【Android Camera】之 Preview

 Preview data ✿ Preview callback

 

  Android Camera小系统：

 

 

       嗯……直接看Camera HAL层，它实现是主要的工作, 它一般通过ioctl调用V4L2 command ^①从linux kernel中的camera driver^①得到preview数据. 然后交给surface(或overlay)显示或者保存为文件.在HAL层需要打开对应的设备文件,并通过ioctrl访问camera driver. Android通过这个HAL层来保证底层硬件(驱动)改变,只需修改对应的HAL层代码,FrameWork层与JAVA Ap的都不用改变.

      注释：①V4L2(video 4 linux 2)

      备注：①这个驱动并不是camera本身而是控制camera的主设备，这个camera控制器在linux里被抽象成为v4l2层通用，最后由(*attach)连接到具体每个不同的camera设备驱动里。camera=camera控制器+外接的camera sensor，控制器集成在cpu里,linux下的设备结点就是/dev/video0.

 

 

preview数据的显示过程：

简

单

概

括

为

Java app 呼叫 ^② Jni ，Jni调用各种.so ：

libandroid_runtime.so ---> libcamera_client.so ---> Binder IPC---> libcameraservice.so ---> libcamera.so

     注释：②请原谅我用【呼叫】这个动词，实在想不出更加形象的词汇了。

 

    

详

细

说

明

1.打开linux kernel中的camera driver的设备文件，调用CameraHardwareInterface.h 中定义的openCameraHardware(),打开camera driver的设备文件(例如/dev/video0).

     2.CameraHardwareInterface.h 中定义的 setParameters()函数,传参告诉camera HAL使用哪一个硬件摄像头,以及它工作的参数(size, format等等),并在HAL层分配存储preview数据的buffers(如果buffers是在linux kernel中的camera driver中分配的,并拿到这些buffers mmap后的地址指针).

     3.如果不使用overlay那设置显示目标就在libcameraservice.so 中,不会进Camera HAL动态库.并将上一步拿到的preview数据buffers地址注册到surface中. 如果使用overlay那在libcameraservice.so 中会通过传进来的Isurface创建Overlay类的实例,然后调用CameraHardwareInterface.h 中定义的 setOverlay()设置到Camera HAL动态库中.

     4.开始preview，调用到CameraHardwareInterface.h 中定义的 startPreview()函数.startPreviewMode会处理preview的显示介质，如果使用Overlay显示，会设置相应的Overlay，同时调用mHardware->startPreview()以启动preview；否则先调用mHardware->startPreview()启动preview，然后设置buffer：调用函数registerPreviewBuffers()，它会调用mHardware->getPreviewHeap()，从HAL层获得preview的buffer，将其设置给Surface去显示preview的结果。

 

     

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Preview数据可以通过Overlay和Surface两种介质去显示

1、使用Overlay显示

     overlay 一般用在 camera preview, 视频播放等需要高帧率的地方, 还有可能 UI 界面设计的需求,如 map 地图查看软件需两层显示信息. overlay需要硬件与驱动的支持.Overlay 没有 java 层的 code, 也就没有 JNI 调用. 一般都在 native 中使用.

     如果要使用Overlay，底层硬件必须支持Overlay。在CameraService::Client的构造函数中，有相应的判断。

CameraService::Client::Client(const sp& cameraService,

        const sp& cameraClient, pid_t clientPid){}

若mUseOverlay = mHardware->useOverlay()；返回值为true，则表示硬件支持Overlay；否则只能使用Surface显示。

 

Android系统中提供了Overlay的接口，其具体实现需要自己做.

  

    关于多层 overlay:例如需要同时支持 overlay1 与 overlay2.需在overlay hal 的 overlay_control_device_t 中要添加 overlay1 与 overlay2 的结构.如:

1

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4

5

6

struct overlay_control_context_t {

struct overlay_control_device_t device;

/* our private state goes below here */

struct overlay_t* overlay_video1;//overlay1

struct overlay_t* overlay_video2;//overlay2

};

每个 overlay_t 代表一层 overlay, 每层 ovelay 有自己的 handle.可以使用自定义参数调用 overlay_control_device_t:: setParameter()来指明. Hal 层具体来实现，通过 Overlay object 来拿到 overlay1 与 overlay2 的 buffer 指针.

 

 

2、 使用Surface显示

     如果使用Surface，会调用函数registerPreviewBuffers()向Surface注册buffers。

ISurface::BufferHeap buffers(w, h, w, h,

                                 PIXEL_FORMAT_YCbCr_420_SP,

                                 transform,

                                 0,

                                 mHardware->getPreviewHeap());

 

    status_t ret = mSurface->registerBuffers(buffers);

其将mHardware的preview heap传递给了Surface。

 

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关于Previewdata callback

    

     上层Java 中 调用setPreviewCallback, 这个方法调用的是android_hardware_Camera_setHasPreviewCallback，最终实现落到 JNICameraContext::copyAndPost()身上。

 

void JNICameraContext::copyAndPost(JNIEnv* env, const sp& dataPtr, int msgType)

{

    jbyteArray obj = NULL;

 

    // allocate Java byte array and copy data

    if (dataPtr != NULL) {

        ssize_t offset;

        size_t size;

        sp heap = dataPtr->getMemory(&offset, &size);

        LOGV("postData: off=%d, size=%d", offset, size);

        uint8_t *heapBase = (uint8_t*)heap->base();

 

        if (heapBase != NULL) {

            const jbyte* data = reinterpret_cast(heapBase + offset);

            obj = env->NewByteArray(size);

            if (obj == NULL) {

                LOGE("Couldn't allocate byte array for JPEG data");

                env->ExceptionClear();

            } else {

                env->SetByteArrayRegion(obj, 0, size, data);

            }

        } else {

            LOGE("image heap is NULL");

        }

    }

 

    // post image data to Java

    env->CallStaticVoidMethod(mCameraJClass, fields.post_event,

            mCameraJObjectWeak, msgType, 0, 0, obj);

    if (obj) {

        env->DeleteLocalRef(obj);

    }

}

 

 

      其中 obj = env->NewByteArray(size); 每次都分配ByteArray .

     按frame 480×320 pixels计算 ，意味着  230kb per call ，然后花费大量的时间去释放这些资源。 为了优化preview大量数据的回调，有人提出引入：

 

static Mutex sPostDataLock; // A mutex that synchronizes calls to sCameraPreviewArrayGlobal

static jbyteArray sCameraPreviewArrayGlobal; // Buffer that is reused

static size_t sCameraPreviewArraySize=0; // Size of the buffer (or 0 if the buffer is not yet used)

 

     为的是只申请一次空间，每帧重复使用ByteArray。

 

void JNICameraContext::copyAndPost(JNIEnv* env, const sp& dataPtr, int msgType) {     if (dataPtr != NULL) {         ssize_t offset;         size_t size;         sp heap = dataPtr->getMemory(&offset, &size);         LOGV("postData: off=%d, size=%d", offset, size);         uint8_t *heapBase = (uint8_t*)heap->base();           if (heapBase != NULL) {             const jbyte* data = reinterpret_cast(heapBase + offset);             //HACK             if ((sCameraPreviewArraySize==0)  || (sCameraPreviewArraySize!=size)) {                 if(sCameraPreviewArraySize!=0) env->DeleteGlobalRef(sCameraPreviewArrayGlobal);                 sCameraPreviewArraySize=size;                 jbyteArray mCameraPreviewArray = env->NewByteArray(size);                 sCameraPreviewArrayGlobal=(jbyteArray)env->NewGlobalRef(mCameraPreviewArray);                 env->DeleteLocalRef(mCameraPreviewArray);             }             if (sCameraPreviewArrayGlobal == NULL) {                 LOGE("Couldn't allocate byte array for JPEG data");                 env->ExceptionClear();             } else {                 env->SetByteArrayRegion(sCameraPreviewArrayGlobal, 0, size, data);             }         } else {             LOGE("image heap is NULL");         }     }     // post image data to Java     env->CallStaticVoidMethod(mCameraJClass, fields.post_event, mCameraJObjectWeak, msgType, 0, 0, sCameraPreviewArrayGlobal); }

 

我又看了Android 2.3是 如何处理的

     让我感叹，长远性的策略思考，和实践中的优化完善多么重要。如果我们平时写程序，仅仅是为了实现某某功能，解决某某BUG，那么真的实属下等了……

 

void JNICameraContext::copyAndPost(JNIEnv* env, const sp& dataPtr, int msgType) { jbyteArray obj = NULL; // allocate Java byte array and copy data if (dataPtr != NULL) { ssize_t offset; size_t size; sp heap = dataPtr->getMemory(&offset, &size); LOGV("postData: off=%d, size=%d", offset, size); uint8_t *heapBase = (uint8_t*)heap->base(); if (heapBase != NULL) { const jbyte* data = reinterpret_cast(heapBase + offset); if (!mManualBufferMode) { LOGV("Allocating callback buffer"); obj = env->NewByteArray(size); } else { // Vector access should be protected by lock in postData() if(!mCallbackBuffers.isEmpty()) { LOGV("Using callback buffer from queue of length %d", mCallbackBuffers.size()); jbyteArray globalBuffer = mCallbackBuffers.itemAt(0); mCallbackBuffers.removeAt(0); obj = (jbyteArray)env->NewLocalRef(globalBuffer); env->DeleteGlobalRef(globalBuffer); if (obj != NULL) { jsize bufferLength = env->GetArrayLength(obj); if ((int)bufferLength < (int)size) { LOGE("Manually set buffer was too small! Expected %d bytes, but got %d!", size, bufferLength); env->DeleteLocalRef(obj); return; } } } if(mCallbackBuffers.isEmpty()) { LOGV("Out of buffers, clearing callback!"); mCamera->setPreviewCallbackFlags(FRAME_CALLBACK_FLAG_NOOP); mManualCameraCallbackSet = false; if (obj == NULL) { return; } } } if (obj == NULL) { LOGE("Couldn't allocate byte array for JPEG data"); env->ExceptionClear(); } else { env->SetByteArrayRegion(obj, 0, size, data); } } else { LOGE("image heap is NULL"); } } // post image data to Java env->CallStaticVoidMethod(mCameraJClass, fields.post_event, mCameraJObjectWeak, msgType, 0, 0, obj); if (obj) { env->DeleteLocalRef(obj); } }

作者：yiyaaixuexi 发表于2011-5-30 22:38:00 原文链接

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