Camera1

虽然Camera作为第一代原生android所提供的相机类一直被开发者甚至Google官方开发人员所诟病，但为了兼容和适配Android版本5.0以下的App应用，我们别无选择。因此，有了本篇文档详细阐述1.0版的Camera 是如何使用的。本篇使用的是SurfaceView与Camera类。

一个方向，四个角度

终端自然方向
相机传感器偏角
屏幕旋转角度
终端自然方向偏角
图像写入偏角

文档下文会在拍照流程中的不同的阶段应用到上述四个角度，而“终端自然方向”贯穿整个流程当中。这一个方向、四个角度非常重要，缺一不可，是支撑相机Camera 系列API的关键。在设计NXDesign的相机项目中，经过对官方文档的研读和各路资料的调研之后发现，我们在网络上查到的博客类相关资料有80%的实现方式是存在问题的，当然，这也可以归咎于该API其本身确实不好用，如果不对源码注释进行仔细研究，很容易对开发者产生误导。

相机拍照的生命周期

Camera生命周期.png

更加准确的说，相机的生命周期是依托于SurfaceView的创建和销毁来完成的。SurfaceView的作用是提供相机内容的实时预览。我们需要在surfaceview创建好之后打开相机使用相机资源，在surfaceview被销毁后释放相机资源。

关联surfaceview

surfaceview 提供了holder机制向调用方通知surfaceview的变化时机，为了在不同的时机对相机资源做不同的事情，需要调用SurfaceHolder.addCallback()方法。

surfaceview.holder.addCallback(object : SurfaceHolder.Callback {
            override fun surfaceChanged(holder: SurfaceHolder?, format: Int, width: Int, height: Int) {

            }

            override fun surfaceDestroyed(holder: SurfaceHolder?) {
                releaseCamera()//释放相机资源
            }

            override fun surfaceCreated(holder: SurfaceHolder?) {
                    //开启相机
                startCamera(Camera.CameraInfo.CAMERA_FACING_BACK)
            }

        })

打开相机，进行预览（终端自然方向、相机传感器偏角）

现在的Android手机一般会有多个摄像头，但根据其方向可以归为两类：CAMERA_FACING_BACK 和 CAMERA_FACING_FRONT。在打开摄像头之前，首先需要获取相机资源，判断相机个数Camera.getNumberOfCameras()。每个相机对应一个CameraInfo，它的定义如下：

public static class CameraInfo {
        /**
         * The facing of the camera is opposite to that of the screen.
         * 前置摄像头标记
         */
        public static final int CAMERA_FACING_BACK = 0;

        /**
         * The facing of the camera is the same as that of the screen.
         * 后置摄像头标记
         */
        public static final int CAMERA_FACING_FRONT = 1;

        /**
         * The direction that the camera faces. It should be
         * CAMERA_FACING_BACK or CAMERA_FACING_FRONT.
         * 摄像头方向（值取CAMERA_FACING_BACK 或 CAMERA_FACING_FRONT）
         */
        public int facing;

        /**
         * The orientation of the camera image. The value is the angle that the
         * camera image needs to be rotated clockwise so it shows correctly on
         * the display in its natural orientation. It should be 0, 90, 180, or 270.
         *
         * For example, suppose a device has a naturally tall screen. The
         * back-facing camera sensor is mounted in landscape. You are looking at
         * the screen. If the top side of the camera sensor is aligned with the
         * right edge of the screen in natural orientation, the value should be
         * 90. If the top side of a front-facing camera sensor is aligned with
         * the right of the screen, the value should be 270.
         *
         * @see #setDisplayOrientation(int)
         * @see Parameters#setRotation(int)
         * @see Parameters#setPreviewSize(int, int)
         * @see Parameters#setPictureSize(int, int)
         * @see Parameters#setJpegThumbnailSize(int, int)
         * 
         * 相机拍摄出来的图片的旋转角度。拍出的图片需要顺时针旋转这个角度，才能正常展示。
         * 取值只有0，90，180 和270 四种。
         * 比如：一个手机是竖版屏幕，后置摄像头的图像传感器是横向物理摆放，当你面向屏幕时：
         * 如果相机自带的传感器顶部与屏幕自然方向的右边缘一致，则这个值就是90度。
         * 如果前置摄像头传感器的顶部与手机自然方向一致，则这个值就是270度。
         */
        public int orientation;

        /**
         * Whether the shutter sound can be disabled.
         *
         * On some devices, the camera shutter sound cannot be turned off
         * through {@link #enableShutterSound enableShutterSound}. This field
         * can be used to determine whether a call to disable the shutter sound
         * will succeed.
         *
         * If this field is set to true, then a call of
         * {@code enableShutterSound(false)} will be successful. If set to
         * false, then that call will fail, and the shutter sound will be played
         * when {@link Camera#takePicture takePicture} is called.
         */
        public boolean canDisableShutterSound;
    };

这里涉及到一个重要概念：相机图像传感器（camera sensor），想要理解上述注释的含义，就需要先理解下图内容。

传感器坐标与view坐标对比图.png

左图是通常情况下，我们对view的x y方向的认知，以屏幕的左上角为原点向右为x正方向，向下为y正方向；但是，右图描述的是绝大多数情况下，相机图像传感器的起始位置和方向判定。与view不同的是，传感器以手机屏幕在自然方向上的右上角为原点，向下为x正方向，向左为y正方向。因此，我们理解上述注释就不难了。如果相机自带的传感器顶部与终端自然方向（手机屏幕的硬件方向，一般手机都是竖直方向，也就是文档中说的naturally tall screen）的右边缘一致，则这个值就是90度。如果前置摄像头传感器的顶部与手机自然方向一致，则这个值就是270度。

当我们定义startCamera()方法时，要做5件事情，1.遍历摄像头cameraId，找到想要打开的摄像头（前置还是后置）；2.获取摄像头信息，主要获取orientation；3. 设置相机DisplayOrientation 4.设置相机参数，主要是宽高比、对焦模式、图片格式、setRotation等。5. 向camera设置surfaceview.viewholder，并且startPreview。主要逻辑如下：

private fun startCamera(cameraFacing: Int) {
    val numbers = Camera.getNumberOfCameras()
    var targetCameraInfo: Camera.CameraInfo? = null
    var targetId: Int? = null
    for (i in 0 until numbers) {//1、遍历摄像头信息，找到需要的摄像头
        val cameraInfo = Camera.CameraInfo()
        Camera.getCameraInfo(i, cameraInfo)
        if (cameraInfo.facing == cameraFacing) {
            targetCameraInfo = cameraInfo//2、获取该摄像头信息
            targetId = i//获取该摄像头id，其id与下标一致
            break
        }
    }
    if (targetCameraInfo != null && targetId != null) {
        try {
            curCameraDetail.cameraId = targetId
            curCameraDetail.camera = Camera.open(targetId)
            curCameraDetail.cameraFacing = cameraFacing
            curCameraDetail.cameradetail = targetCameraInfo
            setCameraDisplayOrientation(curCameraDetail)//3、设置surfaceview预览方向
            setParameters(curCameraDetail)//4、设置参数信息
            startPreview(curCameraDetail.camera, surfaceview.holder)//5、开始预览
        } catch (e: RuntimeException) {
            Toast.makeText(activity, "打开相机失败，请检查相机权限", Toast.LENGTH_SHORT).show()
            pop()
        }
    } else {
        //TODO:不支持
    }
}

接下来，设置预览方向 setCameraDisplayOrientation(curCameraDetail)

拿到cameraInfo.orientation之后，要调用camera.setDisplayOrientation设置进去，保证通过surfaceview预览到的取景跟当前的手机方向保持一致，但是，setDisplayOrientation设置的其实是经过两个角度计算之后的复合角度，而并不单纯是cameraInfo.orientation。正确的做法是这样的：先获取手机屏幕的旋转方向，然后与cameraInfo.orientation加和得到最终角度。通常情况下，如果我们设置相机为portrait，则不用考虑rotation。这也是为什么绝大部分网络资料中都会粗暴的写入一个90度完事儿而并没有解释这么做的道理。

public static void setCameraDisplayOrientation(Activity activity,
        int cameraId, android.hardware.Camera camera) {
    android.hardware.Camera.CameraInfo info =
            new android.hardware.Camera.CameraInfo();
    android.hardware.Camera.getCameraInfo(cameraId, info);
    int rotation = activity.getWindowManager().getDefaultDisplay()
            .getRotation();
    int degrees = 0;
    switch (rotation) {
        case Surface.ROTATION_0: degrees = 0; break;
        case Surface.ROTATION_90: degrees = 90; break;
        case Surface.ROTATION_180: degrees = 180; break;
        case Surface.ROTATION_270: degrees = 270; break;
    }
    int result;
    if (info.facing == Camera.CameraInfo.CAMERA_FACING_FRONT) {
        result = (info.orientation + degrees) % 360;
        result = (360 - result) % 360;  // compensate the mirror
    } else {  // back-facing
        result = (info.orientation - degrees + 360) % 360;
    }
    camera.setDisplayOrientation(result);
}

设置参数信息 camera.parameters.setRotation(rotation)
setRotation()的意义是，设置一个需要顺时针旋转的角度，这个角度在拍照前以参数的形式设置给相机，在拍照时会被写入到拍照之后所保存的图像文件中，并且可以通过Exif工具类拿到。之所以这么做是因为，相机驱动往往在生成照片的时候不会按照当前的屏幕方向做出纠正，而是直接生成图片，这就需要我们通过计算当前的手机相对于自然方向（上文已解释）的偏角以及相机传感器偏角（上文已解释）进行计算，得到该角度。只要对原始图片在顺时针方向旋转该角度之后，无论屏幕旋转方向怎样，都会在重力感应的方向进行正向的展示。
为了获得这个角度，需要使用系统提供的android.view.OrientationEventListener:

public void onOrientationChanged(int orientation) {
    if (orientation == ORIENTATION_UNKNOWN) return;
    android.hardware.Camera.CameraInfo info =
           new android.hardware.Camera.CameraInfo();
    android.hardware.Camera.getCameraInfo(cameraId, info);
    orientation = (orientation + 45) / 90 * 90;
    int rotation = 0;
    if (info.facing == CameraInfo.CAMERA_FACING_FRONT) {
        rotation = (info.orientation - orientation + 360) % 360;
    } else {  // back-facing camera
        rotation = (info.orientation + orientation) % 360;
    }
    mParameters.setRotation(rotation);
}

拍照

调用camera.takePicture(null, null, pictureCallback)

private val pictureCallback = Camera.PictureCallback { data, camera ->
        val filePath = "${getExternalFileDir()}/original_${System.currentTimeMillis()}.jpg"
        with(HandlerThread("background")) {
            this.start()
            Handler(looper)
        }.post {
            val originalFile = File(filePath)
            FileOutputStream(originalFile).apply {
                write(data)
                close()
            }
            val file2 = toolCompressAndRotate(originalFile.absolutePath, getExternalFileDir(), "compress_${System.currentTimeMillis()}.jpg", 800, 600)
                    ?: return@post

        }
    }

这里需要做的仅仅是将callback中返回的data存储为File。需要注意的是，data中会包含setRotation()方法中的角度信息，因此如果直接使用Bitmap工具类生成bitmap，再进行存储或者展示，生成出来的图像其实是缺失了旋转角度的原始方向，这十有八九会发生图像展示角度错误的情况。因此，需要直接保存，再通过Exif工具类读取File中的角度信息（当然Exif工具类就是为了读取File中的各种信息而生的，比如拍照时间、经纬度等等）。

总结

基于Camera API，
surfaceview的预览需要setDisplayOrientation()，入参角度与CameraInfo.orientation（传感器偏角）和WindowManager.default.displayOrientation（屏幕旋转角度）两个角度有关。
相机拍照前需要setRotation(),入参角度与CameraInfo.orientation（传感器偏角）和OrientationEventListener返回的orientation（终端自然角度偏角）有关，二者的换算结果就是图像写入偏角，该偏角意味着图像被顺时针旋转该角度就能够回正展示。

Android 系统原生相机API角度原理与适配

Camera1

一个方向，四个角度

相机拍照的生命周期

总结

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