has no looper, or the camera device doesn't support
     *                                  high speed video capability.
     * @throws CameraAccessException if the camera device is no longer connected or has
     *                               encountered a fatal error
     * @throws IllegalStateException if the camera device has been closed
     *
     * @see #createCaptureSession
     * @see CaptureRequest#CONTROL_AE_TARGET_FPS_RANGE
     * @see StreamConfigurationMap#getHighSpeedVideoSizes
     * @see StreamConfigurationMap#getHighSpeedVideoFpsRangesFor
     * @see CameraCharacteristics#REQUEST_AVAILABLE_CAPABILITIES
     * @see CameraMetadata#REQUEST_AVAILABLE_CAPABILITIES_CONSTRAINED_HIGH_SPEED_VIDEO
     * @see CameraCaptureSession#captureBurst
     * @see CameraCaptureSession#setRepeatingBurst
     * @see CameraConstrainedHighSpeedCaptureSession#createHighSpeedRequestList
     */
 public abstract void createConstrainedHighSpeedCaptureSession(@NonNull List outputs,
            @NonNull CameraCaptureSession.StateCallback callback,
            @Nullable Handler handler)
            throws CameraAccessException;
            

可以看到, 第一个参数是一个surface的List,代表着相机摄像头拍得到画面要输出到哪里去, 这里我们有2个目的地:

第一个是preview,需要输出到预览, 这样我们在屏幕上才看得到画面 第二个是mMediaRecorder.getSurface(), 这个是输出到MediaRecorder里面去,用来录制视频

所以这个地方的代码就类似

            Surface previewSurface = new Surface(texture);
             //添加预览输出
            surfaces.add(previewSurface);
            mPreviewBuilder.addTarget(previewSurface);

            //配置MediaRecorder
            setUpMediaRecorder();
            //添加MediaRecorder输出
            surfaces.add(mMediaRecorder.getSurface());
            mPreviewBuilder.addTarget(mMediaRecorder.getSurface());
            //开启预览
            mCameraDevice.createConstrainedHighSpeedCaptureSession(surfaces, new CameraCaptureSession.StateCallback() {

                @Override
                public void onConfigured(@NonNull CameraCaptureSession cameraCaptureSession) {
                    //保存引用
                    mPreviewSessionHighSpeed = (CameraConstrainedHighSpeedCaptureSession) cameraCaptureSession;
                    //刷新预览, 使屏幕动起来
                    updatePreview();
                }

                @Override
                public void onConfigureFailed(@NonNull CameraCaptureSession cameraCaptureSession) {
                    Activity activity = getActivity();
                    if (null != activity) {
                        Toast.makeText(activity, "Failed", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                    }
                }
            }, mBackgroundHandler);

没什么错误的话,这样就可以启动预览了.

第四步, 开始录像和结束录像

因为MediaRecorder在之前已经准备就绪了, 所以开启录像只需要调用一下开始录像就好了

mMediaRecorder.start();

其他的一些UI操作看着办.

结束录制也是几句话:

//停止录制
mMediaRecorder.stop();
//重置状态,便于重用, 不需要每次都new MediaRecorder了
mMediaRecorder.reset();
//因为MediaRecorder被销毁了, 所以需要重新配置MediaRecorder,重新打开预览
startPreview();

第五步, 验证视频的帧率

对于录制生成的视频, 需要查看他的具体参数是不是真的是我们所设置的值. 我这里是macos环境, 就只演示我自己的操作:

1. 用USB线连接手机和电脑,点击右下角的 Device File Explorer 

  

1. 在文件列表中找到自己录制的视频文件, 并把它保存到本地,比如Downloads 

  

保存到本地的视频文件

  

1. 打开终端Terminal,然后运行命令ffmpeg -i 视频文件名, 如果提示ffmpeg命令不存在或者找不到,就先安装这个东西

  

红线处是查询视频信息的命令,绿线是该视频的fps帧率信息. 虽然我们预览的是120fps,但是录制出来的不一定可以达到那么高, 比如图里面的就只有74.54fps.这是系统自己决定的.

最后

关键就是2点:

1. 预览尺寸和录制尺寸要一直

2. CamcorderProfile 说你支持你才支持.

所有Demo代码提交到Github.可以访问

https://github.com/ZhengShang/HighSpeedVideoDemo/tree/master

如果运行apk后发现crash,ANR或者黑屏等杂七杂八的问题, 这都很正常, Android相机开发受制于各种不同的手机和rom的差异化,确实挺难做到完美兼容的, 尤其是这随便写的Demo,就更难保证了.

但是大体流程是这个样子, 具体解决Bug那都是后事了.

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