Android Camera2使用笔记

1. Android Camera2简介

Android 5.0 （API Level 21）重新设计Camera，并提供了一个全新的API——Camera2。Camera2基本上和Camera1没什么继承性，完全是重新设计。在Camera2中Google引入了Session/Request的概念，从使用上更加复杂，同时也支持更多特性，比如可以控制曝光、控制感光度、支持Raw格式输出。当然坑也更多。
本文简单介绍Camera2使用的基本流程，只会实现一个最简单的预览功能。在后续的文章中会介绍如何使用Camera2进行对焦，控制曝光、对焦等等。

2. Camera2基础

这里先简要介绍下Camera2 API主要用到哪些类，先有个印象；之后介绍Camera从打开到预览的流程；最后介绍Camera2中一些详细的接口。

2.1 Camera2主要类简介

CameraManager

摄像头管理器，用来获取CameraDevice对象，获取Camera属性。
在Camera打开之前主要操作CameraManager，打开后主要操作CameraCaptureSession

mCameraManager = (CameraManager) context.getSystemService(Context.CAMERA_SERVICE);

CameraCharacteristics

摄像头属性，相当于原CameraInfo。通过CameraManager获取制定id的摄像头属性。
通过获取Camera属性信息，配置Camera输出，如FPS，大小，旋转等

mCameraCharacteristics = mCameraManager.getCameraCharacteristics(currentCameraId);

CameraDevice

代表摄像头，相当于于早期的Camera类。
用于创建CameraCaptureSession和关闭摄像头。
通过CameraManager打开Camera，在StateCallback中会得到CameraDevice实例。

CameraCaptureSession

如前文所述，Camera打开后，我们就主要和CameraCaptureSession打交道了。CameraCaptureSession建立了一个和Camera设备的通道，当这个通道建立完成后就可以向Camera发送请求获取图像。

CameraRequest和CameraRequest.Builder

CameraRequest.Builder配置CameraRequest，具体功能就是告诉Camera想要什么样的图像。Builder中主要结构是一个Map。Builder构建后得到CameraRequest。
然后通过CameraCaptureSession发送CameraRequest。

2.2 Camera2从打开到预览基础流程

流程如下

主要类

2.2.1 初始化

这个阶段大部分工作都是由CameraManager完成的。

• 检查权限

        if (ContextCompat.checkSelfPermission(getActivity(), Manifest.permission.CAMERA)
                != PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
            requestCameraPermission();
            return;
        }

• 获取CameraManager

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

• 获取Camera设备
  CameraManager中能够获取CameraID的列表，一般都是前置相机和后置相机。

            String[] cameraList = mCameraManager.getCameraIdList();
            if (position < 0 || position > 2) {
                mMainHandler.post(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        if (mCameraListener != null) {
                            mCameraListener.onOpenFail(IESCameraInterface.CAMERA_2);
                        }
                    }
                });
                return false;
            }
            if (position >= cameraList.length)
                position = CAMERA_FRONT;
            currentCameraPosition = position;

• 获取Camera设备属性
  拿到对应的CameraID后，可以通过CameraManager查询到该相机的属性信息，包括：

  • 硬件兼容信息
  • orientation
  • facing
  • FPS Range
  • Frame Size
  • Frame Format

            mCameraCharacteristics = mCameraManager.getCameraCharacteristics(currentCameraId);
            //Device Level
            int deviceLevel = c.get(CameraCharacteristics.INFO_SUPPORTED_HARDWARE_LEVEL); 
            //旋转角度
            mCameraRotate = mCameraCharacteristics.get(CameraCharacteristics.SENSOR_ORIENTATION);
            StreamConfigurationMap streamConfigurationMap = mCameraCharacteristics.get(CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP); // 
            //支持的分辨率
            mOutputSizes = streamConfigurationMap.getOutputSizes(SurfaceTexture.class);
            //FPS
            Range[] fpsRanges = 
     cameraCharacteristics.get(CameraCharacteristics.CONTROL_AE_AVAILABLE_TARGET_FPS_RANGES);
            //选择合适分辨率

• 打开Camera
  打开Camera需要传入StateCallback

            mCameraManager.openCamera(currentCameraId, mStateCallback, mMainHandler);

• StateCallback
  Camera2中有两个StateCallback：

  • CameraDevice.StateCallback
  • CameraCaptureSession.StateCallback
    此处介绍的是前者。

    private CameraDevice.StateCallback mStateCallback = new CameraDevice.StateCallback() {
        @Override
        public void onOpened(@NonNull CameraDevice camera) {
            mCameraDevice = camera;
            //Create Camera Session
        }

        @Override
        public void onDisconnected(@NonNull CameraDevice camera) {
            //Close Camera
            //...
        }

        @Override
        public void onError(@NonNull CameraDevice camera, int error) {
            //...
        }
    };

2.2.2. 创建 CameraSession

这部分核心是Surface和CameraCaptureSession.StateCallback：
Surface是Camera的输出，可以添加多个；
CameraCaptureSession.StateCallback: Session是否创建成功。

try {
            surfaceTexture.setDefaultBufferSize(sWidth, sHeight);

            mCaptureRequestBuilder = mCameraDevice.createCaptureRequest(CameraDevice.TEMPLATE_RECORD);
            List surfaces = new ArrayList<>();

            mPreviewSurface = new Surface(surfaceTexture);
            surfaces.add(mPreviewSurface);
            mCaptureRequestBuilder.addTarget(mPreviewSurface);
            mCameraDevice.createCaptureSession(surfaces, new CameraCaptureSession.StateCallback() {

                @Override
                public void onConfigured(CameraCaptureSession cameraCaptureSession) {
                    mCameraCaptureSession = cameraCaptureSession;
                    //Config Capture Request
                }

                @Override
                public void onConfigureFailed(CameraCaptureSession cameraCaptureSession) {
                }
            }, mMainHandler);
        } catch (CameraAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }

2.2.3 配置CaptureRequest

CaptureRequest的配置项非常多，可以配置防抖，对焦，曝光……（在后续的文章中会详细介绍如何设置这些特性）。
CaptureRequest是Camera2的核心，主要有两大类：

• capture：只请求一帧图像，可以重复请求，每次请求的配置可以不同。
• setRepeatingRequest：连续请求图像，每帧的请求配置相同，如果配置改变，比如改变了曝光时间，需要停止request，从新Build Request然后重新请求。

        try {
            mCaptureRequestBuilder.set(CaptureRequest.CONTROL_MODE, CameraMetadata.CONTROL_MODE_AUTO);
            mCaptureRequest = mCaptureRequestBuilder.build();
            mCameraCaptureSession.setRepeatingRequest(mCaptureRequest, mSessionCaptureCallback, mMainHandler);
        } catch (CameraAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }

CameraCaptureSession.CaptureCallback：捕获的结果，比如是否对焦成功等等…………

3. 源代码

源代码直接参考Google的Demo就好了：Camera2Basic