前言

从本文开始，笔者将开启一个新的项目，使用camera2接口来做一个简单的相机app。它的主要功能包含图像的拍摄，预览和保存，并在此基础上封装HDRD和HDR算法。

项目GitHub链接：Camera2DEMO

Camera2 API 相关知识

有关camera2框架内部一些细节可以参考这篇博客：Android Camera2教程

简单来说，一次拍照流程：

1、用户发出拍照请求CaptureRequest。CaptureRequest内部包括了本次拍照的参数配置和接收图像数据的内存空间Surface。CaptureRequest 可以配置的信息非常多，包括图像格式、图像分辨率、传感器控制、闪光灯控制、3A 控制等等。

2、Camera2框架是一个Pipeline结构，获取了CaptureRequest的Pipeline实例称为CaptureRequestSession。一个 CameraDevice一次只能开启一个CameraCaptureSession，CameraCaptureSession将拍照请求传递给硬件，最后得到本次拍照结果CaptureResult和图像Image。CaptureResult 是每一次 Capture 操作的结果，里面包括了很多状态信息，包括闪光灯状态、对焦状态、时间戳等等，图像则存入Surface。
在这里插入图片描述

代码实现

实现一个基于Camera2 API的相机一般分为如下几步：

1、获取相机权限：这一步要在AndroidManifest.xml文件中添加相机权限。

2、设置相机管理器：创建相机管理器实例并获取相机设备的ID。

3、打开相机：通过相机管理器打开相机设备。

4、创建预览会话：创建相机预览会话以显示实时预览图像。

5、实时预览显示：将相机预览的图像输出到指定的视图上。

但是为了方便后续图像处理算法的封装，我们会再上述步骤的基础上做些许调整。

可以看下总体流程，具体实现细节我们会慢慢描述：

 @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);

        setContentView(R.layout.fragment_camera2_basic);
        textureView = findViewById(R.id.texture);
        btn_photo = findViewById(R.id.picture);
        btn_photo.setOnClickListener(OnClick);
    }
    @Override
    protected void onResume() {
        super.onResume();

        //开启相机线程
        startCameraThread();
        //textureView回调
        if (!textureView.isAvailable()) {
            textureView.setSurfaceTextureListener(mTextureListener);
        } else {
            startPreview();//开启预览
        }
    }

一、首先初始化要用到的变量

这里大概浏览下即可，后续用到时候还会介绍：

private static final String TAG = "Phildebug";
private TextureView textureView;//继承自View，必须在硬件加速窗口中
private HandlerThread handlerThread;//运行不应该被阻塞UI的任务的附加线程
private Handler mCameraHandler;//用于在后台运行任务
private CameraManager cameraManager;//摄像头管理器，用于检测打开摄像头
private Size previewSize;//最佳的预览尺寸
private Size mCaptureSize;//最佳的拍照尺寸
private String mCameraId;//设备ID
private CameraDevice cameraDevice;//该实例代表摄像头
private CaptureRequest.Builder captureRequestBuilder;
private CaptureRequest.Builder previewRequestBuilder;
private CaptureRequest captureRequest;//捕获请求
private CaptureRequest previewRequest;//捕获请求
private CameraCaptureSession mCameraCaptureSession;//预览拍照先通过它创建session
private CameraCaptureSession mCameraPreviewSession;//预览HDR先通过它创建session
private Button btn_photo;//拍照按钮
private ImageReader imageCaptureReader;//用于图像保存
private ImageReader imagePreviewReader;//用于图像HDRD
private static final SparseArray ORIENTATION = new SparseArray();//图片旋转方向
static {
    ORIENTATION.append(Surface.ROTATION_0, 90);
    ORIENTATION.append(Surface.ROTATION_90, 0);
    ORIENTATION.append(Surface.ROTATION_180, 270);
    ORIENTATION.append(Surface.ROTATION_270, 180);
}
private static final int REQUEST_EXTERNAL_STORAGE = 1;
private static String[] PERMISSIONS_STORAGE = {//对手机存储权限
        Manifest.permission.READ_EXTERNAL_STORAGE,
        Manifest.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE
};
private int exposure = 0;//记录图像输入HDR函数的顺序

二、建立TextView监听器来初始化相机

SurfaceTexture是Android上做渲染的核心组件，它是 Surface 和 OpenGL ES 纹理的组合，用于提供输出到 GLES 纹理的 Surface。
在这里插入图片描述

SurfaceTexture的最常见应用场景是作为相机或者视频解码器的输出，如下：

 /***
     * TextureView生命周期响应
     */
    TextureView.SurfaceTextureListener mTextureListener = new TextureView.SurfaceTextureListener() {
        @Override
        public void onSurfaceTextureAvailable(@NonNull SurfaceTexture surface, int width, int height) {
            //SurfaceTexture组件可用的时候,设置相机参数，并打开摄像头
            //设置摄像头参数
            setUpCamera(width, height);
            //打开摄像头，默认后置
            openCamera();
        }

        @Override
        public void onSurfaceTextureSizeChanged(@NonNull SurfaceTexture surface, int width, int height) {
            //尺寸发生变化的时候
        }

        @Override
        public boolean onSurfaceTextureDestroyed(@NonNull SurfaceTexture surface) {
            //组件被销毁的时候
            return false;
        }

        @Override
        public void onSurfaceTextureUpdated(@NonNull SurfaceTexture surface) {
            //组件更新的时候
        }
    };

当SurfaceTexture组件可用时候，就可以对相机进行初始化，然后打开相机。

三、初始化相机

使用相机之前，我们需要创建相机管理器实例，然后获取到相机设备的ID和相机的相关参数。

CameraCharacteristics类是使用Camera2 API时用于描述相机设备的特性信息的类。它提供了关于相机设备的各种参数和功能的元数据。以下是一些常见的CameraCharacteristics包含的信息：

  1. 相机ID（Camera ID）：相机设备的唯一标识符，用于在多个相机设备中进行区分。
  2. 摄像头方向（Camera Facing）：描述相机设备的方向，包括前置摄像头、后置摄像头等。
  3. 传感器尺寸（Sensor Size）：相机传感器的物理尺寸，通常以毫米为单位表示。
  4. 最大图像输出尺寸（Max Image Output Size）：相机设备能够生成的最大图像输出尺寸，通常以像素为单位表示。
  5. 支持的图像格式（Supported Image Formats）：相机设备支持的图像格式，例如JPEG、YUV等。
  6. 支持的预览分辨率（Supported Preview Resolutions）：相机设备支持的预览图像分辨率列表。
  7. 支持的拍照分辨率（Supported Capture Resolutions）：相机设备支持的拍照图像分辨率列表。
  8. 自动对焦模式（Auto Focus Modes）：相机设备支持的自动对焦模式，例如连续自动对焦、自动对焦单次触发等。
  9. 支持的曝光模式（Exposure Modes）：相机设备支持的曝光模式，例如自动曝光、手动曝光等。
  10. 支持的闪光灯模式（Flash Modes）：相机设备支持的闪光灯模式，例如自动闪光、打开闪光灯等。
  11. 支持的帧率范围（Supported Frame Rates）：相机设备支持的帧率范围，用于预览和录制视频。
  12. 图像稳定化支持（Image Stabilization Support）：相机设备是否支持图像稳定化功能。

检查是否支持手动曝光模式，是因为我们后续使用HDR算法时候，需要申请三张不同曝光度的照片，而这个曝光度需要手动设置。

为了使相机拍摄图像可以正确在手机上预览，我们还需要使用map.getOutputSizes()获取到相机设备支持的输出尺寸列表，以便应用程序可以选择最合适的尺寸来配置相机设备的输出。

设置好相机参数之后，我们还需要建立两个imageReader来分别存储和预览照片。

 /***
     * 设置摄像头参数
     */
    private void setUpCamera(int width, int height) {
        cameraManager = (CameraManager) getSystemService(Context.CAMERA_SERVICE);
        //拿到摄像头的id
        try {
            for (String cameraId : cameraManager.getCameraIdList()) {
                //得到摄像头的参数
                CameraCharacteristics cameraCharacteristics = cameraManager.getCameraCharacteristics(cameraId);

                // 检查是否支持手动控制曝光模式
                int[] availableAEModes = cameraCharacteristics.get(CameraCharacteristics.CONTROL_AE_AVAILABLE_MODES);
                boolean isManualExposureSupported = false;
                for (int aeMode : availableAEModes) {
                    if (aeMode == CameraCharacteristics.CONTROL_AE_MODE_OFF) {
                        isManualExposureSupported = true;
                        break;
                    }
                }

                // 检查是否支持曝光补偿
                boolean isExposureCompensationSupported = cameraCharacteristics.get(CameraCharacteristics.CONTROL_AE_COMPENSATION_RANGE) != null;

                // 输出支持情况
                Log.d(TAG, "手动曝光支持: " + isManualExposureSupported);
                Log.d(TAG, "曝光补偿支持: " + isExposureCompensationSupported);

                Integer facing = cameraCharacteristics.get(CameraCharacteristics.LENS_FACING);
                if (facing != null && facing == CameraCharacteristics.LENS_FACING_FRONT) {
                    continue;
                }
                StreamConfigurationMap map = cameraCharacteristics.get(CameraCharacteristics.SCALER_STREAM_CONFIGURATION_MAP);
                if (map != null) { //找到摄像头能够输出的，最符合我们当前屏幕能显示的最小分辨率
                    previewSize = new Size(1920, 1080);
                    mCaptureSize = Collections.max(Arrays.asList(map.getOutputSizes(ImageFormat.YUV_420_888)), new Comparator<Size>() {
                        @Override
                        public int compare(Size o1, Size o2) {
                            return Long.signum(o1.getWidth() * o1.getHeight() - o2.getWidth() * o2.getHeight());
                        }
                    });
                }
                //建立ImageReader来存储和预览照片
                setUpCaptureReader();
                setUpPreviewReader();

                mCameraId = cameraId;
                break;
            }
        } catch (CameraAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

四、打开相机

打开相机时候，检查是否有写入手机外部存储的权限，不然到时候APP会闪退。相机成功打开之后，调用预览方法，让画面实时出现在手机屏幕上。

 /***
     * 打开摄像头
     */
    private void openCamera() {
        if (ContextCompat.checkSelfPermission(this, android.Manifest.permission.CAMERA) != PackageManager.PERMISSION_GRANTED && ActivityCompat.checkSelfPermission(this, android.Manifest.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE) != PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
            ActivityCompat.requestPermissions(this, new String[]{android.Manifest.permission.CAMERA, android.Manifest.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE}, 1);
            return;
        }
        try {
            cameraManager.openCamera(mCameraId, mStateCallback, mCameraHandler);
        } catch (CameraAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    CameraDevice.StateCallback mStateCallback = new CameraDevice.StateCallback() {
        @Override
        public void onOpened(@NonNull CameraDevice camera) { //摄像头打开
            cameraDevice = camera;
            startPreview();
        }

        @Override
        public void onDisconnected(@NonNull CameraDevice camera) { //摄像头关闭
            cameraDevice.close();
            cameraDevice = null;
        }

        @Override
        public void onError(@NonNull CameraDevice camera, int error) {//摄像头出现错误
            cameraDevice.close();
            cameraDevice = null;
        }
    };

关于预览的实现，我们下篇文章再见，如果您喜欢本专栏文章，还请点赞关注多多支持，下期见！

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